太原理工大学组成原理复习提纲+课后习题答案.docx

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太原理工大学组成原理复习提纲+课后习题答案

组成原理复习提纲

前三章

1.软硬件概念及其关系

2.软硬件逻辑功能上的等价

3定点数的补码表示

4常见的寻址方式:

P33

5.寄存器的种类及作用:

P3

6.补码的加减运算和溢出判断

7.指令格式的字长，操作码

8.寄存器编码，寻址方式编码

9.微程序和组合逻辑控制器的优缺点比较，且他们适用于哪些计算机

10.计算机设计里用到的最新技术

第四章

1.存储系统层次结构及其目的

2.RAM和ROM的比较

3.动态和静态的比较

4.存储器的性能指标计算：

周期，传输率，容量

5.闪存的特点

6.主存的逻辑设计

7.高速缓存的地址映像

第五章

1.常见总线类型

2.USB总线，PCIE总线的特点

3.总线的指标，数据宽度，传输率

4.中断的概念，排队的原因原则方法

5.中断响应的功能，中断处理的步骤

6.DMA的定义和传输的过程

第六章

1.显示器，打印机种类和性能指标

2.磁盘存储器的特点及相关性能指标的计算

第一章

2、3、4

补充：

1.计算机是如何区分指令和数据的?

2.论述计算机软硬件之间的关系。

3.数据总线宽度为64位，总线时钟频率为100MHz，每4个时钟周期传送一次，总线的数据传输率是多少？

4.CPU主频1000MHz，CPI是4，计算机的MIPS是多少？

1.通过时序控制信号区分，在取指令周期，访存取出的是指令，其他周期非指令。

其次，依靠PC。

2.一是相互依存，二是逻辑功能等价。

364×100M/4=64×25M位/秒=200MB/秒

4.1000M/4=25MIPS

第二章

11，12，13，14，15，16，17，18，19，20

2-12最小负数：

1.0……0-1整数：

11……1

2-13最小负数：

10……0-215

2-14最小正数：

100000，0.10……0

最大正数：

011111，0.1……1

最小负数：

011111，1.0……0

最大负数：

100000，1.01……1（1.10……0）

2-151010001001111111101000,1.001111111

阶码:

-24-0.110000001

2-1637.25=（100101.01）2100101.01=1.0010101×2101

阶码:

01111111+101=10000100尾数:

0.0010101

浮点数二进制代码:

0,10000100,001010100……0

2-17采用隐含地址的方法。

2-18主要采用以寄存器或以寄存器为基础的多种寻址方式。

补充：

1.缩短指令字长、扩大寻址范围、提高编程灵活性、支持程序重定位等。

2.2000H+1+1+06H=2008H

3.思考题

表示范围主要取决于阶码位数，给定十进制表示范围，能表示的最大数如要用二进制表示，则有：

10y=2x

X就是阶码的位数（不含符号位），两边取对数有：

y=xlg2x=y/lg2

将x向上取整，可得出阶码的位数。

表示精度主要取决于尾数位数，同理有：

10-y=2-xy=xlg2x=y/lg2

将x向上取整，可得出尾数的位数（不含符号位）。

第三章

2（选1个）、3（选1个）、4、8、9

3-2.

（1）01.100000正溢,

（2）00.1110011无溢出

（3）11.100000无溢出,（4）10.100000负溢

3-3.

（1）11.110110无出,

（2）01.100011正溢

（3）10.1011111负溢出,（4）00.011010无溢出

3-416片181，5片182，16个小组，4个中组，注意初始进位的输入和最高进位信号的输出。

3-8考虑几个方面：

时钟、复杂性、时间性、速度和距离

3-9速度、设计复杂性、RISC和CISC

补充：

1.XY=-01001011

2.X/Y=-0.1011余数:

-0.00000001

3.指令部件、时序部件、专用寄存器、微命令产生部件。

微命令产生部件不同。

4.不包括通用寄存器和暂存器。

5．X、Y、Z在机器里是补码表示，

X：

1271111111，00…01…1，0000003FH（32位）

Y：

-9-1001，11…10111，0FFF7H（16位）

Z：

1181110110，00…01110110，00000076H

6.X=27×29/32，Y=25×5/8，

X：

2111×0.1110100111,00.11101

Y：

2101×0.10100101,00.10100

对阶：

Y：

2111×0.00101

尾数加：

01.00010

规格化：

00.10001，阶码加1：

01000，阶码溢出，运算溢出。

1.组合逻辑控制器。

2.三个都可以。

3.3+2+4+3+3=15位

6.指微操作码的编码方法。

8.16条指令，8个寄存器，8种寻址方式，16位。

第四章

2、3、5、6、7、27

4-2分4组，每组2片。

片内地址A10--A0共11位：

00……0-----11……1

片选信号（高2位地址）A12A11：

00，01，10，11

可用与非门实现，注意画法，用2-4译码器最简单。

4-3

2K×8的EPROM有2组，每组1片，SRAM有2组，2K×4的1组，1K×4的1组，每组2片。

片选信号前3组（高2位地址）A12A11：

00，01，10

第4组（高3位地址）A12A11A10：

110，要考虑访存信号。

4-5

1.可计算出ROM有8KB，用4KB的EPROM有2组，每组1片，SRAM有6KB，用2K×4的RAM，分3组，每组2片。

2.片内地址

EPROM：

A11--A0共12位：

00……0-----11……1

RAM：

A10--A0共11位：

00……0-----11……1

3.片选信号前2组（EPROM，高2位地址）：

A13A12：

00，01。

片选信号后3组（RAM，高3位地址）：

A13A12A11：

100，101，110。

可用与非门或2个译码器实现（2：

4和3：

8）。

4-6双稳态触发器电容

4-71MB的容量用1MB/片构成,用1片.1M=210×210=220

有1024行,需安排1024个刷新周期.

4-27直接映像：

按主存组号（标记）确定后，组内页号（主存页号MODCache的余数）拼接页内地址形成Cache的地址。

全相联映像：

按主存页号（标记）确定后，标记所在Cache页号拼接页内地址形成Cache的地址。

.

.组相联映像：

按主存组号（标记：

主存页号除以Cache组数的商，标记在Cache的组号由主存页号MODCache组数的余数决定）确定后，标记所在Cache页号拼接页内地址形成Cache的地址。

第二种组相联映像：

主存按Cache页数分区，再按Cache每组页数分组，主存组号是几，该组内任一页可以装入第几组的任一页。

如果按Cache每组页数分组，主存页号除以Cache组数的商为组号，组号MODCache组数，余数为装入Cache的组号，该组内任一页可以装入该组的任一页。

标记：

区号拼接组内页号。

补充：

1.目的：

容量、速度和价格……

方法：

容量小、速度快的靠近CPU，……

作用：

Cache存放立刻要用到得程序和数据……

关系：

副本、后援

2.速度、集成度、功耗、价格、是否刷新。

3.读写、断电

4.电容漏电

5.0—2k-12K----4K-10B1FH800H…0FFFH

6.2000除以512向下取整，商3，2000号单元在主存的第3页，3MOD8等于3，装入Cache第3组的任一页,即12,13,14,15,中的任一页,第3页是主存的第0组（整数商0），标记为:

000000000（21-9-3=9位）

如果是第36页，36/8=4余4装入Cache第四组的任一页。

即16,17,18,19,中的任一页,标记为:

000000100

7.虚存：

24位，高12位；主存：

20位，高8位。

Ccahe:

块内：

5位，8块，块号：

3位，标志：

20-5-3=12位

8.前2个正确。

9.（4）正确

10．95%

第五章

2、6、7、19

6.程序中断和子程序的区别:

（1）进入的时刻不同,进入中断程序是随机的,而进入子程序是可以预知的;

（2）和被打断的程序关系不同,主程序和子程序是主从关系,被中断的程序和中断服务程序可能没有任何关系；

（3）进入方式不同,子程序通过执行CALL指令进入,中断服务程序通过执行中断隐指令进入；

（4）程序中断比子程序调用更复杂。

程序中断和子程序相同的地方是都要进行程序切换,都可以嵌套,都使用堆栈保护返回地址。

补充：

1.DMA与中断的比较：

相同点：

都能响应随机请求；可实现主机和外设并行操作。

不同点：

（1）DMA不占用CPU，不需要保护断点和现场,也不需要恢复；中断占用CPU，需要保护断点和现场,也需要恢复；

（2）CPU在机器周期末响应DMA请求,CPU在指令周期末响应中断请求；

（3）DMA用硬件实现高速、简单I/O传送,中断用程序实现中、低速I/O传送;

（4）DMA不能处理复杂事态,中断可以；

（5）处理DMA请求要进行总线权切换,处理中断请求要进行程序切换。

2.主要指各种标准总线：

ISAEISAPCIPCI-EUSB……

3.中断优先排队的原则、原因和方法：

（1）中断请求排队的原因:

一是有可能多个中断源同时请求,二是当前运行的程序和中断请求相比哪一个重要。

（2）中断请求排队的原则:

按轻、重、缓、急进行排队,如故障、DMA、外中断,在外中断中,磁盘、打印机、键盘。

（3）中断请求排队的方法:

有软件排队和硬件排队两大类,硬件又有串行排队和并行排队电路。

软件排队:

简单,容易实现,优先级的改变灵活,但速度慢;

硬件排队:

复杂,实现难,优先级的改变不灵活,但速度快。

5.来自主机内部的各种软件故障、硬件故障等。

来自主机外部的各种中断。

7.关中断、保存断点、形成中断服务程序入口。

第六章

6-2

（1）磁盘转速、磁头移动速度、数据传输率、磁盘CACHE……

6-58100+I600+L

6-7增加显存容量。

补充：

1.每秒转速：

7200/60=120转

每面道数：

（25-5）/2×100=1000道

每道容量：

1000×5×10×3.14=1.57×105位

（1）平均寻址时间：

=（1000/2）/100+1000/（120×2）

=5ms+4.17ms=9.17ms

（2）总容量：

1.57×105位×1000×10=1.57×109位

（3）1.57×105位×120=1.884×107位/秒

（4）提高转速和磁头移动速度、提高记录密度、增加磁盘CACHE容量……

（5）驱动器号：

2位，柱面号：

10位，磁头号：

4位，扇区号：

7位，（考虑字节的整倍数，驱动器号加一位）。

3.1600×1200×24×85/0.5=5.9×109位/秒