計算機組成原理教材習題解答

1、計算機組成原理 蔣本珊編著 教材習題解答 第1章 概論 電子數字計算機和電子模擬計算機的區(qū)別在哪里？解：電子數字計算機中處理的信息是在時間上離散的數字量，運算的過程是不連續(xù)的；電子模擬計算機中處理的信息是連續(xù)變化的物理量，運算的過程是連續(xù)的。 馮· 諾依曼計算機的特點是什么？ 其中最主要的一點是什么？解：馮· 諾依曼計算機的特點如下： 計算機（指硬件）應由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成； 計算機內部采用二進制來表示指令和數據； 將編好的程序和原始數據事先存入存儲器中，然后再啟動計算機工作。第 點是最主要的一點。 計算機的硬件是由哪些部件組成的？

2、它們各有哪些功能？解：計算機的硬件應由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成。它們各自的功能是： 輸入設備：把人們編好的程序和原始數據送到計算機中去，并且將它們轉換成計算機內部所能識別和接受的信息方式。 輸出設備：將計算機的處理結果以人或其他設備所能接受的形式送出計算機。 存儲器：用來存放程序和數據。 運算器：對信息進行處理和運算。 控制器：按照人們預先確定的操作步驟，控制整個計算機的各部件有條不紊地自動工作。 什么叫總線？ 簡述單總線結構的特點。解：總線是一組能為多個部件服務的公共信息傳送線路，它能分時地發(fā)送與接收各部件的信息。單總線結構即各大部件都連接在單一的一組總線上

3、，這個總線被稱為系統(tǒng)總線。CPU 與主存、CPU 與外設之間可以直接進行信息交換，主存與外設、外設與外設之間也可以直接進行信息交換，而無須經過CPU 的干預。9 簡單描述計算機的層次結構，說明各層次的主要特點。解：現代計算機系統(tǒng)是一個硬件與軟件組成的綜合體，可以把它看成是按功能劃分的多級層次結構。第 級為硬件組成的實體。第 級是微程序級。這級的機器語言是微指令集，程序員用微指令編寫的微程序一般是直接由硬件執(zhí)行的。第 級是傳統(tǒng)機器級。這級的機器語言是該機的指令集，程序員用機器指令編寫的程序可以由微程序進行解釋。第 級是操作系統(tǒng)級。從操作系統(tǒng)的基本功能來看，一方面它要直接管理傳統(tǒng)機器中的軟硬件資源

4、，另一方面它又是傳統(tǒng)機器的延伸。第 級是匯編語言級。這級的機器語言是匯編語言，完成匯編語言翻譯的程序叫做匯編程序。第 級是高級語言級。這級的機器語言就是各種高級語言，通常用編譯程序來完成高級語言翻譯的工作。第 級是應用語言級。這一級是為了使計算機滿足某種用途而專門設計的，因此這一級語言就是各種面向問題的應用語言。 計算機系統(tǒng)的主要技術指標有哪些？解：計算機系統(tǒng)的主要技術指標有：機器字長、數據通路寬度、主存容量和運算速度等。機器字長是指參與運算的數的基本位數，它是由加法器、寄存器的位數決定的。數據通路寬度是指數據總線一次所能并行傳送信息的位數。主存容量是指主存儲器所能存儲的全部信息量。運算速度與

5、機器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存本身的速度等許多因素有關。第2章 數據的機器層次表示2-1 設機器數的字長為8位（含1位符號位），分別寫出下列各二進制數的原碼、補碼和反碼。 0， -0，0.1000，-0.1000，0.1111，-0.1111,1101，-11010原碼：00000000 補碼：00000000 反碼：00000000-0原碼：10000000 補碼：00000000 反碼：111111110.1000原碼：0.1000000 補碼：0.1000000 反碼：0.1000000-0.1000原碼：1.1000000 補碼：1.1000000 反碼：1.01111110.11

6、11原碼：0.1111000 補碼：0.1111000 反碼：0.1111000-0.1111原碼：1.1111000 補碼：1.0001000 反碼：1.00001111101 原碼：00001101 補碼：00001101 反碼：00001101-1101 原碼：10001101 補碼：11110011 反碼：111100102-2寫出下列各數的原碼、補碼和反碼原碼：0.0111補碼：0.0111反碼：0.0111原碼：0.0100補碼：0.0100反碼：0.0100原碼：0.0001補碼: 0.0001反碼：0.0001原碼：00000補碼：00000反碼：00000原碼：10000補碼

7、：00000反碼：11111原碼：1.0001補碼：1.1111反碼：1.1110原碼：1.0100補碼：1.1100反碼：1.1011原碼：1.0111補碼：1.0100反碼：1.10002-3已知下列數的原碼表示，分別寫出它們的補碼表示。X原=0.10100，X原=1.10111x補=0.10100，x補=1.010012-4已知下列數的補碼表示，分別寫出它們的真值。=0.10100,2- 一個n 位字長的二進制定點整數，其中 位為符號位，分別寫出在補碼和反碼兩種情況下：（） 模數； （） 最大的正數；（） 最負的數； （） 符號位的權；（） 的表示形式；（） 的表示形式。解：第3章 指令

8、長度和機器字長有什么關系？ 半字長指令、單字長指令、雙字長指令分別表示什么意思？解：指令長度與機器字長沒有固定的關系，指令長度可以等于機器字長，也可以大于或小于機器字長。通常，把指令長度等于機器字長的指令稱為單字長指令；指令長度等于半個機器字長的指令稱為半字長指令；指令長度等于兩個機器字長的指令稱為雙字長指令。 零地址指令的操作數來自哪里？ 一地址指令中，另一個操作數的地址通常可采用什么尋址方式獲得？ 各舉一例說明。解：雙操作數的零地址指令的操作數來自堆棧的棧頂和次棧頂。雙操作數的一地址指令的另一個操作數通?？刹捎秒[含尋址方式獲得，即將另一操作數預先存放在累加器中。例如，前述零地址和一地址的加

9、法指令。 某機為定長指令字結構，指令長度 位；每個操作數的地址碼長 位，指令分為無操作數、單操作數和雙操作數三類。若雙操作數指令已有K 種，無操作數指令已有L種，問單操作數指令最多可能有多少種？ 上述三類指令各自允許的最大指令條數是多少？指令系統(tǒng)65 解： X （ K） × jL k雙操作數指令的最大指令數： 。單操作數指令的最大指令數： × （假設雙操作數指令僅 條，為無操作數指令留出 個擴展窗口） 。無操作數指令的最大指令數： 。其中 為表示某條二地址指令占用的編碼數， 為表示某條單地址指令占用的編碼數。此時雙操作數和單操作數指令各僅有 條。 設某機為定長指令字結構，指

10、令長度 位，每個地址碼占 位，試提出一種分配方案，使該指令系統(tǒng)包含： 條三地址指令， 條二地址指令， 條單地址指令。解： 條三地址指令 XXX YYY ZZZ XXX YYY ZZZ 條二地址指令 XXX YYY XXX YYY 條單地址指令 XXX XXX 指令格式同上題，能否構成：三地址指令 條，單地址指令 條，零地址指令 條？ 為什么？解：三地址指令 條 XXX YYY ZZZ XXX YYY ZZZ單地址指令 條 XXX YYY只能再擴展出零地址指令 條，所以不能構成這樣的指令系統(tǒng)。 指令中地址碼的位數與直接訪問的主存容量和最小尋址單位有什么關系？66 解：主存容量越大，所需的地址碼位

11、數就越長。對于相同容量來說，最小尋址單位越小，地址碼的位數就越長。 設某機字長 位，CPU 有 個 位的通用寄存器，設計一個能容納 種操作的單字長指令系統(tǒng)。（） 如果是存儲器間接尋址方式的寄存器 存儲器型指令，能直接尋址的最大主存空間是多少？（） 如果采用通用寄存器作為基址寄存器，能直接尋址的最大主存空間又是多少？解：因為計算機中共有 條指令，所以操作碼占 位； 個通用寄存器，寄存器編號占 位；其余部分為地址碼或標志位。（） 如果是存儲器間接尋址方式的寄存器 存儲器型指令，操作碼 位，寄存器編號 位，間址標志 位，地址碼 位，直接尋址的最大主存空間是 字。（） 如果采用通用寄存器作為基址寄存器

12、，EA （Rb ） A ，能直接尋址的最大主存空間是 字。 已知某小型機字長為 位，其雙操作數指令的格式如下： OP R A其中：OP 為操作碼，R 為通用寄存器地址。試說明下列各種情況下能訪問的最大主存區(qū)域有多少機器字？（） A 為立即數。（） A 為直接主存單元地址。（） A 為間接地址（非多重間址） 。（） A 為變址尋址的形式地址，假定變址寄存器為R （字長為 位） 。解：（） 個機器字。（） 個機器字。（） 個機器字。（） 個機器字。14. 假定某機的指令格式如下： 11 109 8 7 6 5 0OPI1I2Z/CA其中：Bit11=1：間接尋址；Bit8 =1：變址寄存器I1尋址

13、；Bit7 =1：變址寄存器I2尋址；Bit6（零頁現行頁尋址）：Z/C=0，表示0頁面；Z/C=1，表示現行頁面，即指令所在頁面。若主存容量為 212個存儲單元，分為26個頁面，每個頁面有26個字。設有關寄存器的內容為（PC）=0340Q （I1）=1111Q （I2）=0256Q試計算下列指令的有效地址。（1） 1046Q（2） 2433Q（3） 3215Q（4） 1111Q解：（1）1046Q=001 000 100 110 因為4個標志位均為0，故為直接尋址，EA=A=0046Q。（2）2433Q=010 100 011 011因為 Bit8（I1）=1，故為變址寄存器1尋址，EA=（

14、I1）+A=1111+33=1144Q。（3）3215Q=011 010 001 101因為 Bit7（I2）=1，故為變址寄存器2尋址，EA=（I2）+A=025615=0273Q。（4）1111Q=001 001 001 001因為 Bit6（Z/C ）=1，故為當前頁尋址，EA =（PC）HA=0311=0311Q。15. 假定指令格式如下： 15 12 11 10 9 8 7 0 O PI1I2Z/CD/IA其中：D/I為直接/間接尋址標志，D/I=0表示直接尋址，D/I=1表示間接尋址。Bit11=1：變址寄存器I1尋址；Bit10=1：變址寄存器I2尋址；Bit9（零頁現行頁尋址）

15、：Z/C=0，表示0頁面；Z/C=1，表示現行頁面，即指令所在頁面。若主存容量為216個存儲單元，分為28個頁面，每個頁面有28個字。設有關寄存器的內容為（I1）=002543Q （I2）=063215Q （PC）=004350Q試計算下列指令的有效地址 。（1）152301Q（2）074013Q（3）161123Q（4）140011Q解 ：（1）152301Q=1 101 010 011 000 001因為 Bit10（I2）=1，故為變址寄存器2尋址，EA=（I2）+A=063215301=063516Q。（2）074013Q=0 111 100 000 001 011因為 Bit11（I

16、1） =1，故為變址寄存器1尋址，EA=（I1）+ A=002543Q013=002556Q。（3）161123Q =1 110 001 001 010 011因為 Bit9（Z /C ）=1，故為當前頁尋址，EA=（PC）/A =004123Q。（4）140011Q=1 100 000 000 001 001因為4個標志位均為0，故為直接尋址，EA =A=000011Q。 舉例說明哪幾種尋址方式除去取指令以外不訪問存儲器？ 哪幾種尋址方式除去70 取指令外只需訪問一次存儲器？ 完成什么樣的指令，包括取指令在內共訪問 次存儲器？解：除去取指令以外不訪問存儲器：立即尋址，寄存器尋址。除去取指令外

17、只需訪問一次存儲器：直接尋址，寄存器間接尋址，變址尋址，基址尋址，相對尋址，頁面尋址。二級間接尋址包括取指令在內共訪問 次存儲器。20什么叫主程序和子程序？ 調用子程序時還可采用哪幾種方法保存返回地址？ 畫圖說明調用子程序的過程。解：主程序就是指通常的程序，而子程序是一組可以公用的指令序列，只要知道子程序的入口地址就能調用它。保存返回地址的方法有多種：（） 用子程序的第一個字單元存放返回地址。轉子指令把返回地址存放在子程序的第一個字單元中，子程序從第二個字單元開始執(zhí)行。返回時將第一個字單元地址作為間接地址，采用間址方式返回主程序。（） 用寄存器存放返回地址。轉子指令先把返回地址放到某一個寄存器

18、中，再由子程序將寄存器中的內容轉移到另一個安全的地方。（） 用堆棧保存返回地址。調用子程序的過程如圖唱 所示，此時返回地址保存在堆棧中。圖唱 主程序調用子程序的過程第4章 數值的機器運算 已知X 和Y ，試用它們的變形補碼計算出X Y ，并指出結果是否溢出。（） X ，Y 98 解：（） X補 ，Y 補 ， Y 補 X補 Y 補 X Y 補結果正溢 已知：X ，Y 求： X補， X補， X補， Y補， Y補， Y 補。解：X補 X補 ， X補 ， X補 Y 補 Y補 ， Y補 ， Y 補 分別用原碼乘法和補碼乘法計算X × Y 。（） X ，Y 解：（） 原碼乘法：所以X ×

19、; Y X × Y 補碼乘法：所以X × Y 補 X × Y 分別用原碼和補碼加減交替法計算X ÷ Y 。（） X ，Y 解：（） 原碼除法：因為Qs Xs 磑Y s 磑 所以XY × 補碼除法：所以XY 補 × XY × 第5章存儲系統(tǒng)和結構 如何區(qū)別存儲器和寄存器？ 兩者是一回事的說法對嗎？解：存儲器和寄存器不是一回事。存儲器在CPU 的外邊，專門用來存放程序和數據，訪問存儲器的速度較慢。寄存器屬于CPU 的一部分，訪問寄存器的速度很快。 存儲器的主要功能是什么？ 為什么要把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次？ 主要有哪些層次？

20、解：存儲器的主要功能是用來保存程序和數據。存儲系統(tǒng)是由幾個容量、速度和價存儲系統(tǒng)和結構格各不相同的存儲器用硬件、軟件、硬件與軟件相結合的方法連接起來的系統(tǒng)。把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次的目的是為了解決存儲容量、存取速度和價格之間的矛盾。由高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器構成的三級存儲系統(tǒng)可以分為兩個層次，其中高速緩存和主存間稱為Cache 主存存儲層次（Cache 存儲系統(tǒng)） ；主存和輔存間稱為主存 輔存存儲層次（虛擬存儲系統(tǒng)） 。 什么是半導體存儲器？ 它有什么特點？解：采用半導體器件制造的存儲器，主要有MOS 型存儲器和雙極型存儲器兩大類。半導體存儲器具有容量大、速度快、體積小、可靠性

21、高等特點。半導體隨機存儲器存儲的信息會因為斷電而丟失。 說明存取周期和存取時間的區(qū)別。解：存取周期是指主存進行一次完整的讀寫操作所需的全部時間，即連續(xù)兩次訪問存儲器操作之間所需要的最短時間。存取時間是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間。存取周期一定大于存取時間。 一個K × 的存儲芯片需要多少根地址線、數據輸入線和輸出線？解：需要 根地址線， 根數據輸入和輸出線。 一個容量為K × 位的存儲器，其地址線和數據線的總和是多少？ 當選用下列不同規(guī)格的存儲芯片時，各需要多少片？存儲系統(tǒng)和結構K × 位，K × 位，K × 位，K 

22、5; 位，K × 位，K × 位。解：地址線 根，數據線 根，共 根。若選用不同規(guī)格的存儲芯片，則需要：K × 位芯片 片，K × 位芯片 片，K × 位芯片 片，K × 位芯片 片，K × 位芯片 片，K × 位芯片 片。 現有 × 的存儲芯片，若用它組成容量為K × 的存儲器。試求：（） 實現該存儲器所需的芯片數量？（） 若將這些芯片分裝在若干塊板上，每塊板的容量為K × ，該存儲器所需的地址線總位數是多少？ 其中幾位用于選板？ 幾位用于選片？ 幾位用作片內地址？解：（） 需 &#

23、215; 的芯片 片。（） 該存儲器所需的地址線總位數是 位，其中 位用于選板， 位用于選片， 位用作片內地址。 已知某機字長 位，現采用半導體存儲器作主存，其地址線為 位，若使用K × 的SRAM 芯片組成該機所允許的最大主存空間，并采用存儲模板結構形式。（） 若每塊模板容量為K × ，共需多少塊存儲模板？（） 畫出一個模板內各芯片的連接邏輯圖。解：解：（1） 根據題干可知存儲器容量為216 64KB ， 64KB/4KB=16，故共需16塊存儲模板。（2） 一個模板內各芯片的連接邏輯圖如所示： 用容量為K × 的DRAM 芯片構成KB 的存儲器。（） 畫出該存

24、儲器的結構框圖。133 圖唱 存儲器的邏輯結構圖解：（） 存儲器的結構框圖如圖唱 所示。 什么是高速緩沖存儲器？ 它與主存是什么關系？ 其基本工作過程如何？解：高速緩沖存儲器位于主存和CPU 之間，用來存放當前正在執(zhí)行的程序段和數據中的活躍部分，使CPU 的訪存操作大多數針對Cache 進行，從而使程序的執(zhí)行速度大大提高。高速緩沖存儲器的存取速度接近于CPU 的速度，但是容量較小，它保存的信息只是主存中最急需處理的若干塊的副本。當CPU 發(fā)出讀請求時，如果Cache 命中，就直接對Cache 進行讀操作，與主存無關；如果Cache 不命中，則仍需訪問主存，并把該塊信息一次從主存調入Cache

25、內。若此時Cache 已滿，則須根據某種替換算法，用這個塊替換掉Cache 中原來的某塊信第6章中央處理器 控制器有哪幾種控制方式？ 各有何特點？解：控制器的控制方式可以分為 種：同步控制方式、異步控制方式和聯合控制方式。同步控制方式的各項操作都由統(tǒng)一的時序信號控制，在每個機器周期中產生統(tǒng)一數目的節(jié)拍電位和工作脈沖。這種控制方式設計簡單，容易實現；但是對于許多簡單指令來說會有較多的空閑時間，造成較大數量的時間浪費，從而影響了指令的執(zhí)行速度。異步控制方式的各項操作不采用統(tǒng)一的時序信號控制，而根據指令或部件的具體情況決定，需要多少時間，就占用多少時間。異步控制方式沒有時間上的浪費，因而提高了機器的

26、效率，但是控制比較復雜。聯合控制方式是同步控制和異步控制相結合的方式。 什么是三級時序系統(tǒng)？解：三級時序系統(tǒng)是指機器周期、節(jié)拍和工作脈沖。計算機中每個指令周期劃分為若干個機器周期，每個機器周期劃分為若干個節(jié)拍，每個節(jié)拍中設置一個或幾個工作脈沖。 控制器有哪些基本功能？ 它可分為哪幾類？ 分類的依據是什么？解：控制器的基本功能有：（） 從主存中取出一條指令，并指出下一條指令在主存中的位置。（） 對指令進行譯碼或測試，產生相應的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作。（） 指揮并控制CPU 、主存和輸入輸出設備之間的數據流動。控制器可分為組合邏輯型、存儲邏輯型、組合邏輯與存儲邏輯結合型 類，分類的依據在

27、于控制器的核心 微操作信號發(fā)生器（控制單元CU）的實現方法不同。 中央處理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所組成？解：從程序運行的角度來看，CPU 的基本功能就是對指令流和數據流在時間與空間上實施正確的控制。對于馮· 諾依曼結構的計算機而言，數據流是根據指令流的操作而形成的，也就是說數據流是由指令流來驅動的。中央處理器由運算器和控制器組成。 中央處理器中有哪幾個主要寄存器？ 試說明它們的結構和功能。解：CPU 中的寄存器是用來暫時保存運算和控制過程中的中間結果、最終結果及控制、狀態(tài)信息的，它可分為通用寄存器和專用寄存器兩大類。通用寄存器可用來存放原始數據和運算結果，有的還可以作為變址

28、寄存器、計數器、地址指針等。專用寄存器是專門用來完成某一種特殊功能的寄存器，如程序計數器PC 、指令寄存器IR 、存儲器地址寄存器MAR 、存儲器數據寄存器MDR 、狀態(tài)標志寄存器PSWR 等。 以一條典型的單地址指令為例，簡要說明下列部件在計算機的取指周期和執(zhí)行周期中的作用。（） 程序計數器PC ；（） 指令寄存器IR ；（） 算術邏輯運算部件ALU ；（） 存儲器數據寄存器MDR ；（） 存儲器地址寄存器MAR 。解：（） 程序計數器PC ：存放指令地址；（） 指令寄存器IR ：存放當前指令；（） 算術邏輯運算部件ALU ：進行算邏運算；（） 存儲器數據寄存器MDR ：存放寫入或讀出的數據

29、指令；（） 存儲器地址寄存器MAR ：存放寫入或讀出的數據指令的地址。8. 以單地址指令“加（INC A）”為例，該指令分為 個周期：取指周期、分析取數周期、執(zhí)行周期。 個周期完成的操作如表唱 所示。表6唱2 加1 指令完成的操作取指周期，析取數周期，行周期PC （PC） MAR IR 指令 MDR IR ALU （PC） （A） MAR 指令地址 MAR A MAR MDR 指令 MDR （A） MDR （A） MDR 什么是指令周期？ 什么是CPU 周期？ 它們之間有什么關系？解：指令周期是指取指令、分析取數到執(zhí)行指令所需的全部時間。CPU 周期（機器周期）是完成一個基本操作的時間。一個指

30、令周期劃分為若干個CPU 周期。 指令和數據都存放在主存，如何識別從主存儲器中取出的是指令還是數據？解：指令和數據都存放在主存，它們都以二進制代碼形式出現，區(qū)分的方法為：（） 取指令或數據時所處的機器周期不同：取指周期取出的是指令；分析取數或執(zhí)行周期取出的是數據。（） 取指令或數據時地址的來源不同：指令地址來源于程序計數器；數據地址來源于地址形成部件。 CPU 中指令寄存器是否可以不要？ 指令譯碼器是否能直接對存儲器數據寄存器MDR 中的信息譯碼？ 為什么？ 請以無條件轉移指令JMP A 為例說明。解：指令寄存器不可以不要。指令譯碼器不能直接對MDR 中的信息譯碼，因為在取指周期MDR 的內容

31、是指令，而在取數周期MDR 的內容是操作數。以JMP A 指令為例，假設指令占兩個字，第一個字為操作碼，第二個字為轉移地址，它們從主存中取出時都需要經過MDR ，其中只有第一個字需要送至指令寄存器，并且進行指令的譯碼，而第二個字不需要送指令寄存器。 CPU 結構如圖-30 所示，其中有一個累加寄存器AC 、一個狀態(tài)條件寄存器和其176 他 個寄存器，各部件之間的連線表示數據通路，箭頭表示信息傳送方向。（） 標明 個寄存器的名稱。（） 簡述指令從主存取出送到控制器的數據通路。（） 簡述數據在運算器和主存之間進行存取訪問的數據通路。圖唱 某機CPU 結構解：（） 這 個寄存器中，a 為存儲器數據寄

32、存器MDR ，b 為指令寄存器IR ，c 為存儲器地址寄存器MAR ，d 為程序計數器PC 。（） 取指令的數據通路：PC MAR MM MDR IR（） 數據從主存中取出的數據通路（設數據地址為X） ：X MAR MM MDR ALU AC數據存入主存中的數據通路（設數據地址為Y） ：Y MAR ，AC MDR MM 什么是微命令和微操作？ 什么是微指令？ 微程序和機器指令有何關系？ 微程序和程序之間有何關系？解：微命令是控制計算機各部件完成某個基本微操作的命令。微操作是指計算機中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一對應的，微命令是微操作的控制信號，微操作是微命令的操作過程。微指

33、令是若干個微命令的集合。微程序是機器指令的實時解釋器，每一條機器指令都對應一個微程序。微程序和程序是兩個不同的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機器指令，實際上是機器指令的實時解釋器，微程序是由計算機的設計者事先編制好并存放在控制存儲器中的，一般不提供給用戶；程序是由機器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存儲器中。 什么是垂直型微指令？ 什么是水平型微指令？ 它們各有什么特點？ 又有什么區(qū)別？解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個微命令的微指令；水平型微指令是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個微命令的微指令。垂直型微指令的并行操作能力差，一般只能實現一個微操作，控制 個信息傳送通路，效率低，

34、執(zhí)行一條機器指令所需的微指令數目多，執(zhí)行時間長；但是微指令與機器指令很相似，所以容易掌握和利用，編程比較簡單，不必過多地了解數據通路的細節(jié)，且微指令字較短。水平型微指令的并行操作能力強，效率高，靈活性強，執(zhí)行一條機器指令所需微指令的數目少，執(zhí)行時間短；但微指令字較長，增加了控存的橫向容量，同時微指令和機器指令的差別很大，設計者只有熟悉了數據通路，才有可能編制出理想的微程序，一般用戶不易掌握。 水平型和垂直型微程序設計之間各有什么區(qū)別？ 串行微程序設計和并行微程序設計有什么區(qū)別？解：水平型微程序設計是面對微處理器內部邏輯控制的描述，所以把這種微程序設計方法稱為硬方法；垂直型微程序設計是面向算法的

35、描述，所以把這種微程序設計方法稱為軟方法。在串行微程序設計中，取微指令和執(zhí)行微指令是順序進行的，在一條微指令取出并執(zhí)行之后，才能取下一條微指令；在并行微程序設計中，將取微指令和執(zhí)行微指令的操作重疊起來，從而縮短微周期。第7章 外部設備 外部設備有哪些主要功能？ 可以分為哪些大類？ 各類中有哪些典型設備？解：外部設備的主要功能有數據的輸入、輸出、成批存儲以及對信息的加工處理等。外部設備可以分為五大類：輸入輸出設備、輔助存儲器、終端設備、過程控制設備和脫機設備。其典型設備有鍵盤、打印機、磁盤、智能終端、數模轉換器和鍵盤 軟盤數據站等。 說明磁介質存儲器的存儲原理。解：磁介質存儲器的存儲過程是一種電

36、磁轉換的過程。在磁介質存儲器中，信息是記錄在一薄層磁性材料上的，這個薄層稱為磁層。磁層與所附著的載體稱為記錄介質或記錄媒體。磁頭是磁記錄設備的關鍵部件之一，是一種電磁轉換元件，能把電脈沖表示的二進制代碼轉換成磁記錄介質上的磁化狀態(tài)，即電 磁轉換；反過來，能把磁記錄介質上的磁化狀態(tài)轉換成電脈沖，即磁 電轉換。 主存儲器與磁介質存儲器在工作速度方面的指標有什么不同？ 為什么磁盤存儲器采用兩個以上的指標來說明其工作速度？解：主存儲器速度指標主要有存取速度和存取周期，而磁介質存儲器速度指標為平均存取時間，這是因為磁介質存儲器采用順序存取或直接存取方式。磁盤存儲器的平均存取時間至少應當包括平均尋道時間和

37、平均等待時間兩部分，因為磁盤存儲器首先需要將磁頭移動到指定的磁道上，然后將記錄塊旋轉到磁頭的下方才能進行讀寫。 某磁盤組有六片磁盤，每片可有兩個記錄面，存儲區(qū)域內徑為cm ，外徑為cm ，道密度 道cm ，位密度 bcm ，轉速 rmin 。試問：（） 共有多少個存儲面可用？（） 共有多少個圓柱面？（） 整個磁盤組的總存儲容量有多少？（） 數據傳送率是多少？（） 如果某文件長度超過一個磁道的容量，應將它記錄在同一存儲面上還是記錄在同一圓柱面上？ 為什么？（） 如果采用定長信息塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么？ 尋址命令中如何表示磁盤地址？解：（） × （面） ，共有 個存儲面可用

38、。（） × （道） ，共有 個圓柱面。（） × × × × （位） 。（） 數據傳送率 × × （bs） × （Bs） 。（） 記錄在同一圓柱面上。因為這樣安排存取速度快。（） 如果采用定長信息塊記錄格式，直接尋址的最小單位是扇區(qū)。磁盤地址為：驅動器號、圓柱面號、盤面號、扇區(qū)號。7. 某磁盤存儲器的轉速為3000r/min，共有4個盤面，5道/mm，每道記錄信息12288B，直徑為230mm ，共有275道。試問 ：（1） 該磁盤存儲器的存儲容量是多少 ？（2） 最高位密度和最低位密度是多少 ？（3） 磁盤的數據傳

39、送率是多少 ？（4） 平均等待時間是多少 ？解 ：（1） 磁盤存儲器的容量 4 × 275 × 12288B B（2） 最高位密度D1每道信息量 ÷ 內圈圓周長=12288÷（ × 最小磁道直徑） 17B/mm 。最低位密度D2每道信息量 ÷ 外圈圓周長=12288÷（ × 最大磁道直徑） 11.5B/mm 。（3） 磁盤數據傳輸率C 50 × 12288 614400B /s 。（4）平均等待時間=1÷（2r）=1÷（2×50）=10ms 鍵盤屬于什么設備？ 它有哪些類型？

40、 如何消除鍵開關的抖動？ 簡述非編碼鍵盤查詢鍵位置碼的過程。解：鍵盤是計算機系統(tǒng)不可缺少的輸入設備。鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。非編碼鍵盤用較為簡單的硬件和專門的鍵盤掃描程序來識別按鍵的位置。消除鍵開關抖動的方法分硬件和軟件兩種。硬件的方法是增設去抖電路；軟件的方法是在鍵盤程序中加入延時子程序，以避開抖動時間。鍵盤掃描程序查詢鍵位置碼的過程為： 查詢是否有鍵按下。 查詢已按下鍵的位置。 按行號和列號求鍵的位置碼。第8章 輸入輸出系統(tǒng) 什么是計算機的輸入輸出系統(tǒng)？ 輸入輸出設備有哪些編址方式？ 有什么特點？解：計算機的輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出接口和輸入輸出信息傳送控制方式等，它們是

41、整個計算機系統(tǒng)中最具有多樣性和復雜性的部分。輸入輸出設備有兩種編址方式：IO 映射方式（獨立編址）和存儲器映射方式（統(tǒng)一編址） ，獨立編址的優(yōu)點是IO 指令和訪存指令容易區(qū)分，外設地址線少，譯碼簡單，主存空間不會減少，缺點是控制線增加了IO 讀和IO 寫信號；統(tǒng)一編址的優(yōu)點是總線結構簡單，全部訪存類指令都可用于控制外設，可直接對外設寄存器進行各種運算，占用主存一部分地址，縮小了可用的主存空間。 什么是IO 接口？ IO 接口有哪些特點和功能？ 接口有哪些類型？解：IO 接口是主機和外設之間的交接界面，通過接口可以實現主機和外設之間的信息交換。接口的基本功能有：實現主機和外設的通信聯絡控制；進行

42、地址譯碼和設備選擇；實現數據緩沖；完成數據格式的變換；傳遞控制命令和狀態(tài)信息。接口按數據傳送方式分類，有串行接口和并行接口；按控制方式分類，有程序查詢接口、程序中斷接口、DMA接口；按靈活性分類，有可編程接口和不可編程接口；按通用性分類，有通用接口和專用接口；按IO 信號分類，有數字接口和模擬接口；按應用分類，有運行輔助接口、用戶交互接口、傳感接口、控制接口。 并行接口和串行接口實質上的區(qū)別是什么？ 其界面如何劃分？ 各有什么特點？解：有串行接口和并行接口。兩者的實質區(qū)別在于外設和接口一側的傳送方式不同，而在主機和接口一側，數據總是并行傳送的。在并行接口中，外設和接口間的傳送寬度是一個字節(jié)（或

43、字）的所有位，一次傳輸的信息量大，但數據線的數目將隨著傳送數據寬度的增加而增加。在串行接口中，外設和接口間的數據是一位一位串行傳送的，一次傳輸的信息量小，但只需一根數據線。在遠程終端和計算機網絡等設備離主機較遠的場合下，用串行接口比較經濟劃算。 IO 數據傳送可以采用哪些方式？ 它們各有什么特點及應用場所？ 試比較之。解：主機和外設之間的信息傳送控制方式，經歷了由低級到高級、由簡單到復雜、由集中管理到各部件分散管理的發(fā)展過程，按其發(fā)展的先后次序和主機與外設并行工作的程度，可以分為 種。程序查詢方式是主機與外設間進行信息交換的最簡單方式，輸入和輸出完全是通過CPU 執(zhí)行程序來完成的。這種方式控制

44、簡單，但外設和主機不能同時工作，系統(tǒng)效率很低，因此，僅適用于外設的數目不多、對IO 處理的實時要求不高、CPU 的操作任務比較單一、并不很忙的情況。程序中斷方式無需等待查詢，外設在做好輸入輸出準備時，向主機發(fā)中斷請求，主機接到請求后就暫時中止原來執(zhí)行的程序，轉去執(zhí)行中斷服務程序對外部請求進行處理，在中斷處理完畢后返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。程序中斷不僅適用于外部設備的輸入輸出操作，也適用于對外界發(fā)生的隨機事件的處理。由于完成一次程序中斷還需要許多輔助操作，因此主要適用于中、低速外設。DMA 方式是在主存和外設之間開辟直接的數據通路，可以進行基本上不需要CPU介入的主存和外設之間的信息傳送，這樣不僅

45、能保證CPU 的高效率，而且能滿足高速外設的需要。DMA 方式只能進行簡單的數據傳送操作，在數據塊傳送的起始和結束時還需CPU 及中斷系統(tǒng)進行預處理和后處理。IO 通道控制方式是DMA 方式的進一步發(fā)展，在系統(tǒng)中設有通道控制部件，每個通道掛若干外設，主機在執(zhí)行IO 操作時，只需啟動有關通道，通道將執(zhí)行通道程序，從而完成IO 操作。 程序查詢方式、程序中斷方式、DMA 方式各自適用什么范圍？ 下面這些結論正確嗎？ 為什么？（） 程序中斷方式能提高CPU 利用率，所以在設置了中斷方式后就沒有再應用程序查詢方式的必要了。（） DMA 方式能處理高速外部設備與主存間的數據傳送，高速工作性能往往能覆蓋低

46、速工作要求，所以DMA 方式可以完全取代程序中斷方式。解：程序查詢方式、程序中斷方式、DMA 方式各自適用的范圍見前述。（） 不正確。程序查詢方式接口簡單，可用于外設與主機速度相差不大，且外設數量很少的情況。（） 不正確。DMA 方式用于高速外部設備與主存間的數據傳送，但DMA 結束時仍需程序中斷方式做后處理。 什么是中斷？ 外部設備如何才能產生中斷？解：中斷是指：計算機執(zhí)行現行程序的過程中，出現某些急需處理的異常情況和特殊請求，CPU 暫時中止現行程序，而轉去對隨機發(fā)生的更緊迫的事件進行處理，在處理完畢后，CPU 將自動返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。外部設備（中斷源）準備就緒后會主動向CPU 發(fā)出中斷請求。通常由外設的完成信號將相應的中斷請求觸發(fā)器置成“”狀態(tài)，表示該中斷源向CPU 提出中斷請求。 中斷為什么要判優(yōu)？ 有哪些具體的判優(yōu)方法？ 各有什么優(yōu)缺點？解：當多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，CPU 在任何瞬間只能響應一個中斷源的請求，所以需要把全部中斷源按中斷的性質和輕重緩急安排優(yōu)先級，以保證