计算机组成原理试题

小组成员：史莹莹张榕展明阳宋岩蔚宋晓晨计算机组成原理期末小组展示选择题•若[x]反=1.1011，则x=•A.-0.0101•B.-0.0100•C.0.1011•D.-0.1011•B•正数的反码等于它本身，负数的反码则是它的二进制位按位取反就行了(如果最高位表示符号位，则最高位不用取反)。根据这个规则X=-0.0100选择题•一个n+1位整数移码的数值范围是•（A）-2n+1x2n-1（B）-2n+1≤x2n-1•（C）-2n≤x≤2n-1（D）-2n+1≤x≤2n-1•C•字长为n+1位，符号位为1位，则数值位为n位。当表示负数时，符号位为0，数值位全0为负数且值最小，为-2n；当表示正数时，符号位为1，数值位全为1时值最大，为2n-1选择题•原码乘法是指•A．先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理B．用原码表示操作数，然后直接相乘C．被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘D．乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘•A•原码一位乘法中，符号位与数值位是分开进行计算的。运算结果的数值部分是乘数与被乘数数值位的乘积，符号是乘数与被乘数符号位的异或。选择题•串行接口是指•A．主机和接口之间、接口和外设之间都采用串行传送B．主机和接口之间串行传送，接口和外设之间并行传送C．主机和接口之间并行传送，接口和外设之间串行传送D．系统总线采用串行总线•C•主机的工作速度较快，因此主机和接口之间采用并行传送；外设的工作速度较慢，因此接口和外设之间采用串行传送。选择题•指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是•A．实现存储程序和程序控制B．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C．可以直接访问外存D．提供扩展操作码的可能并降低译码难度•B•计算机的指令系统中对操作数的寻址采用不同的寻址方式，可以在有限的指令代码长度范围内增加指令的数量，可以扩大对内部存储器的访问空间，既扩大寻址空间，同时又给程序设计人员提供了更多编程的灵活性。名词解释规格化数：浮点数据编码中，为使浮点数具有唯一的表示方式所做的规定，规定尾数部分用纯小数形式给出，而尾数的绝对值应大于1/R，即小数点后第一位不为零。海明距离：在信息编码中，两个合法代码对应位上编码不同的位数。多体交叉存储器：由多个相互独立，容量相同的存储体构成的存储器，每个存储体独立工作，读写操作重叠进行。简答题•1.举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。（1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。（2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。（3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。（4）缓冲寄存器（DR）：[1]作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。[2]补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。[3]在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。（5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。（6）状态条件寄存器（PSW）：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。简答题•2.什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么？RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点：（1）选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。（3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。（4）大部分指令在一个机器周期内完成。（5）CPU中通用寄存器数量相当多。（6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。（7）一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行。简答题•3.什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？•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。简答题•4.外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？•（1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单。（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。（3）直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。（5）外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。简答题•5.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、存储时间、存储周期和存储器带宽。在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。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经历的时间。存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。简答题•6.比较cache与虚存的相同点和不同点。相同点：（1）出发点相同：都是为了提高存储系统的性能价格比而构造的分层存储体系。（2）原理相同：都是利用了程序运行时的局部性原理把最近常用的信息块从相对慢速而大容量的存储器调入相对高速而小容量的存储器。不同点：（1）侧重点不同：cache主要解决主存和CPU的速度差异问题；虚存主要是解决存储容量问题。（2）数据通路不同：CPU与cache、主存间有直接通路；而虚存需依赖辅存，它与CPU间无直接通路。（3）透明性不同：cache对系统程序员和应用程序员都透明；而虚存只对应用程序员透明（4）未命名时的损失不同：主存未命中时系统的性能损失要远大于cache未命中时的损失。简单应用题25.已知X=-0.01111，Y=+0.11001，求[X]补，[-X]补，[Y]补，[-Y]补，X+Y=？，X-Y=？解：[X]原=1.01111[X]补=1.10001[-X]补=0.01111[Y]原=0.11001[Y]补=0.11001[-Y]补=1.00111[X]补11.10001+[Y]补00.11001[X+Y]补00.01010X+Y=+0.01010[X]补11.10001+[-Y]补11.00111[X-Y]补10.11000因为符号位相异，所以结果发生溢出。简单应用题•26、设有计算机的CPU数据通路及其与存储器的连接结构如下图所示，其中，R0～R3为通用寄存器，IR为指令寄存器，PC为程序计数器，SP为堆栈指针，C和D为暂存器，MAR为存储器地址寄存器，MDR为存储器数据缓冲寄存器。试写出转移指令SUB(R2)，R1的执行流程。指令功能为减法操作，其中(R2)为采用寄存器间接寻址的目的操作数，R1为采用寄存器寻址的源操作数。简单应用题简单应用题•步骤1.取指令：按照PC的值的访问主存，取出对应的指令，存入指令寄存器IR，PC+1。2.指令译码：IR中的指令的操作码送入指令译码器译码，识别出指令的功能。3.根据指令译码的结果对指令的操作数执行相应的操作。比如是访存指令就按照操作数给出的地址访问主存；是加法指令就将操作数与AX的值相加，结果存入累加器。简单应用题•取指令•PC→MAR送指令地址•PC+1→PC修改PC•M(或DBUS)→MDR→IR读指令•R2→MAR送目的地址•M（或DBUS）→MDR→C取目的操作数•R1-C→MDR相减运算•MDR→M(或DBUS)将结果写入目的地存储器设计题•27.用32K×8位的E2PROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：•(1)数据寄存器多少位?解：(1)系统16位数据，所以数据寄存器16位存储器设计题•27.用32K×8位的E2PROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：•(1)数据寄存器多少位?•(2)地址寄存器多少位?(2)系统地址128K＝217，所以地址寄存器17位存储器设计题•27.用32K×8位的E2PROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：•(1)数据寄存器多少位?•(2)地址寄存器多少位?•(3)共需多少个E2PROM芯片?(3)共需，分为4组，每组2片存储器设计题•27.用32K×8位的E2PROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：•(1)数据寄存器多少位?•(2)地址寄存器多少位?•(3)共需多少个E2PROM芯片?•(4)画出此存储器组成框图。