计算机组成原理习题

计算机组成原理习题第一章：1、 冯诺依曼机的工作方式的基本特点是（ B ）A 、指令流、单数据流B 、按地址访问并顺序执行指令C 、堆栈操作D 、存储器按内容选择地址2、下列描述中正确的是（ B ）A 、控制器能够识别、解释和执行所有的指令及存储结果B 、计算机主要由输入 / 输出单元、控制器、存储器和运算器构成C 、所有的数据运算都在控制器中完成D 、以上三者都正确7、从计算机系统结构的发展和演变看，早期的计算机是以（运算器）为中心的系统结构， 而近代的计算机是以（主存储器）为中心的系统结构8、在下列常用术语后面，写出相应的中文名称：VLSI （ Very Large Scale Integration 超导规模集成电路）MPP （Massively Parallel Processor 大规模并行处理机 ）RISC （Reduced Instruction Set Computer 简化指令系统计算机 ）DMA （Direct Memory Access 直接存储访问 ） ―第二章：例 2.18 x=-0.1101, y=0.1011,用补码一位乘法求］x X y ］补=?成本 （此题自己计算 ） 6、若一个数的编码是 10000111 ，它的真值为 +7，则该编码是（ D ）A 、原码B 、反码C 、补码D 、移码B ） B 、与数值位一起参与运算 D 、表示溢出C ） ，则经过一次算术右移操作后，结果相当于原来的数除 A 、原码 B 、反码 C 、补码D 、无符号数5、在浮点加法运算中，重要的操作内容及步骤是（对阶）、（求和）、（规格化） 11、变形补码判断溢出的条件是（结果的两个符号位不同）ATy —*第三章：6、 有关Cache 的说法中正确的是（B ）A 、只能在 CPU 以外B 、 CPU 内外都可以设置 CacheC 、只能在CPU 以内D 、若存在Cache ，贝U CPU 就不能再访问内存 7、 采用虚拟存储器的主要目的是（ B ）A 、提高主存储器的存取速度B 、扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理调度C 、提高外存储器的存取速度D 、提高外存储器的存储空间 8、 常用的虚拟存储系统由（A ）两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器A 、主存一辅存B 、Cache —辅存C 、主存一CacheD 、通用寄存器一主存10、需要刷新的存储器是（ D ）13、补码运算的特点是符号位（A 、与数值位分别进行运算C 、要舍法21、若寄存器中存放的数据的（ 以 2。

A、CacheB、RomC、静态存储器D、动态存储器2、三级存储系统是由（快存）、（主存）和（辅存）组成的。

二级存储系统则由（主存）和（辅存）组成。

分级的目的是（解决容量，速度价格之间的矛盾）。

12、常用的地址映像方法有（直接映像）、（全相联映像）、组相联映像三种。

17、在多级存储体系中、Cache的主要功能是（匹配CPU和主存之间的速度），虚拟存储器的主要功能是（匹配主存和辅存之间的速度）。

8、为什么当前的计算机系统中，多选用DRAM 芯片组成主存储器？答：因为DRAM 芯片生产成本低，集成度高，可组成较大容量的存储器。

10、高速缓冲存储器在计算机系统中的主要作用是什么？用什么类型的存储器芯片实现，为什么？高速缓冲存储器与主存在读/写原理方面有何区别？答：使用高速缓冲存储器是为了缓解主存储器读/写速度慢，不能满足CPU 运行速度需求的矛盾。

高速缓冲存储器是用静态存储器的芯片实现的，因为静态存储器的芯片不需要刷新，速度快。

主存储器读/写原理是：必须在指令中给出主存的存储单元地址，通过译码电路选中主存的一个单元，再执行读/写操作。

高速缓冲存储器的容量小，无法用主存地址去选择高速缓冲存储器的一个单元，所以高速缓冲存储器的每个存储单元由以下三部分组成。

数据字段当CPU 第一次读出主存某一单元的内容是，顺便写进高速缓冲存储器的某一个单元。

有效位‘ 1' 表示数据字段内容有效，‘0' 表示数据字段内容无效。

标志字段保存相应主存存储单元的地址信息。

当程序中的一条指令要用一个内存地址读主存的某一格单元时，就用这一地址来与Cache中的各个标志字段的内容相比较，若有相同者，则该高速缓冲存储器单元的数据字段内容就是需要的数据。

11、高速缓冲存储器有哪三种主要的映像方式？从地址影射和地址变换比较它们各自的组成特点。

高速缓冲存储器有以下三种映像方式：1、全相联映像方式主存的一个字（或字块）可以映像到整个高速缓冲存储器的任意一个字（或字块）中。

标志字段存放了主存地址的一部份，实现高速缓冲存储器标志字段的比较操作要访问到每一个高速缓冲存储单元，所以电路过多过复杂，实现成本太高。

2、直接映像方式主存的一个字（或字块）只能映像到整个高速缓冲存储器的一个准确确定的字（或字块）中。

二者的对应关系是完全确定的，没有任何选择的余地。

在高速缓冲存储器标志字段仅写入主存地址的区段号。

比较时仅用主存地址的区段号与高速缓冲存储器标志字段比较即可。

3、多路组相联映像方式全相联映像方式与直接映像方式的折中方案。

把高速缓冲存储器分为若干组，每组包含几个区段，主存组间采用全相联映像方式，而组内采用直接映像方式。

第四章：1、指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（B）A 实现存储程序的程序控制B 缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C 可以直接访问外存D 提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度7、隐含寻址的指令中并没有给出操作数的地址，该操作数来自（D）A 立即数和堆栈数B 暂存器C 堆栈的栈顶和次栈顶D 累加器或堆栈11 、在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目的是（C）A 减少指令字长度B 增加指令字长度C 保持指令字长度不变而增加指令操作的数量D 保持指令字长度不变而增加寻址空间12、指令系统的完整性通常是指（完备性）和（在效性）。

13、确定计算机指令系统应满足的基本要求是（完备性），（有效性）和（规整性）。

17、RISC 指令系统选取使用频率最高的一些（简单）指令和有用但不复杂的指令直接由硬件实现，其指令长度（固定），指令格式种类（少），寻址方式（少），只有取/存数指令才允许访存，其余指令的操作都在寄存器间进行，且大都在（一个时钟周期）时间内完成。

20、RISC 指令系统得最大特点是：（指令条数少），（指令长度）固定，（指令格式和寻址方式）种类少。

第五章：例 5.12 ：简要说明指令周期、CPU 周期和时钟周期三者之间的关系答：指令周期是取出并执行一条指令所用的时间，指令周期常用若干个CPU 周期数来表示。

由于CPU 内部的操作速度快，而CPU 访问一次主存储器所花的时间比较长，故通常是用主存储器中读取一个指令字的最短时间来规定CPU 周期。

CPU 周期也称为机器周期。

一个CPU 周期又包含若干个时钟周期，时钟周期通常称为节拍脉冲或T 周期，是处理操作的最基本时间单位，它由机器的主频决定。

一个CPU 周期的时间宽度由若干个时钟周期的总和决定。

3、操作控制器的功能是：（D）A、产生时序信号B、从主存取出一条指令C、完成指令操作码译码D、从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生有关操作控制信号，以解释执行该指令8、用PLA 器件设计的操作控制器称为PLA 控制器。

从技术实现的途径来说，PLA 控制器是一种（D）A、用存储逻辑技术设计的控制器B、用组合逻辑设计的控制器C、用微程序技术设计的控制器D、用组合逻辑技术和存储逻辑技术结合设计的控制器3、试述指令周期、时钟周期和存储周期三者之间的关系答：现代计算机系统指令周期为离CPU 最近的存储器系统的存储周期的整数倍；系统时钟周期与节拍宽度相等，故指令周期和存储周期是时钟周期的整数倍10、简述计算机的控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和组合逻辑的控制器在组成和运行原理方面的相同、不同之处表现在哪里？答：控制器的功能是自动连续的执行指令序列，并依据当前正在执行的指令和它所执行的步骤，提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。

控制器的基本组成：1、程序计数器2、指令寄存器3、脉冲源、启停控制逻辑、微操作控制器4、全部时序控制信号产生部件。

微程序的控制器和组合逻辑的控制器在组成同类型的控制器时的共同点是：基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号，都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。

不同点：处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。

组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号，其优点是运行速度快；缺点是设计与实现复杂些，但随着大规模可编程集成电路的出现，该缺点已得到很大缓解。

微程序控制器通过指令来细分指令执行步骤，所提供的控制信号是从控制存储器中读出来的，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的，其优点：设计与实现简单些，易于用于实现系列产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计；缺点：运行速度要慢一些。

11、一般情况下，怎么区分从内存取出的机器字是数据字还是指令字？答：一般来讲，取指周期从内存中读出的信息流是指令流，它流向控制器；而执行周期从内存读出的或送入内存的信息流失数据流，它有内存流向运算器或由运算器流向内存。

A-A- > ■第八早：5•集中式总线控制方式可分为： （链式查询方式），（计数器定时查询方式）和（独立请求方 式）三种。

其中（独立请求方式）响应时间最快，（链式查询方式）对电路的故障最敏感。

1•计算机中使用总线结构便于增减外设，同时（C ）。

A 减少了信息传输量B 提高了信息传输量C 减少了信息传输量的条数D 三者均正确 4•微机中读写信号的作用是（D ）。

A 决定数据总线上的数据流方向B 控制存储操作类型C 控制存储器中的数据的流向D 三者均正确 10•集中式仲裁有几种方式？画出链式查询方式的逻辑结构框图，说明其工作原理。

有三种方式：链式查询方式，计数器定时查询方式，独立请求方式。

链式查询方式的工作原理如下图所示链式方式，除一般数据总线D 和地址总线A 以及中央仲裁器外，主要有三根控制线：BS （忙）该线有效，表示总线正被某外线使用；BR （总线请求） 该线有效，表示至少有一个外设要求使用总线；BG （总线同意） 该线有效，表示总线控制部件响应总线请求（BR ）。

链式查询方式的主要特征是总线同意信号 BG 的传送方式：串行地从一个I/O 接口送到下 一个接口。

假如信号 BG 到达的接口无总线请求，则接着往下传； 假如信号BG 到达的 接口有总线请求，信号 BG 不再往下传，这意味着 I/O 接口就获得科总线使用权。

第七章：1、外设接口的主要功能是实现（数据缓冲） 、（数据格式转换）和（CPU 与I/O 通信控制）3、计算机系统中，CPU 对外设的管理方式有五种，分别是（程序查询）方式、（程序中断）方式、（DMA ）方式、（通道）方式、（外围处理机）方式18、通道有三种类型，分别是（选择通道） 、（数组多路通道）、（字节多路通道）6、周期挪用方式常用于（A ）中A 、直接内存存取方式的输入 /输出B 、直接程序传送方式的输入 /输出C 、CPU 的某寄存器与存储器之间的直接程序传送D 、程序中断方式的输入/输出14、 在（ A ）方式下，主机和外设不能同时工作。