计算机组成原理期末考试范围

1、Take-home Exam TwoID: Name:张林一. 选择题 （每小题2分，共20分）1 计算机系统中的存贮器系统是指_D_。A RAM存贮器B ROM存贮器C 主存贮器D cache、主存贮器和外存贮器2 某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为_B_。A +（1 2-32） B +（1 2-31） C 2-32 D 2-313 存储单元是指_B_。A 存放一个二进制信息位的存贮元B 存放一个机器字的所有存贮元集合C 存放一个字节的所有存贮元集合D 存放两个字节的所有存贮元集合；4 变址寻址方式中，操作数的有效地址等于_C_。A 基值寄存器内

2、容加上形式地址（位移量）B 堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）C 变址寄存器内容加上形式地址（位移量）D 程序记数器内容加上形式地址（位移量）5. 六七十年代，在美国的_D_州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是_它也是_的发源地。A 马萨诸塞 ，硅矿产地，通用计算机B 加利福尼亚，微电子工业，通用计算机C加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机D加利福尼亚，微电子工业，微处理机6. 用某个寄存器中操作数的寻址方式称为_C_寻址。A 直接 B 间接 C 寄存器 D 寄存器间接7. 某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是_A_。 A 4MB B 2MB C

3、2M D 1M8. 主存贮器和CPU之间增加cache的目的是_A_。A 解决CPU和主存之间的速度匹配问题B 扩大主存贮器容量C 扩大CPU中通用寄存器的数量D 既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_C_。 A. 每一条机器指令由一条微指令来执行 B. 每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行 C. 每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D. 一条微指令由若干条机器指令组成10. 程序控制类指令的功能是_D_。 A 进行算术运算和逻辑运算 B 进行主存与CPU之间的数据传送 C 进行CPU和I / O设备之间的数据传送

4、 D 改变程序执行顺序 二. 填空题 （每空1分 ，共20分）1. CPU从 _存储器_取出一条指令并执行这条指令的时间和称为_指令周期_。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是 _不相同的_。2. 微程序设计技术是利用_软件_方法设计_控制器_的一门技术。具有规整性、可维护性、 _等一系列优点。3. 对存储器的要求是 _速度快_， _容量大_，_价格低_。为了解决这三方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构。4. RISC指令系统的最大特点是： _指令条数少_； _指令长度固定_; _指令格式和寻址方式_种类少。只有取数 / 存数指令访问存储器。5. 指令操作码字段表征指令的_，而地

5、址码字段指示_。6. 在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_.总线 _。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、_地址_、C._ 控制 _信息。7. 指令系统是表征一台计算机_性能_的重要因素，它的_格式_和_功能_不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。三. 应用题 （每小题8分，共40分） 1. 求证：X补+ Y 补 = X + Y 补 （mod 2）证：x补+y补=x+y补 (mod2)现分四种情况来证明。假设采用定点小数表示，因此证明的先决条件是|x|1，|y|1,|x+y|0,y0,则x+y0相加两数都是正数，故其和也一定是正数。正数的补

6、码和原码是一样的，根据数据补码定义可得：x补+y补=x+y=x+y补 (mod2)(2) x0,y0或x+y0时，2+(x+y)2,进位2必丢失，又因（x+y）0,所以x补+y补=x+y=x+y补 （mod2）当x+y0时，2+(x+y)2,又因（x+y）0,所以x补+y补=2+(x+y)=x+y补 (mod2)(3)x0,则x+y0或x+y0这种情况和第二种情况一样，把x和y的位置对调即得证。(4)x0,y0,则x+y0相加两数都是负数，则其和也一定是负数，因为x补=2+x, y补=2+y所以x补+y补=2+x+2+y=2+(2+x+y)上式右边分为“2”和（2+x+y）两部分。既然（x+y

7、）是负数，而其绝对值又小于1，那么（2+x+y）就一定是小于2而又大于1的数，进位“2”必丢失。又因（x+y）0,所以x补+y补=2+(x+y)=x+y补 (mod2)2. 某计算机字长32位，有16个通用寄存器，主存容量为1M字，采用单字长二地址指令，共有64条指令，试采用四种寻址方式（寄存器、直接、变址、相对）设计指令格式。解：64条指令需占用操作码字段（OP）6位，源寄存器和目标寄存器各4位，寻址模式（X）2位，形式地址（D）16位，其指令格式如下： 31 26 25 22 21 18 17 16 15 0OP目标 源X D寻址模式定义如下：X= 0 0 寄存器寻址 操作数由源寄存器号和

8、目标寄存器号指定X= 0 1 直接寻址 有效地址 E= (D)X= 1 0 变址寻址 有效地址 E= (Rx)D X= 1 1 相对寻址 有效地址 E=（PC）D 其中Rx为变址寄存器（10位），PC为程序计数器（20位），位移量D可正可负。该指令格式可以实现RR型，RS型寻址功能。3. 有一个16K16的存储器，由1K4位的DRAM芯片构成问:（1）总共需要多少DRAM芯片?（2）画出存储体的组成框图。存储器的总容量为16K16位=256K位，所以用RAM芯片为4K位，故芯片总数为 256K位/4K位 = 64片。 （2）由于存储单元数为16K，故地址长度为14位（设A13A0）。芯片单元数

9、为1K则占用地址长度为10位（A9A0）。每一组16位（4片），共16组，组与组间译码采用 4：16译码。组成框图如图A5.4所示。 A9A0CS15 CS1 CS0 CS15 CS2 CS1 CS01K4 1K4 1K4 4:16译码器 4 4 4 A13 A12 A11 A10D15-D0 图A5.44. 已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用4K4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，问：（1） 若每个摸条为32K8位，共需几个模块条？（2） 每个模块内共有多少片RAM芯片？（3） 主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块条？解：（1）由于

10、主存地址码给定18位，所以最大存储空间为218 = 256K，主存的最大 容量为256KB。现每个模块条的存储容量为32KB，所以主存共需256KB / 32KB = 8 块板。 （2） 每个模块条的存储容量为32KB，现使用4K4位的RAM芯片拼成4K8位（共8组），用地址码的低12（A0A11）直接接到芯片地址输入端，然后用地址的高3位（A14A12）通过3 ：8译码器输出分别接到8组芯片的选片端。共有82 = 16个RAM。 （3） 据前面所得，共需8个模条，每个模条上有16片芯片，故主存共需816 =128片RAM芯片。5. 某微机的指令格式如下所示： 15 10 9 8 7 0操作码

11、XDD: 位移量X:寻址特征位 X=00：直接寻址； X=01：用变址寄存器X1进行变址； X=10：用变址寄存器X2进行变址； X=11：相对寻址设（PC）=1234 H,( X1)=0037H,( X2)=1122H(H代表十六进制数)，请确定下列指令的有效地址。4420H 2244H 1322H 3521H 6723H解: 1）X=00 , D=20H ,有效地址E=20H 2) X=10 , D=44H ,有效地址E=1122H+44H=1166H 3) X=11 , D=22H ,有效地址E=1234H+22H=1256H 4) X=01 , D=21H ,有效地址E=0037H+2

12、1H=0058H 5）X=11 , D=23H ,有效地址 E=1234H+23H=1257H四. 简答题（每题5分，共20分）1. DRAM存储器为什么要刷新？解：DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。2. CPU中有哪些主要的寄存器？其功能是什么？（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）：作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差 别。 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：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。