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计算机组成与结构练习题一、填空题 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。 计算机中所有的信息都是以 二进制 编码存储、加工和传送。 运算器通常包括 定点运算器 和浮点运算器两种类型。 运算器的主要功能是进行 算术运算和逻辑运算 。 运算器组成部件的核心是 ALU 。 在定点二进制运算器中，加减法是采用 补码 进行运算的。 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。 加法器采用并行进位的目的是提高加法器运算速度。 计算机硬件能直接识别和运行的只能是 机器语言 程序。 指令由 操作码 和操作数两部分组成。 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。 OUT 80H是将 R0 的低字节 的内容送到 显示器屏幕 。 以下是汇编语言的环境，以此为依据填空：u 2000 2000 0960 INC R6 2002 8312 STRR R1，R2 2003 41FC JR 2000 U 是 反汇编 命令，JR 2000指令占用存储器 1个字，STRR R1，R2指令的机器码是 1000 0011 ，程序的起始地址是 2000 H ，INC R6指令的操作码是 00001001 。 以下是汇编语言的环境，以此为依据填空：u 2000 2000 8820 0001 MVRD R2，0001 2002 8810 4005 MVRD R1，4005 2004 0521 TEST R2，R1U 是 反汇编 命令，MVRD R2，0001指令占用存储器 2 个字，MVRD R2，0001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 。 控制器的主要功能是向计算机其它部件提供 控制 信号。 下一条指令的地址存放在 PC （R5） 寄存器中。 IR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 。 从存储器中读出的指令机器码存放在 IR （指令寄存器） 中。 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。 任何指令周期的第一步必定是 取指 计算机中的存储器部件主要用来存放 程序 和 数据 。 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。 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。 三级存储器是由 cache ， 主存 ， 虚存 构成的。 SRAM 芯片的存储容量为4K*8 bit，其地址线和数据线数目分别为 12和8 。 动态存储器要刷新的原因是 ；和静态存储器相比，其优点是 。 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。 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 。 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 。 采用虚拟存储器的目的是 。 计算机中的高速缓存和主存相比，其主要特点是 。 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 。 读接口用到两个步骤，其中第一个是 。 计算机的总线由控制总线、 和 组成。 总线的基本特性是 和 。 DMA传输方式中，直接在 和 之间进行数据传输二、简答题 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？ 运算器、控制器的主要功能是什么？ 为什么在计算机中主要使用二进制码？ 定点运算器加减运算为什么采用补码？ 定点运算器的主要功能是什么？ 简述定点运算器的主要组成。 指令由哪几部分组成？各有什么作用？ 操作数的来源、去向主要有哪几种类型？ 指令操作码的组织和编码方式有哪几种？ 从功能上分，指令系统主要应设置哪些指令？ 什么是寻址方式？主要的寻址方式有哪些？ 控制器的主要功能是什么？ 硬连线控制器的特点是什么？ 指令的执行步骤主要有哪些？ 硬连线控制器主要由哪几部分组成？ 两种结构的控制器各自生成控制信号的方法有何不同？ 节拍发生器的作用是什么？节拍分配应遵循的原则是什么？ 存储器的主要性能指标是什么？ 程序运行局部性原理 简述内存的读写过程。 简述存储器系统追求的目标与实现方法。 三级结构存储器的组成？各级主要解决什么问题？ 简述高速缓冲存储器的作用与实现。 计算机系统如何解决各种外围设备与CPU的连接？ 总线的基本特性是什么？ 输入输出接口的主要功能是什么？ 什么是总线周期？ 常用的输入输出方式有哪几种？ 简述程序直接控制方式的工作原理及特点。 采用中断传输的优点是什么？ 什么是中断优先级？常用的优先级排队方法有哪些？ 中断处理过程有哪几个主要阶段？三、综合题 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 ： 00 00111001 +11 01110110 = 11 10101111 无溢出 为-(25 +15)= 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I8 I7 I6结果处理I5I4I3运算功能I2I1I0数据组合B Q YR S0 0 0QFFR+SAQ0 0 1FS-RAB0 1 0BFAR-S0Q0 1 1BFFRS0B1 0 0BF/2QQ/2FRS0A1 0 1BF/2FRSDA1 1 0B2FQ2QFRSDQ1 1 1B2FFRSD0操作I8 I7 I6I5 I4 I3I2 I1 I0A口B口1234HR3R3+R6 R6R12R10R0-R1R1R1+1R1R1R12R1R1取反R2/2R32*R2R3表2 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) 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) 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。 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？ 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。 设CPU有地址线A0A19，数据线D0D15，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。 2、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=1/100s=0.01s5个时钟周期=50.01s=0.05s数据传输率=16bit/0.05s=40106B/s3根据教学计算机B组指令LDRR R2,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-I0S