完整word版组成原理复习.docx
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完整word版组成原理复习
组成原理复习（附有部分参考答案）
第一章：
概论
概念：
SISD，SIMD，MISD，MIMD
计算机硬件系统，计算机软件系统，
VenNeumann型计算机设计的基本思想
计算机的五大部件
计算机系统层次结构
机器字长，存储容量，运算速度
第二章：
计算机硬件基础
串行加法器，并行加法器的概念
第三章：
信息编码与数据表示
补码，原码，反码，移码小数和整数的表示法及表示范围
规格化浮点数和非规格化浮点数的表示法
及表示范围和最大正数，最小正数，最大负数，最小负数
奇偶校验码
第四章：
运输方法和运算器
原码，补码和移码的加减运算及溢出的判别
一位原码乘法，一位补码乘法（校正法，BOOTH算法）
一位原码除法（恢复余数法和不恢复余数法）
浮点数的加、减、乘、除算法及过程
第五章：
存储体系
SRAM与DRAM的区别
RAM,ROM,PROM,EPROMEEPROM,FLASHMEMORY的区别
存取时间Ta，存储周期Tc
存储器的层次结构
DRAM的三种刷新方法及计算
主存储器与CPU的连接：
地址译码和存储器与CPU的连接（字位扩展）
高速存储器：
双端口存储器，多体交叉存储器，相联存储器
高速缓冲存储器CACHE
命中率h，效率e，cache/主存系统的平均访问时间Ta
主存与cache的地址映射方式
1.直接映射
2.全相联映射
3.组相联映射
第六章：
指令系统
指令格式
寻址方式：
1.立即寻址，
2.直接寻址，
3.间接寻址
4.寄存器寻址，
5.寄存器间接寻址，
6.变址寻址，
7.基址寻址
8.相对寻址
9.堆栈寻址
指令系统设计技术与操作码扩展技术
RISC,CISC
第七章：
控制器
控制器的组成与作用
指令周期，机器周期，时钟周期的概念及三者之间的关系
控制方式：
同步控制，异步控制，联合控制的概念
微程序控制器,：
概念：
PC，IR，AR的作用
微操作，微命令，微指令，微周期，微地址，微程序，机器指令与微程序的关系
微程序的设计
指令译码器的作用，
指令的执行过程
主存储器与控制存储器（控存）的作用与区别
水平型微指令和垂直型微指令的区别
直接控制法，字段直接编译法，字段间接编译法
微程序控制器与硬布线控制器的比较
第八章：
I/O设备编址方式
统一编址，独立编址
主机与i/o设备交换信息的方式：
程序查询方式，程序中断方式，DMA方式，I/O通道方式。
I/O处理机方式
考试题型：
一.选择题（20分）
二．计算填空题（20分）
三、计算题（10分）
四、问答题（15分）
五．综合题（35分）
例题：
一、判断题：
（对的打“√”，错的打“×”，）
1.根据指令出现的频度来分配操作码的长度原则是使用频度高的指令分配较短的操作码，而频度低的指令分配较长的操作码。
√
2.堆栈是由一些连续存储单元组成的先进后出的存储器。
√
3.在定点补码一位除法采用加减交替算法中，不够减商0,恢复余数，并将被除数与商左移1位；被除数减去除数，够减则商1，余数与商左移一位。
×
4.微程序控制器的执行速度较硬联逻辑控制器的速度慢，而且内部结构较规整，易扩充修改。
√
5.设置Cache的主要目的是提高内存的整体访问速度。
√
6.VonNeumann型计算机的基本思想是程序存储、程序控制型机器。
√
7.在超前进位4位加法器中，每个进位产生只与本位的二个数位及低位所产生的进位有关。
×
8.调入Cache中的数据在主存一定存有副本。
√
9.由一些连续存储单元组成的先进先出的存储器称为堆栈。
×
10.操作数地址在指令中的寻址方式称为直接寻址。
√
11.操作数地址在寄存器中的寻址方式称为寄存器间接寻址。
√
12.内存是用来存放机器指令和数据的而控存是用来存放解释机器指令的微程序的。
√
13.奇校验码能检验出奇数个位出错，偶校验码能检验出偶数个位出错。
×
14.程序可在辅助存储器中直接运行。
×
15.CPU执行指令的时间称为指令周期。
√
16.带奇校验字符码1001011的校验码是1。
√
17.控制存储器的作用是存放机器指令的。
×
18.二个无符号二进制数相加，只要产生进位，则溢出。
√
19.实现主存地址与cache地址的映射是由硬件自动完成。
√
20.采用多体交叉存储器可提高存储器的带宽。
√
二.选择题
1.X=0.0011，Y=－0.1011，[X＋Y]补=（D）
A．0.1110B.0.1000C.1.1110D.1.1000
2．某计算机字长16位，其存储容量是1MB，若按字编址，至少需地址线_ C__根。
A.16 B.18 C.19 D.20
3.某机器字长16位，主存按字节编制，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。
假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。
若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是（C）。
A．2006HB．2007HC．2008HD．2009H
4.计算机的指令系统是指一台计算机中所有（A）的集合。
A．机器指令B．微指令C．操作系统指令D．符号指令
5.下列寄存器中，程序员不可见的是（D）。
A．存储器地址寄存器（MAR）B．程序计数器（PC）
C．存储器数据寄存器（MDR）D．指令寄存器（IR）
6.下面哪一组存储器是永久性存储器：
（B）。
A．SRAM和硬盘B．ROM和外存
C．DRAM和CacheD．优盘和Cache
7.下列关于RISC的叙述中，错误的是（A）。
A．RISC普遍采用微程序控制器
B．RISC大多数指令在一个时钟周期内完成
C．RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多
D．RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少
8.下面有关微指令、指令和微程序、程序的说法中，正确的是（C）。
A．程序就是由微程序构成的，指令就是由微指令构成的。
B．程序是指令的有序集合，而指令是微程序的有序集合。
C．每一条指令就是由一段微程序来解释执行的。
D．每一条指令对应着一条微指令。
9.下列有关微程序控制器与微指令格式的说法中，正确的是（A）。
A．相对硬布线控制器，微程序控制器的指令功能的修改和扩展比较容易。
B．相对硬布线控制器，微程序控制器的电路不规整，指令执行速度慢。
C．水平型微指令的并行操作能力强，微指令字长很短，微程序长。
D．垂直型微指令的并行操作能力弱，微指令字长比较长，微程序短。
10.指令的寻址方式有顺序和跳跃两种，采用跳跃方式可以实现（D ）。
A．堆栈寻址B．程序的条件转移
C．程序的无条件转移D．程序的条件转移和无条件转移
11．计算机中表示地址时使用（A）
A．无符号数B．原码C．反码D．补码
12.原码恢复余数除法算法中，当余数为负数时，执行（C）操作后，可得到新的余数；而在原码不恢复余数除法算法中，当余数为负数时，则要执行（B）操作后，得到新的余数。
A．左移1位，－|Y|
B．左移1位，＋|Y|
C．＋|Y|，左移1位，－|Y|
D．－|Y|，左移1位，＋|Y|
13.浮点数乘法运算的步骤是（D）：
A．对阶，尾数相乘，阶码相加
B．对阶，尾数相乘，阶码相减，结果规格化，舍入
C．尾数相乘，阶码相减，结果规格化，舍入
D．尾数相乘，阶码相加，结果规格化，舍入
14.在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（D ）。
A．程序计数器B．累加寄存器C．中断寄存器D．程序状态字
15.DRAM是利用极间电容存储电荷来表示‘0’和‘1’信息的，由于电荷的漏电作用，故需（ C）。
A．增加写入驱动电流；B．增加读出放大器电路；C．定时刷新、再生；D．延长读写时间
16．一个指令周期通常由（A ）组成。
A．若干个机器周期B.若干个时钟周期C．若干个工作脉冲D.若干个节拍
17.若一台计算机的字长为8个字节，则表明该机器（C）。
A．能处理的数值最大为8位十进制数B.能处理的数值最多由8位二进制数组成
C.CPU一次运算的二进制代码为64位D.在CPU中运算的结果最大为2的64次方
18．控制器中用于存放指令地址的寄存器是（B ）。
A．主存地址寄存器B.程序计数器C.指令寄存器D.标志寄存器
19.X=0.0011，Y=－0.1011，[X－Y]补=（C. ）
A．1.1110B.1.1000C.0.1110D.0.1000
20．16个汉字的机内码需要（B）。
A．16字节B．32字节C．64字节D．8字节
21.在汉字系统中存在下面几种编码，汉字库中存放的是（B）。
A．汉字输入码B．汉字内码
C．汉字交换码D．汉字字模码
22.对于一个24×24点阵的汉字，在机内存储与交换时所占用的存储空间是（E）个字节。
A．576B．72C．24D．16E．2F．1
23．数的机器码表示中，（D）的零的表示形式是唯一的。
A.原码B.反码C.补码和原码D.补码和移码
24.微程序控制器中，每一条机器指令通常需（B）。
A.一条微指令来解释执行B.一段微指令编写的微程序来解释执行
C.一条毫微指令来直接解释执行D.一段毫微指令编写的毫微程序来直接解释执行
25．微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（B）。
A.每一条机器指令由一条微指令来执行
B.每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行
C.每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行
D.一条微指令由若干条机器指令组成
26.某机采用二级流水线组织，第一级为取指令、译码，需要200ns完成操作；第二级为执行周期，一部分指令能在180ns内完成，另一些指令要360ns才能完成，机器周期应选（D）。
A．180nsB．190nsC．200nsD．360ns
27．在CPU中用于记录运算结果状态的寄存器称为（D）。
A．主存地址寄存器B.程序计数器C.指令寄存器D.标志寄存器
28.下面三种语言中，（4）既是符号化语言，又是面向机器的语言。
（B）
A．机器语言B．汇编语言C．高级语言
.
29．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（D）来实现。
A.原码运算的二进制减法器B.补码运算的二进制减法器
C.原码运算的十进制加法器D.补码运算的二进制加法器
30.下列有关RAM和ROM得叙述中正确的是（A）。
①RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器
②RAM和ROM都是采用随机存取方式进行信息访问
③RAM和ROM都可用做Cache
④RAM和ROM都需要进行刷新
A. 仅①和②
B. 仅②和③
C. 仅①，②， ③
D. 仅②， ③，④
31．按冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想设计的计算机硬件系统包括（B）。
A．微程序控制器、存储器、显示器、键盘
B．运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
C．总线、CPU、磁盘、显示器、打印机
D．运算器、主存、缓冲存储器、虚拟存储器、控制器
32．计算机系统的层次结构从内到外依次为（A）
A．硬件系统、系统软件、应用软件
B．系统软件、硬件系统、应用软件
C．系统软件、应用软件、硬件系统
D．应用软件、硬件系统、系统软件
33．假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是（C）。
A.11001011B.11010110C.11000011D.11011001
34.主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（A）。
A.提高CPU访问存储器系统的整体速度B.扩大主存贮器容量
C.增加CPU中通用寄存器的数量D.加快CPU访问外存的速度
35.某机器字长16位，主存按字节编制，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。
假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。
若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是（C）。
A．2006HB．2007HC．2008HD．2009H
36.主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（A）。
A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题
B.扩大主存贮器容量
C.扩大CPU中通用寄存器的数量
D.既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量
37．计算机系统中的机器指令指的是（A）
A．用二进制代码表示的指令
B．用助记符表示的指令
C．用数学符号表示的指令
D．放在控制存储器中的微指令
38．八位二进制补码数的表示范围为（C）。
A.0～+128B.0～+255
C.–128～+127D.–255～+255
39．相联存储器采用按（B）访问方式，因而速度比普通存储器快。
A．地址B.内容C.实地址D.虚地址
40.二个补码数相加、减，可能产生溢出的情况是（D）
A．二个数同号B.二个数异号
C.相加数异号，相减数同号D.相加数同号，相减数异号
42．八位二进制移码数的表示范围为（C）。
A.0~+128B.0~+255
C.–128~+127D.–255~+255
43.计算机中采用二进制表示数据，下面哪一种原因是错误的：
（A）。
A．二进制数的表示精度高
B．二进制数运算规则简单
C．二值状态的电子器件易实现
D．具有逻辑特性，可以进行逻辑运算
三．填空题＋
1．按实现方式，控制器分为微程序控制器和硬布线控制器，后者的执行速度比前者快；RISC系统多采用硬布线控制器。
2．存储的信息在加电时不会丢失，断电后会丢失的既能读又能写的半导体器件称SRAM，而加电时需刷新的半导体器件器件称DRAM，前者与后者相比，速度快。
3．取指周期中从内存读出的信息流为指令，执行周期中从内存读出的信息流为数据。
4．主存与cache的地址映射有_直接映射__、__全相联映射__、_组相联___三种方式。
其中组相连方式适度地兼顾了前二者的优点，又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想。
5．一个机器字长为16位，阶码8位，其中一位符号位，尾数8位，其中一位符号位，阶码和尾数均用补码表示，它能表示的规格化最大数为（1－2－7）×2127，最小数为－1×2127,
最接近0的正数为2－1×2－128，最接近0的负数为－（2－1＋2－7）×2－128。
6．在控制器中，专用寄存器PC用于指出下条指令地址，IR用于存放当前执行指令的代码；在微程序控制器中，指令译码器的功能是形成解释当前执行的机器指令的微程序入口地址。
7．在微程序控制的计算机中，将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称微指令，执行一条指令实际上就是执行一段存放在控存中的微程序。
8．在浮点数表示中，尾数等于0和下溢（阶码负溢出）被称为机器零。
。
9．16位的整数补码可表示的十进制数据范围为－215～215－1。
10.一个机器字长为16位，阶码8位，含一位阶符，尾数8位，含一位数符，阶码和尾数均用补码表示，它能表示绝对值最大的规格化数的十进制真值为1×2127，绝对值的最小的规格化数的十进制真值为2－1×2－128。
11．浮点加法运算步骤的第一步应是对阶。
12.完全水平型微指令，控制字段为16位，则一条微指令最多可同时启动16个微操作；完全垂直型微指令，定义15种微操作，则微操作码字段最少需要4位。
13．CPU从_内存___取出一条指令并执行这条指令的时间总和称为_指令周期___。
14．运算器主要由通用寄存器、ALU、标志寄存器、数据寄存器（暂存器）、AR等部件组成。
15．字符码1001011产生的奇校验位的值为1。
17．在组合逻辑控制器中，从逻辑函数的角度来看，控制信号（微操作控制信号）是多种输入信号的函数。
18．浮点数算术加减运算过程中，每次阶码运算后都应该进行尾数相加减。
19．某机字长16位，CPU地址总线20位，数据总线16位，存储器按字编址。
若该机主存采用16K×8位的DRAM芯片（内部为128×128阵列）构成最大主存空间，则共需
128个芯片。
若采用异步刷新方式，单元刷新周期为2ms，则刷新信号的周期为15.625微秒。
20．微程序控制器主要由微地址形成电路、控存微地址寄存器、微指令寄存器等部件组成。
21．微机A、B是采用不同主频的CPU芯片，片内逻辑电路完全相同，若A机的CPU主频为8MHz，B机为12MHz。
A机的平均指令执行速度为0.4MIPS,那么A机的CPU主频周期为0.125μs,A机的平均指令周期为2.5μs,B机的平均指令执行速度为0.6MIPS。
22．SRAM的存储单元是用双稳态触发器器件来存储信息的，而DRAM则是用
MOS管上的极间电容器件来存储信息的，前者比后者速度快。
23．在原码除法的加减交替算法中，若本次余数为负，商上0，求下一位商的办法是，余数先左移一位，再＋|除数Y|来得到新的部分余数。
为加快除法运算的速度，可以采用阵列除法器件。
25．微指令分为__水平____型微指令和__垂直____型微指令，前者并行操作能力强。
26．一个机器字长为16位，阶码8位，其中一位符号位，尾数8位，其中一位符号位，阶码和尾数均用补码表示，它能表示的非规格化最大数为（1－2－7）×2127，最小数为－1×2127,最接近0的正数为2－7×2－128，最接近0的负数为－2－7×2－128。
四．计算填空题
1、假设CPU总是从Cache取得数据，某程序在执行过程中访存5000次，其中有100次访问Cache缺失（未命中），已知Cache的存储周期为10ns，主存的存储周期为60ns。
Cache的命中率为（），Cache/主存系统的平均访问时间为（）ns，Cache/主存系统的效率为（）。
2、设32位计算机的主存容量为2GB，存储器按字编址；Cache容量256KB，每块16B，Cache按照4路组相联方式组织，则主存地址（）位；其中“标记”字段（）位，Cache组地址（）位，块内地址（）位；主存地址4567H映射到Cache的（）组。
3、设某8位计算机指令格式如下：
OP（4位）
MOD（2位）
RD（2位）
ADDR/DATA/DISP
其中，RD为目的寄存器号，MOD为寻址方式码字段，指令第二字为地址、数据或偏移量；源操作数由MOD字段和指令第二字共同确定。
除了HALT指令为单字指令外，其他指令均为双字指令；各字段解释如表1。
表1
指令助记符
OP
指令助记符
OP
MOD
寻址方式
RD
寄存器
MOV
0000
SBB
0100
00
立即寻址
00
R0
ADD
0001
JMP
1000
01
直接寻址
01
R1
SUB
0010
……
……
10
变址寻址（SI）
10
R2
AND
0011
HALT
1111
11
相对寻址
11
R3
①指令ANDR2，[56H]的功能是将R2寄存器的内容与内存地址56H单元的内容，进行“逻辑与”操作，结果存入R2寄存器，则该指令机器码第一字节为（）H，第二字节为（）H。
②内存地址的部分单元内容如表2，若（PC）＝12H，变址寄存器（SI）＝10H，则此时启动程序执行，将程序执行前三条指令的情况与结果，填写到表3。
表2
单元地址
内容
单元地址
内容
单元地址
内容
10H
50H
14H
17H
18H
F0H
11H
60H
15H
20H
19H
13H
12H
0BH
16H
33H
20H
15H
13H
01H
17H
0FH
21H
17H
表3
指令序号
助记符
寻址方式
源操作数
执行结果
1
（11）
（12）
（13）
——
2
（14）
（15）
（16）
——
3
（17）
（18）
（19）
（20）
一、计算题
一．
设浮点数的格式为：
阶码5位，包含一位符号位，尾数6位，包含一位符号位，阶码和尾数均用补码表示，排列顺序为：
阶符（1位）
阶码（4位）
数符（1位）
尾数（5位）
则按上述浮点数的格式：
（1）若（X）10=15/32，（Y）10=-3.25，则求X和Y的规格化浮点数表示形式。
（2）求[X+Y]浮（要求用补码计算，列出计算步骤）。
二．设有浮点数，x=25×（9/16）,y=23×（－13/16）,阶码用4位（含1位符号位）移码表示，尾数用5位（含1位符号位）补码表示。
X＝0.11110×2－1MX＝0.11110EX＝－0001
【MX】补＝0.11110【EX】移＝11111【X】浮＝111110.11110
（Y）10＝－3.375，（Y）2＝－11.011
Y＝－0.11011×2＋2MY＝－0.11011EY＝＋0010
【MY】补＝1.00101【EY】移＝00010【Y】浮＝000101.00101
（2）（a）对阶：
X对向Y，X的尾数右移3位
【X】浮＝000100.00011110
（b）尾数相加：
00.00011110
＋11.00101
11.01000110
（c）结果规格化：
无需规格化
（d）舍入：
入1
[X＋Y]浮＝000101.01001
三．设有浮点数，x=25×（9/16）,y=23×（－13/64）,阶码用4位（含1位符号位）补码表示，尾数用5位（含1位符号位）补码表示。
（1）写出x和y的浮点数表示。
（2）.求真值x×y＝？
要求写出完整的浮点运算步骤，并要求尾数用补码一位乘法（booth法）运算。
四．设有浮点数，x=24×（7/16）,y=23×（－9/64）,阶码用4位（含1位符号位）补码表示，
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