计算机组成原理A作业答案

1、计算机组成原理 A形考作业一、选择题:1 机器数_B_中，零的表示形式是唯一的。A.原码B.补码C.移码D .反码2 .某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的最大正小数为_C_,最小负小数为+（u, .1 C.3.加法器采用并行进位的目的是A .提高加法器的速度B. +（屮-1）, -（l-2-ie）D .+（屮-叭 -（1-2七）_A_。B.快速传递进位信号C.优化加法器结构D .增强加法器功能4.组成一个运算器需要多个部件，但下面所列_D_不是组成运算器的部件。A .状态寄存器B.数据总线C. ALUD .地址寄存器、判断题：判断下列说法是否正确

2、，并说明理由。1 . ASCII编码是一种汉字字符编码；错ASCII编码是一种西文字符编码2. 般采用补码运算的二进制减法器，来实现定点二进制数加减法的运算；错 一般采用补码运算的二进制 加法器，来实现定点二进制数加减法的运算3. 在浮点数表示法中，阶码的位数越多，能表达的数值精度越高；错在浮点数表示法中，阶码的位数越多，能表达的数值范围越大；数值精度与尾数的位数有关。4. 只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。错定点数运算和浮点数运算都可能产生溢出。三、简答题：1 .简述奇偶校验码和海明校验码的实现原理。答：奇偶校验码实现原理：通常是为一个字节补充一个二进制位，称为校验位（1）校

3、验码的构成规则偶校验：每个码字（包括校验位）中 1的数目为偶数。奇校验：每个码字（包括校验位）中 1的数目为奇数。海明校验码的实现原理：是将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位进行奇偶测试。在一个数据位组中加入几个校验位，增加数据代码间的码距，当某一位发生变化时会引起校验结果发生变化，不同代码位上的错误会得出不同的校验结果。因此，海明校验能检测出两位错误，但只能纠正1位错误。2. 简述教材中给出的 MIPS计算机的运算器部件的功能和组成。参见教材P48-P49。3. 浮点运算器由哪几部分组成？参见教材P61。4. 假定 X = 0.0110011*2 11 , Y = 0.1101

4、101*2 -10 （此处的数均为二进制），在不使用隐藏位的情况下，回答下列问题：（1） 浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出该浮点数能表示的绝对值最 大、最小的（正数和负数）数值；（2）写出X、Y的浮点数表示。-70.1000000*2 -7绝对值最大的负数(2) X 浮： 0 符号位-0.1111111*21010 1100110 阶码 尾数绝对值最小的负数 -0.1000000*2经过规格化处理)解：1)尾数用 8 位原码表示该浮点数能表示的 最大的正数 0.1111111*2 7 最小的正数Y 浮： 0 0110 1101101符号位 阶码 尾数四、计算题：1将十

5、六进制数据 14.4CH 表示成二进制数，然后表示成八进制数和十进制数。14.4CH=(10100.01001100)2=(24.23)8=(20.296875)10 2对下列十进制数表示成 8 位(含一位符号位)二进制数原码和补码编码。(1)17；(2)-17解：(1)17 原=0001000117补=00010001(2)-17 原=10010001-17 补=111011113已知下列各 x 原，分别求它们的 x 反和 x 补。(1) x原=0.10100;( 2) x原=1.00111;( 3) x原=010100;( 4) x原=110100解：(1)因为x原=0.10100,所以

6、x0 故x反=x补=0.10100(2) 因为x原=1.00111 所以 x0,故x反=1.11000, X补=1.11001(3) 同理x反=冈补=010100;(4) x反= 101011 凶补=1011004.写出X = 10111101 , Y =- 00101011的双符号位原码、反码、补码表示，并用双符号补码计算两 个数的差。x 原=x补二x反=00 10111101y原=11 00101011 y 反=11 11010100y 补=11 11010101 -y 补=00 00101011x-y补二x补+-y补=00 10111101+00 00101011 =00 1110100

7、0ALU的符号运算之处。故 x-y= 11101000双符号位用于简化补码加减运算时的判别溢出，它只出现在计算机组成原理 A 形成性考核作业、选择题： 1计算机硬件能直接识别和运行的只能是_A 程序。A.机器语言B.汇编语言C.高级语言D . VHDL2指令中用到的数据可以来自 _ACE （可多选）。A 通用寄存器E. 内存单元3汇编语言要经过D 指令寄存器B.微程序存储器C.输入输出接口F. 磁盘A 编译程序B.数据库管理程序C.汇编程序D 文字处理程序_A的翻译才能在计算机中执行。B.执行语言翻译D 完成数据运算6从资源利用率和性能价格比考虑，指令流水线方案A ，多指令周期方案 _B，单指

8、令4在设计指令操作码时要做到 _ABD （可多选）。A 能区别一套指令系统中的所有指令B.能表明操作数的地址C 长度随意确定D 长度适当规范统一 5控制器的功能是 _A。A 向计算机各部件提供控制信号C .支持汇编程序 周期方案 _CA .最好 B.次之 C.最不可取D.都差不多、判断题： 判断下列说法是否正确，并说明理由。1变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。正确。寄存器作为变址寄存器使用，数值作为偏移量。2计算机的指令越多，功能越强越好。错误。3. 程序计数器PC主要用于解决指令的执行次序。错误。程序计数器 PC 主要用于提供指令在内存中的地址。4微程序控制器的运行速度一般要

9、比硬连线控制器更快。正确 三、简答题：1一条指令通常由哪两个部分组成？指令的操作码一般有哪几种组织方式？各自应用在什么场合？ 各自的优缺点是什么？ 答：一条指令由操作码和操作数地址码两部分组成。对操作码的组织与编码有以下三种：（1）定长的操作码的组织方案优点：计算机的硬件设计简单，指令译码和执行速度快。 缺点：当指令数量增多、指令字单独为操作码划分出固定的多位后，留给表示操作数地址的位数就会严重 不足。适用于字长较长的计算机系统，如 32位或 32位以上。（2）变长的操作码的组织方案 优点：在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数又能尽量满足操作数地址的要求。 缺点：计算机的硬件设计复杂

10、，指令译码和执行速度较慢。适用于字长较短的计算机系统，如 16位或 16位以下。（3）操作码字段与操作数地址有所交叉的方案 优点：在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数又能尽量满足操作数地址的要求。操作码不再 集中在指令字的最高位，而是与表示操作数地址的字段有所交叉。缺点：计算机的硬件设计复杂，指令译码和执行速度较慢。这种方案不很常用。2如何在指令中表示操作数的地址？通常使用哪些基本寻址方式？答：指令中要用到的操作数一般可以来自以下三个部件：CPU内部的通用寄存器，此时应在指令中给出用到的寄存器编号（寄存器名）；外围设备（接口）中的一个寄存器，通常用设备编号或设备入出端口 地址、或设备

11、映像地址（与内存储器地址统一编址的一个设备地址编号）来表示；内存储器的一个存储 单元，此时应在指令中给出该存储单元的地址。计算机的寻址方式：（ 1）立即数寻址：操作数直接给出在指令字中，即指令字中直接给出的不同再是操作数地址，而是操作数本身。（ 2）直接寻址：操作数地址字段直接给出操作数在存储器中的地址。（ 3）寄存器寻址：指令字中直接给出操作数所在的通用寄存器的编号。（ 4）寄存器间接寻址：指令字中给出通用寄存器的编号，在寄存器中给出的不是一个操作数，而是操作数地址时，就可以用这一地址去读写存储器。（5）变址寻址：指令字中给出的一个数值（变址偏移量）与指定的一个寄存器（变址寄存器）的内容 相

12、加之和作为操作数的地址，用于读写存储器。（6）相对寻址：指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序计数器PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。（7）基地址寻址：把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地址寄存器）的内容相加之和作为 操作数的地址或指令的地址。（ 8）间接寻址：指令字的地址字段给出的既不是一个操作数的地址，也不是下一条指令的地址，而是一个操作数地址的地址，或一条指令地址的地址。（ 9）堆栈寻址：堆栈是存储器中一块特定的按“后进先出”原则管理的存储区，该存储区中被读写单元的地址是用一个特定的寄存器命同的，该寄存器被称为堆栈指针（SP）。如果有些指令，其操作码

13、部分已经指明一个操作数为堆栈中的一个单元的内容，则它已经约定将使用SP访问该单元，故不必在指令的操作数地址字段中另加说明。3为读写输入 /输出设备，通常有哪几种常用的寻址方式用以指定被读写设备？要完成对I/O设备的读写操作，多数情况下，是在CPU与相应设备的接口卡的某一寄存器的某一寄存器卡之间完成。应先把这一 I/O 设备的入出端口地址送到地址总线上，再向接口卡发出读写操作。为读操 作时，还要把读出的内容保存到相关的寄存器中；为写操作时，还要把准备写到接口卡的寄存器中的数据 事先送到数据总线上。写接口OUT读接口用IN。4简述计算机中控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和硬连线的控制器在组成

14、和运行原理方 面有何相同和不同之处？计算机的控制器的功能是向整机每个部件提供协同运行所需要的控制信号。是依据当前正在执行的指 令和它所处的执行步骤，形成并提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。控制器的基本组成：1程序计数器（PC）：能提供指令在内存中的地址的部件，服务于读取指令，并接收下条要执行的指 令地址；2. 指令寄存器（IR）:能保存读来的指令内容的部分，以保存本指令执行的整个过程中要用到的指令 本身的主要信息；3. 脉冲源和启停控制逻辑：是指令执行的步骤标记线路，它标记出每条指令的各执行步骤的相对次序 关系；4. 时序控制信号的产生部件：依据指令内容、指令的执行步骤（时刻），也许

15、还有些别的什么条件信 号，来形成并提供出当前各部件本时刻要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制 下协同运行，产生预期的执行结果，也就是执行一条又一条的指令。组合逻辑的控制器和和程序的控制器是计算机中两种不同类型的控制器,共同点：基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号, 组成部分都有程序计数器 PC,指令寄存器 IR, 都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能 ;不同点：主要表现在处理指令执行步骤办法,提供控制信号的方案不一样 ,组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤 ,用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号,其优点是运行速度明显地快 ,缺点是设计与实

16、现复杂些 ,但随着大规模现场可编程集成电路的出现,该缺点已得到很大缓解 ;微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤 ,应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的, 并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的 ,其缺点是运行速度要慢一点 ,优点是设计与实现简单些 ,易用于实现系列计算机产品 的控制器 , 理论上可实现动态微程序设计 .5控制器的设计和该计算机的指令系统是什么关系？6指令采用顺序方式、流水线方式执行的主要差别是什么？各有什么优点和缺点？计算机组成原理 A 形成性考核作业三、选择题：1下列部件(设备)中，存取速度最快的是_B_ 。A .光盘存储器B. CPU的寄存器C .软盘存

17、储器D .硬盘存储器2 .某SRAM芯片，其容量为1KX8位，加上电源端和接地端， 该芯片引出线的最少数目应为 _D.A. 23B. 25C. 50D. 203 .在主存和 CPU之间增加Cache的目的是 CA .扩大主存的容量B. 增加CPU中通用寄存器的数量C. 解决CPU和主存之间的速度匹配 D .代替CPU中的寄存器工作I/O 设备是靠 _A来区分的。B.不同的数据和指令代码D .不同的地址4. 在独立编址方式下，存储单元和A .不同的地址和指令代码C.不同的数据和地址5. 随着 CPU 速度的不断提升，程序查询方式很少被采用的原因是_DB.硬件结构简单A .硬件结构复杂C. CPU

18、 与外设串行工作D. CPU 与外设并行工作6. 在采用 DMA 方式的 I/O 系统中，其基本思想是在 _B_之间建立直接的数据通路 。A. CPU与外设B.主存与外设C. CPU与主存D .外设与外设二、判断题： 判断下列说法是否正确，并说明理由。1 CPU 访问存储器的时间是由存储器的容量决定的，存储器容量越大，访问存储器所需的时间越长。 错误。 CPU 访问存储器的时间是由存储器的存取时间决定的。2引入虚拟存储系统的目的，是为了加快外存的存取速度。 错误。引入虚拟存储系统的目的，是为了解决内存容量不足。3按主机与接口间的数据传送方式，输入/输出接口可分为串行接口和并行接口。正确4DMA

19、 控制器通过中断向 CPU 发 DMA 请求信号。 错误。数据传送通过向 DMA 控制器发请求信号。三、简答题：1 在三级存储体系中，主存、外存和高速缓存各有什么作用？各有什么特点？答：(1)三级存储体系由高速缓存Cache,主存,外存组成.(2) Cache由高速半导体存储器(通常采用SRAM芯片)构成,主存由半导体存储芯片(DRAM构成,外存由 磁盘 , 磁带等磁表面存储器和光盘存储器构成 .(3) Cache存放CPU当前访问频繁的程序和数据.主存存放CPU当前需要运行的程序和数据.外存存放 CPU暂不使用的程序和数据.(4.)Cache 采用随机存取方式 , 工作速度最快 , 存储容量最小 . 主存采用随机存取方式 , 工作速度介于 cache 和外存之间 , 存储容量中等 . 外存采用顺序存取和直接存取方式 , 工作速度最慢 , 存储容量最大 .2什么是随机存取方式？哪些存储器采用随机存取方式？ 如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关，这种存 储方式称为 随机存取方式 。半导体存储器和磁芯存储器都是随机存储器。3什么是虚拟存储器？它能解决什么问题？为什么？答：所谓虚拟存储器 , 是指具有请求调入功能和置换功能 , 能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存