计算机组成原理第六章中央处理器(含答案)
计算机组成课后习题答案
闪存可以分为NOR Flash和NAND Flash两种类型。
工作原理
闪存的主要功能是可擦写、非易失性存储数据。NOR Flash读取速度快，适用于代码存储；NAND Flash容量大 、成本低，适用于大量数据的存储。闪存的擦除和编程操作需要特定的电压和时序。
04
输入输出设备
键盘的工作原理与分类
THANKS
感谢观看
成字符或汉字。
05
数据传输方式
并行传输与串行传
并行传输
指数据以多个通道同时传输，适用于近距离、高速传输，如 CPU与内存之间的数据交换。
串行传输
指数据一位一位地顺序传输，适用于远距离、低速传输，如 网络通信。
数据传输速率
数据传输速率
指单位时间内传输的数据量，通常以比特率（bit per second）表示。
影响数据传输速率的因素
包括信号带宽、信噪比、误码率等。
数据传输过程中的同步与异步问题
同步传输
指发送方和接收方的时钟信号保持同 步，适用于高速数据传输。
异步传输
指发送方和接收方的时钟信号不需同 步，适用于低速数据传输。
06
操作系统基础知识
操作系统的功能与分类
要点一
功能
操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理计算机硬件 和软件资源，提供用户与计算机交互的界面。
硬盘的分类与工作原理
分类
硬盘可以分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
工作原理
硬盘的主要功能是永久存储数据。HDD采用磁记录技术，将数据以磁道的形式存 储在旋转的盘片上；SSD则采用闪存技术，通过电子方式存储数据。HDD的读取 速度较慢，但价格较低；SSD的读取速度较快，但价格较高。
计算机组成原理(第二版) 第6章 中央处理器
2019年5月11日
第8页
计算机组成原理(第二版)
清华大学出版社
6.1.1 中央处理器的功能与组成 (4/5)
五、CPU的组成 （1）指令部件
程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器（ID）、程序状态寄存器 （PSW）和地址形成部件等。 （2）时序部件
时序部件就是用来产生各部件所需要的定时控制信号的部件。时序信号一般 由工作周期，工作节拍及工作时标脉冲三级时序信号构成。
计计算算机机组组成成原原理理(第(第二二版版) )
清清华华大大学学出出版版社社
第6章 中央处理器
教学目标 教学重点 教学过程
2019年5月11日
第1页
计算机组成原理(第二版)
教学目标
清华大学出版社
掌握中央处理器的基本工作原理 掌握程序控制基本思想
2019年5月11日
第2页
计算机组成原理(第二版)
2019年5月11日
第23页
计算机组成原理(第二版)
清华大学出版社
6.2.1 指令周期 (12/18)
（2）“指令计数器PC递增”的微操作序列 ①PCout，0Y，Yin，0X，1，ADD，Zin （把有效地址送入暂存器Z。） ②Zout，PCin （把暂存器Z的内容送PC。）
（3）“从主存中取出指令字”的微操作序列 ①PCout，0Y，Yin，MARin，READ （指令地址送到主存，发读命令。） ②0X，1，ADD，Zin，WMFC （（PC）+1，并等待内存操作完成回答信号。） ③MDRout，IRin，Zout，PCin （接收指令到IR，开始译码，并且PC内容已递增。）
清华大学出版社
6.1.2 操作控制器与时序产生器
计算机组成原理第六章答案
第6章电脑的运算方法2.1a2a3a4a5a6〔ai为0或1〕，讨论以下几种情况时ai各取何值。
〔1〕X 12〔2〕X 1 8〔3〕1 X —4 16解：〔1 〕假设要X 1，只要a1=1，a2~a6不全为0即可。
2〔2〕假设要X丄，只要a1~a3不全为0即可。
8〔3 〕假设要丄X1，只要a仁0，a2可任取0或1;4 16当a2=0 时，假设a3=0，那么必须a4=1，且a5、a6不全为0;假设:a3=1，那么a4~a6可任取0或1;当a2=1时，a3~a6均取0。
3. 设x为整数，［x］补=1, x1x2x3x4x5，假设要求x < -16，试问x1~x5应取何值？解：假设要x < -16，需x1=0，x2~x5任意。
〔注：负数绝对值大的补码码值反而小。
〕4. 设机器数字长为8位〔含1位符号位在内〕，写出对应以下各真值的原码、补码和反码。
-13/64, 29/128，100, -875.［x］补原［x1］补；［x2］补;［x3］补；［x4］补；［x5］补=1,0101；［x6］补=1,1100; ［x7］补=0,0111; ［x8］补=1,0000;解：［x］补与［x］原、x的对应关系如下：补x］原成立。
解：当x为小数时，假设x 0，那么［x］补=［x］原成立；假设x < 0，当x= -1/2 时，［x］补=［x］原=1.100 0000，那么［x］#=［x］原成立。
当x为整数时，假设x 0，贝U ［X］补=［x］原成立；假设x< 0，当x= -64 时，［x］补=［x］原=1,100 0000，那么［x］补=［x］原成立。
7. 设x为真值，x*为绝对值，说明［-x*］补=［-x］补能否成立。
解：当x为真值，x*为绝对值时，［-x*］补=［-x］补不能成立。
原因如下：〔1〕当x<0时，由于［-x*］补是一个负值，而［-X］补是一个正值，因此此时［-x*］补=［-x］补不成立；〔2〕当x0时，由于-x*=-x，因此此时［-x*］补=［-x］补的结论成立。
计算机原理 第六章 中央处理器 课堂笔记及练习题
计算机原理第六章中央处理器课堂笔记及练习题主题：第六章中央处理器学习时间： 2016年11月7日--11月13日内容：我们这周主要学习第六章中央处理器其中包括CPU的功能和组成、指令周期、时序产生器和控制方式、微程序控制器等内容。
希望通过这些内容的学习能使同学们进一步掌握计算机的中央处理器的相关知识。
一、学习要求1．了解CPU的功能和组成；2．掌握指令周期、时序产生器和控制方式的相关知识；3. 掌握微程序控制器的相关知识。
二、主要内容(一) CPU的功能和组成1．CPU的功能CPU（central processing unit）是电脑中的核心配件，是一台计算机的运算核心和控制核心。
电脑中所有操作都由CPU负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。
CPU的结构：中央处理器CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件。
中央处理器从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。
它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作，从而完成一条指令的执行。
指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。
指令是由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字和特征码。
CPU的五大功能：---输入单元：用来读取给电脑处理的资料或程式---处理单元：用来执行计算；比较和判断等运算功能---输出单元：将电脑的运算结果和处理好的资料输出---记忆单元：用来储存资料或程式的地方---控制单元：按作业程序指挥上述单元的运作及交换资料通道的传送2．CPU的组成CPU内部结构大概可以分为控制单元、运算单元、存储单元和时钟等几个主要部分。
运算器是计算机对数据进行加工处理的中心，它主要由算术逻辑部件（ALU：Arithmetic and Logic Unit）、寄存器组和状态寄存器组成。
ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。
计算机组成原理第六章习题解答
常见的总线标准
PCI总线、USB总线、IEEE 1394 总线等。
总线接口电路设计与应用
总线接口电路的功能
实现数据的缓冲、电平转换和驱动能力的提高等。
总线接口电路的设计原则
满足数据传输速率的要求、实现数据的正确传输、具有足够的驱动 能力等。
总线接口电路的应用举例
以微程序为基本单位，通过微指令序列控制计算机各部件的操作。
微程序设计技术
包括微指令格式设计、微程序流程控制、微指令编码等技术。
微程序控制器应用
在复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机（RISC）中广 泛应用，实现指令的快速执行和复杂控制。
硬布线控制器原理及应用
硬布线控制器基本概念
01
通过硬件逻辑电路实现控制信号的产生和传输，控制计算机各
02
存储器层次结构习题解答
存储器基本概念及原理
存储器的定义与分类
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。根据存储介质和读写方式的不同， 存储器可分为随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、顺序存取存储器（SAM） 和直接存取存储器（DAM）等。
存储器的层次结构
计算机存储系统采用层次结构，包括寄存器、高速缓存（Cache）、主存储器（内存）、外 存储器（辅存）等层次，各层次之间通过接口进行连接和数据交换。
寄存器组织与操作
寄存器类型
通用寄存器、专用寄存器（如程序计数器 PC、堆栈指针SP等）和控制寄存器（如状 态寄存器PSW等）。
寄存器操作
包括寄存器的读写操作、寄存器间的数据传输和算 术逻辑运算等。
寄存器寻址方式
通过寄存器名或寄存器间接寻址方式访问内 存中的数据。
计算机组成原理(蒋本珊)第六章
第六章１．控制器有哪几种控制方式？各有何特点？解：控制器的控制方式可以分为３种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
２．什么是三级时序系统？解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
３．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？解：控制器的基本功能有：（１）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
（３）指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３类，分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。
４．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯·诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
中央处理器由运算器和控制器组成。
５．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。
解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
计算机组成原理第6章
第6章中央处理器
图 6－6 指令周期与 CPU 周期的包含关系
第6章中央处理器
6. 1. 4 指令执行流程 指令的执行是从取指周期开始的。取指周期主要完成从
内存取出要执行的指令,并使指针指向下一条指令,即 PC=PC+ “ 1 ”,这里的“ 1 ”表示当前这条指令的实际字长。 取指完成后,对指令进行译码,再转入具体的指令执行过程。 指令在执行过程中如果采用间接寻址方式,还需要增加间址 周期,如图 6－5 所示。
第6章中央处理器
3. 时序控制 每一条指令在执行的过程中,必须在规定的时间给出各 部件所需操作控制的信号,才能保证指令功能的正确执行。 因此,时序控制就是定时地给出各种操作信号,使计算机系统 有条不紊地执行程序。 4. 数据加工 数据加工是指对数据进行算术运算、逻辑运算或其他处 理。
第6章中央处理器
第6章中央处理器
图 6－7 所示是一个采用总线结构将运算器、寄存器连 接起来的控制器内部数据通路。其各部件与内部总线 IBUS 和系统总线 ABUS 、 DBUS 的连接方式如图中所示,图中的 “ o ”为控制门,在相应控制信号(信号名称标在“o ”上)的控 制下打开,建立各部件之间的连接。GR 是通用寄存器组, X 和 Z 是两个暂存寄存器。
《计算机组成原理》第6章习题答案
第6章习题答案1．控制器有哪几种控制方式?各有何特点?解：控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
2．什么是三级时序系统?解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工脉冲。
3．控制器有哪些基本功能?它可分为哪几类?分类的依据是什么?解：控制器的基本功能有：(1)从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
(2)对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
(3)指挥并控制CPU、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3类，分类的依据在于控制器的核心——微操作信号发生器(控制单元CU)的实现方法不同。
4．中央处理器有哪些功能?它由哪些基本部件所组成?解：从程序运行的角度来看，CPU的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯·诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
中央处理器由运算器和控制器组成。
5．中央处理器中有哪几个主要寄存器?试说明它们的结构和功能。
解：CPU中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
计算机组成原理复习题库流水线题
4.假设指令流水线分取指（IF）、译码（ID）、 执行（EX）、回写（WR）四个过程段，共 有10条指令连续输出此流水线。
（1）画出指令周期流程。
（2）画出非流水线时空图。
（3）画出流水线时空图。
（4）假设时钟周期为100 ns，求流水线的实 际吞吐量（单位时间执行完毕的指令数）。
（5）求该流水处理器的加速比。
5.流水线中有三类数据相关冲突：写后读相关（Read After Write, RAw），读后写相关（ Write After Read, WAR），写后写相关（ Write After Write, WAW）。 判断下面三组指令各存在哪种类型的数据相关。
（1）I1 I2
（2）I3 I4
（3）I5 I6
SUB R1，R2，R3 ；(R2) - (R3)
Байду номын сангаас
R1
ADD R4，R5，R1 ；(R5) + (R1)
R4
STA M，R2 ；(R2) M, M为存储单元
ADD R2 ，R4，R5；(R4) + (R5)
R2
MUL R3，R2，R1 ；(R2)* (R1)
R3
SUB R3 ，R4，R5；(R4) - (R5)
R3
6.什么是指令流水?画出指令二级流水和四级 流水的示意图，它们中的哪个更能提高处理 器的速度，为什么?
7.当遇到什么情况时，流水线将受阻?举例说 明。
8.写一组指令序列，说明因数据相关会影响该 程序的执行结果。
9.举例说明流水线中的几种数据相关。
10.假设指令流水线分8个过程段，若每个过程段所 需的时间为T，试问完成100条指令共需多少时间？
第六章 中央处理器习题
计算机组成原理第6章习题参考答案
第6章 中央处理器6-6．某机CPU芯片的主振频率为8MHz，其时钟周期是多少uS？若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期，该机的平均指令执行速度为0.8MIPS，试问：（1）平均指令周期是多少？（2）平均每个指令周期含有多少个机器周期？（3）若改用时钟周期为0.4uS的CPU芯片，则计算机的平均指令执行速度又是多少MIPS？（4）若要得到40万次/S的指令执行速度，则应采用主振频率为多少MHz的CPU芯片？[解] 时钟周期 = 1÷8MHz = 0.125uS（1）平均指令周期 = 1÷0.8MIPS = 1.25uS（2）机器周期 = 0.125u S×4 = 0.5uS平均每个指令周期的机器周期数 = 1.25u S÷0.5u S = 2.5（3）平均指令执行速度 = 1÷（0.4×4×2.5）= 0.25 MIPS（4）主振频率 = 8MH z/(0.8MIPS/0.4MIPS) = 4MHz6-7．以一条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的取指周期和执行周期中的作用。
（1）程序计数器PC（2）指令寄存器IR（3）算术逻辑运算部件ALU（4）存储器数据寄存器MDR（5）存储器地址寄存器MAR[解]（1）程序计数器PC：存放指令地址（2）指令寄存器IR：存放当前指令（3）算术逻辑运算部件ALU：进行算逻运算（4）存储器数据寄存器MDR：存放写入到内存或从内存读出的数据或指令（5）存储器地址寄存器MAR：存放写入到内存或从内存读出的数据或指令的地址以单地址指令“加1（INC A）”为例，该指令分为3个周期：取指周期、分析取数周期、执行周期。
3个周期完成的操作如表所示。
取指周期分析取数周期执行周期PC （PC）→ MAR ——IR 指令→MDR→IR ——ALU (PC)+1 —（A）+1MAR 指令地址→MAR A→MAR —MDR 指令→MDR （A）→MDR （A）+1→MDR6-9．指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？[解] 指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分方法为：（1）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指令周期取出的是指令；分析取数或执行周期取出的是数据。
第6章中央处理器(终)
第6章 中央处理器
本章学习内容
• 6.1中央处理器的功能和组成 • 6.2 控制器的组成和实现方法 • 6.3 时序系统与控制方式 • 6.4 微程序控制原理 • 6.5 控制单元的设计 • 6.6 流水线技术 • 6.7 精简指令系统计算机RISC
4
第6章 中央处理器
本章学习要求
• 理解：CPU的功能和主要寄存器
内频=外频×倍频
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第6章 中央处理器
4.前端总线频率
前端总线通常用FSB表示，它是CPU和外界 交换数据的最主要通道，主要连接主存、显卡等 数据吞吐率高的部件，因此前端总线的数据传输 能力对计算机整体性能作用很大。
在Pentium 4出现之前，前端总线频率与外频 是相同的，因此往往直接称前端总线频率为外频。 随着计算机技术的发展，需要前端总线频率高于 外频，因此采用了QDR（Quad Date Rate）技术 或者其他类似的技术，使得前端总线频率成为外 频的2倍、4倍甚至更高。
CPU 的 字 长 是 指 在 单 位 时 间 内 同 时 处理的二进制数据的位数。CPU按照其处 理信息的字长可以分为：8位CPU、16位 CPU、32位CPU以及64位CPU等。
16
第6章 中央处理器
2.内部工作频率
内部工作频率又称为内频或主频，它是衡
量CPU速度的重要参数。在其他性能指标相同 时，CPU的主频越高，CPU的速度也就越快。 内部时钟频率的倒数是时钟周期，这是CPU中
pro、Pentium Ⅱ/Ⅲ每个时钟周期可以执行3条
或更多的指令。
17
第6章 中央处理器
3.外部工作频率
外部工作频率，也叫前端总线频率或系统 总线时钟频率，它是由主板为CPU提供的基准 时钟频率。由于正常情况下，CPU总线频率和 主存总线频率相同，所以也是CPU与主存交换 数据的频率。
计算机组成原理第六章答案
第6章习题参考答案1．比较单总线、多总线结构的性能特点。
答：单总线结构：它是用单一的系统总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。
其结构如图所示。
单总线的优点是允许I/O设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU分配总线使用权，不需要CPU干预信息的交换。
所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。
单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。
故多为小型机和微型机采用。
CPU内存设备接口设备接口…多总线结构：多总线结构是通过桥、CPU总线、系统总线和高速总线彼此相连，各大部件的信息传送不是只通过系统总线；体现了高速、中速、低速设备连接到不同的总线上同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量，而且处理器结构的变化不影响高速总线。
2．说明总线结构对计算机系统性能的影响。
答：(1)简化了硬件的设计。
从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的I/O 接口，由总线规范给出了传输线和信号的规定，并对存储器、I/O 设备和CPU 如何挂在总线上都作了具体的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU 插件、存储器插件以及I/O 插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。
(2)简化了系统结构。
整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。
(3)系统扩充性好。
一是规模扩充，二是功能扩充。
规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。
插件插入机器的位置往往没有严格的限制。
这就使系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于查错。
(4)系统更新性能好。
因为CPU 、存储器、I/O 接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，而这种更新只需更新需要更新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。
计算机组成原理：中央处理器单元测试与答案
1、中央处理器是指（）。
A.运算器、控制器、主存B.运算器C.运算器、控制器D.控制器正确答案：C你错选为A2、冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中， CPU区分它们的依据是（）。
A.指令和数据所在的存储单元B.指令周期的不同阶段C.指令操作码的译码结果D.指令和数据的寻址方式正确答案：B3、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。
A.主存地址寄存器B.指令寄存器C.程序计数器D.状态标志寄存器正确答案：C4、指令寄存器的位数取决于（）。
A.存储字长B.指令字长C.存储器容量正确答案：B5、通用寄存器是（）。
A.可存放程序状态字的寄存器B.可存放指令的寄存器C.本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器D.可编程制定多种功能的寄存器正确答案：D6、在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（）。
A.中断寄存器B.程序状态字C.程序计数器D.累加寄存器正确答案：B7、指令译码器是对（）进行译码。
A.整条指令B.指令的地址C.指令的操作数字段D.指令的操作码字段正确答案：D8、微操作控制信号发生器的作用是（）。
A.产生控制时序B.完成指令操作码的分析功能C.从主存中取出指令D.产生各种微操作控制信号正确答案：D9、下列选项（）不属于微操作控制信号发生器的输入特性A.指令部件提供的译码信号B.被控制功能部件所反馈的状态及条件C.指令的地址码字段D.时序部件提供的时序信号正确答案：C10、三级时序系统提供的三级时序信号是（）。
A.指令周期、机器周期、时钟周期B.机器周期、节拍、脉冲C.指令周期、微指令周期、时钟周期D.指令周期、机器周期、节拍正确答案：B11、下列说法中（）是正确的。
A.指令周期是机器周期的两倍B.指令周期等于机器周期C.指令周期大于机器周期D.指令周期小于机器周期正确答案：C12、采用同步控制的目的是（）。
A.满足不同操作对时间安排的需要B.简化控制时序C.提高执行速度D.满足不同设备对时间安排的需要正确答案：B13、异步控制常用于（）。
计算机组成原理第六章中央处理器(含答案)
第六章中央处理器6.1 CPU组成与功能随堂测验1、控制ＣＰＵ内数据通路传送的部件是（）（单选）A、程序控制器B、时序产生器C、指令译码器D、操作控制器2、下列可能是CPU组成部件的是( ）（多选）A、程序计数器ＰＣB、指令寄存器ＩＲC、累加器ＡＣD、算术逻辑运算单元ＡＬＵ3、下列属于ＣＰＵ功能的是（）（多选）A、算术逻辑运算功能B、存储控制功能C、操作控制功能D、异常控制功能4、下列关于程序计数器的下列描述中，正确的是（）（多选）A、指令执行过程中会保存当前正在执行的指令地址B、指令执行过程中会保存下一条指令的地址C、其值不一定按ＰＣ＋“１”的方式改变D、ＣＰＵ中可以没有ＰＣ6.2 数据通路随堂测验1、下列关于数据通路的叙述中，正确的是（）（多选）A、数据通路是指令周期内信息传输的路径B、不同指令执行使用的数据通路可以不同C、同一指令在执行的不同阶段使用的数据路径不同D、不同数据路径不能使用相同的功能部件2、下图是数据通路中反映时间关系的原理图。
下列关于该图中几个时间关系描述的描述中，正确的是（）（多选）A、建立时间setup 指触发器时钟到来之前数据应该保持稳定不变时间，否则数据不能在该时钟有效时被打入触发器B、保持时间hold 指触发器时钟到来之后数据应该保持稳定不变时间，否则数据不能在该时钟有效时被打入触发器C、CLk-to-Q是指时钟有效之后新输入的值稳定出现在输出端所经历的时延D、由此可知该电路的时钟最后最小值为setup + hold + Clk-to-Q3、下列关于数据通路结构及其影响的描述中，正确的是（）（多选）A、常用的数据通路有专用通路和共享通路两种B、相同指令在不同数据通路结构下数据路径不同C、完成相同指令在不同数据通路结构下需要的控制信号不同D、相同指令在不同数据通路结构下执行的效率不同6.4 数据通路实例随堂测验1、下图为单总线结构数据通路实例关于该数据通路的下列描述中，正确的是（) (多选)A、PC +“1" 的数据通路为PC -> X -> ALU ->Z -> PCB、取指令的数据通路为：PC -> AR -> MEM -> DR -> IRC、所有控制寄存器向总线数据的控制信号，如R2out, Zout等都一定不能同时有效D、所有控制从总线向寄存器输入的控制信号，如Xin，R2in等一定不能同时有效2、下图为另一种单总线结构的CPU原理图假定PCout 兼有使PC +”1"的功能，围绕该图的下列描述中，正确的是（）（多选）参考答案如下：A、实现PC + "1"的数据通路是PC -> PCB、取指令的数据通路为：PC-> AR -> 主存-> DR -> IRC、PCout、DRout 、IRA out 及bus1->BUS 都一定不能同时有效D、某采用简洁寻址的指令其执行阶段的数据通路一定包含: IR -> AR ->主存->DR->AR->主存->DR3、下图为基于专用通路的CPU结构围绕该图的下列描述中，正确的是（）（多选）A、取指令的数据通路为PC-> 指令寄存器B、完成PC 增量操作的数据通路为：PC-> PC+1 部件-> PCBranch ->MUX1->PCC、由于使用了专题通路结构和多路选择器，所有功能部件的输出将不再有数据冲突D、图中PC 既是指令地址寄存器也是数据地址寄存器6.1D、ABCD、ACD、ABC6.2ABC、ABC、ABCD6.4ABC、ABCD、ABC。
计算机组成原理习题答案第六章
１．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？解：存储器和寄存器不是一回事。
存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。
寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。
２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有哪些层次？解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。
存储系统是由几个容量、速度和价存储系统和结构各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。
把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅存存储层次（虚拟存储系统）。
３．什么是半导体存储器？它有什么特点？解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。
半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。
半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。
４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异同点？解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。
DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。
５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。
常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３种。
集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。
分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了整机的速度，且刷新过于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。
计算机组成原理课后习题答案常国锋武汉大学出版社之欧阳德创编
第1章习题参考谜底１．电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变更的物理量，运算的过程是连续的。
２．冯·诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？解：冯·诺依曼计算机的特点如下：① 计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五年夜基本部件组成；② 计算机内部采取二进制来暗示指令和数据；③ 将编好的法度和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。
第③ 点是最主要的一点。
３．计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五年夜基本部件组成。
它们各自的功能是：① 输入设备：把人们编好的法度和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方法。
② 输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。
③ 存储器：用来寄存法度和数据。
④ 运算器：对信息进行处理和运算。
⑤ 控制器：依照人们预先确定的操纵步调，控制整个计算机的各部件有条不紊地自开工作。
４．什么叫总线？简述单总线结构的特点。
解：总线是一组能为多个部件办事的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。
单总线结构即各年夜部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。
C P U 与主存、C P U 与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过C P U 的干预。
５．简单描述计算机的条理结构，说明各条理的主要特点。
解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级条理结构。
第０级为硬件组成的实体。
第１级是微法度级。
这级的机器语言是微指令集，法度员用微指令编写的微法度一般是直接由硬件执行的。
第２级是传统机器级。
计算机组成原理(第六章)
• • • • 中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成。 运算器主要用来完成各种算术和逻辑运算功能； 寄存器：用来存放中间结果、缓冲作用 控制器是全机的指挥中心，在在它的控制下，计算机总是遵循“取指令， 执行指令，取下条指令，执行下条指令…”这样周而复始地工作直到停机 为止。 控制器对指令的执行过程的控制有三种方式： – 同步控制方式
• 现代计算机系统广泛采用的方式 • 基本思想：将每个指令周期分成多个机器周期，每个机器周期中再分成 多个节拍，于是各条指令可取不同的机器周期数作为各自的指令周期。 如简单指令包含一个机器周期，复杂指令可包含多个机器周期。 • 这种方式不浪费很多时间，控制上又不十分复杂。
二、控制器的功能与组成 1、控制器的功能
WE M
RD M
RD M
ZF＝1？
IR(ADR)→PC
写入操作
读出操作
AC+MDR→AC
读出操作
AC∩MDR→AC
0→启停逻辑
第六章 中央处理器 (10)
四、时序部件
– 指令的执行过程严格按照指令操作流程图所规定的时序定时； – 时序部件用来产生必要的时序信号为机器周期和节拍信号定时； – 根据组成计算机各部件的器件特性，时序信号通常采用“电位－脉 冲”制。 – 时序部件的构成
C0～C31
译码器
Hale Waihona Puke XXXXX 控制字段源部件地址
目标部件地址
地址字段
第六章 中央处理器 (19)
(2)、微指令的地址字段 – 微程序有两种不同的顺序控制方式：断定方式和增量方式。两种方 式下地址字段的设置不同。 – 断定方式
• 微指令在CM可不顺序存放 • 外部测试条件的考虑
计算机组成原理 复习题及答案
第3章6、二进制左移一位，则数值_a____；二进制右移一位，则数值__b_____。
a)增大一倍 b)减小一倍 c)增大10倍 b)减小10倍7、8位二进制无符号定点整数能表示的数值范围是 d ，8位二进制补码定点整数能表示的数值范围是 a 。
a)-128~127 b) –127~127 c)0~127 d) 0~255 e) 0~2568、8位原码能表示的数据个数是 c ；8位补码能表示的数据个数是 d 。
a)127 b)128 c)255 d)256第4章1 DRAM地址分两次输入（行选通RAS、列选通CAS）的目的是_b________。
a)缩短读/写时间 b)减少芯片引出端线数 c)刷新第5章9 在指令系统中采用 b 寻址方式的指令其长度最短。
a)立即数 b)寄存器 c)直接 d)变址10、一条指令字长16位，存储器按字节编址，在读取一条指令后，PC的值自动加__b____。
a)1 b)2 c)4 d)-111、某计算机存储器按字（16位）编址，每取出一条指令后PC值自动+1，说明其指令长度是___b_____。
a)1个字节 b)2个字节 c)4个字节第6章7、在取指令操作完成之后，PC中存放的是 c 。
a）当前指令的地址b）下一条实际执行的指令地址c）下一条顺序执行的指令地址PC+1d）对于微程序控制计算机，存放的是该条指令的微程序入口地址。
8、控制存储器用来存放__d_____。
a)机器指令和数据 b)微程序和数据 c)机器指令和微程序 d)微程序第8章3、在大多数磁盘存储器中，以下正确的是_b__。
a)各个磁道的位密度相等 b)内圈磁道的位密度较大c)外圈磁道的位密度较大 c)磁盘读写信息的最小单位是字节4 大多数情况下，对于磁盘，以下叙述正确的是__d___。
a)依靠磁盘的旋转定位磁道 b)依靠磁臂的移动定位扇区c)外圈磁道与内圈磁道的容量不同d)访问磁道的地址用盘面号、磁道号和扇区号来表示。
计算机组成原理第六章部分课后题答案
6.4 长为8位（含1位 位在内），
-13/64，29/128，100，-87解：十进制 二进制-13/64 -0.00 1101 1.001 1010 1.110 0101 1.110 011029/128 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101100 110 0100 0,110 0100 0,110 0100 0,110 0100-87 -101 0111 1,101 0111 1,010 1000 1,010 10016.5 已知[x] ，求[x]x.[x] = 1.1100; [x] = 1.1001; [x] = 0.1110; [x]= 1.0000;[x] = 1,0101; [x] = 1,1100; [x] = 0,0111; [x]= 1,0000；解：[x] [x] x1.1100 1.0100 -0.01001.1001 1.0111 -0.01110.1110 0.1110 0.11101.0000 1.0000 01,0101 1,1011 -10111,1100 1,0100 -01000,0111 0,0111 1111,0000 1,0000 06.9 十 进制9B FF为 ， 十进制 为 （ 位位）解：9B 二进制 -11011 -1100101 -1100100 +11011 1001 十进制 -27 -101 -100 +27 155 FF 二进制 -1111111 -0000001 -0000000 +1111111 1111 1111十进制 -127 -1 -0 +127 2556.11 已知 长为4位（其中1位为 位）， 中 ， 其 十进制 。
解：6.12 为：阶 1位 阶 4位 1位 尾 10位，51/128-27/10247.375-86.5。
计算机组成原理习题(附参考答案)
计算机组成原理习题（附参考答案）一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、在统一编址方式下，下面的说法( )是正确的。
A、一个具体地址只能对应内存单元B、一个具体地址既可对应输入/输出设备，又可对应内存单元C、一个具体地址只能对应输入/输出设备D、只对应输入/输出设备或者只对应内存单元正确答案：D2、堆栈指针SP的内容是（）。
A、栈顶地址B、栈顶内容C、栈底内容D、栈底地址正确答案：A3、下列不属于程序控制指令的是（）。
A、循环指令B、无条件转移指令C、条件转移指令D、中断隐指令正确答案：D4、计算机的存储系统是指（）。
A、cache，主存储器和外存储器B、主存储器C、ROMD、RAM正确答案：A5、指令是指（）。
A、计算机中一个部件B、发给计算机的一个操作命令C、完成操作功能的硬件D、通常用于构成主存的集成电路正确答案：B6、相对于微程序控制器，组合逻辑控制器的特点是（）。
A、指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易B、指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难C、指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易D、指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难正确答案：D7、中断向量可提供（）。
A、主程序的断点地址B、传送数据的起始地址C、被选中设备的地址D、中断服务程序入口地址正确答案：D8、迄今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是（）。
A、信息处理方便B、物理器件性能所致C、运算速度快D、节约元件正确答案：B9、相联存储器是按（）进行寻址的存储器。
A、内容指定方式B、地址指定与堆栈存取方式结合C、堆栈存取方式D、地址指定方式正确答案：A10、若SRAM芯片的容量是2M×8位，则该芯片引脚中地址线和数据线的数目之和是（）。
A、29B、21C、18D、不可估计正确答案：A11、若x=103,y=-25,则下列表达式采用8位定点补码运算实现时，会发生溢出的是（）。
A、x+yB、-x+yC、-x-yD、x-y正确答案：D12、系统总线是指（）。
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第六章中央处理器
6.1 CPU组成与功能随堂测验
1、控制ＣＰＵ内数据通路传送的部件是（）（单选）
A、程序控制器
B、时序产生器
C、指令译码器
D、操作控制器
2、下列可能是CPU组成部件的是( ）（多选）
A、程序计数器ＰＣ
B、指令寄存器ＩＲ
C、累加器ＡＣ
D、算术逻辑运算单元ＡＬＵ
3、下列属于ＣＰＵ功能的是（）（多选）
A、算术逻辑运算功能
B、存储控制功能
C、操作控制功能
D、异常控制功能
4、下列关于程序计数器的下列描述中，正确的是（）（多选）
A、指令执行过程中会保存当前正在执行的指令地址
B、指令执行过程中会保存下一条指令的地址
C、其值不一定按ＰＣ＋“１”的方式改变
D、ＣＰＵ中可以没有ＰＣ
6.2 数据通路随堂测验
1、下列关于数据通路的叙述中，正确的是（）（多选）
A、数据通路是指令周期内信息传输的路径
B、不同指令执行使用的数据通路可以不同
C、同一指令在执行的不同阶段使用的数据路径不同
D、不同数据路径不能使用相同的功能部件
2、下图是数据通路中反映时间关系的原理图。
下列关于该图中几个时间关系描述的描述中，正确的是（）（多选）
A、建立时间setup 指触发器时钟到来之前数据应该保持稳定不变时间，否则数据不能在该时钟有效时被打入触发器
B、保持时间hold 指触发器时钟到来之后数据应该保持稳定不变时间，否则数据不能在该时钟有效时被打入触发器
C、CLk-to-Q是指时钟有效之后新输入的值稳定出现在输出端所经历的时延
D、由此可知该电路的时钟最后最小值为setup + hold + Clk-to-Q
3、下列关于数据通路结构及其影响的描述中，正确的是（）（多选）
A、常用的数据通路有专用通路和共享通路两种
B、相同指令在不同数据通路结构下数据路径不同
C、完成相同指令在不同数据通路结构下需要的控制信号不同
D、相同指令在不同数据通路结构下执行的效率不同
6.4 数据通路实例随堂测验
1、下图为单总线结构数据通路实例关于该数据通路的下列描述中，正确的是（) (多选)
A、PC +“1" 的数据通路为PC -> X -> ALU ->Z -> PC。