《計算機組成原理》各章練習參考答案.doc

計算機組成原理各章練習題參考答案第一章 思考練習題一.填空1.電子數字計算機可以分為專用計算機和通用計算機兩類。2.硬件采用LSI或VLSI的電子計算機屬于計算機發(fā)展過程中的第四代。3.存儲器中存放數據和程序。4.一臺計算機包括運算、存儲、控制、輸入及輸出五個單元。5.完成算術運算和邏輯運算的部件是運算器(或ALU)；運算器的核心是加法器；控制、指揮程序和數據的輸入、運行以及處理運算結果的部件是控制器。6.CPU內部連接各寄存器及運算部件之間的總線是內部總線；CPU同存儲器、通道等互相連接的總線是系統(tǒng)總線；中、低速I/O設備之間互相連接的總線是I/O總線。7.在多總路線結構中，CPU總線、系統(tǒng)總線和高速總線相連通過橋實現。8.計算機軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。9.完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構成。10.機器字長是指一臺計算機一次所能夠處理的二進制位數量。11.數據分類、統(tǒng)計、分析屬于計算機在數據處理方面的應用。12.計算機是一種信息處理機，它最能準確地反映計算機的主要功能。13.個人臺式商用機屬于微型機。14.對計算機軟硬件進行管理，是操作系統(tǒng)的功能。15.用于科學技術的計算機中，標志系統(tǒng)性能的主要參數是MFLOPS。16.通用計算機又可以分為超級機、大型機、服務器、工作站、微型機和單片機六類。17.“存儲程序控制”原理是馮.諾依曼提出的。18.運算器和控制器構成CPU，CPU和主存構成主機。19.取指令所用的時間叫取指周期，執(zhí)行指令所用的時間叫執(zhí)行周期。20.每個存儲單元都有一個編號，該編號稱為地址。21.現代計算機存儲系統(tǒng)一般由高速緩存、主存和輔存構成。22.計算機能夠自動完成運算或處理過程的基礎是存儲程序和程序控制原理。二.單選1.存儲器用來存放( C )。A.數據 B.程序 C.數據和程序 D.正在被執(zhí)行的數據和程序2.下面的描述中，正確的是( B )A.控制器能夠理解、解釋并執(zhí)行所有的指令及存儲結果。B.一臺計算機包括輸入、輸出、控制、存儲及運算邏輯五個單元。C.所有的數據運算都在CPU的控制器中完成。D.以上答案都是正確的。3.存儲字長是指( B )。A.存放在一個存儲單元中的二進制代碼組合。B.存放在一個存儲單元中的二進制代碼位數。C.存儲單元的個數。D.機器指令的位數。4.對有關數據進行分類、統(tǒng)計、分析是計算機的( C )應用。A.數值計算 B.輔助設計 C.數據處理 D.實時控制5.下面的四句話中，最能準確反映計算機主要功能的是( C )A.計算機可以存儲大量信息 B.計算機能代替人的腦力勞動 C.計算機是一種信息處理機 D.計算機可實現高速運算6.我們通常所說的個人臺式商用機屬于( D )。A.巨型機 B.中型機 C.小型機 D.微型機7.對計算機軟、硬件資源進行管理，是( A )的功能。A.操作系統(tǒng) B.數據庫管理系統(tǒng) C.語言處理程序 D.用戶程序8.微型計算機的發(fā)展以( B )技術為標志。A.操作系統(tǒng) B.微處理器 C.外存儲器 D.軟件9.用于科學計算的計算機中，標志系統(tǒng)性能的主要參數是( C )。A.主時鐘頻率 B.主存容量 C. MFLOPS D.MIPS三.簡答和應用題1.比較數字計算機和模擬計算機的特點。 模擬計算機的特點是數值由連續(xù)量來表示，運算過程也是連續(xù)的。數字計算機的主要特點是按位運算，并且不連續(xù)地跳動計算。模擬計算機用電壓表示數據，采用電壓組合和測量值的計算方式，盤上連線的控制方式，而數字計算機用0和1表示數據，采用數值計數的計算方式，程序控制的控制方式，數據計算機與模擬計算機相比，精度高，數據存儲量大，邏輯判斷能力強。2.數字計算機如何分類？分類的依據是什么？ 數字計算機分為專用計算機和通用計算機兩類，是根據是計算機的效率、速度、價格、運行的經濟性和適應性來劃分的。3.什么叫總線？單總線結構和多總線結構各有何特點？(1)總線是計算機多個系統(tǒng)功能部件之間進行數據傳送的公共通路。(2)單總線結構的特點是：各部件連接在單一的一組總線上。CPU與主存之間、CPU與外設之間、主存與外設、外設與外設之間都可以直接交換信息，不需要CPU的干預；多總線結構的特點是CPU、主存、I/O之間互聯需要多條總線。CPU與Cache間采用高速CPU總線，主存連在系統(tǒng)總線上；CPU總線、系統(tǒng)總線和高速總線通過“橋”相連；高速總線通過擴充總線接口與擴充總線相連，擴充總線上可以連接串行工作方式的I/O設備。4.馮.諾依曼型計算機的主要設計思想是什么？它包括哪些主要組成部分？ 主要設計思想是：存儲程序通用電子計算機方案，主要組成部分有：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備。5.什么是存儲容量？什么是單元地址？什么是數據字？什么是指令字？ 存儲器所有存儲單元的總數稱為存儲器的存儲容量。每個存儲單元都有編號，稱為單元地址。如果某個單元代表要處理的數據，稱為數據字。如果某字為一條指令，稱為指令字。6.什么是內存？什么是外存？什么是CPU？什么是適配器？ 半導體存儲器稱為內存，存儲容量更大的磁盤存儲器和光盤存儲器稱為外存。內存和外存共同用來保存二進制數據。運算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱CPU。適配器是外圍設備與主機相連接的部件，它可以保證外圍設備用計算機系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送或接收信息。7.用一臺40MHz處理器執(zhí)行標準測試程序，它的混合指令數和相應所需的時鐘周期數如下表所示，求這臺計算機的有效CPI、MIPS速率和程序的執(zhí)行時間。解：CPI=總指令周期數/總指令數 =(450001+320002+150002+80002)/(45000+32000+150000+8000) =1.55MIPS=指令條數/執(zhí)行時間CPI106 =40106/(1.55106)=25.81程序執(zhí)行時間t=(450001+320002+150002+80002)1/40106） =3.87510-3秒8.現代計算機系統(tǒng)如何進行多級劃分？這種分級觀點對計算機設計會產生什么影響？ 計算機系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結構，它通常通常由微程序級、一般機器級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級組成。每一級上都能進行程序設計，且得到下面各級的支持。 采用多級觀點來設計計算機，對了解計算機的組成提供了一種好的結構和體制，對保證產生一個良好的系統(tǒng)結構有很好的幫助。9.簡要說明計算機軟件的作用、分類，系統(tǒng)軟件包括哪幾類？說明它們的用途。 計算機軟件是計算機系統(tǒng)結構的重要組成部分，也是計算機不同于一般電子設備的本質所在。計算機軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。其中，系統(tǒng)軟件主要包括：各種服務性程序；語言類程序；操作系統(tǒng)；數據庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件的用途是簡化程序的設計，簡化使用方法，提高計算機的使用效率，發(fā)揮和擴大計算機的功能和用途。第二章 課后練習題一.單選1.原碼10000000的相應補碼表示為( D )。A.1111111 B.10000000 C.01111111 D.000000002.某機字長8位，含一位數符，采用原碼表示，則定點小數所能表示的非零最小正數為( D )。A.2-9 B.2-8 C.1- D.2-73.已知X補=01100011，則-X補等于( C )。A.00011100 B.100111000 C.10011101 D.以上都不是反=10011101補，所以選取C。4.十進制數137277的八進制表示為( A )。A.414066 B.4146666 C.414866 D.4041660為止。(137277)10=(414066)8，所以選A。5.十六進制小數0.ACBEDF的十進制表示為( C )。A.1.1331055 B.1.1201055 C.1.1321055 D.1.13216556.下列數中最小的數是( C )。A.(101001)2 B.(52)8 C.(101001)BCD D.(233)167.如果X為負數，由X補求-X補，是將( D )。A.X補各值保持不變 B.X補符號位變反，其他各位不變C.X補除符號位外，各位變反，末位加1D.X補連同符號位一起各位變批，末位加18.n+1位的定點小數，其補碼表示的是( A )。A.-1x1-2-n B.-1x1-2-nC.-1x1-2-n D.-1x1-2-n9.關于奇偶校驗功能的正確描述是( A )。A.均能檢測奇數個錯 B.均能檢測偶數個錯C.奇校驗檢測奇數個錯，偶校驗檢測偶數個錯 D.能檢算出奇數的個數二.填空1.某定點小數X的數符為0，尾數8位全1，其最大正數真值是1-2-8。2.某定點小數X的數符為1，尾數8位全0，其最小正數真值是2-8。3.定點小數X的數符為1，負數，原碼表示，數值位8位全1，其最大負數 真值為-(1-2-8) 。4.如果X為負數，由X補求-X補是將X補連同符號位一起各位取反，末位加1。5.n+1位的定點小數，其補碼表示是-1x1-2-n。6.奇偶校驗碼只有檢錯能力卻沒有糾錯能力。7.無符號整數的所有二進制位都表示數值的大小。8.有符號整數用最高位的“0”表示“+”，“1”表示“-”，符號位以外的其余各位表示數值的大小9.8位有符號整數表示的范圍為-127+127。10.定點小數的小數點隱含在符號位之后、數值位的最高有效數位之前。11.分別寫出下列代碼的奇校驗碼和偶校驗碼。 10100010 01011000 01011100 奇校驗碼 偶校驗碼 010100010 110100010 001011000 101011000 101011100 00101110012.計算機中用“0”、“1”表示的數通常稱為機器數。它有定點和浮點兩種基本表示形式。13.用四位表示的+0原=00000；+0反=00000；-0原=10000；-0反=11111；+0補=00000；-0補=00000。三.應用題1.設X1=1011，X2=-1011，X3=+10101，X4=-10101，求它們的移碼。解：X1移=2n+X=24+1011=10000+1011=11011 X2移=2n+X=24+X=10000+(-1011)=10000-1011=00101 X3移=2n+X=25+X=100000+10101=110101 X4移=2n+X=25+X=100000+(-10101)=100000-10101=001011 2.設十進制真值X分別為-127和+127，求其二進制數及原碼、反碼、補碼、移碼。真值X(十進制) 真值X(二進制) X原 X反 X補 X移-127 -01111111 11111111 10000000 10000001 00000001+127 +01111111 01111111 01111111 01111111 111111113.求(178.125)10的短浮點數(單精度浮點數)。解： (178.125)10 =(10110010.001)2。規(guī)格化該二進制：10110010.001=1.011001000127 =1011001000127加上偏移量。指數=7，偏移量=127，階碼E=7+127=134=(10000110)2。用短浮點存儲。s=0，E=10000110，尾數=01100100010000000000000。故 (178.125)10的短浮點數代碼為：0；10000110；01100100010000000000000。4.求短浮點數0 01111110 10110000000000000000000的十進制數值。解：首先求出指數。階碼E=01111110=(126)10，指數=126-127=-1。計算尾數。規(guī)格化的尾數是：+1.1011。計算該浮點數的十進制數值：+1.10112-1=+0.11011=(+0.84375)10。第三章 課后練習題一.單選1.主存直接尋址時指令的地址段給出的是( C )。A.存放操作數地址的寄存器號 B.存放操作數的寄存器號C.存放操作數的內容地址 D.以上都不是2.間接尋址第一次訪問內存所得到的是操作數的有效地址，該地址經系統(tǒng)總線的( A )傳送到CPU。A.數據總線 B.地址總線 C.控制總線 D.總線控制器3.相對尋址方式中，指令所提供的相對地址實質上是一種( C )。A.立即數 B.內存地址C.以本條指令在主存中首地址為基準位置的偏移量D.以下條指令在主存中首地址為基準位置的偏移量4.為了縮短指令中某個地址段的位數，有效的方法是采取( D )。A.立即尋址 B.變址尋址 C.間接尋址 D.寄存器尋址5.下列尋址方式中，一旦指令從內存讀出后，能夠較快地獲取操作數的尋址方式是( A )。A.寄存器尋址 B.直接尋址 C.間接尋址 D.變址尋址6.與本指令的地址有關的尋址方式是( C )。A.立即尋址 B.寄存器尋址 C.相對尋址 D.直接尋址7.假設寄存器R中的數值為200，主存地址為200和300的地址單元中存放的內容分別是200和400，則下列方式中，( D )訪問到的操作數為200。A.直接尋址200 B.寄存器間接尋址(R)C.存儲器間接尋址(200) D.寄存器尋址R8.變址尋址方式中，操作數的有效地址是（ C ）A.基址寄存器內容加上形式地址（位移量）B.程序計數器內容加上形式地址 C.變址寄存器內容加上形式地址D.寄存器內容加上形式地址9.直接尋址的無條件轉移指令功能是將指令中的地址碼送入( B )。A.ALU B.PC C.地址寄存器 D.累加器10.直接、間接、立即三種尋址方式指令的執(zhí)行速度，由快至慢的排序是( C )。A.直接、立即、間接 B.直接、間接、立即C.立即、直接、間接 D.立即、間接、直接11.采用變址尋址可擴大尋址范圍，且下列說法正確的是( D )。A.變址寄存器內容由用戶確定，在程序執(zhí)行過程中不可變。B.變址寄存器內容由操作系統(tǒng)確定，在程序執(zhí)行過程中可變。C.變址寄存器內容由操作系統(tǒng)確定，在程序執(zhí)行過程中不可變。D.變址寄存器內容由用戶確定，在程序執(zhí)行過程中可變。12.在下列尋址方式中，（ B ）方式需要先計算，再訪問主存。A.立即尋址 B.變址尋址 C.間接尋址 D.直接尋址13.在下列尋址方式中，( C )尋址對于實現程序浮動提供了較好的支持。A.間接尋址 B.變址尋址 C.相對尋址 D.直接尋址14.指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是( B )。A.可降低指令譯碼難度B.縮短指令字長，擴大尋址空間，提高編程靈活性C.實現過程控制 D.尋找操作15.變址尋址和基址尋址的有效地址形成方式類似，但是( C )。A.變址寄存器的內容在程序執(zhí)行過程中是不可變的B.在程序執(zhí)行過程中，變址寄存器和基址寄存器的內容都可變C.在程序執(zhí)行過程中，基址寄存器的內容不可變，變址寄存器的內容可變D.變址寄存器的內容在程序執(zhí)行過程中是可變的16.設變址寄存器為X，形式地址為D，某機具有先間址后變址的尋址方式，則這種尋址方式的有效地址為（B ）。A.EA=（X）+D B.EA=（X）+（D） C.EA=(X)+D) D.EA=X+D17.在按字節(jié)編址的存儲器中，每個編址單元中存放( B )。A.1位 B.8位 C.16位 D.32位18.關于單地址指令，下列說法正確的是( D )。A.只能對單操作數進行加工處理 B.只能對雙操作數進行加工處理C.無處理雙操作數的功能D.既能對單操作數進行加工處理，也能在陷含約定另一個操作數(或地址)時，對雙操作數進行運算二.簡答1.指令長度和機器字長有什么關系？半字長指令、單字長指令、雙字長指令分別表示什么意思？答：(1)指令的長度是指一條指令中所包含的二進制代碼的位數，它取決于操作碼字段的長度、操作數地址的個數及長度。指令長度與機器字長沒有固定的關系，它可以等于機器字長，也可以大于或小于機器字長。(2)指令長度等于半個機器字長的指令稱為半字長指令；指令長度等于機器字長的指令稱為單字長指令；指令長度等于兩個機器字長的指令稱為雙字長指令。2.試比較基址尋址和變址尋址。答：(1)基址尋址：把由指令中給出的地址（位移量）與CPU中的某個基址寄存 器相加而得到實際的操作數地址。EA=（R）基址+D。要求基址寄存器 的內容能提供整個主存范圍的尋址能力，指令給出的位移地址實際上 指出了相對基址的位移量?；芳拇嫫鞯膬热萃ǔＳ蒓S或管理程序確 定，在程序執(zhí)行過程中，用戶不可修改基址寄存器的內容，以確保系 統(tǒng)安全可靠地運行。(2)變址尋址：變址尋址和基址尋址的有效地址形成方式類似，指令指定 一個CPU寄存器（變址寄存器）和一個形式地址，操作數地址是二者之 和。EA=（R）變址+D。主要解決程序內部的循環(huán)問題。由于變址寄存 器的內容是由用戶設定的，所以在程序執(zhí)行過程中其值可變。3.試比較間接尋址和寄存器尋址。答：(1)采用間接尋址，指令地址字段中的形址A不是操作數D的真正地址，而 是操作數地址的指示器(操作數地址的地址)。間接尋址的速度次于直 接尋址和寄存器間接尋址。 (2)寄存器尋址，操作數不在內存而在寄存器中。指令中給出的操作數地 址D不是內存地址單元號，而是通用寄存器編號，有效地址EA=R，無主 存訪問。寄存器數量較少，其地址碼字段比主存單元地址字段短，縮 短了指令長度，提高了指令執(zhí)行速度。第四章 課后練習題一.填空1.全加器有3個輸入量和2個輸出量。2.并行加法器的每個全加器都有一個從低位傳來的進位輸入和1個傳送給高位的進位輸出。3.串行進位的并行加法器的總延遲時間與字長成正比。4.在分組并行進位中，組內各位之間并行快速進位，組與組之間串行進位，稱為組內并行，組間串行(或單級先行進位)。5.在分組并行進位中，組內各位之間并行快速進位，組與組之間也采取并行快速進位，這種進位方式稱為組內并行，組間并行(多級先行進位)。6.原加減運算時，參加運算的操作數取其絕對值。7.原碼減法運算時，參加運算的操作數均取其絕對值，減數先變補，再做加法運算。8.兩個補碼表示的數相加，符號位參加運算，且兩數和的補碼等于兩數補碼之和。9.兩個正數相加，結果大于機器字長所能表示的最大正數，稱為正溢；而兩個負數相加，結果小于機器所能表示的最小負數，稱為負溢。10.有符號數的移位叫算術移位。11.原碼移位時，數值位空出位一律補0。12.補碼移位時，符號位不變，若補碼為正數，空出位一律補入0；若補碼為負數，符號位不變，左移空出位補0，右移空出后補1。13.有符號數的移位稱為算術移位，無符號的移位稱為邏輯移位。14.做原碼一位乘法時，符號位與數值位單獨計算；乘積的符號位取相乘兩數符號位的異或值；乘積為相乘兩數的絕對值之積。15.兩個原碼表示的數相除時，商的符號取兩數符號的異或值，商的數值由兩數的數值部分相除求得。16.對階時，必須是小階向大階看齊。二.單選1.原碼乘法是( B )。A.用原碼表示操作數，然后直接相乘。B.先取操作數絕對值相乘，符號位單獨處理。C.被乘數用原碼表示，乘數取絕對值，然后相乘。D.乘數用原碼表示，被乘數取絕對值，然后相乘。2.在原碼一位乘法中，當乘數Yi為1時( A )。A.被乘數絕對值與原部分積相加后，右移一位B.被乘數連同符號位與原部分積相加后，右移一位C.被乘數連同符號位右移一位，再與原部分積相加D.被乘數絕對值右移一位后，再與原部分積相加3.當定點運算發(fā)生溢出時，應( C )。A.向左規(guī)格化 B.向右規(guī)格化 C.發(fā)出出錯信息 D.舍入處理4.在原碼加減交替除法中，符號位單獨處理，參加操作的數是( B )。A.原碼 B.絕對值 C.絕對值的補碼 D.補碼5.當采用雙符號位時，發(fā)生負溢出的特征是雙符號位為（ C ）。A.00 B.01 C.10 D.116.原碼恢復余數除法中，（ B ）。A.余數為負則商1 B.余數為負則商0C.余數與除數異號則商1 D.余數與除數異號則商07.在原碼不恢復余數除法(即原碼加減交替法)的算法中，（ D ）A.每步操作后，若不夠減，則需恢復余數B.若為負商，則恢復余數C.整個算法過程中，從不恢復余數D.僅當最后一步不夠減時，才恢復一次余數。第五章 課后練習題一.單選1.動態(tài)半導體存儲器的特點是( C )。A.在工作中存儲器內容會產生變化B.每次讀出后，需要根據原存內容重新寫入一遍C.每隔一定時間，需要根據原存內容重新寫入一遍D.在工作中需要動態(tài)地改變訪存地址2.高速緩沖存儲器cache一般采取( A )。A.隨機存取方式 B.順序存取方式 C.半順序存取方式 D.只讀不寫方式3.若存儲周期250ns，每次讀出16位，則該存儲器的數據傳送率為( C )。A.4106字節(jié)/秒 B.4M字節(jié)/秒C.8106字節(jié)/秒 D.8字節(jié)/秒4.半導體靜態(tài)存儲器SRAM的存儲原理是( D )。A.信息不再變化 B.依靠定時刷新 C.依靠讀后再生 D.依靠雙穩(wěn)態(tài)電路5.下列關于存儲器的敘述正確的是( B )。A.CPU的訪存時間取決于存儲器的容量 B.DRAM需要定時刷新C.CPU可隨機訪問ROM中的任一單元D.ROM和RAM統(tǒng)一編址6.輔助存儲器的容量取決于( B )。A.CPU的數據寬度 B.CPU的地址寬度 C.CPU的數據和地址寬度 D.與CPU類型無關7.下列存儲結構中，( B )對程序員是透明的。A.通用寄存器 B.主存 C.控制存儲器 D.堆棧8.CPU可以直接訪問的存儲器是( D )。A.磁盤 B.磁帶 C.光盤 D.主存9.若由高速緩存、主存、硬盤構成三級存儲體系，則CPU訪問該存儲體系時發(fā)送的地址是( B )。A.高速緩存地址 B.虛擬地址 C.主存物理地址 D.磁盤地址10.在三級存儲體系結構中，主存與cache之間的信息調度過程，對( C )是不透明的。A.應用程序員 B.系統(tǒng)程序員 C.操作系統(tǒng) D.硬件設計人員11.下列存儲器中，( D )的速度最快。A.主存 B.磁盤 C.磁帶 D.控制存儲器12.某RAM芯片的容量為128K16位，除電源和接地端外，該芯片引出線的最少數目是( B )。A.33 B.35 C.25 D.2613.半導體靜態(tài)存儲器是指( B )。A.使用電容進行記憶 B.只要維持電源就能保存記憶C.一般情況只能讀出 D.以上都不是14.動態(tài)RAM利用( C )存儲信息。A.門電路 B.寄存器 C.電容 D.觸發(fā)器15.EEPROM是( D )存儲器。A.固定掩模型 B.一次可編程寫入型 C.紫外線擦除可編程寫入型 D.以上都不是16.一般說來，直接映射常用在 ( B )。A.小容量cache B.大容量高速cacheC.小容量低速cache D.大容量低速cache17.在下列cache替換算法中，一般說來( D )的速度最快。A.隨同法 B.先進先出法 C.后進先出法 D.近期最少使用法18.組相聯映射和全相聯映射通常適合于( A )。A.小容量cache B.大容量cache C.小容量ROM D.大容量ROM19.存儲器的隨機訪問方式是指( D )。A.可隨意訪問存儲器B.按隨機文件訪問存儲器 C.可對存儲器進行讀出與寫入D.可按地址訪問存儲器任一編址單元，其訪問時間相同且與地址無關20.下列敘述正確的是( A )。A.主存可由RAM和ROM組成 B.主存只能由ROM組成C.主存只能由RAM組成 D.主存只能由SRAM組成21.設機器字長為32位，一個容量為16MB的存儲器，CPU按半字尋址，其尋址范圍是( B )。A.16M B.8M C.4M D.2M22.設機器字長為32位，存儲容量為16MB，若按雙字尋址，其尋址范圍是( D )。A.8M B.16M C.4M D.2M23.在程序的執(zhí)行過程中，cache與主存的地址映射是由( C )。A.操作系統(tǒng)不定期管理 B.程序員調度的C.由硬件自動完成的 D.用戶軟件完成的二.填空1.存儲器是存放程序和數據的記憶設備。2.存儲位元是存儲器中最小的存儲單位。3.內存的存儲容量是RAM和ROM的總和。4.計算機多級存儲器體系結構由Cache、主存和外存構成。5. Cache是位于位于CPU與主存之間的存儲器。6.與主存儲器相比，cache的存取速度快，存儲容量小。7.主存能和cache交換數據和指令。8. SRAM的優(yōu)點是存取速度快，但存儲容量比DRAM小。9.利用64K1的SRAM芯片，采用位擴充方式設計一個648的存儲器，需要8個芯片。10.利用16K8的SRAM芯片，采用字擴充方式組成64K8的存儲器，需要4個芯片。11.CPU與Cache間以字為單位交換數據；Cache與主存間以塊為單位交換數據。12.主存中的任何一個塊都可以直接拷貝到Cache中的任意一行上，這是全相聯映象的特點。13.一個主存塊只能拷貝到Cache中的一個特定行上，若該行已有內容，則產生塊沖突，原來的塊將被無條件地替換出去，這是直接映象的特點。14.組相聯映射的特點是組間直接映射，組內全相聯映射。15.硬件實現容易，速度快，但替換出去的數據可能馬上又要使用，降低了Cache命中率和工作效率，這是隨機替換算法。16.易實現、開銷小，但需要記錄每個塊進入Cache的先后次序，而且一些經常需要使用而又最早進入Cache的程序有可能被替換掉，這是先進先出(或FIFO)替換。17.以近期最少使用的塊為被替換塊是 近期最少使用(或LRU)替換算法。18.要求cache的命中率接近于1。三.簡答題和應用題1.數據在主存中有哪些存放方式？各有何特點？(1)64位存放方式：不同長度的數據在主存中一個接著一個地存放，一個Tm最多從主存中讀/寫64位數據，主存空間被充分利用，但雙字、單字、半字通常會跨越2個存儲字存放，CPU訪存時需要2個存儲周期，因此速度降低一半，并且存儲器讀寫控制較復雜。(2)起始位置存放方式：不同長度的數據一律從一個存儲字的起始位置開始存放，訪問任何長度的數據都能在一個存儲周期完成，速度較快，但當不同長度的數據出現的概率相同時，主存空間50%被浪費掉了。(3)邊界存放方式：這是64位存放方式和起始位置存放方式的折中方案。雙字數據的起始地址最末3個二進制位必須是000(8的整倍數)，單字數據的起始地址的最末2位必須是00(4的整倍數)；半字數據的起始地址的最末1位必須是0(偶倍數)。訪問雙字、單字、半字、字節(jié)，都能在一個存儲周期內完成，存儲空間利用率比起始位置存放法高，但仍有部分空間浪費。2.某機字長32位，主存儲器按字節(jié)編址，現有4種不同長度的數據(字節(jié)、半字、單字、雙字)?，F在有10個數據，依次為字節(jié)、半字、雙字、單字、字節(jié)、單字、雙字、半字、單字、字節(jié)。若要將這10個數據順序存入主存(不能改變給定的順序)，并保證既省存儲空間，又能確保任何長度的數據都能在單個存取周期內完成讀寫，請問應當選擇何種數據存放方式？并畫出主存中數據存放示的意圖。解：(1)邊界存放方式。 (2)主存中數據存放示意圖如下：第六章 課后練習題一.選擇1.在微過程控制方式中，一條機器指令通常對應( D )。A.一個微操作 B.一個微命令 C.一條微指令 D.一段微程序2.在取指令周期中,是按照下列選項中( D )的內容訪問主存,以讀取指令。A.指令寄存器IR B.程序狀態(tài)寄存器PSC.存儲器數據寄存器MDR D.程序計數器PC3.微地址是指微指令（ D ）。A.在主存的存儲位置 B.在堆棧的存儲位置C.在磁盤的存儲位置 D.在控制存儲器的存儲位置4.在微過程控制中，把操作控制信號編成( A )。A.微指令 B.微地址 C.操作碼 D.程序5.從一條指令的啟動到下一條指令的啟動的時間間隔稱為( D )。A.時鐘周期 B.機器周期 C.工作周期 D.指令周期6.指令寄存器的位數取決于( B )。A.存儲器的容量 B.指令字長 C.機器字長 D.存儲字長7.用于存放欲執(zhí)行的指令的寄存器是( D )。A.MAR B.PC C.MDR D.IR 8.在CPU的寄存器中對用戶完全透明的是（ B ）。A.程序計數器 B.指令寄存器C.狀態(tài)寄存器 D.通用寄存器9.計算機操作的最小單位時間是( A )。A.時鐘周期 B.指令周期 C.CPU周期 D.中斷周期10.下列說法，錯誤的是( B )。A.指令周期的第一個操作是取指令B.要進行取指令操作，控制器就要得到相應的指令C.取指令操作是控制器自動進行的 D.指令第一字節(jié)含操作碼11.下列說法正確的是( B )。A.控制器產生的所有控制信號稱為微指令B.微過程控制器比硬連線控制器更加靈活 C.微處理器的程序稱為微程序D.指令就是微指令 13.從控制存儲器中讀取一條微指令并執(zhí)行相應的操作的時間叫（ B ）。A.CPU周期 B.微周期 C.時鐘周期 D.機器周期14.下列說法正確的是( C )A.微過程控制方式和硬布線方式相比較，前者可以使指令的執(zhí)行速度更快B.若采用微過程控制方式，則可用PC取代PCC.控制存儲器可以用ROM實現D.指令周期也稱為CPU周期15.在計算機系統(tǒng)中,表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的部件是( D )。A.程序計數器 B.累加計數器 C.中斷計數器 D.程序狀態(tài)字16.下列說法中，合理的是（ C ）。A.執(zhí)行各條指令的機器周期數相同，各機器周期的長度均勻B.執(zhí)行各條指令的機器周期數相同，各機器周期的長度可變C.執(zhí)行各條指令的機器周期數可變，各機器周期的長度均勻D.執(zhí)行各條指令的機器周期數可變，各機器周期的長度可變17.下列敘述中，錯誤的是( B )。A.取指令操作是控制器固有的功能，不需要在操作碼控制下完成B.所有指令的取指令操作都是相同的C.在指令長度相同的情況下，所有指令的取指操作都是相同的D.一條指令包含取指、分析、執(zhí)行三個階段18.下列說法中，正確的是( C )。A.加法指令的執(zhí)行周期一定要訪存B.加法指令的執(zhí)行周期一定不訪存C.指令地址碼給出存儲器地址的加法指令，在執(zhí)行周期一定訪存D.指令地址碼給出存儲器地址的加法指令，在執(zhí)行周期不一定訪存19.在控制器的控制信號中，兼容的信號是( C )。A.可以相互替代 B.可以相繼出現 C.可以同時出現 D.不可以同時出現20.下列敘述中，正確的是( B )。A.控制器產生的所有控制信號稱為微指令B.微過程控制比硬連線控制器更加靈活C.微處理器的程序稱為微程序D.指令就是微指令21.CPU的基本功能是( F )。A.指令控制 B.操作控制 C.時間控制 D.數據加工 E.異常處理和中斷處理 F.以上都是22.當今的CPU的基本部分包括( A ）。A.運算器、Cache和控制器 B.運算器和控制器C.運算器和cache D.控制器和cache23.保存當前正在執(zhí)行的一條指令的寄存器是( B )。A.PC B.IR C.DR D.AR24.存放當前CPU訪問的內存單元地址的寄存器是( D )。A.PC B.IR C.DR D.AR二.簡答1.CPU有哪幾種控制方式？各有何特點？ 同步控制(集中控制或中央控制)：系統(tǒng)使用統(tǒng)一的時鐘控制所有的操作信號。 優(yōu)點：設計簡單，容易實現。缺點：對于簡單指令會產生較多空閑時間，造成 較大數據的時間浪費，影響了指令的執(zhí)行速度。異步控制(分散控制或局部控制)：系統(tǒng)不使用統(tǒng)一的時鐘，各部件之間通過含 有答方式進行聯絡。優(yōu)點：采用不同時序，沒有時間上的浪費，機器效率高。 缺點：控制較復雜。聯合控制：系統(tǒng)中將多數速度接近的指令采用同步控制，少數指令采用異步控 制。優(yōu)點：對于復雜指令若節(jié)拍數不夠，可采取延長節(jié)拍等方法，滿足指令的要 求。2.解釋：微命令與微操作、微指令與微地址、微周期、微程序?？刂撇考驁?zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令叫微命令。微操作是計算機中最基本的 不可再分解的操作。微指令是控制存儲器中的一個單元的內容，即控制字，是若干個微命令的集合。 存放微指令的控制存儲器的單元地址叫微地址。從控制存儲器中讀取一條微指令并執(zhí)行它所需的全部時間，稱為微周期。一系列微指令的有序集合，稱為微程序。 3.微指令編碼的幾種方法？(1)直接表示法(2)編碼表示法(3)混合表示法4.簡述微程序控制器的基本結構及其工作過程。 微程序控制由控制存儲器、微指令寄存器和地址轉移邏輯三大部分組成，其中微指令寄存器分為微地址寄存器和微命令寄存器兩部分。 控制存儲器用來存放實現全部指令系統(tǒng)的微程序，它是一種只讀型存儲器。其工作過程是：每讀出一條微指令，則執(zhí)行這條微指令；接著又讀出下一條微指令，又執(zhí)行這一條微指令。 微指令寄存器用來存放由控制存儲器讀出的一條指令信息。其中微地址寄存器決定將要訪問的下一條微指令的地址，而微命令寄存器則保存一條微指令的操作控制字段和判別測試字段的信息。 通常，微指令由控制存儲器讀出后直接給出下一條微指令的地址，稱為微地址，這個微地址信息存放在微地址寄存器中。如果微程序不出現分支，那么下一條微指令的地址就直接由微地址寄存器給出。當微程序出現分支時，意味著微程序出現條件轉移。在這種情況下，通過判別測試字段落P和執(zhí)行部件的“狀態(tài)條件”反饋信息，去修改微地址寄存器的內容，并按改好的內容去讀下一條微指令。地址轉移邏輯就承擔了自動修改微地址的任務。三.填空1.當今的CPU的基本部分包括運算器、Cache、控制器。2.CPU單位時間內能夠同時處理的二進制數據的位數，稱為字長。3.CPU取出一條指令并執(zhí)行該條指令，都要完成一系列的操作，這一系列操作所需 要的時間我們叫做一個指令周期。4.硬布線控制器中，時序信號通常采用主狀態(tài)周期-節(jié)拍電位-節(jié)拍脈沖三級體制。5.常用的時序控制方式有同步控制、異步控制、聯合控制三種。6.存儲在控制存儲器中的完成指令功能的程序，稱為微程序。7.控制器存儲的控制代碼，分為操作控制部分和順序控制部分。這是對微指令的描述。8.微命令是指控制部件通過控制總線向執(zhí)行部件發(fā)出的控制命令。它是計算機中最基本的、不可再分的命令單元。9.一條機器指令對應一個微程序，一微程序包含若干微指令，一條微指令對應一個或幾個微命令。10.并行處理主要有三種形式：時間并行、空間并行、時間和空間并行。第七章 課后練習題一.單選1.磁盤是一種以( C )方式存取數據的存儲設備。A.隨機存取 B.順序存取 C.直接存取 D.只讀存取2.在鍵盤接口中設置移位寄存器是為了實現( A )。A.串并轉換 B.并串轉換 C.字節(jié)字轉換 D.字字節(jié)轉換3.噴墨打印機屬于( D )。A.擊打式 B.點陣式 C.熱敏式 D.以上都不是3.CRT的分辨率為10241024像素，像素的顏色數為256，則刷新存儲器的容量是( B )。A.512KB B.8MB C.256KB D.2MB4.在顯示器的字符發(fā)生器中，存放的是( D )。A.字符的ASCII編碼 B.字符行列碼C.字符點陣代碼 D.字符掃描碼5.計算機顯示設備的字符發(fā)生器和存儲邏輯等一般在( C )。A.主機內部 B.顯示器內部 C.顯示適配器 D.總線控制器中6.在大多數磁盤中，以下說法正確的是( C )。A.各磁道的位密度相同 B.最外圈磁道的位密度最大C.最內圈磁道的位密度最大 D.寫入時選擇較高的位密度，以增加記錄信息；讀出時選擇較低的位密度，以提高可靠性7.計算機的外圍設備是指( D )。A.輸入/輸出設備 B.外存儲器C.輸入/輸出設備及外存儲器 D.除了CPU和內存以外的其他設備二.綜合應用題1.刷新存儲器(簡稱刷存)的重要性能指標是其帶寬。實際工作中，顯示適配器的幾個功能部分要爭用刷存的帶寬。假設總帶寬50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他刷新功能。(1)若顯示工作方式采用分辨率為1024768，顏色深度為3B，刷新頻率為72Hz，計算刷存總帶寬應為多少(要求寫出計算式子)？(2)為達到這樣高的刷存帶寬，應采取何種技術措施？解：(1)因為刷新所需帶寬=分辨率每個像素點顏色深度刷新速率，所以： 10247683B72/s=162MB 刷新總帶寬=162MB/s100/50=324MB/s(2)為達到這樣高的刷存帶寬，可采取如下技術措施： 使用DRAM芯片組成刷存 刷存采用多體交叉結構 刷存至顯示控制器的內部總線寬度由32位提高到64位，甚至128位 刷存采用雙端口存儲器，將刷新端口與更新端口分開。2.一個雙面CD-ROM光盤，每面有100道，每道9個扇區(qū)，每個扇 區(qū)存儲512B，請求出光盤格式化容量。3.某磁盤存儲器轉速為3000轉/分，共有4個記錄面，每道記錄信息為12288B，最小磁道直徑為230mm，共有275道，請計算：(1)磁盤存儲器的存儲容量是多少？(2)最高位密度與最低位密度是多少？(3)磁盤數據傳輸率是多少？(4)平均等待時間是多少？4.有六種存儲器：主存、高速緩存、寄存器組、CD-ROM存儲器、MO磁盤和活動頭硬磁盤存儲器，要求：(1)按存儲容量和存儲周期排出順序。(2)將有關存儲器排列成一個存儲體系。(3)指明它們之間交換信息時的傳送方式。5.CRT的顯示適配器中有一個刷新存儲器，說明其功能。刷存容量與什么因素有關？若CRT的分辨率為10241024像素點，顏色深度24位，計算刷新存儲器的存儲容量是多少？6.刷新存儲器的重要性能指標是它的帶寬，若顯示工作方式采用分辨率為1024768，顏色深度為24位，刷新速率(幀頻)為72Hz，請計算：(1)刷新存儲器的存儲容量。(2)刷新存儲器的帶寬。第八章練習題一.選擇1.按不同的數據傳送格式，可將外圍接口劃分為兩類，即( D )。A.中斷接口與DMA接口 B.直接傳送接口與查詢接口C.同步接口與異步接口 D.并行接口與串行接口2.在DMA方式中，“批量傳送結束”的監(jiān)測由下列選項中的( B )負責。A.CPU B.DMA接口或DMA控制器 C.總線控制器 D.主存緩沖區(qū)3.CPU響應DMA請求一般是在( C )。A.一段程序結束時 B.一條指令結束時C.一個總線周期結束時 D.一個時鐘周期結束時4.在讀磁盤過程中，磁盤適配器向主機發(fā)出DMA請求是在( C )。A.啟動磁盤時 B.尋道完成時 C.扇區(qū)緩沖器滿時 D.扇區(qū)緩沖器空時5.在DMA傳送期間，總線控制權通常由( B )。A.CPU掌握 B.DMA控制器掌握 C.主存掌握 D.外設掌握6.下列選項中，( A )不是發(fā)生中斷請求的條件。A.一條指令執(zhí)行結束 B.一次I/O操作結束C.機器內部發(fā)生故障 D.一次DMA操作結束7.下列說法正確的是( A )。A.程序中斷過程是由硬件和中斷服務程序共同完成的B.每條指令的執(zhí)行過程中，每個總線周期要檢查一次有無中斷請求C.檢測有無DMA請求，一般安排在一條指令執(zhí)行過程的末尾D.中斷服務程序的最后指令是無條件轉移指令8.中斷向量地址是( C )。A.子程序入口地址 B.中斷服務程序入口地址C.中斷服務程序入口地址的地址 D.子程序入口地址的地址9.設置中斷排隊判優(yōu)邏輯的目的是( B )。A.產生中斷源編碼B.使同時提出的請求中的優(yōu)先級別最高者得到及時響應C.使CPU能方便地轉入中斷服務子程序D.提高中斷響應速度10.DMA訪問主存時，讓CPU處于等待狀態(tài)，等DMA的一批數據訪問結束后，CPU再恢復工作，這種情況稱為( A )。A.停止CPU訪問主存 B.周期挪用 C.DMA與CPU交替訪問 D.DMA11.DMA訪問主存時，向CPU發(fā)出請求，獲得總線使用權時再進行訪存，這種情況稱為( B )。A.停止CPU訪問主存 B.周期挪用 C.DMA與CPU交替訪問 D.DMA12.關于DMA方式，下面說法正確的是( D )。A.能用于高速外圍設備的信息傳送，也能代替中斷方式B.能向CPU請求中斷處理數據傳送C.能取代中斷方式D.不能代替中斷方式13.DMA方式的接口電路中有程序中斷部件，其作用是( C )。A.實現數據傳送 B.向CPU提出總線使用權C.向CPU提出傳輸結束 D.發(fā)中斷請求14.對于低速輸入輸出設備，應當選用的通道是( D )。A.數組多路通道 B.選擇通道 C.DMA專用通道 D.字節(jié)多路通道15.在中斷周期中，將允許中斷觸發(fā)器置“0”的操作是由( C )完成。A.關中斷指令 B.開中斷指令 C.硬件 B.軟件16