计算机组成原理练习题答案.docx

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计算机组成原理练习题答案

一、选择题

1、完整的计算机系统应包括运算器、存储器、控制器。

一个完整的计算系统应该是:

硬件系统和软件系统,硬件系统应该包括运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备,软件系统包括系统软件和应用软件.而你给的答案中B和D是可以排除的,也就是不能选,A和C两个中A的可能性最大,答案只能选A.

3、.诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。

4、移码表示法主要用于表示浮点数中的阶码。

5、动态RAM的刷新是以行为单位的。

8、在定点运算器中产生溢出的原因是运算的结果的超出了机器的表示X围。

10、在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为立即寻址。

11、目前的计算机，从原理上讲指令和数据都以二进制形式存放。

13、计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是.诺依曼。

16、在CPU中，跟踪后继指令地址的寄存器是程序计数器。

20、系统总线中地址总线的作用是用于选择指定的存储单元或外设。

21、计算机中的主机包含运算器、控制器、存储器。

23、原码一位乘运算，乘积的符号位由两个操作数的符号进行异或运算。

24、对于真值“0”表示形式唯一的机器数是移码和补码。

25、若[X]补=0.0100110，则[X]反=0.0100110。

--x为正数

26、在CPU中，存放当前执行指令的寄存器是指令寄存器。

保存当前正在执行的指令的寄存器称为（指令寄存器）。

指示当前正在执行的指令地址的寄存器称为（程序计数器或指令计数器）。

27、下列编码中通常用作字符编码的是ASCII码。

ASCII

ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息互换标准代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统。

它主要用于显示现代英语和其他西欧语言。

它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC646。

28、在下列存储器中，半导体存储器可以作为主存储器。

30、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是PC。

31、EPROM是指光擦除可编程的只读存储器。

EPROM（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，可擦除可编程ROM）芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。

EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。

EPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压（VPP=12—24V，随不同的芯片型号而定）。

EPROM的型号是以27开头的，如27C020（8*256K）是一片2MBits容量的EPROM芯片。

EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。

EPROM芯片在空白状态时（用紫外光线擦除后），内部的每一个存储单元的数据都为1（高电平）。

33、CPU主要包括控制器、运算器（不含主存）。

36、存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于存放程序和数据。

37、在计算机中，普遍采用的字符编码是ASCⅡ码。

39、设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，这种寻址方式的有效地址为EA=（X）+D。

41、微程序存放在控制存储器。

CPU内部有一个控制存储器,里面存放着各种程序指令对应的微程序段.当CPU执行一句程序指令里,会从控制存储器里取一段与该程序指令对应的微程序解释执行,从而完成该程序语句的功能.

45、存储单元是指存放一个机器字的所有存储元。

46、下列有关运算器的描述中，既做算术运算，又做逻辑运算是正确的。

指令周期

指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。

CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。

　　指令不同，所需的机器周期数也不同。

对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。

对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。

　　从指令的执行速度看，单字节和双字节指令一般为单机器周期和双机器周期，三字节指令都是双机器周期，只有乘、除指令占用4个机器周期。

　　因此在进行编程时，在完成相同工作的情况下，选用占用机器周期少的命令会提高程序的执行速率，尤其是在编写大型程序程序的时候，其效果更加明显！

47、寄存器间接寻址方式中，操作数处在主存单元。

50、指令周期是指CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间

55、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过补码运算的二进制加法器来实现。

举例说明：

减法5-3相当于加法5+（-3）

被加数5的二进制代码为00000101

加数-3的二进制代码为10000011

-3的二进制反码为11111100

-3的二进制补码为11111101

即5-3相当于5+（-3）=00000101+11111101=00000010=2

其中最高位为0表示正数最高数为1表示负数，正数的补码为其本身，负数的补码为取反加1

由此可见减法相当于补码运算的二进制加法器

57、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用隐含寻址方式。

58、用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为寄存器直接寻址。

59、运算器虽有许多部件组成，但核心部分是算术逻辑运算单元。

71、采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用CPU一个存储周期的时间。

73、中断响应时，保存PC并更新PC的内容，主要是为了能进入中断处理程字并能正确返回原程序。

79、在计算机硬件系统中，在指令的操作数字段中所表示的内存地址被称为形式地址。

81、Cache是为提高存储系统的速度。

82、计算机中，执行部件根据控制部件的命令所作的不可再分的操作称为微命令。

83、对组合逻辑的控制器，指令不同的执行步骤是用节拍发生器给出的

85、指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式，采用跳跃寻址方式，可以实现程序的条件转移或无条件转移。

95、PROM是指可编程的只读存储器。

二、填空题

2、DMA方式中，周期窃取是指窃取一个存储周期。

3、计算机系统总线根据传送的信息不同，可分为地址总线，控制总线，数据总线。

5、指令格式通常由操作码字段和地址码字段组成。

6、动态半导体存储器的刷新一般有集中刷新、分散刷新、异步刷新三种方式，之所以要刷新是因为动态存储器依靠电容电荷存储信息，时间一长，电荷可能泄放。

10、主存和Cache的地址映射方法有很多，常用的有全相联映射、直接相联映射和组相联映射三种，其中灵活性最强的是全相联映射，成本最高的是全相联映射。

12、Cache中数据块常用的替换算法有先进先出（FIFO）和最近最少使用（LRU）两种。

13、按照总线仲裁电路的位置不同，可分为集中式仲裁和分布式仲裁。

14、寄存器直接寻址操作数在寄存器中；寄存器间接寻址操作数在主存中。

17、RISC的中文含义是精简指令集计算机，CISC的中文含义是复杂指令系统计算机。

RISC（reducedinstructionsetputer，精简指令集计算机）

CISC（plexInstructionSetputer，复杂指令系统计算机）

18、计算机软件一般分为两大类：

一类叫系统软件，另一类叫应用软件，操作系统属于系统软件类。

19、目前主流的CPU包括运算器、控制器和Cache.

20、主存储器容量通常以KB表示，其中K=2的10次方；硬盘容量通常以GB表示，其中G=2的30次方。

21、存储器和CPU连接时，要完成地址线的连接；数据线的连接和控制线的连接，方能正常工作。

23、常见的集中式总线控制方式有链式查询、计数器定时查询和独立请求三种，其中链式查询对电路故障最敏感。

25、存储器的技术指标有存储容量和存取时间。

27、一个定点数由符号位和数值域两部分组成。

29、运算器的两个主要功能是：

算术运算，逻辑运算。

30、完整的计算机系统包括硬件，软件；在计算机中用二进制的理由是便于实现。

31、直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和I/O设备之间进行。

32、外围设备主要可以分为输入设备和输出设备。

外围设备

计算机系统中除主机外的其他设备。

包括输入和输出设备、外存储器、模数转换器、数模转换器、外围处理机等。

是计算机与外界进行通信的工具。

—例如打印机、磁盘驱动器或键盘。

33、CPU能直接访问cache和主存，但不能直接访问磁盘和光盘。

35、为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件部件。

36、在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为总线。

就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、地址、控制信息。

37、指令操作码字段表征指令的操作特性与功能，而地址码字段指示参与操作的操作数的地址。

38、CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为指令寄存器IR，保存当前正在执行的指令的地址的寄存器为程序计数器PC，保存CPU访存地址的寄存器为内存地址寄存器MAR。

39、DMA技术的出现使得外围设备可以通过DMA控制器直接访问内存；与此同时，CPU可以继续执行其它任务。

40、一个浮点数由尾数和阶码两部分组成。

三、问答题

3、CPU中有哪些主要寄存器？

简述这些寄存器的功能（至少5个）。

3.解：

（1）指令寄存器（IR）：

用来保存当前正在执行的一条指令。

（2）程序计数器（PC）：

用来确定下一条指令的地址。

（3）地址寄存器（AR）：

用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。

（4）缓冲寄存器（DR）：

<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。

<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别

<3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。

（5）通用寄存器（AC）：

当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。

（6）状态条件寄存器：

保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。

除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。

5、在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？

哪类指令的执行时间最短？

为什么？

5.寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。

因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。

7、说明计算机存储系统的层次结构。

8、中断处理过程包括哪些操作步骤？

8．解：

中断处理过程如下：

（1）设备提出中断请求

（2）当一条指令执行结束时CPU响应中断

（3）CPU设置“中断屏蔽”标志，不再响应其它中断请求

（4）保存程序断点（PC）

（5）硬件识别中断源（转移到中断服务子程序入口地址）

（6）用软件方法保存CPU现场

（7）为设备服务

（8）恢复CPU现场

（9）“中断屏蔽”标志复位，以便接收其它设备中断请求

（10）返回主程序

9、指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。

9.计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时