《计算机组成原理》各章练习参考答案.docx

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《计算机组成原理》各章练习参考答案

《计算机组成原理》各章练习题参考答案

第一章思考练习题

一.填空

1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。

2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。

3.存储器中存放数据和程序。

4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。

5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器（或ALU）；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。

6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储

器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。

7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。

8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。

9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。

10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。

11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。

12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。

13.个人台式商用机属于微型机。

14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。

15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。

16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。

17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。

18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。

19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。

20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。

21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。

22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。

二.单选

1.存储器用来存放（C）。

A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序

2.下面的描述中，正确的是（B）

A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。

B.一台计算机包括输入、输出、控制、存储及运算逻辑五个单元。

C.所有的数据运算都在CPU的控制器中完成。

D.以上答案都是正确的。

3.存储字长是指（B）。

A.存放在一个存储单元中的二进制代码组合。

B.存放在一个存储单元中的二进制代码位数。

C.存储单元的个数。

D.机器指令的位数。

4.对有关数据进行分类、统计、分析是计算机的（C）应用。

A.数值计算B.辅助设计C.数据处理D.实时控制

5.下面的四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是（C）

A.计算机可以存储大量信息B.计算机能代替人的脑力劳动

C.计算机是一种信息处理机D.计算机可实现高速运算

6.我们通常所说的个人台式商用机属于（D）。

A.巨型机B.中型机C.小型机D.微型机

7.对计算机软、硬件资源进行管理，是（A）的功能。

A.操作系统B.数据库管理系统C.语言处理程序D.用户程序

8.微型计算机的发展以（B）技术为标志。

A.操作系统B.微处理器C.外存储器D.软件

9.用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是（C）。

A.主时钟频率B.主存容量C.MFLOPSD.MIPS

三.简答和应用题

1.比较数字计算机和模拟计算机的特点。

模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。

数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。

模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用0和1表示数据，采用数值计数的计算方式，程序控制的控制方式，数据计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。

2.数字计算机如何分类？

分类的依据是什么？

数字计算机分为专用计算机和通用计算机两类，是根据是计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。

3.什么叫总线？

单总线结构和多总线结构各有何特点？

（1）总线是计算机多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。

（2）单总线结构的特点是：

各部件连接在单一的一组总线上。

CPU与主存之间、CPU与外设之间、主存与外设、外设与外设之间都可以直接交换信息，不需要CPU的干预；多总线结构的特点是CPU、主存、I/O之间互联需要多条总线。

CPU与Cache间采用高速CPU总线，主存连在系统总线上；CPU总线、系统总线和高速总线通过“桥”相连；高速总线通过扩充总线接口与扩充总线相连，扩充总线上可以连接串行工作方式的I/O设备。

4.冯.诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？

它包括哪些主要组成部分？

主要设计思想是：

存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：

运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。

5.什么是存储容量？

什么是单元地址？

什么是数据字？

什么是指令字？

存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。

每个存储单元都有编号，称为单元地址。

如果某个单元代表要处理的数据，称为数据字。

如果某字为一条指令，称为指令字。

6.什么是内存？

什么是外存？

什么是CPU？

什么是适配器？

半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存。

内存和外存共同用来保存二进制数据。

运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU。

适配器是外围设备与主机相连接的部件，它可以保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

7.用一台40MHz处理器执行标准测试程序，它的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下表所示，求这台计算机的有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。

解：

①CPI=总指令周期数/总指令数

=（45000×1+32000×2+15000×2+8000×2）/（45000+32000+150000+8000）

=1.55

②MIPS=指令条数ƒ/执行时间CPI×106

=40×106/（1.55×106）=25.81

③程序执行时间t=（45000×1+32000×2+15000×2+8000×2）×1/40×106）

=3.875×10-3秒

8.现代计算机系统如何进行多级划分？

这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？

计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成。

每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。

采用多级观点来设计计算机，对了解计算机的组成提供了一种好的结构和体制，对保证产生一个良好的系统结构有很好的帮助。

9.简要说明计算机软件的作用、分类，系统软件包括哪几类？

说明它们的用途。

计算机软件是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。

计算机软件一般分为系统软件和应用软件两大类。

其中，系统软件主要包括：

①各种服务性程序；②语言类程序；③操作系统；④数据库管理系统。

系统软件的用途是简化程序的设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能和用途。

第二章课后练习题

一.单选

1.原码10000000的相应补码表示为（D）。

A.1111111B.10000000C.01111111D.00000000

2.某机字长8位，含一位数符，采用原码表示，则定点小数所能表示的非零最小正数为（D）。

A.2-9B.2-8C.1-D.2-7

3.已知[X]补=01100011，则[-X]补等于（C）。

A.00011100B.100111000C.10011101D.以上都不是

反=[10011101]补，所以选取C。

4.十进制数137277的八进制表示为（A）。

A.414066B.4146666C.414866D.404166

0为止。

（137277）10=（414066）8，所以选A。

5.十六进制小数0.ACBEDF的十进制表示为（C）。

A.1.1331055B.1.1201055C.1.1321055D.1.1321655

6.下列数中最小的数是（C）。

A.（101001）2B.（52）8C.（101001）BCDD.（233）16

7.如果X为负数，由[X]补求[-X]补，是将（D）。

A.[X]补各值保持不变

B.[X]补符号位变反，其他各位不变

C.[X]补除符号位外，各位变反，末位加1

D.[X]补连同符号位一起各位变批，末位加1

8.n+1位的定点小数，其补码表示的是（A）。

A.-1≤x≤1-2-nB.-1＜x≤1-2-n

C.-1≤x＜1-2-nD.-1＜x＜1-2-n

9.关于奇偶校验功能的正确描述是（A）。

A.均能检测奇数个错B.均能检测偶数个错

C.奇校验检测奇数个错，偶校验检测偶数个错D.能检算出奇数的个数

二.填空

1.某定点小数X的数符为0，尾数8位全1，其最大正数真值是1-2-8。

2.某定点小数X的数符为1，尾数8位全0，其最小正数真值是2-8。

3.定点小数X的数符为1，负数，原码表示，数值位8位全1，其最大负数

真值为-（1-2-8）。

4.如果X为负数，由[X]补求[-X]补是将[X]补连同符号位一起各位取反，末位加1。

5.n+1位的定点小数，其补码表示是-1≤x≤1-2-n。

6.奇偶校验码只有检错能力却没有纠错能力。

7.无符号整数的所有二进制位都表示数值的大小。

8.有符号整数用最高位的“0”表示“+”，“1”表示“-”，符号位以外的其余各位表示数值的大小

9.8位有符号整数表示的范围为-127～+127。

10.定点小数的小数点隐含在符号位之后、数值位的最高有效数位之前。

11.分别写出下列代码的奇校验码和偶校验码。

101000100101100001011100

奇校验码偶校验码

010100010110100010

001011000101011000

101011100001011100

12.计算机中用“0”、“1”表示的数通常称为机器数。

它有定点和浮点两种基本表示形式。

13.用四位表示的[+0]原=00000；[+0]反=00000；[-0]原=10000；[-0]反=11111；[+0]补=00000；[-0]补=00000。

三.应用题

1.设X1=＋1011，X2=-1011，X3=+10101，X4=-10101，求它们的移码。

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.设十进制真值X分别为-127和+127，求其二进制数及原码、反码、补码、移码。

真值X（十进制）真值X（二进制）[X]原[X]反[X]补[X]移

-127-0111111111111111100000001000000100000001

+127+0111111101111111011111110111111111111111

3.求（178.125）10的短浮点数（单精度浮点数）。

解：

①（178.125）10=（10110010.001）2。

②规格化该二进制：

10110010.001=1.0110010001×27

=1△0110010001×27

③加上偏移量。

指数=7，偏移量=127，阶码E=7+127=134=（10000110）2。

④用短浮点存储。

s=0，E=10000110，尾数=01100100010000000000000。

故

（178.125）10的短浮点数代码为：

0；10000110；01100100010000000000000。

4.求短浮点数00111111010110000000000000000000的十进制数值。

解：

①首先求出指数。

∵阶码E=01111110=（126）10，∴指数=126-127=-1。

②计算尾数。

规格化的尾数是：

+1.1011。

③计算该浮点数的十进制数值：

+1.1011×2-1=+0.11011=（+0.84375）10。

第三章课后练习题

一.单选

1.主存直接寻址时指令的地址段给出的是（C）。

A.存放操作数地址的寄存器号B.存放操作数的寄存器号

C.存放操作数的内容地址D.以上都不是

2.间接寻址第一次访问内存所得到的是操作数的有效地址，该地址经系统总线的（A）传送到CPU。

A.数据总线B.地址总线C.控制总线D.总线控制器

3.相对寻址方式中，指令所提供的相对地址实质上是一种（C）。

A.立即数B.内存地址

C.以本条指令在主存中首地址为基准位置的偏移量

D.以下条指令在主存中首地址为基准位置的偏移量

4.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（D）。

A.立即寻址B.变址寻址C.间接寻址D.寄存器寻址

5.下列寻址方式中，一旦指令从内存读出后，能够较快地获取操作数的寻址方式是（A）。

A.寄存器寻址B.直接寻址C.间接寻址D.变址寻址

6.与本指令的地址有关的寻址方式是（C）。

A.立即寻址B.寄存器寻址C.相对寻址D.直接寻址

7.假设寄存器R中的数值为200，主存地址为200和300的地址单元中存放的内容分别是200和400，则下列方式中，（D）访问到的操作数为200。

A.直接寻址200B.寄存器间接寻址（R）

C.存储器间接寻址（200）D.寄存器寻址R

8.变址寻址方式中，操作数的有效地址是（C）

A.基址寄存器内容加上形式地址（位移量）

B.程序计数器内容加上形式地址

C.变址寄存器内容加上形式地址

D.寄存器内容加上形式地址

9.直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入（B）。

A.ALUB.PCC.地址寄存器D.累加器

10.直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序是（C）。

A.直接、立即、间接B.直接、间接、立即

C.立即、直接、间接D.立即、间接、直接

11.采用变址寻址可扩大寻址范围，且下列说法正确的是（D）。

A.变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中不可变。

B.变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中可变。

C.变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中不可变。

D.变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中可变。

12.在下列寻址方式中，（B）方式需要先计算，再访问主存。

A.立即寻址B.变址寻址C.间接寻址D.直接寻址

13.在下列寻址方式中，（C）寻址对于实现程序浮动提供了较好的支持。

A.间接寻址B.变址寻址C.相对寻址D.直接寻址

14.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（B）。

A.可降低指令译码难度

B.缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性

C.实现过程控制D.寻找操作

15.变址寻址和基址寻址的有效地址形成方式类似，但是（C）。

A.变址寄存器的内容在程序执行过程中是不可变的

B.在程序执行过程中，变址寄存器和基址寄存器的内容都可变

C.在程序执行过程中，基址寄存器的内容不可变，变址寄存器的内容可变

D.变址寄存器的内容在程序执行过程中是可变的

16.设变址寄存器为X，形式地址为D，某机具有先间址后变址的寻址方式，则这种寻址方式的有效地址为（B）。

A.EA=（X）+DB.EA=（X）+（D）C.EA=（（X）+D）D.EA=X+D

17.在按字节编址的存储器中，每个编址单元中存放（B）。

A.1位B.8位C.16位D.32位

18.关于单地址指令，下列说法正确的是（D）。

A.只能对单操作数进行加工处理

B.只能对双操作数进行加工处理

C.无处理双操作数的功能

D.既能对单操作数进行加工处理，也能在陷含约定另一个操作数（或地址）时，对双操作数进行运算

二.简答

1.指令长度和机器字长有什么关系？

半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么意思？

答：

（1）指令的长度是指一条指令中所包含的二进制代码的位数，它取决于操作码字段的长度、操作数地址的个数及长度。

指令长度与机器字长没有固定的关系，它可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。

（2）指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。

2.试比较基址寻址和变址寻址。

答：

（1）基址寻址：

把由指令中给出的地址（位移量）与CPU中的某个基址寄存

器相加而得到实际的操作数地址。

EA=（R）基址+D。

要求基址寄存器

的内容能提供整个主存范围的寻址能力，指令给出的位移地址实际上

指出了相对基址的位移量。

基址寄存器的内容通常由OS或管理程序确

定，在程序执行过程中，用户不可修改基址寄存器的内容，以确保系

统安全可靠地运行。

（2）变址寻址：

变址寻址和基址寻址的有效地址形成方式类似，指令指定

一个CPU寄存器（变址寄存器）和一个形式地址，操作数地址是二者之

和。

EA=（R）变址+D。

主要解决程序内部的循环问题。

由于变址寄存

器的内容是由用户设定的，所以在程序执行过程中其值可变。

3.试比较间接寻址和寄存器寻址。

答：

（1）采用间接寻址，指令地址字段中的形址A不是操作数D的真正地址，而

是操作数地址的指示器（操作数地址的地址）。

间接寻址的速度次于直

接寻址和寄存器间接寻址。

（2）寄存器寻址，操作数不在内存而在寄存器中。

指令中给出的操作数地

址D不是内存地址单元号，而是通用寄存器编号，有效地址EA=R，无主

存访问。

寄存器数量较少，其地址码字段比主存单元地址字段短，缩

短了指令长度，提高了指令执行速度。

第四章课后练习题

一.填空

1.全加器有3个输入量和2个输出量。

2.并行加法器的每个全加器都有一个从低位传来的进位输入和1个传送给高位的进位输出。

3.串行进位的并行加法器的总延迟时间与字长成正比。

4.在分组并行进位中，组内各位之间并行快速进位，组与组之间串行进位，称为组内并行，组间串行（或单级先行进位）。

5.在分组并行进位中，组内各位之间并行快速进位，组与组之间也采取并行快速进位，这种进位方式称为组内并行，组间并行（多级先行进位）。

6.原加减运算时，参加运算的操作数取其绝对值。

7.原码减法运算时，参加运算的操作数均取其绝对值，减数先变补，再做加法运算。

8.两个补码表示的数相加，符号位参加运算，且两数和的补码等于两数补码之和。

9.两个正数相加，结果大于机器字长所能表示的最大正数，称为正溢；而两个负数相加，结果小于机器所能表示的最小负数，称为负溢。

10.有符号数的移位叫算术移位。

11.原码移位时，数值位空出位一律补0。

12.补码移位时，符号位不变，若补码为正数，空出位一律补入0；若补码为负数，符号位不变，左移空出位补0，右移空出后补1。

13.有符号数的移位称为算术移位，无符号的移位称为逻辑移位。

14.做原码一位乘法时，符号位与数值位单独计算；乘积的符号位取相乘两数符号位的异或值；乘积为相乘两数的绝对值之积。

15.两个原码表示的数相除时，商的符号取两数符号的异或值，商的数值

由两数的数值部分相除求得。

16.对阶时，必须是小阶向大阶看齐。

二.单选

1.原码乘法是（B）。

A.用原码表示操作数，然后直接相乘。

B.先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理。

C.被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘。

D.乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘。

2.在原码一位乘法中，当乘数Yi为1时（A）。

A.被乘数绝对值与原部分积相加后，右移一位

B.被乘数连同符号位与原部分积相加后，右移一位

C.被乘数连同符号位右移一位，再与原部分积相加

D.被乘数绝对值右移一位后，再与原部分积相加

3.当定点运算发生溢出时，应（C）。

A.向左规格化B.向右规格化C.发出出错信息D.舍入处理

4.在原码加减交替除法中，符号位单独处理，参加操作的数是（B）。

A.原码B.绝对值C.绝对值的补码D.补码

5.当采用双符号位时，发生负溢出的特征是双符号位为（C）。

A.00B.01C.10D.11

6.原码恢复余数除法中，（B）。

A.余数为负则商1B.余数为负则商0

C.余数与除数异号则商1D.余数与除数异号则商0

7.在原码不恢复余数除法（即原码加减交替法）的算法中，（D）

A.每步操作后，若不够减，则需恢复余数

B.若为负商，则恢复余数

C.整个算法过程中，从不恢复余数

D.仅当最后一步不够减时，才恢复一次余数。

第五章课后练习题

一.单选

1.动态半导体存储器的特点是（C）。

A.在工作中存储器内容会产生变化

B.每次读出后，需要根据原存内容重新写入一遍

C.每隔一定时间，需要根据原存内容重新写入一遍

D.在工作中需要动态地改变访存地址

2.高速缓冲存储器cache一般采取（A）。

A.随机存取方式B.顺序存取方式

C.半顺序存取方式D.只读不写方式

3.若存储周期250ns，每次读出16位，则该存储器的数据传送率为（C）。

A.4×106字节/秒B.4M字节/秒

C.8×106字节/秒D.8字节/秒

4.半导体静态存储器SRAM的存储原理是（D）。

A.信息不再变化B.依靠定时刷新

C.依靠读后再生D.依靠双稳态电路

5.下列关于存储器的叙述正确的是（B）。

A.CPU的访存时间取决于存储器的容量

B.DRAM需要定时刷新

C.CPU可随机访问ROM中的任一单元

D.ROM和RAM统一编址

6.辅助存储器的容量取决于（B）。

A.CPU的数据宽度B.CPU的地址宽度

C.CPU的数据和地址宽度D.与CPU类型无关

7.下列存储结构中，（B）对程序员是透明的。

A.通用寄存器B.主存C.控制存储器D.堆栈

8.CPU可以直接访问的存储器是（D）。

A.磁盘B.磁带C.光盘D.主存

9.若由高速缓存、主存、硬盘构成三级存储体系，则CPU访问该存储体系时发送的地址是（B）。

A.高速缓存地址B.虚拟地址C.主存物理地址D.磁盘地址

10.在三级存储体系结构中，主存与cache之间的信息调度过程，对（C）是不透明的。

A.应用程序员B.系统程序员C.操作系统D.硬件设计人员

11.下列存储器中，（D）的速度最快。

A.主存B.磁盘C.磁带D.控制存储器

12.某RAM芯片的容量为128K×16位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最少数目是（B）。

A.33B.35C.25D.26

13.半导体静态存储器是指（B）。

A.使用电容进行记忆B.只要维持电源就能保存记忆

C.一般情况只能读出D.以上都不是

14.动态RAM利用（C）存储信息。

A.门电路B.寄存器C.电容D.触发