计算机组成原理 (2)
计算机组成原理第二章课件(白中英编-科学出版社)
计算机组成原理
十进制整数转换为二或十六进制数
ห้องสมุดไป่ตู้
演示
整数部分转换：用除法
• 十进制数整数部分不断除以基数2或16，并记下余
数，直到商为0为止 • 由最后一个余数起逆向取各个余数，则为转换成的 二进制和十六进制数
126＝01111110B 126＝7EH
计算机组成原理
7
十进制小数转换为二或十六进制数
64位双精度规格化浮点数
IEEE 754标准
E＝1~2046 e＝-1022~+1023 表达的数据范围（绝对值） ： 最小值： e＝-1022，M＝0（1.M＝1） 十进制表达：2-1022≈2.23×10-308 最大值： e＝1023，M＝11…1（52个1） 1.M＝1.11…1 （52个1） ＝2－2-52 十进制表达：（2－2-52）×21023 ≈ 2×21023 ≈1.79×10308
• 整数从左向右 • 小数从右向左 • 每4个二进制位对应一个十六进制位
00111010B＝3AH，F2H＝11110010B 十六进制数的加减运算类似十进制
• 逢16进位1，借1当16
23D9H＋94BEH＝B897H A59FH－62B8H＝42E7H
计算机组成原理
9
真值和机器数
真值：现实中真实的数值 机器数：计算机中用0和1数码组合表达的数值 定点数：固定小数点的位置表达数值的机器数
目录
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
计算机系统概论 运算方法和运算器 存储系统 指令系统 中央处理器 总线系统 外围设备 输入输出系统 并行组织
计算机组成原理 第2章
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
原码、反码与补码
• 例2：已知[x]补=11101110，求[-x]补、[x]反、[x]原及真值x。 解：[-x]补=00010010 （[x]补取反加1） [x]反=11101101 （[x]补减1） [x]原=10010010 （[x]原低7位取反） 真值x=-0010010B=-12H=-18D
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 对定点整数，补码的定义是： X [X]补= 2n > x 0 （mod 2n+1）
2n+1+x=2n+1-|x|
0 > x -2n
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 利用补码可以将减法运算变成加法运算来实现。但是 根据补码定义，求负数的补码要从2减去|X|。为了用加 法代替减法，结果还得在求补码时作一次减法，这显 然是不方便的。可以利用反码的方式解决负数的求补 问题。 • 另一方面，利用补码实现减法运算，可以和常规的加 法运算使用用一加法器电路，从而简化了计算机的设 计。
移码表示法
• 移码的定义：[X]移=2n +X （-2n = <x< 2n）n为阶码数值位 (除符号位)
• 移码的计算：先求出X的补码，再对其符号位取反或直接利用定 义计算。
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
移码的特点
（1）在移码中，最高位为“0”表示负数，最高位为“1”表示正数。 （2）移码为全0时，它所对应的真值最小，为全1时，它所对应的真 值最大。因此，移码的大小比较直观地反映了真值的大小，这有 助于比较两个浮点数阶码的大小。 （ 3 ） 真 值 0 在 移 码 中 的 表 示 形 式 是 唯 一 的 ， 即 [+0] 移 =[-0] 移 = 100…0。 （4）移码把真值映射到一个正数域，所以可将移码视为无符号数， 直接按无符号数规 则比较大小。 （5）同一数值的移码和补码除最高位相反外，其他各位相同。
计算机组成原理练习(2)
计算机组成原理练习2一、单项选择题1. 一条指令中包含的信息有。
A. 操作码、控制码B. 操作码、向量地址C. 操作码、运算符D. 操作码、地址码2. 在各种异步通信方式中，______方式速度最快。
A. 全互锁B. 半互锁C. 不互锁D. 三者一样快3. 一个512KB的静态RAM芯片，其地址线和数据线的总和是______。
A. 17B. 19C. 25D. 274. 在下列因素中，与Cache的命中率无关的是。
A. Cache块的大小B. Cache的容量C. 主存的存取时间D. Cache映像方式5. 在计数器定时查询方式下，若计数从0开始，则______。
A. 设备号小的优先级高；B. 设备号大的优先级高。
C. 每个设备使用总线的机会相等；D. 先小号优先，后大号优先。
6. Cache的地址映象中，若主存中的任一块均可映射到Cache内的任一块的位置上，称作。
A. 直接映象B. 全相联映象C. 组相联映象D.7. 中断服务程序的最后一条指令是______。
A. 转移指令B. 出栈指令C. 子程序返回指令D. 中断返回指令8. 微指令操作控制字段的每一位代表一个控制信号，这种微程序的控制（编码）方式是______。
A. 字段直接编码B. 直接编码C. 混合编码D. 字段混合编码9. 在取指令操作之后，程序计数器中存放的是______。
A. 当前指令的地址B. 程序中指令的数量C. 下一条指令的地址D. 取来的指令码10. 下列数据代码中含有一位奇校验位，其中出错的数据代码是______。
A. 01011001B. 10100010C. 10100010D. 1001000111. 在一地址格式的指令中，下列是正确的。
A. 只能有一个操作数，其地址由指令的地址码提供；B. 可能有一个操作数，也可能有两个操作数；C. 一定有两个操作数，另一个是隐含的。
D. 上述三种情况都有可能。
12. 在浮点机中，判断原码规格化形式的原则是______。
计算机组成原理第2章 数据的表示方法
• 优点：简单，直观，易懂。 • 缺点：做加减法时，需要将符号位和数值部 分分开处理。
• 原码表示进行加减运算的情况。
指令操作 操作数符1 操作数符2 实际操作 + 加法 + + + + + 减法 + + + + + + -
2、二进制定点数的补码表示
– 只照顾机器 (运算方便、节省存储空间 )，不照顾 人(是否便于理解) 。
• 机器数按小数点位置是否固定分为:
– 定点数 – 浮点数(实数)
2.2.1 无符号数
• 无符号数是指没有符号的数，在计算机中 每一位都是数据。
– 如数据的位数为16位时，无符号数的范围为 0~65535共65536个数（即216）。
• 如8421码，用12(CH)表示正号，用13(DH)表示负 号。
有权码
十进 制数
0 1 2
无权码
4311 码 十进 制数
0 1 2
8421 码
2421 码
5211 码
余3码
0011 0100 0101
格雷码 （1）
0000 0001 0011
格雷码 （2）
0000 0100 0110
0000 0000 0001 0001 0010 0010
• 下面以有权码8421码为例，进行一位BCD码 的加法运算。 1、2+7=9 2、6+8=14 3、9+8=17 0010 0110 1001 0111 1000 1000 1001 1110 修正 10001 修正 0110 0110 10100 10111
《计算机组成原理》2在线作业答案
《计算机组成原理》2在线作业答案一、单选题（共 35 道试题，共 70 分。
）1. 计算机操作的最小单位时间是（）A. 时钟周期B. 指令周期C. CPU周期D. 中断周期正确答案：A 满分：2 分2. 计算机存储数据的基本单位为（）。
A. 比特BitB. 字节ByteC. 字组WordD. 以上都不对正确答案：A 满分：2 分3. 采用虚拟存贮器的主要目的是（）。
A. 提高主存贮器的存取速度B. 扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度C. 提高外存贮器的存取速度D. 扩大外存贮器的存贮空间正确答案：B 满分：2 分4. 若9BH表示移码（含1位符号位），其对应的十进制数是（）。
A. 27B. －27C. －101D. 155正确答案：A 满分：2 分5. 直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入（）。
A. PCB. 地址寄存器C. 累加器D. 指令寄存器正确答案：A 满分：2 分6. 下列语句中是（）正确的。
A. 1KB＝10241024BB. 1KB＝1024MBC. 1MB＝10241024BD. 1MB＝1024B正确答案：C 满分：2 分7. 程序员编程所用的地址叫做（）。
A. 逻辑地址B. 物理地址C. 真实地址D. 伪地址答案：A正确答案：A 满分：2 分8. I/O采用不统一编址时，进行输入输出操作的指令是（）。
A. 控制指令B. 访存指令C. 输入输出指令D. 伪指令正确答案：C 满分：2 分9. Cache的地址映像中，若主存中的任一块均可映射到Cache内的任一块的位置上，称作（）。
A. 直接映像B. 全相联映像C. 组相联映像D. 间接映像正确答案：C 满分：2 分10. 下列描述中（）是正确的。
A. 控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果；B. 一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算逻运算五个单元；C. 所有的数据运算都在CPU的控制器中完成；D. 以上答案都正确。
计算机组成原理课后答案(唐朔飞第二版)2
计算机组成原理课后答案（唐朔飞第二版）2第一章计算机系统概论1.什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
5.冯诺依曼计算机的特点是什么？解：冯诺依曼计算机的特点是：P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。
7.解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：P9-10主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。
主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。
存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长：一条指令的二进制代码位数。
8.解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、某、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
计算机组成原理试题库(含答案解析)
计算机组成原理试题一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。
）1.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。
A、立即寻址B、变址寻址C、间接寻址D、寄存器寻址2.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是（C ）。
A．64K B．32KB C．32K D．16KB3.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C ）。
A. 21B. 17C. 19D.204.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( C )。
A.实现存储程序和程序控制B.可以直接访问外存C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度5.寄存器间接寻址方式中，操作数处在( B )。
A.通用寄存器B.贮存单元C.程序计数器D.堆栈6.RISC是( A )的简称。
A.精简指令系统计算机B.大规模集成电路C.复杂指令计算机D.超大规模集成电路7．CPU响应中断的时间是_ C _____。
A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。
8．常用的虚拟存储器寻址系统由____A__两级存储器组成。
A．主存－辅存；B．Cache－主存；C．Cache－辅存；D．主存—硬盘。
9．DMA访问主存时，让CPU处于等待状态，等DMA的一批数据访问结束后，CPU再恢复工作，这种情况称作__A____。
A．停止CPU访问主存；B．周期挪用；C．DMA与CPU交替访问；D．DMA。
10．浮点数的表示范围和精度取决于__C____ 。
A．阶码的位数和尾数的机器数形式；B．阶码的机器数形式和尾数的位数；C．阶码的位数和尾数的位数；D．阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。
11．中断向量可提供___C___。
A．被选中设备的地址； B．传送数据的起始地址；C．中断服务程序入口地址；D．主程序的断点地址。
计算机组成原理实验二
Vcc
右移门
4.ALU左移输出原理图
数据输出选择器输出信号L_OE
左移门
当CN=1 Cy 移入DBUS0 当CN=0 0 移入DBUS0
二. 实验任务
1. 计算37H＋56H后左移一位的值送OUT 输出。 2. 把36H取反后同54H相与的值送入R1 寄存器。
三. 实验过程举例（1）
例：实验任务：输出ACH－BDH的值(用外部输入门IN进行数据输入) 1. 实验箱没有一条微命令能完成这个操作任务。所以要考虑一个微命令序 列——微程序来完成任务。故先把任务分解成有微命令对应的基本操作，并有序 排列这些基本操作。 2. 选择基本操作：由背景知识1，可以选用“A－W”微命令；这要求先把值 ACH送入寄存器A，值BDH送入寄存器W；题意没有要求对运算结果做进一步处 理，所以直通门D中保存的值是计算结果；把D的值送OUT寄存器输出。
控制电键
k9
k8
k7Leabharlann k6k4k3k2
k1
k0
被控对象
OUTEN
X2 X1 X0
S2
S1
S0
WEN
AEN
三. 实验过程举例（2）
第三步、实验：
① 注视仪器，打开电源，手不要远离电源开关，随时准备关闭电源， 注意各数码管、发光管的稳定性，静待10秒，确信仪器稳定、无焦糊味。
② 设置实验箱进入手动模式。 ③ ACH送入寄存器A。X2x1x0(k8k7k6)=000，AEN(k0)=0， k23-k16=10101100 按下STEP键数值打入A寄存器。 ④ BDH送入寄存器W。方法同上。 ⑤ 计算A－W：按“运算器选择表”置：k4k3k2=001；
计算机组成原理实验课程
实验二 运算器实验
计算机组成原理实验2
表6-1 累加器A使用法
图6-2是累加器A判零线路
图6-2 累加器A判零线路
此线路利用内存模块中的与门7411(U21) 对或非门7427(U22)的三个输出组合，产生 ZD信号。ZD为1表示累加器A当前的内容为 零。当ZC电平正跳时ZD状态被存人触发器 7474(U19)，信号Z是它的输出。
图6-3是进位发生线路
计算机提供了一系列功能模块，这里逐一 介绍它们的组成和使用。
6.2 运算器模块
运算器模块(ALU)主要由累加器A(74198)运算器 ALU(74181x2)、累加器暂存器ACT(74377)、暂 存器TMP(74373)、输出缓冲器BUFFER(74245)， 以及进位产生线路、累加器判零线路等构成。
运算器模块上的开关KA、KB、KC以及寄存器堆 模块上的开关KR的不同组合，决定了实验计算机的 运算器结构。
从理论上讲， KA、KB、KC和KR可有16种不同 组合，但有实际逻辑意义的组合为以下几种(L表示 置左、R表示置右): (1).KA、KB、KC 、KR置为R、L、L、R，这种组 合的运算器结构如图6-5(a)。如果不使用寄存器堆， 则它简化为如图6-5(e)。
IR2(U10)是三态输出的8位寄存器。当它的接 数控制脉冲端CL出现电平正跳变时接数，当它的输 出控制OI为低电平输出，OI为高电平时IR2输出呈 高阻。
计算机组成原理教案(第二章)
最小负数值＝－(215－1)10＝(－32767)10
1
111 111 111 111 111
例6]假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格 化浮点数ｘ,真值表示为： ｘ＝(－1)s×(1.M)×2E－128 问：它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负 数是多少？ 1)最大正数 0 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11
2.1.1 数据格式
计算机中常用的数据表示格式有两种
一是定点格式，数值范围有限,要求但的处理硬件比较简单。
二是浮点格式，数值范围很大，但要求硬件比较复杂。
1.定点数的表示方法
定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定不变的
(ｘ0:符号位，0代表正号，1代表负号):
纯小数和纯整数
目前计算机中多采用定点纯整数表示，因此将定点数表示的运算 简称为整数运算。
00000001 0000000011
(2).压缩的十进制数串形式
每个数位占用半个字节(即4个二进制位),其值可用二－十编码 (BCD码)或数字符的ASCII码的低4位表示。 符号位也占半个字节并放在最低数字位之后,其值选用四位编 码中的六种冗余状态中的有关值,
1 2 3 C
(＋123) 0 1 2 D
2.浮点数的表示方法
浮点表示法：把一个数的有效数字和数的范围在计算机的一个 存储单元中分别予以表示，这种把数的范围和精度分别表示的 方法，数的小数点位置随比例因子的不同而在一定范围内自 由浮动。 9 × 10－28＝0.9 × 10－27
Ｎ＝Ｒe.Ｍ Ｍ ：尾数，是一个纯小数。
e ：比例因子的指数，称为浮点数的指数，是一个整数。 R ：比例因子的基数，对于二进计数值的机器是一个常数 ，一般规定Ｒ 为2，8或16。
经典：计算机组成原理-第2章-运算方法和运算器
第二章：运算方法和运算器
2．1 数据与文字的表示方法 2．2 定点加法、减法运算 2．3 定点乘法运算 2．4 定点除法运算 2．5 定点运算器的组成 2．6 浮点运算方法和浮点运算器
其中尾数域所表示的值是1.M。因为规格化的浮点数的尾数域最
左位（最高有效位）总是1。故这一位经常不予存储，而认为隐藏
在小数点的左边。
64位的浮点数中符号位1位，阶码域11位，尾数域52位，指数偏
移值是1023。因此规格化的64位浮点数x的真值为：
x=(－1)s ×(1.M) × 2E－1023 e=E－1023
[X]反=1.x1x2...xn 对于0，有[+0]反=[-0]反之分：
[+0]反=0.00...0
[-0]反=1.11...1
我们比较反码与补码的公式
[X]反=2-2-n+X
[X]补=2+X
可得到 [X]补=[X]反+2-n
8
若要一个负数变补码，其方法是符号位置1，其余各位0变1，1变 0，然后在最末位（2-n）上加1。
10100.10011=1.010010011*24 e=4 于是得到：S=0,E=4+127=131=10000011, M=010010011 最后得到32位浮点数的二进制存储格式为： 0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000=（41A4C000）164
计算机组成原理-2
每位取反，末位加 1 [y]补连同符号位在内，
y = （0. y1 y2 … yn + 2-n） 即得[ --y]补 y = 0. y1 y2 … yn + 2-n
14:00:32
[ y]补 = 0. y1 y2 … yn + 2-n
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2. 1. 1 定点数的表示—反码
3 反码
– 原码求补码或由补码求原码的中间过渡。 – 对亍正数，反码不原码和补码相同
5 -2 3
顺时针
可见 2 可用 + 10 代替
减法
14:00:32
5 + 10 15 - 12 3
时钟以 12为模
加法
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2. 1. 1 定点数的表示—补码
称 + 10 是 – 2 以 12 为模的补数
记作 类似 结论： 1. 两个互为补数的数，它们绝对值之和即为 模 数。 2. 一个负数加上 “模” 即得该负数的补数。 3. 正数的补数即为其本身。
如
x = +1010
[x]补 = 0,1010
用 逗号 将符号位 和数值位隔开
14:00:32
= 100000000 1011000 1,0101000
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2. 1. 1 定点数的表示—补码
x 小数
如
1＞x ≥0 0＞x ≥ 1（mod 2）
[x]补 =
2+x
x = + 0.1110 [x]补 = 0.1110
14:00:32
零(0)的原码表示有两个：正零和负零
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2. 1. 1 定点数的表示--原码
原码形式的n位定点整数的表示范围是： (2n–1–1) ～+(2n–1–1) 例如，8位定点整数的表示范围是: (27–1) ～ +(27–1)，即:–127～+127； 16位定点整数的表示范围是: –(215–1) ～ +(215–1)，即:–32767～+32767 原码表示的n位定点小数的表示范围是: – (1–2–(n–1) ) ～ + (1–2–(n–1) ) 。
计算机组成原理的题目(2)答案+解析
1.(单选题) 在计算机组成原理中，Cache缓存的作用是什么？A. 储存CPU指令B. 储存操作系统C. 临时存储CPU频繁访问的数据D. 储存外设驱动程序答案: C解析: Cache缓存用于临时存储CPU频繁访问的数据，以加快CPU的访问速度。
例如，当CPU反复读取同一段数据时，Cache可以直接从高速缓存中读取，而不必每次都访问内存，提高了数据访问效率。
2.(单选题) 什么是冯·诺依曼体系结构中的“存储程序”？A. 指存储计算机程序的光盘B. 将程序和数据存储在同一个存储器中C. 将程序和数据存储在不同的存储器中D. 将程序和数据存储在磁带上答案: B解析: 冯·诺依曼体系结构中的“存储程序”是指将程序和数据存储在同一个存储器中，程序可以像数据一样被读取和写入，实现了程序的灵活性和可修改性。
3.(单选题) 计算机系统中的时钟频率指的是什么？A. CPU执行指令的速度B. 数据传输的速率C. 主存储器的访问速度D. CPU内部时钟发生器的振荡频率答案: D解析: 计算机系统中的时钟频率指的是CPU内部时钟发生器的振荡频率，它决定了CPU 执行指令的速度，是衡量CPU性能的重要指标。
4.(单选题) 在计算机系统中，什么是硬件中断？A. 由软件主动发起的中断请求B. 外部设备发出的中断信号C. 由CPU内部错误引发的中断D. 由硬件故障引发的中断答案: B解析: 硬件中断是由外部设备发出的中断信号，通知CPU需要进行处理。
例如，外部设备完成了数据传输，可以通过硬件中断通知CPU数据已经准备好。
5.(单选题) 在计算机系统中，什么是地址总线？A. 用于传输控制信号的线路B. 用于传输数据的线路C. 用于传输地址信息的线路D. 用于传输时钟信号的线路答案: C解析: 地址总线是用于传输CPU发出的内存地址信息的线路，它决定了CPU可以访问的内存空间范围。
6.(单选题) 在计算机系统中，什么是DMA（直接存储器访问）？A. CPU直接访问主存储器B. 外部设备直接访问主存储器C. CPU直接访问外部设备D. 外部设备直接访问CPU答案: B解析: DMA（直接存储器访问）是指外部设备可以直接访问主存储器，而不需要经过CPU的介入，提高了数据传输的效率。
计算机组成原理(白中英)第2章
原码表示 1111 1111 1000 0001
反码表示
补码表示
移码表示
1000 0000 1000 0001 0000 0001 1111 1110 1111 1111 0111 1111
0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000 1000 0000 1111 1111
实际机器中保存时 并不保存小数点
定点小数： [x]补＝
定点整数： [x]补＝
x 2+x = 2 - |x| x 2n+1+x = 2n+1-|x|
（mod 2）
（mod 2n+1）
举例： x为n+1位 [+0.110 ] 补 ＝ 0.110
[+110]补 ＝ 0110
[-0.110] 补 ＝ 10 + (-0.110) = 1.010
按编码不同又可分为原码、反码、补码、移码……
2013年7月26日星期五 5
2.1 数据与文字的表示方法
2.1.1 数据格式
2.1.2 数的机器码表示
2.1.1 数据格式
2.1.3 字符与字符串的表示方法
2.1.4 汉字的表示方法
2.1.5 校验码
2013年7月26日星期五 6
2.1.1 数据格式——定点数
由[-X]补 求[X]补， 此规则同 样适用。
2013年7月26日星期五
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3、移码表示法
移码通常用于表示浮点数的阶码
xnxn-1xn-2……x1x0
4位补码与移码 真值 -8 补码 1000 1001 1010 移码 0000 0001 0010
用定点整数形式的移码
计算机组成原理作业2
计算机组成原理形成性考核作业二(参考答案)一、选择题：1．计算机硬件能直接识别和运行的只能是_______程序。
A．机器语言B．汇编语言C．高级语言D．VHDL答：A2．指令中用到的数据可以来自_______（可多选）。
A．通用寄存器B．微程序存储器C．输入输出接口D．指令寄存器E. 内存单元F. 磁盘答：A、C、E3．汇编语言要经过_______的翻译才能在计算机中执行。
A．编译程序B．数据库管理程序C．汇编程序D．文字处理程序答：C4．在设计指令操作码时要做到_______（可多选）。
A．能区别一套指令系统中的所有指令B．能表明操作数的地址C．长度随意确定D．长度适当规范统一答：A、B、D5．控制器的功能是_______。
A．向计算机各部件提供控制信号B．执行语言翻译C．支持汇编程序D．完成数据运算答：A6．从资源利用率和性能价格比考虑，指令流水线方案_______，多指令周期方案_______，单指令周期方案_______。
A．最好B．次之C．最不可取D．都差不多答：A、B、C二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。
1．变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。
√说明：对的。
变址寻址就是将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。
变址寻址方式常用于访问某基地址附近的地址单元。
采用变址寻址方式的指令常见有以下几种形式，如下所示：LDR R0，[R1，＃4] ；R0←[R1＋4]LDR R0，[R1，＃4]！；R0←[R1＋4]、R1←R1＋4LDR R0，[R1] ，＃4 ；R0←[R1]、R1←R1＋4LDR R0，[R1，R2] ；R0←[R1＋R2]2．计算机的指令越多，功能越强越好。
×说明：错的。
并不一定，CISC比RISC指令更多，功能更强大，但并不比RISC好；CISC存在的问题：指令系统庞大，指令功能复杂，指令格式、寻址方式多；执行速度慢；难以优化编译，编译程序复杂；80%的指令在20%的运行时间使用；无法并行；无法兼容；RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。
计算机组成原理期末考试试题及答案(2)
计算机组成原理试题一、选择题（共20分，每题1分）1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自____C__。
A．立即数和栈顶；B．暂存器；C．栈顶和次栈顶；D．累加2．___C___可区分存储单元中存放的是指令还是数据。
A．存储器；B．运算器；C．控制器；D．用户。
3．所谓三总线结构的计算机是指_B_____。
A．地址线、数据线和控制线三组传输线。
B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线；C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线；D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。
4．*计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址*围是_____B_。
A．128K；B．64K；C．64KB；D．128KB。
5．主机与设备传送数据时，采用___A___，主机与设备是串行工作的。
A．程序查询方式；B．中断方式；C．DMA方式；D．通道。
6．在整数定点机中，下述第___B___种说法是正确的。
A．原码和反码不能表示 -1，补码可以表示 -1；B．三种机器数均可表示 -1；C．三种机器数均可表示 -1，且三种机器数的表示*围相同；D．三种机器数均不可表示 -1。
7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是___C___。
A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）；B．程序计数器内容加上形式地址；C．变址寄存器内容加上形式地址；D．以上都不对。
8．向量中断是___C___。
A．外设提出中断；B．由硬件形成中断服务程序入口地址；C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址D．以上都不对。
9．一个节拍信号的宽度是指_____C_。
A．指令周期；B．机器周期；C．时钟周期；D．存储周期。
10．将微程序存储在EPROM中的控制器是____A__控制器。
A．静态微程序；B．毫微程序；C．动态微程序；D．微程序。
11．隐指令是指___D___。
A．操作数隐含在操作码中的指令；B．在一个机器周期里完成全部操作的指令；C．指令系统中已有的指令；D．指令系统中没有的指令。
计算机组成原理第二章参考答案
计算机组成原理第二章参考答案计算机组成原理第二章主要介绍了计算机的层次结构和性能指标。
以下是第二章的参考答案，详细介绍了计算机层次结构的各个层次和性能指标。
第二章：计算机的层次结构和性能指标1. 什么是计算机的层次结构？计算机的层次结构是指计算机系统中各个层次之间的相互关系和功能划分。
计算机的层次结构从上到下分为五个层次：应用层、操作系统层、汇编和机器语言层、微程序层和硬件层。
2. 请介绍计算机的五个层次结构。
- 应用层：计算机的最顶层，负责处理用户的应用程序和数据。
- 操作系统层：负责管理计算机系统的资源和控制计算机的运行。
- 汇编和机器语言层：负责将高级语言转化为机器语言，供计算机硬件执行。
- 微程序层：负责实现计算机指令的具体执行过程。
- 硬件层：计算机的最底层，包括处理器、内存、输入输出设备等硬件组件。
3. 什么是计算机的性能指标？计算机的性能指标是指衡量计算机性能优劣的指标，主要包括速度、存储容量、可靠性和成本四个方面。
4. 请介绍计算机的速度性能指标。
- 响应时间：指从用户发出请求到计算机给出响应的时间。
- 时钟周期：指计算机内部处理器的时钟周期时间。
- 主频：指处理器的时钟频率，单位为赫兹。
- MIPS：指每秒执行百万条指令数，是衡量计算机运算速度的指标。
5. 请介绍计算机的存储容量性能指标。
- 主存容量：指计算机中用于存储程序和数据的主存容量。
- 硬盘容量：指计算机中用于存储大容量数据的硬盘容量。
- 缓存容量：指计算机中用于提高数据访问速度的高速缓存容量。
6. 请介绍计算机的可靠性性能指标。
- 故障率：指计算机发生故障的概率。
- 可用性：指计算机正常工作的时间占总时间的比例。
- 容错能力：指计算机在部分组件故障时仍然可以正常工作的能力。
7. 请介绍计算机的成本性能指标。
- 硬件成本：指计算机硬件的购买和维护成本。
- 能耗成本：指计算机在运行过程中消耗的能源成本。
- 人工成本：指计算机的使用和维护所需的人力成本。
计算机组成原理试卷及答案 (2)
计算机组成原理试题一、选择题（共20分，每题1分）1．某机字长8位，采用补码形式（其中1位为符号位），则机器数所能表示的范围是______。
A．-127 ～127；B．-128 ～+128；C．-128 ～+127；D．-128 ～+128。
2．在_____的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。
A．单总线；B．双总线；C．三总线；D．以上三种总线。
3．某计算机字长是32位，它的存储容量是64KB．按字编址，它的寻址范围是______。
A．16KB；B．16K；C．32K；D．32KB。
4．中断向量可提供______。
A．被选中设备的地址；B．传送数据的起始地址；C．中断服务程序入口地址；D．主程序的断点地址。
5．Cache的地址映象中比较多的采用“按内容寻址”的相联存储器来实现。
A．直接映象；B．全相联映象；C．组相联映象；D．以上都有。
6．总线的异步通信方式______。
A．不采用时钟信号，只采用握手信号；B．既采用时钟信号，又采用握手信号；C．既不采用时钟信号，又不采用握手信号；D．采用时钟信号，不采用握手信号。
7．在磁盘存储器中，查找时间是______。
A．使磁头移动到要找的柱面上所需的时间；B．在磁道上找到要找的扇区所需的时间；C．在扇区中找到要找的数据所需的时间。
D．以上都不对。
8．在控制器的控制信号中，相容的信号是______的信号。
A．可以相互替代；B．可以相继出现；C．可以同时出现；D．不可以同时出现。
9．计算机操作的最小单位时间是______。
A．时钟周期；B．指令周期；C．CPU周期；D．执行周期。
10．CPU不包括______。
A．地址寄存器；B．指令寄存器IR；C．地址译码器；D．通用寄存器。
11．寻址便于处理数组问题。
A．间接寻址；B．变址寻址；C．相对寻址；D．立即寻址。
12．设寄存器内容为10000000，若它等于0，则为______。
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半导体存储器芯片的类别
•ROM（Read Only Memory只读存储器）
–MasM）和EPROM（
Erasable Programmable ROM）
种类：
–图形卡
–声音卡
–视频卡等 •扩充卡与主板及外部设备连接
显示接口卡
PC机常用外围设备、cpu和内存通过扩充卡和主板连接。
许多扩充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如， 软盘、硬盘、串行口、并行口、声音、图形显示、网 络连接等控制电路都可以集成在主板上)
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软驱、硬盘 IDE连接器
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芯片组（ Chipset ）P43
芯片组：pc机各部分相连的枢纽。 芯片组作用
集中了主板上几乎所有的控制功能，把以 前复杂的控制电路和元件最大限度地集成在 几个芯片内，是构成主板电路的核心。一定 意义上讲，它决定了主板的级别和档次。
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7
2.4.2 内存储器p46
计算机存储器体系结构
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内存储器
SDRAM 内存条模块
DDR SDR编A辑Mppt内存条模块
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I/O操作三种方式：
• 1、程序查询方式 • 2、中断处理方式
• 3、DMA(Direct Memory Access直接存储器存取)传 送方式
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I/O总线P49
• I/O总线上的信号类别 数据信号、 地址信号、 控制信号
–Flash ROM（快擦除ROM，或闪速存储器
）
–Flash ROM:非易失，可在线写，用于
BOIS程序
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主存储器
一般使用DRAM芯片组成 • 存储容量
含义：指存储器所包含的存储单元的总数 单位：MB(1MB＝220字节)或GB(1GB＝230字节) 每个存储单元(一个字节)都有一个地址，CPU按 地址对存储器进行访问 • 存取时间 含义：在存储器地址被选定后，存储器读出数 据并送到CPU（或者是把CPU数据写入存储器）所 需要的时间 单位：ns（1ns = 10-9秒）
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CMOS芯片(互补金属氧化物半导体存储器)
Complementary Metal Oxide Semiconductor
存放用户对计算机硬件所设置的一些参数 (称为“配置信息”)，包括当前的日期和时间等。 CMOS是一种半导体存储器芯片，使用电池供电， 成为易失性存储器，但只要电池供电正常，即使 计算机关机后它也不会丢失所存储的信息以及时 钟停走。
2ns 10ns 10ms
Cache存储器
主存储器(RAM和ROM)
内存储器 1MB (使用半导体 存储器芯片) 64-512MB
外存储器(软盘、硬盘、光盘) 外存储器 20-80GB
100s
后备存储器(磁带、光盘)
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50-100GB
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半导体存储器芯片的类别
•RAM(Random Access Memory随机存取存储器)： 多采用MOS(金属氧化物半导体)型半导体集成电 路芯片制成。易失性。
失所存储的信息。
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BIOS—BIOS ROM芯片（只读存储器芯片）P44
• BIOS（Basic Input/Output System） 基本输入/输出系统，是操作系统的最底层部分的机器 语言程序。 BIOS存放在只读存储器芯片(ROM)中,一般称为BIOS芯片。
• BIOS主要包含4部分的程序, 一般情况下是不能被修改 的 –POST(Power On Self Test，加电自检)程序（检测 计算机故障） –系统自举（装入）程序（启动计算机） –CMOS设置程序 –基本外围设备的驱动程序（实现常用外部设备输入 输出操作的控制程序）
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高速缓冲存储器Cache
Cache是使用SRAM芯片组成的一种高速缓冲存储器，简称 快存。
Cache (SRAM)
Cache
一级缓存（L1 Cache） (容量：几KB—几十KB)
二级缓存（L2 Cache）（ 容量：128KB—1MB）
CPU
Cache 控制器
主存储器 DRAM
CPU、Cache及主存储器的关系
芯片组
PCI总线插槽
华硕P4T编主辑pp板t 实物照片
电源连接器
CPU插座 内存条插座
I/O端口
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BIOS: Basic Input/Output System 基本输入/输出系统
它是放在主板上只读存储器（FLASH ROM）芯片 中的一组机器语言程序，具有启动计算机工作、诊断计 算机故障及控制低级输入输出操作的功能。
ROM:Read Only Memory 只读存储器
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor
互补金属氧化物半导体
它用来存放用户对计算机硬件所设置的一些参数
（称为“配置信息”，包括当前的日期和时间、已安装
的软驱和硬盘的个数及类型等。它是一种易失性的存储
器，必须使用电池供电，才能使计算机关机后也不会丢
• I/O总线上线路类别 数据线 、 地址线、 控制线
• 总线控制器 位于主板的芯片组中，协调与管理I/O总线操作
• I/O总线的带宽（总线的数据传输速率） 单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)
计算公式： 总线带宽（MB/s）= （数据线宽度/8）×总线有效工作频率（MHz） × 每个总线周期的传输次数
2.4 PC 机的组成
2.4.1 概述
•PC机的物理组成 –机箱、显示器、键盘、 鼠标器等
•机箱内包含 –主板、硬盘、软驱、光 驱、 电源、风扇等
•主板上安装 –CPU、芯片组、内存条、 总线插槽、I/O控制器、 I/O端口、扩充卡等部件
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台 式 机
1
扩充卡及其与主板的关系
•扩充卡(适配器或控制器)
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15
主板上的扩展槽与I/O总线直接连接
PCI总线扩展槽
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16
I/O端口分类 概念：P48
串行端口 编辑ppt
并行端口
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I/O端口分类P50
• 从是否能连接多个设备来分 –总线式（可连接多个设备，被多个设备共享， 例如，USB接口） –独占式（只能连接1个设备）
• 从是否符合标准来分 –标准接口 （通用接口 , 例如 USB） –专用接口 （专用接口 例如 VIDEO 视频口)