計算機組成原理(習(xí)題).docx

1 第3題主存存儲單元是指( )。A.存放一個二進制信息位的存儲元B.存放一個機器字的所有存儲元的集合C.存放一個字節(jié)的所有存儲元的集合D.存放兩個字節(jié)的所有存儲元的集合 答案:B1第4題中斷系統(tǒng)的功能是由（ ）實現(xiàn)的。A.硬件B.軟件C.硬件和軟件結(jié)合來 答案:C2第5題下列不屬于計算機科學(xué)奠基人馮諾伊曼思想的是（ ）。A.存儲程序B.二進制運算C.流水線D.將指令從存儲器中逐條取出并執(zhí)行 答案:C1 第1題某動態(tài)存儲器（DRAM）芯片，其存儲容量為4M8位，該芯片的地址線采用行、列地址復(fù)用，而且行、列地址位數(shù)相同，則該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線數(shù)目分別是（ ）條。A.11和1B.11和8C.22和8 D.20和8 答案:B2第2題相對尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于（ ）。A.基值寄存器內(nèi)容加上形式地址B.堆棧指示器內(nèi)容加上形式地址C.變址寄存器內(nèi)容加上形式地址D.程序計數(shù)器內(nèi)容加上形式地址 答案:D3第5題以下四種類型的二地址指令中，執(zhí)行時間最長的是（ ）。A.RR型B.RS型C.SS型D.SR型 答案:C4第7題在定點數(shù)的機器數(shù)中，零的（）的表示形式是惟一的A.原碼B.反碼C.補碼 答案:C5第8題控制存儲器屬于（）部分。A.運算器B.控制器C.存儲器D.I/O接口 答案:B6第14題鎖存器屬于（）部分。A.運算器B.控制器C.存儲器D.I/O接口 答案:A8第21題用n位字長的原碼（其中1位符號位）表示定點整數(shù)N時，所能表示的數(shù)值范圍是（）答案:B9第22題計算機的存儲器采用分級存儲體系的主要目的是( )。A.便于讀寫數(shù)據(jù)B.減小機箱的體積C.便于系統(tǒng)升級D.解決存儲容量、價格和存取速度之間的矛盾 答案:D4第9題存儲周期是指( )。A.存儲器的讀出時間B.存儲器的寫入時間C.存儲器進行連續(xù)讀或?qū)懖僮魉试S的最短時間間隔D.存儲器進行連續(xù)寫操作所允許的最短時間間隔 答案:C5第12題下列是用原碼表示的機器數(shù)，真值最小的是（）。A.111011B.101100C.110100D.110101 答案:A1第3題下列因素下，與Cache的命中率無關(guān)的是（ ）。A.主存的存取時間B.塊的大小C.Cache的組織方式D.Cache的容量 答案:A3第7題某計算機中控制存儲器的容量是51232位，微程序可在整個控制存儲器中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，則微地址寄存器所需的最小位數(shù)是（）。A. 5 B.8 C.9D.10 答案:C6第14題為了便于實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的方法是采用（ ）。A.通用寄存器B.堆棧C.存儲器D.外存 答案:B7第22題以下給出的浮點數(shù)，數(shù)（）是規(guī)格化浮點數(shù)。答案:B8第23題中央處理器是指（）。A.運算器B.控制器C.運算器和控制器 D.運算器、控制器和內(nèi)存儲器 答案:C6第22題程序計數(shù)器屬于（）部分。A.控制器B.運算器C.存儲器D.I/O接口 答案:A7第23題若x補=0.1101010，則x原=（ ）。A.1.0010101B.1.0010110C.0.0010110 D.0.1101010 答案:D8第24題在以DMA方式傳送數(shù)據(jù)的過程中，由于沒有破壞（ ）的內(nèi)容，所以一旦數(shù)據(jù)傳送完畢，主機可以立即繼續(xù)原程序的執(zhí)行。A.程序計數(shù)器B.程序計數(shù)器和寄存器C.地址寄存器 答案:B9第25題下列關(guān)于立即尋址方式操作數(shù)所在位置的說法正確的是（ ）。A.操作數(shù)在指令中B.操作數(shù)在寄存器中C.操作數(shù)地址在寄存器D.操作數(shù)地址（主存）在指令中 答案:A2第4題下列關(guān)于立即尋址方式操作數(shù)所在位置的說法正確的是（ ）。A.操作數(shù)在指令中B.操作數(shù)在寄存器中C.操作數(shù)地址在寄存器D.操作數(shù)地址（主存）在指令中 答案:A3第12題中央處理器是指（）。A.運算器B.控制器C.運算器和控制器 D.運算器、控制器和內(nèi)存儲器 答案:C5第14題一地址指令中為了完成兩個數(shù)的算術(shù)運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)外，另一個操作數(shù)常需采用( )指定。A.堆棧尋址方式B.立即尋址方式C.隱含尋址方式D.間接尋址方式 答案:C6第15題總線接口的功能不包括（）。A.匹配外設(shè)與主機的速度差異B.實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換C.交換主機與外設(shè)的狀態(tài)信息D.完成算術(shù)及邏輯運算 答案:D7第21題下列是用補碼表示的機器數(shù)，真值最大的是（）A.001011B.101100C.110100D.110101 答案:A4第11題 中央處理器是指（）。A.運算器B.控制器C.運算器和控制器 D.運算器、控制器和內(nèi)存儲器 答案:C5第12題 計算機的外圍設(shè)備是指（ ）。A.輸入/輸出設(shè)備B.外存設(shè)備C.遠(yuǎn)程通信設(shè)備D.除了CPU和內(nèi)存以外的其他設(shè)備 答案:D1第2題 下列不同進位計數(shù)制的數(shù)中，最大的數(shù)是（）答案:D3第8題計算機的外圍設(shè)備是指（ ）。A.輸入/輸出設(shè)備B.外存設(shè)備C.遠(yuǎn)程通信設(shè)備D.除了CPU和內(nèi)存以外的其他設(shè)備 答案:D4第9題在計數(shù)器定時查詢方式下，若每次計數(shù)都從0開始，則（）。A.設(shè)備號小的優(yōu)先級高 B.設(shè)備號大的優(yōu)先級高C.每個設(shè)備使用總線的機會相等D.以上都不對 答案:A6第19題下列是用補碼表示的機器數(shù)，真值最大的是（）A.001011B.101100C.110100D.110101 答案:A7第23題某計算機中控制存儲器的容量是51232位，微程序可在整個控制存儲器中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，則微地址寄存器所需的最小位數(shù)是（）。A. 5 B.8 C.9D.10 答案:C8第24題為了便于實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的方法是采用（ ）。A.通用寄存器B.堆棧C.存儲器D.外存 答案:B10第2題 衡量總線傳輸性能的指標(biāo)是 A ，它定義為總線本身所能達(dá)到的最高傳輸速率，其單位是 B 。 答案: A 總線帶寬 B MB/s 或B/s11第6題計算機系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結(jié)構(gòu)，它通常由 A 、一般機器級、 B 、匯編語言級和高級語言級組成。答案: A 微程序設(shè)計級 B 操作系統(tǒng)級 12第10題按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為 A 和 B 兩大類。答案: A 內(nèi)中斷 B 外中斷 10第3題主存有256個數(shù)據(jù)塊（編號為0255），cache有8行（編號為07），現(xiàn)采用2路組相聯(lián)地址映射方式，則第202號數(shù)據(jù)塊可映射到cache編號的第 A 行。 答案: A 4或5 10第3題 計算機機器指令的基本結(jié)構(gòu)主要有 A 和 B 兩部分。 答案: A 操作碼OP B 地址碼A 13第9題 電子數(shù)字計算機系統(tǒng)是由 A 和 B 兩大部分組成的，兩者缺一不可。 答案: A 硬件 B 軟件 14第10題按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為 A 和 B 兩大類。 答案: A 內(nèi)中斷 B 外中斷 16第12題有一字長為64位的浮點數(shù)，符號位1位；階碼11位，用移碼表示；尾數(shù)52位，用補碼表示；基數(shù)為2.則它所能表示的最小規(guī)格化負(fù)數(shù)為 A 。 答案: 10第1題 立即尋址是指令的地址字段指出的不是 A ，而是 B 。 答案: A 操作數(shù)的地址 B 操作數(shù)本身11第2題 在微型機中，隨著超大規(guī)模集成電路和機器結(jié)構(gòu)的發(fā)展，中央處理器中不僅包含了控制器和 A ，而且把 B 也集成于同一塊CPU芯片中。答案: A 運算器 B 存儲管理部件13第7題 光盤是近年來發(fā)展起來的一種輔助存儲器，是多媒體計算機不可缺少的設(shè)備，按讀寫性質(zhì)分，光盤可分為 A 型、 B 型和只讀型三種。答案: A 一次寫入 B 可重寫 14第8題 在相對尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于 的內(nèi)容加上指令中的形式地址D。 答案: A PC 17第14題 指令的尋址方式有 A 和 B 兩類。答案: A 順序?qū)ぶ贩绞?B 跳躍尋址方式 18第17題 電子數(shù)字計算機系統(tǒng)是由 A 和 B 兩大部分組成的，兩者缺一不可。答案: A 硬件 B 軟件 19第16題 CPU響應(yīng)中斷時應(yīng)保護的兩個關(guān)鍵的硬件狀態(tài)是 A 和 B 。答案: A 程序計數(shù)器 B 程序狀態(tài)字寄存器 11第7題 在微型機中，隨著超大規(guī)模集成電路和機器結(jié)構(gòu)的發(fā)展，中央處理器中不僅包含了控制器和 A ，而且把 B 也集成于同一塊CPU芯片中。答案: A 運算器 B 存儲管理部件12第10題 隱含尋址是指令格式中不明確給出 A ，而是隱含指定，通常將 B 作為隱含地址。答案: A 操作數(shù)地址 B 累加器（AC） 13第11題 菊花鏈?zhǔn)讲樵兎绞降闹饕秉c是，離中央仲裁器越 A 的設(shè)備，獲得總線控制權(quán)的幾率越小。答案: A 遠(yuǎn) 14第14題 CPU響應(yīng)中斷時應(yīng)保護的兩個關(guān)鍵的硬件狀態(tài)是 A 和 B 。答案: A 程序計數(shù)器 B 程序狀態(tài)字寄存器 15第15題 同的計算機有不同的指令系統(tǒng)，“RISC”表示的意思是 A 。 答案: A 精簡指令系統(tǒng)計算機16第17題 電子數(shù)字計算機系統(tǒng)是由 A 和 B 兩大部分組成的，兩者缺一不可。答案: A 硬件 B 軟件 17第18題 光盤是近年來發(fā)展起來的一種輔助存儲器，是多媒體計算機不可缺少的設(shè)備，按讀寫性質(zhì)分，光盤可分為 A 型、 B 型和只讀型三種。答案: A 一次寫入 B 可重寫 18第20題 計算機機器指令的基本結(jié)構(gòu)主要有 A 和 B 兩部分。答案: A 操作碼OP B 地址碼A 13第11題 在微程序控制器中， A 用來存放實現(xiàn)機器指令系統(tǒng)功能的微程序，它一般是高速的 B 存儲器，這個存儲器的地址稱為微地址。答案: A 控制存儲器 B 只讀存儲器 15第20題 菊花鏈?zhǔn)讲樵兎绞降闹饕秉c是，離中央仲裁器越 A 的設(shè)備，獲得總線控制權(quán)的幾率越小。答案: A 遠(yuǎn) 17第26題 某采用交叉方式編址的存儲器容量為32字，存儲模塊數(shù)為4，存儲周期為200ns，總線傳送周期為50ns，某程序需要連續(xù)讀出地址為10001011的4個字，則所需時間為 A 。答案: A 350ns 18第27題 立即尋址是指令的地址字段指出的不是 A ，而是 B 。答案: A 操作數(shù)的地址 B 操作數(shù)本身19第28題 總線是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的 A ，是多個 B 部件之間進行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。答案: A 互聯(lián)機構(gòu) B 系統(tǒng)功能 11第3題 在微型機中，隨著超大規(guī)模集成電路和機器結(jié)構(gòu)的發(fā)展，中央處理器中不僅包含了控制器和 A ，而且把 B 也集成于同一塊CPU芯片中。答案: A 運算器 B 存儲管理部件12第6題 在計算機總線中，數(shù)據(jù)的傳送有二種基本方式：串行傳送和 A 傳送。串行傳送是指 B 。答案: A并行 B 數(shù)據(jù)從低位開始逐位依次傳送的方式 13第12題 寄存器間接尋址方式中，有效地址存放在 A 中，而操作數(shù)存放在 B 中。答案: A 寄存器 B 內(nèi)存 14第13題 立即尋址是指令的地址字段指出的不是 A ，而是 B 。答案: A 操作數(shù)的地址 B 操作數(shù)本身15第18題 在有一級Cache的系統(tǒng)中，設(shè)主存和Cache的存儲周期分別是TM和Tc，若命中率是H，則CPU訪問存儲器的平均時間TA A 。答案: A HTc+(1-H) TM 18第25題 堆棧包括的主要硬件：一是 A ，二是 B 。答案: A 部分主存區(qū) B 堆棧指針（SP） 19第26題 隱含尋址是指令格式中不明確給出 A ，而是隱含指定，通常將 B 作為隱含地址。答案: A 操作數(shù)地址 B 累加器（AC） 10第4題 三級存儲系統(tǒng)是由 A 、 B 和輔助存儲器組成的。答案: A 高速緩沖存儲器 B 主存 12第11題 在計算機總線中，數(shù)據(jù)的傳送有二種基本方式：串行傳送和 A 傳送。串行傳送是指 B 。答案: A并行 B 數(shù)據(jù)從低位開始逐位依次傳送的方式 14第13題 菊花鏈?zhǔn)讲樵兎绞降闹饕秉c是，離中央仲裁器越遠(yuǎn)的設(shè)備，獲得總線控制權(quán)的幾率就越 A 。答案: A小 15第17題 采用流水線帶來的主要問題有 A 、 B 和轉(zhuǎn)移相關(guān)等問題。答案: A 資源相關(guān) B 數(shù)據(jù)相關(guān)16第18題 電子數(shù)字計算機系統(tǒng)是由 A 和 B 兩大部分組成的，兩者缺一不可。答案: A 硬件 B 軟件 17第19題 計算機機器指令的基本結(jié)構(gòu)主要有 A 和 B 兩部分。答案: A 操作碼OP B 地址碼A 18第20題 某CPU微程序控制器控存容量為51220位，微程序可在整個控制存儲器中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，需要分別根據(jù)OP字段和ZF條件碼進行分支轉(zhuǎn)移，則P字段和后繼地址字段應(yīng)分別為 A 和 B 位。答案: A 2 B 9 19第21題 在微程序控制器中， A 用來存放實現(xiàn)機器指令系統(tǒng)功能的微程序，它一般是高速的 B 存儲器，這個存儲器的地址稱為微地址。答案: A 控制存儲器 B 只讀存儲器 10第1題 在微型機中，隨著超大規(guī)模集成電路和機器結(jié)構(gòu)的發(fā)展，中央處理器中不僅包含了控制器和 A ，而且把 B 也集成于同一塊CPU芯片中。答案: A 運算器 B 存儲管理部件11第4題 寄存器間接尋址方式中，有效地址存放在 A 中，而操作數(shù)存放在 B 中。答案: A 寄存器 B 內(nèi)存 12第5題 CPU響應(yīng)中斷時應(yīng)保護的兩個關(guān)鍵的硬件狀態(tài)是 A 和 B 。答案: A 程序計數(shù)器 B 程序狀態(tài)字寄存器 13第6題 在微程序控制器中， A 用來存放實現(xiàn)機器指令系統(tǒng)功能的微程序，它一般是高速的 B 存儲器，這個存儲器的地址稱為微地址。答案: A 控制存儲器 B 只讀存儲器 14第13題 菊花鏈?zhǔn)讲樵兎绞降闹饕秉c是，離中央仲裁器越 A 的設(shè)備，獲得總線控制權(quán)的幾率越小。答案: A 遠(yuǎn) 15第16題 有一字長為64位的浮點數(shù)，符號位1位；階碼11位，用移碼表示；尾數(shù)52位，用補碼表示；基數(shù)為2.則它所能表示的最小規(guī)格化負(fù)數(shù)為 A 。答案: 16第17題 隱含尋址是指令格式中不明確給出 A ，而是隱含指定，通常將 B 作為隱含地址。答案: A 操作數(shù)地址 B 累加器（AC） 17第18題 同的計算機有不同的指令系統(tǒng)，“RISC”表示的意思是 A 。 答案: A 精簡指令系統(tǒng)計算機20第3題 已知二進制數(shù)X=2-101(-0.1001011)，Y=2-0110.0101011，設(shè)階碼為4位（含1位階符），用補碼表示，尾數(shù)為8位（含1位數(shù)符），用補碼表示，按浮點運算方法，求X-Y的值，結(jié)果如需要舍入處理，用0舍1入法。 答案: 解：階和尾數(shù)都采用雙符號位x浮=11011，11.0110101 y浮=11101，00.0101011-y浮=00011，11.1010101 對階E補=Ex補+-Ey補=11011+00011=11110 可見E=-2， 將Mx右移2位，x浮11101，11.11 01101(01) 尾數(shù)進行減運算 相減 11.1101101(01) +11.1010101 - 11.1000010(01) 結(jié)果規(guī)格化并進行舍入處理 x-y浮=11101, 11.1000010(01) 左規(guī) x-y浮=11100, 11.0000100(1)溢出檢查 由于兩位階符為11，不是01，因此無溢出。最終的結(jié)果為x-y=2-100(-0.1111011) 22第15題 某磁盤里，平均找道時間為TS=10毫秒，平均旋轉(zhuǎn)等待時間TL=5毫秒，數(shù)據(jù)傳輸速率為40MB/s。磁盤機上存放著250個文件，每個文件的平均長度為10MB?，F(xiàn)在需將所有文件逐一讀出并檢查更新，然后寫回磁盤機，每個文件平均需要1毫秒的額外處理時間。問； (1) 檢查并更新所有文件需要占用多少時間?(2) 若磁盤機的旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸速率都提高一倍，檢查并更新全部文件的時間又是多少?答案: 解：(1) 每次磁盤讀或?qū)懙臅r間找道時間+等待時間+數(shù)據(jù)傳輸時間，故總的文件更新時間為(2) 若磁盤機的旋轉(zhuǎn)速度提高一倍，則平均旋轉(zhuǎn)等待時間縮短為10毫秒；若磁盤機的數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，則變?yōu)?000B/ms，故總的文件更新時間為 23第20題 已知二進制數(shù)x0.1011，y0.1101，用原碼一位乘法求xy的值，要求寫出計算機中的運算步驟。答案: 解：x原=1.1011，y原=0.1101計算過程如下：P4=0.10001111 , zs=10=1 故xy原=1.10001111所以：xy =0.1000111124第12題 試畫出三地址指令、二地址指令和一地址指令的指令格式，并說明指令的含義。答案: 答：三地址指令OP -A1-A2-A3指令意義：(A1) OP (A2) A3 二地址指令OP-A1-A2 指令意義：（A1）OP（A2）A1 一地址指令OP-A 指令意義：對于單操作數(shù)指令，OP (A) AC AC累加器，例如 LDA 48，執(zhí)行（48） AC。 對于雙操作數(shù)指令，（AC）OP（A）AC 。 A顯地址； AC隱含地址，是隱含的尋址方式。OP -A1-A2-A3OP-A1-A2OP-A25第14題 計算機中時序信號的作用是什么？設(shè)計計算機啟停電路的基本要求是什么？答案: 答：時序信號的作用：為計算機各部分的協(xié)調(diào)工作提供時序標(biāo)志。 設(shè)計計算機啟停電路的要求： 1）啟動時一定要從第一個節(jié)拍電位的前沿開始工作； 2）停機時一定要在指令最末一個節(jié)拍脈沖結(jié)束后，才關(guān)閉時序發(fā)生器。26第25題 完整的計算機指令系統(tǒng)按功能劃分，可分為哪些基本類型的指令？并就每種基本指令簡單舉例說明。答案: 答：指令系統(tǒng)按功能劃分的種類：數(shù)據(jù)傳送類、算邏運算類、程序控制類、I/O指令類及其它類。1） 數(shù)據(jù)傳送指令 存、取數(shù)指令，傳送指令，成組傳送，字節(jié)交換，清累加器AC等。功能：MM、RR、MR。2） 算邏運算指令功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的加工，代碼的轉(zhuǎn)換、判斷等。. 算術(shù)運算指令定點-浮點加減乘除、求補、算術(shù)移位、比較等。 邏輯運算指令、邏輯移位、裝配、拆卸等。3） 程序控制指令功能：控制程序的轉(zhuǎn)向包括：無條件轉(zhuǎn)移，條件轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)子和返主，中斷返回等指令。4） I/O指令功能： 控制外設(shè)的動作 測試外設(shè)的工作狀態(tài) 實現(xiàn)外設(shè)與主機間的數(shù)據(jù)交換5） 其它指令PSW的位置、復(fù)位，測試指令，堆棧指令，特權(quán)指令，停機指令，控制臺指令等。27第27題 試說明組合邏輯（硬布線）控制器通常采用哪三級的時序信號？在計算機中，總清信號的作用是什么？答案: 答：組合邏輯控制器通常采用三級的時序體制：即主狀態(tài)(CPU)周期-節(jié)拍電位-節(jié)拍脈沖?？偳逍盘柕淖饔弥饕鞘褂嬎銠C處于正常的初始狀態(tài)，例如把時序電路的有關(guān)觸發(fā)器和I/O接口電路中的設(shè)備狀態(tài)觸發(fā)器預(yù)置為正確的初始狀態(tài)等，這些觸發(fā)器的狀態(tài)在開機時是隨機的，不能保證啟動后計算機能正常工作。為此必須有總清信號，它在機器啟動時由電源電路產(chǎn)生或按下總清開關(guān)產(chǎn)生。28第28題 什么是同步定時，異步定時？比較它們的優(yōu)缺點。答案: 答：（1）同步定時，總線上所有部件都在公共時鐘線上的同步信號協(xié)調(diào)下工作。其特點是有公共時鐘。異步定時，總線上的設(shè)備（部件）有各自的時鐘，它們之間通常采用“應(yīng)答”方式進行通信。其特點是無公共時間標(biāo)準(zhǔn)。（2） 同步定時方式具有較高的傳輸頻率，但不適合存取時間差別大的設(shè)備之間的通信。異步定時方式具有可靠性高，適用于存取時間不同的部件之間的通信。但傳輸效率較低。20第1題 已知二進制數(shù)x0.1011，y0.1101，用原碼一位乘法求xy的值，要求寫出計算機中的運算步驟。答案: 解：x原=1.1011，y原=0.1101計算過程如下：P4=0.10001111 , zs=10=1 故xy原=1.10001111所以：xy =0.1000111121第11題 某磁盤里，平均找道時間為TS=10毫秒，平均旋轉(zhuǎn)等待時間TL=5毫秒，數(shù)據(jù)傳輸速率為40MB/s。磁盤機上存放著250個文件，每個文件的平均長度為10MB?，F(xiàn)在需將所有文件逐一讀出并檢查更新，然后寫回磁盤機，每個文件平均需要1毫秒的額外處理時間。問； (1) 檢查并更新所有文件需要占用多少時間?(2) 若磁盤機的旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸速率都提高一倍，檢查并更新全部文件的時間又是多少?答案: 解：(1) 每次磁盤讀或?qū)懙臅r間找道時間+等待時間+數(shù)據(jù)傳輸時間，故總的文件更新時間為(2) 若磁盤機的旋轉(zhuǎn)速度提高一倍，則平均旋轉(zhuǎn)等待時間縮短為10毫秒；若磁盤機的數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，則變?yōu)?000B/ms，故總的文件更新時間為 22第27題 若某計算機的主頻為800MHz，每個CPU周期平均包含4個主頻周期，每個指令周期平均有3個CPU周期，問：（1）該機平均指令的執(zhí)行速度為多少MIPS（百萬條指令每秒）？（2）若主頻提高到1000MHz，每個CPU周期平均包含2個主頻周期，采用流水線方式，每個指令周期平均為1.2個CPU周期，則平均指令的執(zhí)行速度又是多少MIPS？答案: 解：（1）因為機器主頻為f800MHz，所以主頻周期T1/(800106) 0.00125(s)，每個CPU周期平均包含4個主頻周期，所以CPU周期 TCPU4 T40.00125(s)0.005(s)指令周期 T指令3 TCPU30.0050.015 (s)則指令的執(zhí)行速度V11/ T指令1/0.015 (s) 66.7 (MIPS)（或800（43）=66.7 (MIPS) ） （2） 1000（21.2）=416.7 (MIPS)23第28題 已知X=0.1001和Y=0.1111, 用變形補碼計算X+Y和X-Y, 同時指出運算結(jié)果是否溢出。答案: 解：x=0.1001 y=0.1111X補00.1001, Y補11.0001, -Y補00.1111 X+Y補00.1001+11.000111.1010 無溢出 X+Y-0.0110 X-Y補00.1001+00.111101.1000 溢出 X-Y+1.1000 1補補補補24第4題 什么叫Cache的命中率？在有Cache的計算機中，CPU訪問內(nèi)存的平均周期與哪些因素有關(guān)？ 答案: 答：CPU在Cache中訪問到的次數(shù)n1與總的訪問次數(shù)n的比，稱為命中率H。 不命中率（脫靶率）：1H 有Cache時的CPU訪存平均周期tAtA=Htc +(1-H)tm式中：tc - Cache存儲周期，tm - 主存存儲周期可見，CPU訪問內(nèi)存的平均周期與Cache的命中率、Cache的存儲周期tc、主存存儲周期tm有關(guān)；而Cache的命中率又與映射方式、替換策略以及Cache的容量大小等有關(guān)。 教師未批改25第5題 試畫出三地址指令、二地址指令和一地址指令的指令格式，并說明指令的含義。答案: 答：三地址指令OP -A1-A2-A3指令意義：(A1) OP (A2) A3 二地址指令OP-A1-A2 指令意義：（A1）OP（A2）A1 一地址指令OP-A 指令意義：對于單操作數(shù)指令，OP (A) AC AC累加器，例如 LDA 48，執(zhí)行（48） AC。 對于雙操作數(shù)指令，（AC）OP（A）AC 。 A顯地址； AC隱含地址，是隱含的尋址方式。OP -A1-A2-A3OP-A1-A2OP-A26第9題 完整的計算機指令系統(tǒng)按功能劃分，可分為哪些基本類型的指令？并就每種基本指令簡單舉例說明。答案: 答：指令系統(tǒng)按功能劃分的種類：數(shù)據(jù)傳送類、算邏運算類、程序控制類、I/O指令類及其它類。1） 數(shù)據(jù)傳送指令 存、取數(shù)指令，傳送指令，成組傳送，字節(jié)交換，清累加器AC等。功能：MM、RR、MR。2） 算邏運算指令功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的加工，代碼的轉(zhuǎn)換、判斷等。. 算術(shù)運算指令定點-浮點加減乘除、求補、算術(shù)移位、比較等。 邏輯運算指令、邏輯移位、裝配、拆卸等。3） 程序控制指令功能：控制程序的轉(zhuǎn)向包括：無條件轉(zhuǎn)移，條件轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)子和返主，中斷返回等指令。4） I/O指令功能： 控制外設(shè)的動作 測試外設(shè)的工作狀態(tài) 實現(xiàn)外設(shè)與主機間的數(shù)據(jù)交換5） 其它指令PSW的位置、復(fù)位，測試指令，堆棧指令，特權(quán)指令，停機指令，控制臺指令等。27第10題 按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為內(nèi)中斷和外中斷兩大類，試說明這兩類中斷一般包括哪些方面的中斷。答案: 答：按中斷源性質(zhì)與CPU的關(guān)系分： 處理機內(nèi)的中斷（內(nèi)中斷） 系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)的中斷（外中斷）28第14題 目前的計算機系統(tǒng)中通常所采用的多級存儲器體系結(jié)構(gòu)是什么？并簡述各級存儲器承擔(dān)的職能。 答案: 答：目前的計算機系統(tǒng)中通常所采用的多級存儲器體系結(jié)構(gòu)是：高速緩沖存儲器（cache）、主存儲器和外存儲器。各級存儲器承擔(dān)的職能各不相同。其中cache主要強調(diào)快速存取，以便使存取速度和CPU的運算速度相匹配；外存儲器主要強調(diào)大的存儲容量，以滿足計算機的大容量存儲要求；主存儲器介于cache與外存之間，要求選取適當(dāng)?shù)拇鎯θ萘亢痛嫒≈芷冢顾苋菁{系統(tǒng)的核心軟件和較多的用戶程序。 答：目前的計算機系統(tǒng)中通常所采用的多級存儲器體系結(jié)構(gòu)是：高速緩沖存儲器（cache）、主存儲器和外存儲器。各級存儲器承擔(dān)的職能各不相同。其中cache主要強調(diào)快速存取，以便使存取速度和CPU的運算速度相匹配；外存儲器主要強調(diào)大的存儲容量，以滿足計算機的大容量存儲要求；主存儲器介于cache與外存之間，要求選取適當(dāng)?shù)拇鎯θ萘亢痛嫒≈芷?，使它能容納系統(tǒng)的核心軟件和較多的用戶程序。20第1題 某指令流水線有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪存（MEM）和寫回寄存器堆（WB）5個過程段，各功能段所用的時間分別為120ns、80ns、90ns、100ns和60ns。今有40條指令流過此流水線，試求流水線的時鐘周期和加速比。 答案: 解：流水線的時鐘周期T=max120，80，90，100，60=120ns 加速比C=40*（120+80+90+100+60）/(5+40-1）*120=3.41解：流水線的時鐘周期T=max120，80，90，100，60=120ns 加速比C=40*（120+80+90+100+60）/(5+40-1）*120=3.4122第7題 設(shè)字長為32位的二進制浮點數(shù)，階為10位（包括1位階符），尾數(shù)為22位（包括1位尾符），階和尾數(shù)分別用移碼和補碼表示，基數(shù)R2。求規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍。答案: 解：規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍：(R=2)正數(shù)為：2-5122-1 2511(12-21)負(fù)數(shù)為：2511(-1) 2-512(-2-12-21)23第8題 若某計算機的指令系統(tǒng)可分為I1、I2、I3、I4、I5和I6等6種類型的指令，這6種指令的指令周期分別是4ns、5ns、3ns、7ns、6ns和8ns，在程序出現(xiàn)的頻度（概率）分別是15%、12%、30%、8%、20%和15%，求該機的平均指令執(zhí)行時間是多少ns，平均運算速度為多少MIPS（百萬條指令每秒）？答案: 解：平均運算時間： T=415%+512%+330%+78%+620%+815% =5.06 (ns)平均運算速度：v=1/T=1/(5.0610-9)10-3=197.6 (MIPS)24第9題 試說明組合邏輯（硬布線）控制器通常采用哪三級的時序信號？在計算機中，總清信號的作用是什么？答案: 答：組合邏輯控制器通常采用三級的時序體制：即主狀態(tài)(CPU)周期-節(jié)拍電位-節(jié)拍脈沖?？偳逍盘柕淖饔弥饕鞘褂嬎銠C處于正常的初始狀態(tài)，例如把時序電路的有關(guān)觸發(fā)器和I/O接口電路中的設(shè)備狀態(tài)觸發(fā)器預(yù)置為正確的初始狀態(tài)等，這些觸發(fā)器的狀態(tài)在開機時是隨機的，不能保證啟動后計算機能正常工作。為此必須有總清信號，它在機器啟動時由電源電路產(chǎn)生或按下總清開關(guān)產(chǎn)生。25第16題 精簡指令系統(tǒng)計算機RISC，其指令系統(tǒng)的最大特點是什么？減少指令種類的一種有效做法是指令的替代實現(xiàn)，試舉例說明。答案: 解：RISC指令系統(tǒng)的主要特點是：(1) 指令數(shù)目較少，一般都選用使用頻度最高的一些簡單指令。(2) 指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。(3) 大多數(shù)指令可在一個機器周期內(nèi)完成。(4) 通用寄存器數(shù)量多，只有存數(shù)指令或取數(shù)指令訪問存儲器，而其余指令均在寄器之間進行操作。26第17題 按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為內(nèi)中斷和外中斷兩大類，試說明這兩類中斷一般包括哪些方面的中斷。答案: 答：按中斷源性質(zhì)與CPU的關(guān)系分： 處理機內(nèi)的中斷（內(nèi)中斷） 系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)的中斷（外中斷）27第18題 什么是同步定時，異步定時？比較它們的優(yōu)缺點。答案: 答：（1）同步定時，總線上所有部件都在公共時鐘線上的同步信號協(xié)調(diào)下工作。其特點是有公共時鐘。異步定時，總線上的設(shè)備（部件）有各自的時鐘，它們之間通常采用“應(yīng)答”方式進行通信。其特點是無公共時間標(biāo)準(zhǔn)。（2） 同步定時方式具有較高的傳輸頻率，但不適合存取時間差別大的設(shè)備之間的通信。異步定時方式具有可靠性高，適用于存取時間不同的部件之間的通信。但傳輸效率較低。28第24題 什么叫堆棧？計算機中有哪兩種形式的堆棧？常用的是哪一種？有何優(yōu)點？答案: 答：按后進先出方式工作的存儲單元的集合叫堆棧。計算機中堆棧的實現(xiàn)有二種結(jié)構(gòu)，一種是寄存器堆棧（串聯(lián)堆棧、下壓堆棧），另一種是存儲器堆棧。前者是在CPU中設(shè)置一組專門的具有對位串聯(lián)的若干個寄存器組成，配合堆棧指令實現(xiàn)堆棧操作；后者則是在內(nèi)存開辟專門用于堆棧的存儲區(qū)，另加堆棧指針SP組成，配合堆棧指令實現(xiàn)其操作。由于存儲器堆棧是使用容量較大的內(nèi)存部分存儲區(qū)，因此具有堆棧區(qū)的位置靈活和容量可變等特點，是常用的一種。20第1題 某磁盤里，平均找道時間為TS=10毫秒，平均旋轉(zhuǎn)等待時間TL=5毫秒，數(shù)據(jù)傳輸速率為40MB/s。磁盤機上存放著250個文件，每個文件的平均長度為10MB?，F(xiàn)在需將所有文件逐一讀出并檢查更新，然后寫回磁盤機，每個文件平均需要1毫秒的額外處理時間。問； (1) 檢查并更新所有文件需要占用多少時間?(2) 若磁盤機的旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸速率都提高一倍，檢查并更新全部文件的時間又是多少?答案: 解：(1) 每次磁盤讀或?qū)懙臅r間找道時間+等待時間+數(shù)據(jù)傳輸時間，故總的文件更新時間為(2) 若磁盤機的旋轉(zhuǎn)速度提高一倍，則平均旋轉(zhuǎn)等待時間縮短為10毫秒；若磁盤機的數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，則變?yōu)?000B/ms，故總的文件更新時間為 21第16題 設(shè)字長為32位的二進制浮點數(shù)，階為10位（包括1位階符），尾數(shù)為22位（包括1位尾符），階和尾數(shù)分別用移碼和補碼表示，基數(shù)R2。求規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍。答案: 解：規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍：(R=2)正數(shù)為：2-5122-1 2511(12-21)負(fù)數(shù)為：2511(-1) 2-512(-2-12-21)22第19題 設(shè)機器字長為8位，試寫出下列十進制數(shù)的原碼、反碼、補碼和移碼表示。如果是小數(shù)，則用定點小數(shù)表示；若為整數(shù)，則用定點整數(shù)表示。(1) 25/128 (2) 38/64 答案: 解：(1)設(shè)X=(25/128)10=(110012-111)2=(0.0011001)2所以X原=X反=X補=0.0011001，X移=20+0.0011001=1.0011001(2)設(shè)X=(38/64)10=(1001102-110)2=(0.100110)2所以X原=1.1001100X反=1.0110011X補=1.0110100X移=0.011010023第28題 已知二進制數(shù)X=20100.101011 ，Y=2011(0.110101)，設(shè)階為5位（包括2位階符），用補碼表示，尾數(shù)為8位（包括2位尾符），用補碼表示，按浮點運算方法，求X+Y的值，運算過程階和尾數(shù)均用雙符號進行。要求寫出機器的運算步驟。答案: 解： x和y的浮點機器數(shù)（階和尾數(shù)均用補碼表示）x浮11110，00.101011y浮11101，11.001011 求階差 E補Ex補+ -Ey補 111100001100001 可見E1，將My右移1位，y浮11110，11.100101(1) 尾數(shù)相加。Mx補 00.101011 + My補 11.100101(1) 00.010000(1) Mx+My補應(yīng)左規(guī)，階碼減1。 即 xy補11101，00.100001 溢出檢查 運算結(jié)果的階小于所能表示的最大階，所以無溢出。 所以xy2-11(0.100001) 24第2題 計算機中時序信號的作用是什么？設(shè)計計算機啟停電路的基本要求是什么？答案: 答：時序信號的作用：為計算機各部分的協(xié)調(diào)工作提供時序標(biāo)志。 設(shè)計計算機啟停電路的要求： 1）啟動時一定要從第一個節(jié)拍電位的前沿開始工作； 2）停機時一定要在指令最末一個節(jié)拍脈沖結(jié)束后，才關(guān)閉時序發(fā)生器。25第6題 程序中包括指令和要處理的數(shù)據(jù)，在執(zhí)行時先必須調(diào)到內(nèi)存中才能執(zhí)行，CPU直接從內(nèi)存中將指令或數(shù)據(jù)取來并加以執(zhí)行的。CPU是如何知道取來的是指令還是數(shù)據(jù)？說明理由。答案: 答：取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運算器。答：教師未批改26第13題 精簡指令系統(tǒng)計算機RISC，其指令系統(tǒng)的最大特點是什么？減少指令種類的一種有效做法是指令的替代實現(xiàn)，試舉例說明。答案: 解：RISC指令系統(tǒng)的主要特點是：(1) 指令數(shù)目較少，一般都選用使用頻度最高的一些簡單指令。(2) 指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。(3) 大多數(shù)指令可在一個機器周期內(nèi)完成。(4) 通用寄存器數(shù)量多，只有存數(shù)指令或取數(shù)指令訪問存儲器，而其余指令均在寄器之間進行操作。27第26題 按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為內(nèi)中斷和外中斷兩大類，試說明這兩類中斷一般包括哪些方面的中斷。答案: 答：按中斷源性質(zhì)與CPU的關(guān)系分： 處理機內(nèi)的中斷（內(nèi)中斷） 系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)的中斷（外中斷）28第27題 在微命令的分段編碼方式中，分段的原則是什么？答案: 答：A、相互有一定關(guān)系又不能在同一微周期出現(xiàn)（相斥性）的微命令可編在同一字段內(nèi)；可能在同一微周期出現(xiàn)（相容性）的微命令應(yīng)編在不同的字段內(nèi)；B、分段應(yīng)與數(shù)據(jù)通路的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，便于微命令的設(shè)計、修改、查找。C、每個字段的位數(shù)不能太多（24位）。20第1題 設(shè)字長為32位的二進制浮點數(shù)，階為10位（包括1位階符），尾數(shù)為22位（包括1位尾符），階和尾數(shù)分別用移碼和補碼表示，基數(shù)R2。求規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍。答案: 解：規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍：(R=2)正數(shù)為：2-5122-1 2511(12-21)負(fù)數(shù)為：2511(-1) 2-512(-2-12-21)21第26題 某指令流水線有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪存（MEM）和寫回寄存器堆（WB）5個過程段，各功能段所用的時間分別為120ns、80ns、90ns、100ns和60ns。今有40