太原理工大学组成原理复习提纲+课后习题答案.docx

1、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:P335.寄存器的种类及作用:P36.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

2、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。3 64100M

3、/4=6425M位/秒=200MB/秒4.1000M/4=25MIPS第二章11，12，13，14，15，16，17，18，19，202-12 最小负数：1.00 -1 整数：1112-13 最小负数：100 -2152-14 最小正数：100000，0.100 最大正数：011111，0.11最小负数：011111，1.00 最大负数：100000，1.011 (1.100)2-15 1010 0010 0111 1111 101000,1.001111111阶码: -24 -0.1100000012-16 37.25=(100101.01)2 100101.01=1.00101012101

4、 阶码: 01111111+101=10000100 尾数:0.0010101浮点数二进制代码: 0,10000100,00101010002-17 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=2008H3. 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=2xX就是阶码的位数（不含符号位），两边取对数有： y=xlg2 x=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

5、：10-y=2-x y=xlg2 x=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、93-2. (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3-4 16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C

6、ISC补充：1. XY=-010010112. X/Y=-0.1011 余数:-0.000000013. 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。5X、Y、Z在机器里是补码表示，X：127 1111111， 00011，0000003FH (32位)Y：-9 -1001， 1110111，0FFF7H (16位)Z：118 1110110，0001110110， 00000076H6. X=2729/32，Y = 25 5/8，X：2111 0.11101 00111,00.11101Y：21010.101 00101,00.10100

7、对阶：Y：21110.00101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、274-2 分4组，每组2片。片内地址A10-A0共11位：000-111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。4-32K8的EPROM有2组，每组1片，SRAM有2组，2K4的1组，1K4的1组，每组2片。片选信号前3组（高2位

8、地址）A12A11：00，01，10第4组（高3位地址）A12A11A10：110，要考虑访存信号。4-51. 可计算出ROM有8KB，用4KB的EPROM有2组，每组1片，SRAM有6KB，用2K4的RAM，分3组，每组2片。2. 片内地址EPROM：A11-A0共12位：000-111RAM：A10-A0共11位：000-1113. 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4-7 1MB的容量用1MB/片构成

9、,用1片.1M=210210=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MOD Cache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MOD Cache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

10、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MOD Cache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. 02k-1 2K-4K-1 0B1FH 800H0FFFH6. 2000除以512向下取整，商3，2000号单元在主存的第3页，3 MOD 8 等于3，装入Cache第3组的任一页,即12,13,14,1

11、5,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: 0000001007. 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1095%第五章2、6、7 、196. 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

12、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）

13、 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：ISA EISA PCI PCI-E USB3. 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

14、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CACHE6-5 8 100+I 600+L6-7 增加显存容量。补充：1. 每秒转速：7200/60=120 转每面道数：（25-5）/2100=1000 道每道容量：10005103.14=1.57105位（1）平均寻址时间：=(1000/2)/100+1000/(120 2) = 5ms + 4.17ms =9.17ms（2）总容量：1.57105位100010=1.57109位（3）1.57105位120=1.884107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. 160012002485/0.5=5.9109位/秒