第3-4-5章计算机组成原理 课堂综合练习答案
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3位 字段1 3位 字段2 4位 字段3 操作控制 4位 字段4 5位 字段5 4位 测试字段 9位 下地址字段 顺序控制
（2）字长为：60+4+9=73位。 （3）控存容量为 29✕32=214位。
h
r
Nc 2400 0.96 N c N m 2400 100
tc 100 5 tm 20
Cache/主存系统的效率： 1 1 e 86.2% r (1 r )h 5 (1 5) 0.96 平均访问时间：
ta htc (1 h)tm 0.96 20ns (1 0.96) 100ns 23.2ns
6. 某计算机字长16位，它的存贮容量是256KB，若按字编址，那么它的寻 址空间是 ③ 。 ① 32K； ② 64K； ③ 128K； ④ 256K。 ① 7. 微地址是指微指令______。 ① 在控制存储器中的存储位置； ② 在主存中的存储位置； ③ 在堆栈中的存储位置； ④ 在磁盘中的存储位置。 8. 计算机操作的最小时间单位是 ④ 。 ① 指令周期； ② 微指令周期； ③ CPU周期； ④ 时钟周期。 9.下列关于指令周期的说法，不正确的是_____。 ④ ① 指令周期是取出一条指令的时间； ② 指令周期常用若干个CPU周期数来表示； ③ 任何一条指令，它的指令周期至少需要两个CPU周期； ④ 一条指令，其指令周期可以由多个CPU周期组成，也可以只有一个 CPU周期。 10. 下列寄存器中，用于保存运算器的运算结果状态、程序运行时的工作 状态及机器状态信息的是 ④ 。 ① AR； ② DR； ③ PC； ④ PSW。
4. 某计算机字长为16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令， 共有64条指令，变址寄存器为RI，程序计数器为PC。试采用直接、 立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。并写出对应寻址方式 的有效地址表达式。 【解】 操作码OP长度=6位（26=64条），寻址模式X占用2位，形式地 址占用8位。
15 OP 10 9 X 8 7 D 0
寻址模式X定义： X=00 直接寻址 有效地址 E=D（256单元） X=01 立即寻址 D=立即数 X=10 变址寻址 有效地址 E=（R）+D （64K） X=11 相对寻址 有效地址 E=（PC）+D （64K）
R为变址寄存器，PC为程序计数器，均为16位。
二、填空题 1. 存储介质主要采用 半导体器件 和 磁性材料 。 2. 若存储芯片容量为256K×8位，假设该芯片在存储器中的首地址为 80000H，则该芯片的末地址是 BFFFFH 。 3. 若SRAM芯片容量为16K×8位，则该芯片译码需要的地址线 14 根， 若系统的数据线为16位，要用此类芯片构成256KB的存储器，则需要此 类芯片 16 片。 4. 从指令系统的复杂度划分，计算机可以分为 CISC 和 RISC 。 5. 一台计算机中，其指令格式一般由 操作码 和 地址码 组成。 6. 某机器指令字长为16位，设有单地址指令和双地址指令两类。若每个地 址字段为6位，且双地址指令有X条。若操作码可扩展（不定长），则单 地址指令最多可以有 （16-X）26 条。 7. CPU执行一段程序，Cache完成存取4840次，主存完成存取160次，命中 率H为： 96.8% 。 8. 时序信号产生器提供机器所需的定时时序信号，在微程序控制器中，时 序信号一般采用 节拍电位-节拍脉冲 体制。 9. 在CPU中，IR的作用是 保存当前正在执行的一条指令 。
三、计算分析题 1. 某CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D7～D0；其主存系统中，地址空 间0000H～1FFFH为ROM区域，ROM芯片为8K×8位，从地址4000H开 始，用8K×4位的SRAM芯片组成一个24K×8位的RAM区域，假设 RAM芯片有WE#和CS#信号控制端。设读/写控制信号为R/W#，访存允 许信号为MREQ#，要求： （1）给出地址译码方案及各存储芯片地址范围； （2）画出主存与CPU的连接图。 【解】：根据题意，需要ROM 1片，需要RAM 6片（3组，每组2片）。其 中A12 ～A0用于片内译码， A15 ～A13用于片间译码。 采用3：8译码器， 各存储芯片地址为： ROM: 0000H----1FFFH Y0 RAM1: 4000H----5FFFH Y2 RAM2: 6000H----7FFFH Y3 RAM3: 8000H----9FFFH Y4
A15 A14 A13
3:8译码器
Y0
MREQ
Y2 Y3 Y4
CS CS CS
RAM1 WE WE
CS CS
RAM2 WE WE
CS CS
RAM3 WE WE
CPU
ROM
D0---D7
R/W
A0---A12
2. CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为2400次，主存完成存取 的次数为100次，已知Cache存取周期为20ns，主存存取周期为100ns， 求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。 【解】
ห้องสมุดไป่ตู้计算机组成原理
第3--4--5章 综合练习
一、选择题 1.计算机系统中的存储器系统是指 ④ 。 ① RAM存储器； ② ROM存储器； ③ 主存储器； ④ Cache、主存储器和外存储器。 2.在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任 意一块的位置，则这种映射方式为 ① 。 ① 全相联映射； ② 直接映射； ③ 组相联映射； ④ 混合映射。 3.以下四种类型指令中，执行时间最长的是 ③ 。 ① RR型指令； ② RS型指令； ③ SS型指令； ④ 程序控制指令。 4.下列寻址方式中，操作数在指令中直接给出的是 ② 。 ①直接寻址； ② 立即寻址； ③ 间接寻址； ④ 相对寻址。 5.下列寻址方式中，操作数地址在指令中直接给出的是 ① 。 ①直接寻址； ② 立即寻址； ③ 间接寻址； ④ 相对寻址。
3. 某微机指令格式如下所示：
15 OP 10 9 X 8 7 D 0
【解】（1）最多 26=64条 （2） ① X=01 E=7065H
② X=00 E=70H 格式中 D 为位移量，X为寻址方式特征值： ③ X=11 E=3040H X=00 , 直接寻址； X=01, 用变址寄存器RI进行变址 ④ X=10 E=501EH X=10, 用基址寄存器RB进行寻址 X=11, 相对寻址 设（PC）=3000 H，( RB)=5000H，( RI)=7000H，问： (1) 该指令模型下，最多有多少条指令？ (2) 请确定下列指令的有效地址： ① 8D65H ； ② 1C70H； ③ A340H ； ④ 261EH。
5. 已知某机器共有微操作控制信号共60个，构成5个相斥类的微命令组， 各组分别包含4个，5个，12个，14个，25个微命令，已知判别测试字 段长度为4位，微指令字长为32位。问： （1） 给出该微指令的格式； （2） 控制存储器的容量为多少位？ （3） 若不限定微指令字长，其下一个微地址字段长度与（1）相同，微 命令的编码采用直接表示法，则微指令字长为多少位 ？ 【解】：（1） 微命令字段长度为：3+3+4+4+5=19位。 下地址字段长度为：32-19-4=9位。 注意：每组中必须包含一个不发出命令的操作。
（2）字长为：60+4+9=73位。 （3）控存容量为 29✕32=214位。
h
r
Nc 2400 0.96 N c N m 2400 100
tc 100 5 tm 20
Cache/主存系统的效率： 1 1 e 86.2% r (1 r )h 5 (1 5) 0.96 平均访问时间：
ta htc (1 h)tm 0.96 20ns (1 0.96) 100ns 23.2ns
6. 某计算机字长16位，它的存贮容量是256KB，若按字编址，那么它的寻 址空间是 ③ 。 ① 32K； ② 64K； ③ 128K； ④ 256K。 ① 7. 微地址是指微指令______。 ① 在控制存储器中的存储位置； ② 在主存中的存储位置； ③ 在堆栈中的存储位置； ④ 在磁盘中的存储位置。 8. 计算机操作的最小时间单位是 ④ 。 ① 指令周期； ② 微指令周期； ③ CPU周期； ④ 时钟周期。 9.下列关于指令周期的说法，不正确的是_____。 ④ ① 指令周期是取出一条指令的时间； ② 指令周期常用若干个CPU周期数来表示； ③ 任何一条指令，它的指令周期至少需要两个CPU周期； ④ 一条指令，其指令周期可以由多个CPU周期组成，也可以只有一个 CPU周期。 10. 下列寄存器中，用于保存运算器的运算结果状态、程序运行时的工作 状态及机器状态信息的是 ④ 。 ① AR； ② DR； ③ PC； ④ PSW。
4. 某计算机字长为16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令， 共有64条指令，变址寄存器为RI，程序计数器为PC。试采用直接、 立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。并写出对应寻址方式 的有效地址表达式。 【解】 操作码OP长度=6位（26=64条），寻址模式X占用2位，形式地 址占用8位。
15 OP 10 9 X 8 7 D 0
寻址模式X定义： X=00 直接寻址 有效地址 E=D（256单元） X=01 立即寻址 D=立即数 X=10 变址寻址 有效地址 E=（R）+D （64K） X=11 相对寻址 有效地址 E=（PC）+D （64K）
R为变址寄存器，PC为程序计数器，均为16位。
二、填空题 1. 存储介质主要采用 半导体器件 和 磁性材料 。 2. 若存储芯片容量为256K×8位，假设该芯片在存储器中的首地址为 80000H，则该芯片的末地址是 BFFFFH 。 3. 若SRAM芯片容量为16K×8位，则该芯片译码需要的地址线 14 根， 若系统的数据线为16位，要用此类芯片构成256KB的存储器，则需要此 类芯片 16 片。 4. 从指令系统的复杂度划分，计算机可以分为 CISC 和 RISC 。 5. 一台计算机中，其指令格式一般由 操作码 和 地址码 组成。 6. 某机器指令字长为16位，设有单地址指令和双地址指令两类。若每个地 址字段为6位，且双地址指令有X条。若操作码可扩展（不定长），则单 地址指令最多可以有 （16-X）26 条。 7. CPU执行一段程序，Cache完成存取4840次，主存完成存取160次，命中 率H为： 96.8% 。 8. 时序信号产生器提供机器所需的定时时序信号，在微程序控制器中，时 序信号一般采用 节拍电位-节拍脉冲 体制。 9. 在CPU中，IR的作用是 保存当前正在执行的一条指令 。
三、计算分析题 1. 某CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D7～D0；其主存系统中，地址空 间0000H～1FFFH为ROM区域，ROM芯片为8K×8位，从地址4000H开 始，用8K×4位的SRAM芯片组成一个24K×8位的RAM区域，假设 RAM芯片有WE#和CS#信号控制端。设读/写控制信号为R/W#，访存允 许信号为MREQ#，要求： （1）给出地址译码方案及各存储芯片地址范围； （2）画出主存与CPU的连接图。 【解】：根据题意，需要ROM 1片，需要RAM 6片（3组，每组2片）。其 中A12 ～A0用于片内译码， A15 ～A13用于片间译码。 采用3：8译码器， 各存储芯片地址为： ROM: 0000H----1FFFH Y0 RAM1: 4000H----5FFFH Y2 RAM2: 6000H----7FFFH Y3 RAM3: 8000H----9FFFH Y4
A15 A14 A13
3:8译码器
Y0
MREQ
Y2 Y3 Y4
CS CS CS
RAM1 WE WE
CS CS
RAM2 WE WE
CS CS
RAM3 WE WE
CPU
ROM
D0---D7
R/W
A0---A12
2. CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为2400次，主存完成存取 的次数为100次，已知Cache存取周期为20ns，主存存取周期为100ns， 求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。 【解】
ห้องสมุดไป่ตู้计算机组成原理
第3--4--5章 综合练习
一、选择题 1.计算机系统中的存储器系统是指 ④ 。 ① RAM存储器； ② ROM存储器； ③ 主存储器； ④ Cache、主存储器和外存储器。 2.在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任 意一块的位置，则这种映射方式为 ① 。 ① 全相联映射； ② 直接映射； ③ 组相联映射； ④ 混合映射。 3.以下四种类型指令中，执行时间最长的是 ③ 。 ① RR型指令； ② RS型指令； ③ SS型指令； ④ 程序控制指令。 4.下列寻址方式中，操作数在指令中直接给出的是 ② 。 ①直接寻址； ② 立即寻址； ③ 间接寻址； ④ 相对寻址。 5.下列寻址方式中，操作数地址在指令中直接给出的是 ① 。 ①直接寻址； ② 立即寻址； ③ 间接寻址； ④ 相对寻址。
3. 某微机指令格式如下所示：
15 OP 10 9 X 8 7 D 0
【解】（1）最多 26=64条 （2） ① X=01 E=7065H
② X=00 E=70H 格式中 D 为位移量，X为寻址方式特征值： ③ X=11 E=3040H X=00 , 直接寻址； X=01, 用变址寄存器RI进行变址 ④ X=10 E=501EH X=10, 用基址寄存器RB进行寻址 X=11, 相对寻址 设（PC）=3000 H，( RB)=5000H，( RI)=7000H，问： (1) 该指令模型下，最多有多少条指令？ (2) 请确定下列指令的有效地址： ① 8D65H ； ② 1C70H； ③ A340H ； ④ 261EH。
5. 已知某机器共有微操作控制信号共60个，构成5个相斥类的微命令组， 各组分别包含4个，5个，12个，14个，25个微命令，已知判别测试字 段长度为4位，微指令字长为32位。问： （1） 给出该微指令的格式； （2） 控制存储器的容量为多少位？ （3） 若不限定微指令字长，其下一个微地址字段长度与（1）相同，微 命令的编码采用直接表示法，则微指令字长为多少位 ？ 【解】：（1） 微命令字段长度为：3+3+4+4+5=19位。 下地址字段长度为：32-19-4=9位。 注意：每组中必须包含一个不发出命令的操作。