计算机组成原理第五章中央处理器习题课

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计算机组成原理课后习题及答案_唐朔飞(完整版)

11. 画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。解：此题实际上是要求设计一个双向总线收发器，设计要素为三态、方向、使能等控制功能的实现，可参考74LS245等总线缓冲器芯片内部电路。逻辑图如下：（n位）使能
控制 G
B1
Bn
…… …… …… ……
方向控制 DIR
A1
An
错误的设计：
系统总线
• 9. 画出主机框图，分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”（ M均为主存地址）为例，在图中按序标出完成该指令（包括取指令阶段）的信息流程（如→①）。假设主存容量为256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。 • 解：主机框图如P13图1.11所示。 • （1）STA M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR， MDR→IR， • OP(IR) →CU，Ad(IR) →MAR，ACC→MDR，MAR→MM，WR • （2）ADD M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR， MDR→IR， • OP(IR) →CU，Ad(IR) →MAR，RD，MM→MDR， MDR→X，ADD，ALU→ACC，ACC→MDR，WR • 假设主存容量256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位，PC和MAR寄存器均为28位。
存储总线
CPU MM I/O1 I/O2 …… I/On
这个方案的错误是：不合题意。按题意要求应画出பைடு நூலகம்辑线路图而不是逻辑框图。
12. 设数据总线上接有A、 B、C、D四个寄存器，要求选用合适的74系列芯片，完成下列逻辑设计：（1）设计一个电路，在同一时间实现D→A、D→B和 D→C寄存器间的传送；（2）设计一个电路，实现下列操作： T0时刻完成D→总线； T1时刻完成总线→A； T2时刻完成A→总线； T3时刻完成总线→B。

《计算机组成原理》各章练习参考答案

《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。

2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。

3.存储器中存放数据和程序。

4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。

5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。

6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。

7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。

8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。

9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。

10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。

11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。

12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。

13.个人台式商用机属于微型机。

14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。

15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。

16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。

17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。

18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。

19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。

20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。

21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。

22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。

二.单选1.存储器用来存放( C )。

A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。

白中英《计算机组成原理》(第5版)笔记和课后习题详解复习答案

白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解完整版>精研学习网>无偿试用20％资料
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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计。

计算机组成原理第五章中央处理器

6
主编薛胜军教授
计算机组成原理
第五章中央处理器
5）地址寄存器(AR，Address Register) 地址寄存器用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存的读／写操作完成为止。当CPU和内存进行信息交换，即 CPU向主存储器存／取数据时，或者CPU从主存中读出指令时，都要使用地址寄存器和缓冲寄存器。同样若将外围设备的设备地址作为像内存的地址单元那样来看待，则当CPU和外围设备交换信息时可同样使用地址寄存器和缓冲寄存器。地址寄存器的结构和缓冲寄存器、指令寄存器一样，通常使用单纯的寄存器结构。信息的存入一般采用电位—脉冲式，电位输入端对应数据信息位，脉冲输入端对应控制信号，在控制信号作用下，瞬时地将信息打入寄存器。
1）程序计数器(PC，Program Counter) 程序计数器(PC)就是能够具体指出下一条指令的地址的部件，又称作指令计数器。在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的第一条指令所在的内存单元地址(程序入口)送入PC，此时PC的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，以便使其保持总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单地对PC加1。但是，当遇到转移指令时，后继指令的地址(即PC的内容)必须从指令寄存器中的地址字段取得。在这种情况下，下一条从内存取出的指令将由转移指令来规定。
9
主编薛胜军教授
计算机组成原理
第五章中央处理器
4)状态标志寄存器状态标志寄存器用来保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果而建立的各种条件码内容，如运算结果进位标志(C)，运算结果溢出标志(V)，运算结果为零标志(Z)，运算结果为负标志(N)，等等。这些标志位通常分别由1位触发器保存。除此之外，状态标志寄存器还用来保存中断和系统工作状态等信息，以便CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。运算器的主要作用是：

计算机组成原理第6版(白中英)第5章中央处理器

11
5.2.1 指令周期的基本概念
也叫节拍脉冲或T周期，是计算机处理操作的基本时间单位。在一个CPU周期内，要完成若干个微操作。这些微操作有的可以同时执行，有的需要按先后次序串行执行。因而需要把一个CPU周期分为若干个相等的时间段，每一个时间段称为一个节拍脉冲或T周期。时钟周期通常定义为机器主频的倒数。
10
5.2.1 指令周期的基本概念
CPU执行程序是一个“取指令—执行指令”的循环过程。
CPU从内存中取出一条指令，并执行这条指令的时间总和；指令周期常用若干个CPU周期来表示。又称机器周期，一般为从内存读取一条指令字的最短时间；一个CPU周期可以完成CPU的一个基本操作。一个CPU周期包含若干时钟周期。
3
3
5.1.2 CPU的基本组成
现代的CPU的组成
冯·诺依曼机的定义
• 运算器、控制器、片内Cache；
控制器的主要功能
• 从内存中取出一条指令，并指出下条指令的存放位置；PC、IR
• 对指令进行译码，产生相应的操作控制信号；
ID、时序电路、操作控制器
• 控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动；
12
5.2.1 指令周期的基本概念
定长CPU周期的指令示意图：
单周期CPU：在一个时钟周期内完成从指令取出到得到结果的工作，
以最长指令为准，效率低，目前较少采用。
多周期CPU：将指令的执行分成多个阶段，每个阶段在一个时钟周期
内完成，因而时钟周期段，不同指令所用的周期数不同。以下仅讨论多周期CPU。
求操作数有效地址
14
5.2.1 指令周期的基本概念一个简单的程序
地址指令
说明
100

计算机组成原理第五章中央处理器[三]

4.进行微操作综合对微操作时间表中各个微操作控制信号分别按照其条件进行归纳、综合，根据微操作时间表写出各微操作控制信号的逻辑表达式。表达式一般包括下列因素：
微操作控制信号=机器周期节拍脉冲操作码机器状态条件
5. 设计微操作控制信号形成部件根据各个微操作信号的逻辑表达式，用一系列组合逻辑电路加以实现。
JMP
IR(AR) DBUS DBUS AR I=1? Y (IR12)=1 N M AR
DBUS AR
N
I=1? Y (IR12)=1 M AR （AC） DR
M DBUS
M
DR
DBUS PC
(AC)+(DR) AC
（DR） M
（DR）
AC
(2)选同步控制方式
(3) 选二级时序（未考虑工作脉冲）
5.4.2 组合逻辑控制器的设计举例
CPU结构框图如下图所示,设计以下几条指令的组合逻辑控制器. 以下指令均为单字长单地址指令(16位), 指令格式如下所示:
IR15 IR14 IR13 IR12 IR11 IR0
OP
I
D
IR
CLA ;清AC ADD I D ; I=0为直接寻址,即(AC)+(D) AC I=1为间接寻址,即(AC)+((D)) AC STA I D ; I=0为直接寻址,即(AC) D;I=1为间接寻址,即(AC) (D) LDA I D ; I=0为直接寻址,即(D) AC;I=1为间接寻址, 即((D)) AC JMP I D ; I=0为直接寻址,即D PC; I=1为间接寻址,即 (D) PC
AR
DBUS
DR
MREQ
R/W
存储器数据总线

21central 计算机组成原理第五章中央处理器(3)

EXE
Ф0 Ф1
Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 DR（ADR）→PC 当（AC）=0
EXE
❖ （7）COM
W0 W1 W2
Ф0
❖ 3、进行微操作综合：
❖ 分析以上全部时序图，找出每一种微操作出现的全部条件，进而列出每个微操作控制信号产生的逻辑式，化简。
❖ C0：（DR）+（AC）→AC=ADD∙EXE∙W2 ❖ C1：（DR）∧（AC）→AC=AND∙EXE∙W2 ❖ C2：（AC）→AC=COM∙EXE∙W1
W0 W1 W2
Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1
Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1
DR（ADR）→AR
DR（ADR）→AR
（AC）→DR WE M
RD M
（AC）+（DR）→AC （AC）∧（DR）→AC
EXE
EXE
STA X
❖ （5）JMP X
（6）JMPZ X
W0 W1 W2
W0 W1 W2
Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 DR（ADR）→PC
W0 W1 W2 W0 W1 W2
Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1 Ф0 Ф1
(PC)→AR
DR(ADR)→AR
RD M (PC)+1→PC
(DR)→IR
RD M (DR)→AC
FETCH
EXE
LDA X
❖ （2）STA X
（3）ADD X （4）AND X
W0 W1 W2
❖
ALU——算术/逻辑运算单元；
❖
AC——累加寄存器；
❖
F——状态寄存器。
F （AC）=0
C0（ADD） C1（AND） C2（COM）

第5章中央处理器（习题参考答案）1．请在括号内填入适当答案。在

第五章中央处理器(习题参考答案)1．请在括号内填入适当答案。

在CPU中：(1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）；(2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是(程序计数器PC)；(3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。

2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。

画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。

标出各微操作信号序列。

解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），R0"的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。

(略)6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。

已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。

解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条,取控存容量为：256×32位=1KB8．某机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。

a-j分别对应10种不同性质的微命令信号。

假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指令的控制字段格式。

解：经分析，（e ,f ,h）和（b, i, j）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：11.已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512×48(位)。

微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式。

请问:（1）微指令中的三个字段分别应为多少位？（2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

21central 计算机组成原理第五章中央处理器(5)

的一种方法。
2、PLA的实质 ❖ VLSI技术的产物；功能上相当于许多“与”门的集合，在
任何一个输出端“或”起来。见下图(写出表达式)；
X1 X2 X3 X4 输入变量
y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 乘积项
●
●●
●
●
●
●
与
●●
门
●
●
矩
阵
●●
●
●●
例：y1=x2∙x4 y6=x2∙x4
ADD功能为（AC）+（Y）→AC）。 ❖ （5）简述完成指令STA Ｚ的数据通路（Ｚ为内存地址，
STA功能为（AC）→Z）。
A:MDR AC
ALU 状态寄存器
主存储器M C:MAR
B:IR 操作控制器
D:PC +1
解：（1）A——MDR，B——IR，C——MAR，D——PC （2）PC→MAR→M→MDR→IR （3）X→MAR→M→MDR→ALU→AC （4）Y→MAR→M→MDR→ALU→ADD→AC （5）Z→MAR，AC→MDR→M
●
● 例：f1=y2+y3+y6
=x1x2x3+x2x4+x2x4
●●
●
●
●
●●
●
●●
或门矩阵
输 f1 出 f2 函 f3 数
二、PLA的主要用途 ❖ 逻辑压缩 ❖ 设计操作控制器 ❖ 实现存储器重叠操作 ❖ 组成故障检测网络 ❖ 设计优先中断系统三、PLA控制器 1、定义：用PLA器件实现组合逻辑设计的操作控制器，叫做
补充题：CPU结构如图示，其中包括一个累加寄存器AC、一个状态寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线表示数据

(完整版)《计算机组成原理》课后题答案清华大学出版秦磊华吴非··

MTTR：系统的平均修复时间。
MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据 MTTF、MTTR 和 MTBF 等指标计算处系统的
可用性。
1.2 什么是计算机系统的硬件和软件？为什么说计算机系统的硬件和软件在逻辑功能上是等价的？
答：计算机硬件系统是指构成计算机系统的电子线路和电子元件等物理设备的总称。硬件是构成计算机的物质基础，是计算机系统的核心。计算机的硬件系统包含运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件。
CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成
的百万指令数作为单位。
CPU 时间：计算某个任务时 CPU 实际消耗的时间，也即 CPU 真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成 5 级，由低到高分别
1.5 计算机系统从功能上可划分为哪些层次？各层次在计算机系统中起什么作用？答：计算机系统分成五级层次结构，第 1 级为微程序设计级、第 2 级为机器语言级、第 3 级为操作系统级、第 4 级为汇编语言级、第 5 级为高级语言级。
各层次的作用：微程序级：为机器指令级提供机器指令的解释指行功能。机器指令级：是软件系统和硬件系统的界面，一条机器指令的功能由微程序机器级的一段微型程序的功能实现。操作系统级：调度计算机中的软件和硬件资源。汇编语言级：它将用户编写的接近人类语言的程序，翻译成能在机器上运行的目标程序。高级语言级：完全面向用户，是用户关心的目标，可执行各种用途的程序。
1.6 计算机内部有哪两股信息在流动？它们彼此有什么关系？答：计算机中有两股信息在流动：一股是控制信息，即操作命令，它分散流向各个部件；一股是数据信息，它受控制信息的控制，从一个部件流向另一个部件，在流动的过程被相应的部件加工处理。

西安电子科技大学_计算机组成原理第5章中央处理器_课件PPT

控制信号指令译码 /控制器
F→IR
IR
总线B IR→B
设ALU的功能有： F = A + B (ADD)， F = A - B (SUB)， F = A + 1 (INC)， F = A - 1 (DEC)，
MAR F→MAR
ABUS
M
Read Write
DBUS
F→PC F→R0 F→R1
F→Rn-1
28
5了5条微指令I1～I5所发出的控制信号a～j。设计微指令的控制字段，要求保持微指令本身的并行性，需要最少的控制位数为______。
A. 6
B. 7
C. 8
D. 10
微指令
激活的控制信号
abcde f gh i j
I1 √
√√√
I2
√√
√√
I3
西安电子科技大学计算机学院
计算机组成原理考研辅导
5 第章中央处理器
2021年9月3日 21:40:12
考研大纲
（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理
1. 硬布线控制器 2. 微程序控制器
微程序、微指令和微命令微指令格式，微命令的编码方式微地址的形成方式
水平型垂直型混合型
A1 A2 … An-1 An 判断测试字段后续地址字段
操作控制
顺序控制
μOP 微操作码
Rd 目的地址
Rs 源地址
25
5.4 硬布线控制器和微程序控制器二、微程序控制器硬布线与微程序控制器的特点：硬布线：速度快，不规整，修改及扩充困难微程序：速度慢，规整，容易修改及扩充

计算机组成原理第五章中央处理器5.3

第五章中央处理器
5.6 传统传统CPU
1 M68000CPU
M6800CPU的逻辑框图如下：的逻辑框图如下：的逻辑框图如下
比较典型的单总线结构的微理器。比较典型的单总线结构的微理器。 M6800CPU是一种位微处理器，采用单一的电是一种8位微处理器是一种位微处理器，采用单一的5V电时钟脉冲采用两相(φ1，，主频为1MHz，源。时钟脉冲采用两相，φ2)，主频为，由外面加入CPU。由外面加入。 M6800的CPU主要包括：主要包括：的主要包括
1 M68000CPU
1 M68000CPU
为了与外界交换数据，通过数据缓冲寄为了与外界交换数据，CPU通过数据缓冲寄通过存器与双向数据总线与双向数据总线D0—D7相连。而地址则相连。存器与双向数据总线相连是过地址缓冲寄存器送到16位地址总线地址缓冲寄存器送到是过地址缓冲寄存器送到位地址总线 A15—A0上。上由于数据总线、地址总线与CPU相连的缓冲由于数据总线、地址总线与相连的缓冲寄存器都是三态的，以后我们将会知道，寄存器都是三态的，以后我们将会知道，这种逻辑结构对直接内存访问来说是方便的。种逻辑结构对直接内存访问来说是方便的。主存地址和外设地址是统一编址的，因此，主存地址和外设地址是统一编址的，因此，在65536个地址中有一部分是为外围设备使用个地址中有一部分是为外围设备使用的。
5.6.2 IBM 370 系列 CPU
为了存放地址和数据，使用了两组独立的可编址为了存放地址和数据，使用了两组独立的可编址寄存器，个通过寄存器用来存放操作数和运算寄存器，16个通过寄存器用来存放操作数和运算结果，并且也可用作变址寄存器。个浮点寄存器结果，并且也可用作变址寄存器。4个浮点寄存器用于浮点运算。用于浮点运算。数据寄存器DR、地址寄存器AR、指令寄存器IR都数据寄存器、地址寄存器、指令寄存器都是标准化的。是标准化的。程序状态字PSW(实际上为两个字存放在专用寄存实际上为两个字)存放在专用寄存程序状态字实际上为两个字器中，它指明程序运行的状态，可用于CPU响应器中，它指明程序运行的状态，可用于响应的中断情况及指明下一条执行指令的地址，的中断情况及指明下一条执行指令的地址，PSW 主要是为处理中断而使用的。主要是为处理中断而使用的。CPU通过将现行的通过将现行的 PSW存入主存储器，并取出新的存入主存储器，存入主存储器并取出新的PSW的方式来响的方式来响应中断。新的PSW指出为处理中断而应执行的程应中断。新的指出为处理中断而应执行的程一旦该程序执行完毕，序。一旦该程序执行完毕，CPU可从主存储器取可从主存储器取回老的PSW，再继续执行原来被中断了的程序。回老的，再继续执行原来被中断了的程序。

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（）。

计算机组成原理第五章部分课后题答案

计算机组成原理第五章部分课后题答案常用的I/O编址方式有两种：I/O与内存统一编址和I/O独立编址·I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式，I/O设备与主存占用同一个地址空间，CPU可像访问主存一样访问I/O设备，不需要安排专门的I/O指令。

·I/O独立编址方式时机器为I/O设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码，此时I/O地址与主存地址是两个独立的空间，CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。

I/O设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。

·程序直接控制方式：也称查询方式，采用该方式，数据在CPU和外设间的传送完全靠计算机程序控制，CPU的操作和外围设备操作同步，硬件结构简单，但由于外部设备动作慢，浪费CPU时间多，系统效率低。

·程序中断方式：外设备准备就绪后中断方式猪肚通知CPU，在CPU相应I/O设备的中断请求后，在暂停现行程序的执行，转为I/O 设备服务可明显提高CPU的利用率，在一定程度上实现了主机和I/O设备的并行工作，但硬件结构负载，服务开销时间大·DMA方式与中断方式一样，实现了主机和I/O设备的并行工作，由于DMA 方式直接依靠硬件实现贮存与I/O设备之间的数据传送，传送期间不需要CPU程序干预，CPU可继续执行原来的程序，因此CPU利用率和系统效率比中断方式更高，但DMA方式的硬件结构更为复杂。

比较程序查询方式、程序中断方式和DMA方式对CPU工作效率的影响。

·程序查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。

无条件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单I/O设备的控制或CPU明确知道外设所处状态的情况下。

·中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理· DMA方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合。

(完整word版)计算机组成原理期末试题及答案

第一章计算机系统概论计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。

早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。

目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。

存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。

计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。

习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分？主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。

每个存储单元都有编号，称为单元地址。

如果某字代表要处理的数据，称为数据字。

如果某字为一条指令，称为指令字7指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序第二章运算方法和运算器按对阶操作。

直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。

为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。

1第三章内部存储器CPU 能直接访问内存（cache 、主存）双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。

cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache 体系，指令cache 与数据cache 分设体系。

要求cache 的命中率接近于1适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。

习题： 1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片；（3）需要多少位地址做芯片选择？(1)字节M 4832*220= (2)片84*28*51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问：（1）若每个内存条16M ×64位，共需几个内存条？（2）每个内存条共有多少DRAM 芯片？（3）主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选择各内存条？(1). 共需模块板数为m ：m=÷2^24=4(块)(2). 每个模块板内有DRAM 芯片数为32 (片)(3) 主存共需DRAM 芯片为：4*32=128 (片)每个模块板有32片DRAM 芯片，容量为16M ×64位，需24根地址线(A23~A0) 完成模块板内存储单元寻址。

计算机组成原理章节题库-中央处理器(圣才出品)

第5章中央处理器一、单项选择题1．条件转移指令执行时所依据的条件来自（）。

A．指令寄存器B．标志寄存器C．程序计数器D．地址寄存器【答案】B【解析】A项，指令寄存器用于存放当前正在执行的指令；B项，程序状态字寄存器用于保存系统的运行状态。

条件转移指令执行时，需对标志寄存器的内容进行测试，判断是否满足转移条件；C项，程序计数器用于存放下一条指令的地址；D项，地址寄存器用于暂存指令或数据的地址。

2．CPU中决定指令执行顺序的是（）。

A．指令寄存器IRB．程序计数器PCC．程序状态字寄存器PSWRD．主存地址寄存器MAR【答案】B【解析】CPU中用程序计数器PC来跟踪下一条将要执行的指令的地址，即通过程序计数器PC来决定指令执行顺序。

3．在CPU的寄存器中，（）对用户是透明的。

A．程序计数器B．状态寄存器C．指令寄存器D．通用寄存器【答案】Ｃ【解析】指令寄存器中存放当前执行的指令，不需要用户的任何干预，所以对用户是透明的。

其他三种寄存器的内容可由程序员指定。

4．在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（）。

A．程序计数器B．累加计数器C．中断计数器D．程序状态字【答案】D【解析】计算机系统中，程序状态字保存系统运行状态。

5．在CPU中用来存储指令后继地址的寄存器是（）。

A．主存地址寄存器B．程序计数器C．指令寄存器D．状态条件寄存器【答案】B【解析】为了保证程序能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。

而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为程序计数器。

当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是下一条要执行的指令的地址。

有些机器中也称PC为指令指针IP。

6．关于微指令操作控制字段的编码方法，下面叙述正确的是（）。

A．直接控制法、最短编码法和字段编码法都不影响微指令的长度B．一般情况下，直接控制法的微指令位数多C．一般情况下，最短编码法的微指令位数多D．一般情况下，字段编码法的微指令位数多【答案】B【解析】对于相同的微命令数，微指令位数按最短编码法、字段编码法和直接控制法的顺序依次增加。