计算机组成原理练习题-答案

内容发布更新时间 : 2024/12/25 15:11:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一、填空题

1.对存储器的要求是 速度快 ,_容量大_____,_价位低_____。为了解决这方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构。

2.指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素,它的____格式__和___功能___不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。

3.CPU中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器,__程序_计数器,_地址__寄存器,通用寄存器,状态条件寄存器,缓冲寄存器。

4.完成一条指令一般分为 取指 周期和 执行 周期,前者完成 取指令和分析指令 操作,后者完成 执行指令 操作。

5.常见的数据传送类指令的功能可实现 寄存器 和 寄存器 之间,或 寄存器 和 存储器 之间的数据传送。

6.微指令格式可分为 垂直 型和 水平 型两类,其中 垂直 型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。

7.对于一条隐含寻址的算术运算指令,其指令字中不明确给出 操作数的地址 ,其中一个操作数通常隐含在 累加器 中

8.设浮点数阶码为8位(含1位阶符),尾数为24位(含1位数符),则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是:最大正数为 2^127(1-2^-23) ,最小正数为 2^-129 ,最大负数为 2^-128(-2^-1-2^-23) ,最小负数为 -2^127 。

9.某小数定点机,字长8位(含1位符号位),当机器数分别采用原码、补码和反码时,其

对应的真值范围分别是 -127/128 ~+127/128 -1 ~+127/128 -127/128 ~+127/128 (均用十进制表示)。

10.在DMA方式中,CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存,它们是 停止CPU访问主存 、 周期挪用 和 DMA和CPU交替访问主存 。

11.设 n = 8 (不包括符号位),则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法,补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。

12.设浮点数阶码为8位(含1位阶符),尾数为24位(含1位数符),则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是:最大正数为 ,最小正数为 ,最大负数为 ,最小负数为 。

13.一个总线传输周期包括 申请分配阶段 、 寻址阶段 、 传输阶段 和 结束阶段 四个阶段。

14.CPU采用同步控制方式时,控制器使用 机器周期 和 节拍 组成的多极时序系统。

15.在组合逻辑控制器中,微操作控制信号由 指令操作码 、 时序 和 状态条件 决定。

15.32位字长的浮点数,其中阶码8位(含1位阶符),基值为2,尾数24位(含1位数符),则其对应的最大正数是 ,最小的绝对值是 ;若机器数采用补码表示,且尾数为规格化形式,则对应的最小正数是 ,最小负数是 。(均用十进制表示)

16.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫 指令周期 ,它通常包含若干个 机器周期 ,而后者又包含若干个 节拍 。 机器周期 和 节拍 组成多级时序系统。 17.假设微指令的操作控制字段共 18 位,若采用直接控制,则一条微指令最多可同时启动 18 个微操作命令。若采用字段直接编码控制,并要求一条微指令能同时启动3个微操作,则微指令的操作控制字段应分 3 段,若每个字段的微操作数相同,这样的微指令格式最多可包含 192 个微操作命令。

18.在组合逻辑控制器中,微操作控制信号由指令操作码、 时序 和 状态条件 决定。 19.I/O与主机交换信息的控制方式中, 程序查询 方式CPU和设备是串行工作的。 程序中断 和DMA方式CPU和设备是并行工作的,前者传送与主程序是并行的,后者传送和主机是串行的。

20.设n =16位(不包括符号位在内),原码两位乘需做 8 次移位,最多做 9 次加法;补码Booth算法需做 16 次移位,最多做 17 次加法。 一、简答题:

1.主存储器的性能指标有哪些?含义是什么?

存储器的性能指标主要是存储容量、存储速度和存储器带宽。

存储容量是指在主存能存放二进制代码的总位数。存储速度是由存取时间和存取周期来表示的。存取时间又称存储访问时间,是指从启动一次存储器操作到完成该操作所需的全部时间。存储周期是指存储器进行连续两次独立的存储器操作(如连续两次读操作)所需的最小间隔时间。存储器带宽是指单位时间内存储器存取的信息量。 2.请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。

指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期,是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间,通常等于取指时间(或访存时间)。时钟周期是时钟频率的倒数,也可称为节拍脉冲或T周期,是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成,每个机器周期又由若干个时钟周期组成。

3.CPU响应中断应具备哪些条件?

(1)在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的。

(2)外设有中断请求时,中断请求触发器必须处于“1”状态,保持中断请求信号。 (3)外设(接口)中断允许触发器必须为“1”,这样才能把外设中断请求送至CPU。 (4)当上述三个条件具备时,CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。 4.从计算机的各个子系统的角度分析,指出提高整机速度的措施。 针对存储器,可以采用Cache-主存层次的设计和管理提高整机的速度; 针对存储器,可以采用主存-辅存层次的设计和管理提高整机的速度; 针对控制器,可以通过指令流水或超标量设计技术提高整机的速度; 针对控制器,可以通过超标量设计技术提高整机的速度; 针对运算器,可以对运算方法加以改进,如进位链、两位乘除法; 针对I/O系统,可以运用DMA技术来减少CPU对外设访问的干预。 5. 控制器中常采用哪些控制方式,各有何特点? 答:控制器常采用同步控制、异步控制和联合控制。

同步控制即微操作序列由基准时标系统控制,每一个操作出现的时间与基准时标保持一致。 异步控制不存在基准时标信号,微操作的时序是由专用的应答线路控制的,即控制器发出某一个微操作控制信号后,等待执行部件完成该操作时所发回的“回答”或“终了”信号,再开始下一个微操作。联合控制是同步控制和异步控制相结合的方式,即大多数微操作在同步时序信号控制下进行,而对那些时间难以确定的微操作,如涉及到I/O操作,则采用异步控制。

6. 指令和数据都以二进制代码存放在内存中,CPU如何区分它们是指令还是数据? 指令和数据的区分:

(1)从主存中取出的机器周期不同,取指周期取的是指令,分析取数或执行周期取的是数据。

(2)取指令和取数据时地址的来源不同,指令地址来自程序计数器PC,数据地址来自地址形成部件

7. 请说明SRAM的组成结构,与SRAM相比DRAM在电路组成上有什么不同之处? SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成,DRAM还需要有动态刷新电路。

8.说明微程序控制器中微指令的地址有几种形成方式。 (1)直接由微指令的下地址字段指出。 (2)根据机器指令的操作码形成。 (3)增量计数器法。

(4)根据各种标志决定微指令分支转移的地址。

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