《计算机组成原理》习题集部分参考答案

《计算机组成原理》习题集部分参考答案
说明：这里给出了习题部分答案，仅供参考。

名词解释、简答题以及论述题的答案均可以在教材以及其它参考书上找到，请各位同学自行完成。

一. 选择题（每小题2分，共20分）
1. B
2. C
3. B
4. A
5. B
6. A
7. B
8.B 9.A 10.A
11. C 12. C 13. D 14. B 15. D
16. A 17. D 18. B 19. C 20. C
21. D 22. B 23. B 24. D 25. A 26. D
27. D 28. D 29. B 30. A
31. D 32. D 33. D 34.D、C 35. D 36. C
37. B 38. B 39. B 40. C 43.B
二. 填空题（每小题1分，共20分）
1. 输入编码内码字模码
2. 加、减法浮点运算
3. 210 230
4. 算术运算逻辑运算
5. 程序地址
6. 存储周期存储器
7. 顺序寻址方式跳跃寻址方式8. 并行串行复用
9. 符号位数值域10.控制器运算器
11. 系统软件应用软件系统软件12.带宽单总线、双总线（或三总线。

答2个即可）13. 并行空间并行时间并行14. 先进后出寄存器存储器
15. 软件系统16. 集中式分布式
17. 寄存器主存18．为计算机各部件的协调工作提供时间标志。

19. 硬、软件系统器件性能决定
20. 输入编码（或输入码）内码（或机内码）字模码
21. 内外存贮器指令寄存器22. 存储容量存取时间
23. 程序控制类操作数下一条指令
24. 寄存器-寄存器型寄存器-存储器型
25. 精简指令系统计算机复杂指令系统计算机26. 统一编址单独编址
27. 总线I/O设备（或输入输出设备）28. 输入设备输出设备
29.三半导体发光二极管显示器30.程序断点PC 程序状态字PSW
31. cache 主存32. 二进制代码地址码
33. 存储周期存储器带宽34. 算术 1
35.地址线数据线控制线36. 外围设备DMA控制器内存
三. 简答题
1. 计算机主要由：
CPU子系统、存贮子系统以及输入输出子系统。

在计算机体系的建构过程中，
输入输出子系统是变化最多子系统。

主机与外围设备主要连接方式有：
星型连接、辐射型连接、通道控制方式连接以及输入输出机（IOP）方式。

2. 答：指令周期是完成一条指令所需的时间。

包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。

机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。

时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。

一个
指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。

3. 答：Cache是高速缓存器，位于CPU与存贮器之间；其传送速率比主存高
5-6倍，在操作系统的支持下，把主存的信息传送到Cache中，对于提高CPU
的利用率和信息的处理速度起非常关键的作用。

4．答：RISC主要指精简指令集计算机系统，它的主要特点有：
1）指令总数一般不超过100条；
2）基本寻址方式限制在2~3种；
3）指令格式一般也限制在2-3种，长度一致；
4）除取数和存数指令外，大部分指令在单周期内完成；
5）只有取数和存数指令能访问存贮器，其它指令限制在寄存器间进行。

5. 为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也
叫视频存储器。

其存储容量由图像灰度级决定。

分辨率越高，灰度级越多，
刷新存储器容量越大。

6. 时间上讲，取指令事件发生在"取指周期"，取数据事件发生在"执行周期"。

从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。

从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。

7.当多个用户共享主存时，为使系统能正常工作，应防止由于一个用户程序出错
而破坏其它用户的程序和系统软件，还要防止一个用户程序不合法的访问不是
分给它的主存区域。

为此，系统提供存储保护。

通常采用的方法是：存储区域
保护和访问方式保护。

8.RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点：
（1）选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。

（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

（3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。

（4）大部分指令在一个机器周期内完成。

（5）CPU中通用寄存器数量相当多。

（6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。

一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间。

9. 答：计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操
作系统级，汇编语言级，高级语言级。

9. 答：指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周
期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周
期（也称为节拍脉冲或T周期）。

11. (1)外设发出DMA请求；
（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；
（3）由DMA控制器执行数据传送操作；
（4）向CPU报告DMA操作结束。

主要优点是数据数据速度快
12.答：程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来"主动"通知CPU，准备
输入输出的一种方法，节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂。

13.(1)将控制器所需要的命令，以代码（微码）的形式编写成微指令，存入一个ROM构成的控制存贮器，当CPU执行指令时，从控制器中取出微指令；
(2)将各种机器指令操作分解成若干微操作系列。

微命令、微指令以及微程序的关系表述为：
一条微指令= 若干微命令控制
一条机器指令= 若干微指令（一段微程序）
14. CPU主要有以下四方面的功能：
(1).指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制。

(2)操作控制：CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种
操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

(3)时间控制：对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。

(4)数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。

15. 外围设备的I/O控制方式分类及特点：
（1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单；（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些；
（3）直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。

需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合；
（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率；
（5）外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。

16.指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数
来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也
称为节拍脉冲或T周期）。

四. 应用题
1. 原码11110001 反码10001110
补码10001111 移码00001111
2. [x]补=00.1011 [x]补=00.1011
+[y]补=11.1011 +[-y]补=00.0101
00.0110 01.0000
x+y=+0.0110 x-y产生溢出
3．二进制表示为-01111111 （9分）
[X]反= 10000000 [X]补= 10000001 [X]移= 00000001
4. 解：[X]补=1.10001 [-X]补=0.01111 [Y]补=0.11001 [-Y]补=1.00111
[X]补=11.10001 [X]补=11.10001
+[Y]补=00.11001 +[-Y]补=11.00111
00.01010 10.11000
X+Y=+0.01010 X-Y 结果发生溢出
5. 原码：-1，补码：-127，反码：-126，移码：+1。

6.单机系统总线结构主要有三种方式，结构如下：
单总线结构：
1）
图C4.2
双总线结构：
三总线结构（省略）
7. 中断处理过程流程图(略)。

8. (218×8)/（32k×8）=8，故需8个模块；
(32k×8)/（4k×4）=16，故需16片芯片；
共需8×16=128片芯片；
为了选择各模块，需使用3:8译码器；
即3根地址线选择模块。

；
9. 存储器容量为64K×16位，其地址线为16位（A15-A0），数据线也是16位（D15-D0）SRAM芯片容量为16K×8位，其地址线为14位，数据线为8位，因此组成存储器时须字位同时扩展。

字扩展采用2 ：4译码器，以16K为一个模块，共4个模块。

位扩展采用两片串接。

10. 解：（1）32片256K（1bit）的RAM可构成256K（32bit）的存储器；
（2）如果采用32bit的字编址，需要18条地址线，2的18次方=256K；
（3）与CPU连接及主要连接线（略）
11. 1）所需芯片总数（64K×32）÷（16K×16）= 8片；
2）因此存储器可分为4个模块，每个模块16K×32位，；
3）各模块通过A15、A14进行2：4译码；
4）图省略: ；
12. （1）中断的定义：
CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机或设定事件的中断处理程序，处理完毕后自动恢复原程序的执行。

中断事件出现的随机性或设定。

（2）中断主要处理步骤：（回答完整给4分）
中断处理包括中断的请求、传递、中断响应（包括现场的保护）、中断优先权的判断、中断的处理与返回等过程。

(3）主要有：（回答完整5分）
1）由编码电路实现，直接产生。

2）由硬件产生一个"位移量"，再加上CPU某寄存器里存放的基地址
3）向量地址转移法：由优先级编码电路产生对应的固定地址码，其地址中存放转移指令，通过转移指令可以转入设备各自的中断服务程序入口。