答案 《计算机组成与结构》练习题.doc 7页

'《计算机组成与结构》练习题一、填空题Ø计算机中的数字电路通常由组合逻辑电路和时序逻辑电路组成。Ø计算机中所有的信息都是以二进制编码存储、加工和传送。Ø运算器通常包括定点运算器和浮点运算器两种类型。Ø运算器的主要功能是进行算术运算和逻辑运算。Ø运算器组成部件的核心是ALU。Ø在定点二进制运算器中，加减法是采用补码进行运算的。Ø定点运算器的ALU通常可以完成对整型和逻辑型数据的运算。Ø加法器采用并行进位的目的是提高加法器运算速度。Ø计算机硬件能直接识别和运行的只能是机器语言程序。Ø指令由操作码和操作数两部分组成。Ø在实验机中，如果采用直接寻址，目标地址出现在指令中，指令的长度至少要2个字。ØOUT80H是将R0的低字节的内容送到显示器屏幕。Ø以下是汇编语言的环境，以此为依据填空：>u200020000960INCR620028312STRR[R1]，R2200341FCJR2000U是反汇编命令，JR2000指令占用存储器1个字，STRR[R1]，R2指令的机器码是10000011，程序的起始地址是2000H，INCR6指令的操作码是00001001。Ø以下是汇编语言的环境，以此为依据填空：>u2000200088200001MVRDR2，0001200288104005MVRDR1，400520040521TESTR2，R1U是反汇编命令，MVRDR2，0001指令占用存储器2个字，MVRDR2，0001指令的机器码是00000000，程序的起始地址是2000H，指令执行的结果是z的内容是0。Ø控制器的主要功能是向计算机其它部件提供控制信号。Ø下一条指令的地址存放在PC（R5）寄存器中。ØIR寄存器存储的是从内容读出的指令内容，AR寄存器存储的是。内存独出的地址，PC存储的是下一条要执行的指令在内存中的地址。 Ø从存储器中读出的指令机器码存放在IR（指令寄存器）中。Ø执行跳转指令所完成的功能就是修改PC（程序计数器，R5）寄存器的内容。Ø任何指令周期的第一步必定是取指Ø计算机中的存储器部件主要用来存放程序和数据。Ø在主存储器中读取数据时，要先将存储器的地址送入AR寄存器中。Ø采用三级结构的存储器系统是因为计算机对存储器有速度，空间，三个方面的要求，一种存储器器件不能同时具备这三种特点。Ø三级存储器是由cache，主存，虚存构成的。ØSRAM芯片的存储容量为4K*8bit，其地址线和数据线数目分别为12和8。Ø动态存储器要刷新的原因是；和静态存储器相比，其优点是。Ø计算机中增加高速缓存的主要目的是；通常用存储器芯片实现。Ø某计算机的存储器系统由Cache和主存储器。某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）100次，则Cache的命中率是。Ø虚拟存储器是由存储器、存储器和软件构成的。已知某机器主存的容量为128MB，虚拟存储器容量为4GB，采用页式管理。每个页面为2KB，虚地址为位，页表的容量是。Ø采用虚拟存储器的目的是。Ø计算机中的高速缓存和主存相比，其主要特点是。Ø在采用虚拟存储器的计算机中，程序员使用的是虚地址和实地址中的地址，虚地址转换为实地址是由完成的。已知某机器主存的容量为256MB，虚拟存储器容量为4GB，采用页式管理。每个页面为4KB，实地址为位，虚地址为位，页表的容量是。Ø读接口用到两个步骤，其中第一个是。Ø计算机的总线由控制总线、和组成。Ø总线的基本特性是和。ØDMA传输方式中，直接在和之间进行数据传输Ø 二、简答题Ø计算机硬件系统由哪几个功能部件组成？它们之间是如何连接在一起的？Ø运算器、控制器的主要功能是什么？Ø为什么在计算机中主要使用二进制码？Ø定点运算器加减运算为什么采用补码？Ø定点运算器的主要功能是什么？Ø简述定点运算器的主要组成。Ø指令由哪几部分组成？各有什么作用？Ø操作数的来源、去向主要有哪几种类型？Ø指令操作码的组织和编码方式有哪几种？Ø从功能上分，指令系统主要应设置哪些指令？Ø什么是寻址方式？主要的寻址方式有哪些？Ø控制器的主要功能是什么？Ø硬连线控制器的特点是什么？Ø指令的执行步骤主要有哪些？Ø硬连线控制器主要由哪几部分组成？Ø两种结构的控制器各自生成控制信号的方法有何不同？Ø节拍发生器的作用是什么？节拍分配应遵循的原则是什么？ØØ存储器的主要性能指标是什么？ØØ程序运行局部性原理ØØ简述内存的读写过程。ØØ简述存储器系统追求的目标与实现方法。Ø三级结构存储器的组成？各级主要解决什么问题？ØØ简述高速缓冲存储器的作用与实现。Ø计算机系统如何解决各种外围设备与CPU的连接？Ø总线的基本特性是什么？Ø输入输出接口的主要功能是什么？Ø什么是总线周期？Ø常用的输入输出方式有哪几种？Ø简述程序直接控制方式的工作原理及特点。 ØØ采用中断传输的优点是什么？Ø什么是中断优先级？常用的优先级排队方法有哪些？Ø中断处理过程有哪几个主要阶段？Ø 三、综合题Ø设X=+35，Y=-89，用8位补码运算求X+Y，并判断有无溢出。答：x：00111001：89原：10001001逐位取反：01110110再加1为：01110110两者相加：0000111001+1101110110=1110101111无溢出为-(2^5+15)=Ø已知教学计算机的运算器Am2901执行操作的主要控制信号如表1所示，填写表2中不同操作的控制信号和A、B口地址取值。(参考实验中的)表1编码I8I7I6结果处理I5I4I3运算功能I2I1I0数据组合BQYRS000Q¬FFR+SAQ001FS-RAB010B¬FAR-S0Q011B¬FFRÚS0B100B¬F/2Q¬Q/2FRÙS0A101B¬F/2FRÙSDA110B¬2FQ¬2QFRÅSDQ111B¬2FFRÅSD0操作I8I7I6I5I4I3I2I1I0A口B口1234H®R3R3+R6®R6R12®R10R0-R1®R1R1+1®R1R1ÙR12®R1R1取反R2/2®R32*R2®R3表2Ø用教学计算机指令编程：用次数控制在终端屏幕上输出‘0’到‘9’十个数字符。(书上的) Ø用教学计算机指令编程：从键盘上键入多个属于‘0’到‘9’的数字字符并在屏幕上显示，遇非数字符结束程序。(代码阅读清楚,注意每个指令的含义)Ø已知实验机中读取键盘要先读状态，当8位的状态字的D1位为1后再读键盘数据。编程实现从键盘读10个个位数，转换成数值后依次存入内存1000H起始的地址中。Ø一个采用直接映像的Cache有2KB容量，每块有64个字节。主存含有1MB容量，访问内存为字节地址。（1）Cache可分为多少块？（2）标记有几位？（3）主存地址56D40H映射到Cache的哪一块？Ø设CPU有16根地址线，8根数据线，存储器读信号MEMR#(低电平有效)、存储器写信号MEMW#(低电平有效)。现有下列存储芯片：1K*4位SRAM；4K*8位SRAM；8K*8位SRAM；2K*8位ROM；4K*8位ROM；8K*8位ROM；及3：8译码器和各种门电路。要求：（1）主存的地址空间满足下述条件：最小8K地址为系统程序区（ROM区），与其相邻的16K地址为用户程序区（RAM区），最大4K地址空间为系统程序区（ROM区）。（2）请分析存储芯片的片选逻辑，存储芯片的种类、片数（3）画出CPU与存储器的连接图。Ø设CPU有地址线A0～A19，数据线D0～D15，存储器读信号MEMR#(低电平有效)、存储器写信号MEMW#(低电平有效)。现有下列存储芯片:64KBRAM、32KBRAM、64KBROM、32KBROM。要求：(1)主存地址空间分配：最小32K字地址空间为系统程序区，从10000H开始的64K字地址空间为用户程序区；(2)合理选用上述存储芯片，以及译码器和合适的门电路，画出存储器连接图，并说明各存储芯片地址范围。Ø2、在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz，总线数据周期为5个时钟周期传输一个字。试计算总线的数据传输率。解：时钟频率为100MHz，所以1个时钟周期=1/100μs=0.01μs5个时钟周期=5×0.01μs=0.05μs数据传输率=16bit/0.05μs=40×106B/s3．根据教学计算机B组指令LDRRR2,[R3]，回答下列问题：（1）该指令中源操作数和目的操作数分别是什么？（2）给出该指令的指令周期中每个步骤应完成的操作。（3）执行该指令在“0100”节拍时控制器发出的控制信号如下，请分析该节拍的数据通路。节拍MRWI8-I6I5-I3I2-I0SSTSCi 010000101100011100000（1）源操作数是R3所指向的存储单元目的操作数是R2(2分)(2)取指两步，执行两步，共4步，具体步骤如下：(4分)①PC®AR,PC+1®PC②读主存，(AR)®IR③SR®AR④读内存，(AR)®DR(3)读内存，数据从内存放到数据总线，再选择数据总线到内部总线，运算器选择D+0+Cin，再选择F®B，B地址置成R2编码。(4分)'