哈工大威海计算机学院计算机组成原理课件习题课
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第一章
• 冯诺依曼机特点及存储程序 • 计算机组成和计算机体系结构 • 计算机系统 • 计算机系统层次结构
简答：1.指令和数据都存于存储器中，计算 机如何区分它们？
2.什么是计算机系统？说明计算机系统的层 次结构。
3.如何理解计算机组成和计算机体系结构？
第二章
• 定点数
– 无符号数和有符号数 – 原码，反码，补码及表数范围 – 逻辑、移位、加减
码；若其表示-0，则为 码。 10.9.当浮点数尾数为0，不论其阶码何值，机器都
把该浮点数当做 处理。
第三章
• 指令系统的操作类型，地址格式和寻址方式。 • 机器指令一般格式，指令字中个字段作用。 • 不同寻址方式的访存次数，寻址范围。 • 指令格式的分析与设计。 • RISC和CISC的区别。
分析 1. 某机存储容量为64K×16位，该机访存指令格式如下：
3. 某总线在一个总线周期中可并行传送8个字节数据， 假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线的时钟 频率为66MHz，求总线的带宽。
1. 按连接部件不同，总线分为 、 和 三种。
2. 按传输内容不同，总线分为 、 和 三种。
3. 总线的通信控制通常有 、 、 和 四种。
4. 每个总线部件一般配有 电路，以避免总线冲突。
3. 直接、立即、间接三种寻址方式指令执行速度由快到慢排序 是。
4. 设指令字长等于存储字长，均为24位，若某指令系统可完成 108种操作，操作码长度固定，且具有直接、间接（一次间 址）、变址、基址、相对、立即等寻址方式，则在保证最大范 围直接寻址的前提下指令字中操作码占 位，寻址特征占 位，可直接寻址范围是 ，一次间址的范围是 。
OP M
I
X
A
4
2
1
1
8
2. 其中M为寻址模式：0直接寻址，1基址寻址，2为相对寻 址，3为立即寻址；I为间址特征，X为变址特征（x=1变 址）。
3. 设PC为程序计数器，Rx为变址寄存器，Rb为基址寄存器， 试问：
① 该指令能定义多少种操作 ② 立即寻址操作数范围 ③ 在非间址情况下，除立即寻址外，写出每种寻址方式计算
什么？
④ 哪一种指令的寻址范围大？
1. 设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第 二个字节是相对位移量（可正可负），则转移的地址范围是 。
2. 设设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码， 第二个字节是相对位移量（补码表示），若CPU每当从存储器 取出一个字节时，即自动完成（PC）+1→PC。设当前PC内 容为2009H，要求转移到2000H，则该指令第二字节内容 为。
有效地址的表达式。 ④ 设基址寄存器14位，在非变址直接基址寻址时，指令的寻
址范围。 ⑤ 间接寻址时，寻址范围是多少？若允许多重间址，寻址范
围多少？
分析 1. 2.某机指令格式如下：该机有16个16位的通用寄存器，并可选
定任一个通用寄存器作为变址寄存器。指令汇编格式中的S （源）、D（目标）都是通用寄存器，M是主存中的一个单元。
计算1.设机器பைடு நூலகம்长8位（含1位符号位），对于整数， 求原码反码补码表数范围。
2.设浮点数字长16位，其中阶码5位（含1位阶符）， 尾数11位（含1位数符），写出
－57/128对应的浮点规格化数的原码，补码，阶移 尾补形式。
3.设机器字长8位（含1位符号位），若A= － 24， 写出原码补码左移、右移一位后，对应的表示形 式和真值。
4.已知A=+0.1011，B=-0.0101，求[A+B]补 5.机器数字长8位，其中A=-93，B=+45，求[A-B]
补
6.x=+11/16,y=+3/16,用变形补码求x+y。
计算
7.要求用最少的位数设计一个浮点数格式，必须满 足下列要求：
① 十进制数范围：-1038~-10-38，+10-38~10+38； ② 精度：7位十进制数据。
第四章
• 总线的基本概念。 • 如何克服总线瓶颈。 • 如何对总线进行管理，包括判优控制和通信
控制。
1. 比较链式查询方式，计数器定时查询方式和独立请 求方式各自的特点。
2. 在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz， 总线传输周期为5个时钟周期，每一个总线传输周 期可传送一个字，计算总线的数据传输率。
• 浮点数
– 规格化、表数范围 – 加减
第二章
• 机器数和真值的区别 • 各种机器数与真值的转换 • 当机器字长确定，定点机和浮点机中各机器数的
表数范围 • 移位运算在计算中的特殊作用，不同机器数的移
位规则。 • 浮点补码加减运算。 • 定点机和浮点机如何判断溢出。 • 机器零。 • 补码表示的规格化浮点数的特殊约定。
③ 8.已知接收到的海明码为0110101（配偶原则），试 问欲传送的信息。
9.按配奇原则配置1100101的汉明码。 10.将4位有效信息1001编成CRC码，已知
g(x)=x3+x+1,即1011。 11.什么是机器零？浮点数采用什么机器数形式时，
可用全0表示机器零。
1. [x]补=1.000…0,它代表的真值是 。 2. 把（5AB）十六转换成二进制为 。 3. 在浮点机中，判断原码规格化的原则是 。 4. 在浮点机中，判断补码规格化的原则是 。 5. 在定点补码运算中，若采用双符号位，当时 表
5. 总线判优分为 和 两种。
6. 三种集中式控制中， 对电路故障最敏感。 响应时间 最快。
7. 总线 技术是指不同的信号（如地址信号和数据信号）共 用一组物理线路，分时使用。
示结果溢出。
6. 采用规格化浮点数，是为了 。
7. 补码表示的二进制浮点数，尾数采用规格化形式， 阶码3位（含阶符1位）， 尾数5位（含数符1 位），则对应的最大正数真值为 ，最小负数真 值为 （写出十进制形式）。
8. 设寄存器内容为FFH,若其表示127，则为 码； 9. 若其表示-127，则为 码； 若其表示-1，则为
7
① OP
1
——
4
4
目标 源
MOV D,S
7
② OP
1
变址
4
4
目标 源
形式地址
STA M,S
7
③ OP
1
——
4
4
目标 源
20位地址
LDA D,M
2. 试问： ① CPU完成哪一种操作花的时间最短？为什么？ ② CPU完成哪一种操作花的时间最长？为什么？ ③ 第2种指令的执行时间有时会等于第3种指令的执行时间吗？为
• 冯诺依曼机特点及存储程序 • 计算机组成和计算机体系结构 • 计算机系统 • 计算机系统层次结构
简答：1.指令和数据都存于存储器中，计算 机如何区分它们？
2.什么是计算机系统？说明计算机系统的层 次结构。
3.如何理解计算机组成和计算机体系结构？
第二章
• 定点数
– 无符号数和有符号数 – 原码，反码，补码及表数范围 – 逻辑、移位、加减
码；若其表示-0，则为 码。 10.9.当浮点数尾数为0，不论其阶码何值，机器都
把该浮点数当做 处理。
第三章
• 指令系统的操作类型，地址格式和寻址方式。 • 机器指令一般格式，指令字中个字段作用。 • 不同寻址方式的访存次数，寻址范围。 • 指令格式的分析与设计。 • RISC和CISC的区别。
分析 1. 某机存储容量为64K×16位，该机访存指令格式如下：
3. 某总线在一个总线周期中可并行传送8个字节数据， 假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线的时钟 频率为66MHz，求总线的带宽。
1. 按连接部件不同，总线分为 、 和 三种。
2. 按传输内容不同，总线分为 、 和 三种。
3. 总线的通信控制通常有 、 、 和 四种。
4. 每个总线部件一般配有 电路，以避免总线冲突。
3. 直接、立即、间接三种寻址方式指令执行速度由快到慢排序 是。
4. 设指令字长等于存储字长，均为24位，若某指令系统可完成 108种操作，操作码长度固定，且具有直接、间接（一次间 址）、变址、基址、相对、立即等寻址方式，则在保证最大范 围直接寻址的前提下指令字中操作码占 位，寻址特征占 位，可直接寻址范围是 ，一次间址的范围是 。
OP M
I
X
A
4
2
1
1
8
2. 其中M为寻址模式：0直接寻址，1基址寻址，2为相对寻 址，3为立即寻址；I为间址特征，X为变址特征（x=1变 址）。
3. 设PC为程序计数器，Rx为变址寄存器，Rb为基址寄存器， 试问：
① 该指令能定义多少种操作 ② 立即寻址操作数范围 ③ 在非间址情况下，除立即寻址外，写出每种寻址方式计算
什么？
④ 哪一种指令的寻址范围大？
1. 设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第 二个字节是相对位移量（可正可负），则转移的地址范围是 。
2. 设设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码， 第二个字节是相对位移量（补码表示），若CPU每当从存储器 取出一个字节时，即自动完成（PC）+1→PC。设当前PC内 容为2009H，要求转移到2000H，则该指令第二字节内容 为。
有效地址的表达式。 ④ 设基址寄存器14位，在非变址直接基址寻址时，指令的寻
址范围。 ⑤ 间接寻址时，寻址范围是多少？若允许多重间址，寻址范
围多少？
分析 1. 2.某机指令格式如下：该机有16个16位的通用寄存器，并可选
定任一个通用寄存器作为变址寄存器。指令汇编格式中的S （源）、D（目标）都是通用寄存器，M是主存中的一个单元。
计算1.设机器பைடு நூலகம்长8位（含1位符号位），对于整数， 求原码反码补码表数范围。
2.设浮点数字长16位，其中阶码5位（含1位阶符）， 尾数11位（含1位数符），写出
－57/128对应的浮点规格化数的原码，补码，阶移 尾补形式。
3.设机器字长8位（含1位符号位），若A= － 24， 写出原码补码左移、右移一位后，对应的表示形 式和真值。
4.已知A=+0.1011，B=-0.0101，求[A+B]补 5.机器数字长8位，其中A=-93，B=+45，求[A-B]
补
6.x=+11/16,y=+3/16,用变形补码求x+y。
计算
7.要求用最少的位数设计一个浮点数格式，必须满 足下列要求：
① 十进制数范围：-1038~-10-38，+10-38~10+38； ② 精度：7位十进制数据。
第四章
• 总线的基本概念。 • 如何克服总线瓶颈。 • 如何对总线进行管理，包括判优控制和通信
控制。
1. 比较链式查询方式，计数器定时查询方式和独立请 求方式各自的特点。
2. 在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz， 总线传输周期为5个时钟周期，每一个总线传输周 期可传送一个字，计算总线的数据传输率。
• 浮点数
– 规格化、表数范围 – 加减
第二章
• 机器数和真值的区别 • 各种机器数与真值的转换 • 当机器字长确定，定点机和浮点机中各机器数的
表数范围 • 移位运算在计算中的特殊作用，不同机器数的移
位规则。 • 浮点补码加减运算。 • 定点机和浮点机如何判断溢出。 • 机器零。 • 补码表示的规格化浮点数的特殊约定。
③ 8.已知接收到的海明码为0110101（配偶原则），试 问欲传送的信息。
9.按配奇原则配置1100101的汉明码。 10.将4位有效信息1001编成CRC码，已知
g(x)=x3+x+1,即1011。 11.什么是机器零？浮点数采用什么机器数形式时，
可用全0表示机器零。
1. [x]补=1.000…0,它代表的真值是 。 2. 把（5AB）十六转换成二进制为 。 3. 在浮点机中，判断原码规格化的原则是 。 4. 在浮点机中，判断补码规格化的原则是 。 5. 在定点补码运算中，若采用双符号位，当时 表
5. 总线判优分为 和 两种。
6. 三种集中式控制中， 对电路故障最敏感。 响应时间 最快。
7. 总线 技术是指不同的信号（如地址信号和数据信号）共 用一组物理线路，分时使用。
示结果溢出。
6. 采用规格化浮点数，是为了 。
7. 补码表示的二进制浮点数，尾数采用规格化形式， 阶码3位（含阶符1位）， 尾数5位（含数符1 位），则对应的最大正数真值为 ，最小负数真 值为 （写出十进制形式）。
8. 设寄存器内容为FFH,若其表示127，则为 码； 9. 若其表示-127，则为 码； 若其表示-1，则为
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① OP
1
——
4
4
目标 源
MOV D,S
7
② OP
1
变址
4
4
目标 源
形式地址
STA M,S
7
③ OP
1
——
4
4
目标 源
20位地址
LDA D,M
2. 试问： ① CPU完成哪一种操作花的时间最短？为什么？ ② CPU完成哪一种操作花的时间最长？为什么？ ③ 第2种指令的执行时间有时会等于第3种指令的执行时间吗？为