计算机组成原理复习题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,试题类型,选择题,（每小题,1,分，共,20,分）,填空题,（每格,1,分，共,20,分）,判断题,（每小题,1,分，共,10,分）,简答题,（,1,2,小题每题,5,分，,3,题,10,分，共,20,分）,计算题,（每小题,8,分，共,16,分）,设计题,（每小题分，共,14,分）,简答题,1.,一个较完善的指令系统应包括哪几类？,答：（写出,5,个即可）,数据传送类指令，,算术逻辑运算类指令，,字符串处理指令，,输入,/,输出指令，,特权指令和陷阱指令，,转移指令。,简答题,2.,计算机的主要性能指标包括哪些？,答：（每个关键字,1,分，共,5,分）,主频，,字长，,存储容量，,存取周期，,运算速度。,简答题,3.,简述在指令周期中第一个,CPU,周期的操作步骤,(7,步,),，以,CLA,为例，叙述取指、译码的,7,个步骤；设程序如下：（,10,分）,简答题,3,、答：,将程序计数器,PC,的值,20,送入地址寄存器,AR,；,程序计数器,PC,的值加,1,送,PC,，为取得下一条指令做好准备；,将地址寄存器,AR,的内容送到地址总线上；,所选的主存地址为,20,的单元内容,250000,经过数据总线，传送给数据缓冲寄存器,DR,；,数据缓冲寄存器的内容,250000,送给指令寄存器,IR,；,指令译码器,ID,对指令寄存器中的操作码进行译玛；,经过译玛，,CPU,识别出这是一条非访内,CLA,指令。（共,7,步，,10,分）,简答题,4.,举出,CPU,中,6,个主要寄存器的名称。,答：（,5,个以上满分）,程序计数器,指令寄存器；,数据缓冲寄存器；,地址寄存器；,累加器,状态寄存器；,简答题,5.,主存储器的性能指标有哪些？,答：（个关键字，每个分）,存储容量，,存取时间，,存取周期，,可靠性，,性能价格比。,简答题,6.,指令和数据均存放在内存中，,CPU,如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？,答：,(,每个知识点,1,分，共,5,分,),指令的地址是由程序计数器指定的，,而数据的地址则是由指令来规定，,在,CPU,控制部件的控制下，访问主存储器，,取出的指令送入指令寄存器中，,取出的数据则送入数据缓冲寄存器中，绝对不会搞错。,简答题,7.,简述,CPU,的主要功能。,答：（前,3,个点每个,1,分，最后,1,个,2,分，共,5,分）,CPU,主要有以下四方面的功能：,（,1,）指令控制：,程序的顺序控制，称为指令控制。,（,2,）操作控制：,CPU,管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。,（,3,）时序控制：,对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。,（,4,）数据加工：,对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。,简答题,8.DRAM,存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？,答：,DRAM,采用读出方式进行刷新。,因为读出过程中恢复了存储单元的,MOS,栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。,常用的刷新方式由三种：,集中式、分散式、异步式。,简答题,9.,什么叫指令？什么叫指令系统？,答：,指令就是要计算机执行某种操作的命令,一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。,简答题,10.,何谓,RISC,？何谓,CISC,？,答：,复杂指令系统计算机，简称,CISC,；,精简指令系统计算机，简称,RISC,。,简答题,11.,主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？,答：,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,。,存储容量,:,在一个存储器中可以容纳的存储单元总数。,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,:,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,:,指存储器在单位时间中的数据传输速率。,简答题,12.,请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。,答：,指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个,CPU,周期数来表示，,CPU,周期也称为机器周期，而一个,CPU,周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或,T,周期）。,简答题,13.,什么叫指令？什么叫指令系统？,答：,指令就是要计算机执行某种操作的命令。,一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。,简答题,14.,计算机中为什么采用二进制数码？,答：,这是由计算机电路所采用的器件决定的，计算机中采用了具有两个稳态的二值电路（触发器），用二值电路只能代表两个数码：,0,和,1,，正好与逻辑命题中两个值“,True”,和“,False”,相对应；采用二进制数码，运算规则简单，物理实现方便，成本低廉。,计算题,1.,已知,X,0.1001,，,Y,0.0101,，要求用补码减法运算,X,Y,？给出运算过程。,【X】=11.0111 【Y】,补,=11.1011,【-Y】,补,=00.0101,【X-Y】,补,=【X】,补,+【-Y】,补,=11.0111+00.0101,=11.1100,所以,X-Y=-0.0100,（每步,1,分，最后结果,2,分，共,8,分）,计算题,2.,两个浮点数,X=2,01,(+0.1101),，,Y=2,11,(-0.1010),，求,X+Y=,？,计算题,对阶,【X】,补,=00.001,；,00.1101,【Y】,补,=00.011,；,11.0110,【X】,补阶码小，应向,【Y】,补阶码看齐，,【X】,阶码增,2,，位数向右移,2,位；,【X】,补,=00.011,；,00.0011,【Y】,补,=00.011,；,11.0110,尾数求和,00 0011,+11 0110,11.1001,规格化,X+Y=2,011,(-0.0111),这是一个非规格化的数据，进行左规，尾数左移,1,位，阶码减,1,X+Y=2,010,(-0.1110),舍入处理,(,第,1,步,3,分，第,2,步,2,分，第,3,步,3,分，共,8,分，第,4,步可以没有,),计算题,3.,有一条相对寻址的无条件转移指令，存于内存的,01000000B,单元中，指令给出的位移量,D,111100B,（补码表示），要求：,A,计算指令的转移地址,B,给出取该指令时,PC,的内容,C,给出该指令执行结束时,PC,的内容。,计算题,答：,A,计算指令的转移地址：,EA=(PC)+(,位移量,)=01000000B+111100B=01111100B,（分）,B,给出取该指令时,PC,的内容,PC=01000000B,（分）,C,给出该指令执行结束时,PC,的内容。,PC=01111100B,（分）,计算题,4.,已知,x=0.11011,y=-0.11111,用补码一位乘法器分别计算,x*y,。,计算题,答案：,【X】,补,=00.110,1,，,【Y】,补,=1.00001,，,【-X】=11.00101,初始部分积为,0,部分积 乘数 判别位 说明,.,开始，部分积为,+【-X】,补 ,.,加,【,】,补,.,.,右移位，,+【,】,补 ,.,加,【,】,补,.,.,右移位，,.,右移位,.,，右移位,.,，右移位,+【-X】,补,.,.,最后一步不移位,所以,.,（正确写出补码,2,分，右移了五次，每次分，结果正确,1,分，共分）,计算题,5.,已知,x,0101,，,y,0101,，请用补码一位乘法算法计算,xy,？，列出计算过程。,计算题,【X】,补,=00.101,，,【Y】,补,=1.011,，,【-X】=11.011,初始部分积为,0,部分积 乘数 判别位 说明,.,开始，部分积为,+【-X】,补,.,加,【,】,补,.,.,右移位，,.,右移位,+【,】,补 ,.,加,【,】,补,.,.,右移位，,+【-X】,补,.,，加,【,】,补,.,最后一步不移位,所以,（写出补码,3,，分右移了次，每次,1,分，结果正确分，共分，标注为蓝色部分是部分积，红色为增加的判别位）,P,83,计算题,6.,设机器,A,的主频为,8MHz,，机器周期含,4,个主振周期，且该机的平均指令执行速度是,0,4MIPS,，试求该机的平均指令周期和机器周期，每个指令周期中含几个机器周期？,该机的平均指令周期,=1s/0.4MIPS=1s/0.4*10,-6=,2500ns,时钟周期,T=1/f=1/(8*10,6,)=0.125*10,-6,s=125ns,机器周期,=4*T=500ns,每个指令周期含有,n=2500/500=5,个机器周期。,（共,4,步，每步,2,分，共,8,分）；,计算题,7.,已知两个定点小数,X=0.1101,，,Y=-0.0111,，用补码加法求这,X+Y,。,解：,X,补,=0.1101,Y,补,=1.1001,则,X+Y,补,=0.0110,X+Y=0.0110,计算题,8.,设有两个浮点数,A=2,10,（,-0.110100,），,B=2,100,（,+0.101011,）试用上述浮点格式求,X+Y,？写出运算过程。,计算题,解：,对阶。先把,A,、,B,两数用补码表示：,A,补,=00.010,；,11.001100 B,补,=00.100,；,00.101011,A,补,=00.100,；,11.110011 B,补,=00.100,；,00.101011,11.110011,+00.101011,尾数求和。,A+B=2,100,（,+0.011110,）,规格化：,A+B=2,011,（,+0.111100,）,舍入处理,A+B=2,011,（,+0.111100,）,最后结果：,A+B=2,011,（,+0.111100,）,计算题,9.,某计算机指令字长,16,位，每个地址码是,6,位，指令有无地址、一地址和二地址三种格式，设有,N,条二地址指令，无地址指令,M,条，试问,1,地址指令最多有多少条？,解：,二地址指令最多应,2,4,=16,条，现有二地址指令,N,条，则还剩余,16-N,条没有编码；,一地址指令加上二地址指令没有编码做前缀应有：（,16-N,）*,2,6,条；,设一地址指令,X,条，得无地址指令（,16-N,）*,2,6,-X,）*,2,6,=M,；求解本式得,X,为：,（,16-N,）*,2,6,-M,）*,2,6,条。,计算题,10.,设有两个浮点数,A=2,10,（,-0.110100,），,B=2,100,（,+0.101011,）试用上述浮点格式求,X+Y,？写出运算过程。,计算题,解：对阶。先把,A,、,B,两数用补码表示：,A,补,=00.010,；,11.001100,A,补,=00.100,；,11.110011,B,补,=00.100,；,00.101011,B,补,=00.100,；,00.101011,11.110011,+00.101011,尾数求和。,A+B=2,100,（,+0.011110,）,规格化：,A+B=2,011,（,+0.111100,）,舍入处理,A+B=2,011,（,+0.111100,）,最后结果：,A+B=2,011,（,+0.111100,）,计算题,11.,已知,x=-0.01001,y=+0.11001,求,x,补、,-x,补、,y,补、,-y,补、,x+y,、,x-y,。,解：,X,补,=1.10111,，,-X,补,=0.01001,，,Y,补,=0.11001,，,-Y,补,=1.00111,X+Y,补,=0.10000,x+y,=0.10000,X-Y,补,=X,补,+-Y,补,=0.11110,x-y,=0.11110,计算题,12.,设计一台计算机，其指令长度为,16,位，指令格式如下：,其中，,OP,为操作码,占位；为寄存器编号，占,3,位，可有个寄存器；为寻址方式，占,2,位，与一起决定源操作数，规定如下：,M,00,，为立即寻址，,D,为立即数；,M,01,，为相对寻址，,D,为位移量；,M,10,，为变址寻址，,D,为位移量。,计算题,假定要执行的质量为加法指令，存放在,001000,单元中，的值为,01,，该指令执行前存储器和有关寄存器的存储情况如下所示，其中地址码和数据是八进制表示。,请把指令执行后，,R,0,和,PC,的内容选择正确。,若,M=00,，（,R,0,）,=?,；若,M=01,，（,R,0,）,=?,；若,M=10,，（,R,0,）,=?,；,PC=?,。,计算题,解：,若,M=00,，（,R,0,）,=000016,；,若,M=01,，（,R,0,）,=001065,；,若,M=10,，（,R,0,）,=001265,；,PC=001001,计算题,13.,已知,X,0.1001,，,Y,0.0111,，要求用补码减法来运算,X,Y,？给出运算过程。,解：,X,补,1.0111,，,-Y,补,0.0111,，,X-Y,补,=X,补,+-Y,补,=1.1110,，,X-Y=-0.0010,计算题,14.,在,8086,中，给定（,BX,）,=326AH,，,(SI)=7B9CH,，偏移量,D=3C25H,试求以下寻址方式的有效地址：,（,1,）使用,BX,寄存器寻址；,（,2,）使用,BX,间接寻址；,（,3,）基址变址寻址。,计算题,解：,(1)EA=BX,(2)EA=(BX)=362AH,(3)EA=(BX)+(SI)=362AH+7B9CH=B1C6H,计算题,15.,已知,X,+10011,，,Y,+11001,，要求用变形补码减法来运算,X,Y,？给出运算过程。,解：,X,变形补码,00.10011,，,Y,变形补码,00.11001,，,-Y,变形补码,=11.00111,X-Y,变形补码,=X,变形补码,+-Y,变形补码,=11.11010,X-Y=-00110,计算题,16.,已知,x=-0.01111,y=+0.11001,求,x,补、,-x,补、,y,补、,-y,补、,x+y,、,x-y,。,解：,X,补,=1.10001,，,-X,补,=0.01111,，,Y,补,=0.11001,，,-Y,补,=1.00111,X+Y,补,=0.01010,x+y,=0.01010,X-Y,补,=X,补,+-Y,补,=0.11000,x-y,=0.11000,计算题,17.,假设在机器中浮点的表示格式为：,当采用下列,4,种不同编码方式时（阶码基值为,2,，尾数以规格化数表示），求十进制数,-123.625,在机器中的表示形式。当尾数用原码表示，阶码用补码表示,?,当尾数用补码表示，阶码用补码表示,?,当尾数用原码表示，阶码用移码表示,?,当尾数用补码表示，阶码用移码表示为,?,该机器表示的最大浮点数是多少？,计算题,解：,当尾数用原码表示，阶码用补码表示：,0111111110111010,当尾数用补码表示，阶码用补码表示：,0111100001000110,当尾数用原码表示，阶码用移码表示：,1111111110111010,当尾数用补码表示，阶码用移码表示：,1111100001000110,该机器表示的最大浮点数是,2,7,*,（,1-2,-11,）,计算题,18.,已知,x,和,y,用变形补码计算,x+y,同时指出是否溢出。,x=0.11011 y=0.00011,x=0.11011 y=-0.10101,计算题,19.,已知,x=0.11011,y=-0.11111,用原码乘法器分别计算,x*y,。列出计算过程。,计算题,解：,输入数据为,x,原,=01101 y,原,=11011,因符号位单独考虑，算前求补输出后：,x=1101,，,y=1011,1101,1011,1101,1101,0000,+1101,10001111,乘积符号位运算结果为,:,算后求补及输出为,10001111,，加上乘积符号位,1,，得原码乘积值,xy,原,=110001111,，,换算成二进制数真值,xy,=,（,-10001111,）,2,=,（,-143,）,10,设计题,1.,用,1K4b/,片的存储芯片构成一个,4K8b,的存储器，地址线,A11A0,（低），双向数据线,D7D0,，,WE,控制读写，,CS,为片选输入端。画出芯片级逻辑图，注明各种信号线，列出片选逻辑式。,设计题,1.,分析：,1K4b,的芯片 有地址线,10,条，,A9A0,数据线,4,条,D3D0,；,4K8b,的芯片 有地址线,12,条，,A11A0,数据线,8,条,D7D0,；,所以需要,4K8b/1K4b=42=8,片；,2,片一组先构成,8,位的，需要用,4,组；用一个,2,：,4,译码器对高位地址进行译码，输出连接到,CS,片选；,WE,控制读写，,CE,为片选输入端；,相应的连线进行连接；,设计题,2.,芯片级逻辑图如下,：,（分析,6,分，图,8,分，共,14,分）,设计题,2.,用,16K 4,位的,DRAM,芯片构成,64K 8,位的存贮器。要求：,（,1,）共需要多少,RAM,芯片？,（,2,）画出该存储器组成的逻辑框图。,设计题,1.,分析：,16K4b,的芯片 有地址线,14,条，,A13A0,数据线,4,条,D3D0,；,64K8b,的芯片 有地址线,16,条，,A15A0,数据线,8,条,D7D0,；,所以需要,64K8b/16K4b=42=8,片；,2,片一组先构成,8,位的，需要用,4,组；用一个,2,：,4,译码器对高位地址进行译码，输出连接到,CS,片选；,WE,控制读写，,CE,为片选输入端；,相应的连线进行连接；,设计题,2.,芯片级逻辑图如下：,设计题,3.,用,16k8,位的,SRAM,芯片构成,64K16,位的存储器，地址线,A16A0,（低），双向数据线,D16D0,，,WE,控制读写，,CS,为片选输入端。画出芯片级逻辑图，注明各种信号线，列出片选逻辑式。,设计题,存储器容量为,64K16,位，其地址线为,16,位（,A15A0,），数据线也是,16,位（,D15D0,）,SRAM,芯片容量为,16K8,位，其地址线为,14,位，数据线为,8,位，因此组成存储器时须字位同时扩展。字扩展采用,2,：,4,译码器，以,16K,为一个模块，共,4,个模块。位扩展采用两片串接。,设计题,