计算机组成原理 内部(不可外传!切记)

1、第1章 计算机系统概论(giln)1、冯.诺依曼体系结构的计算机包括几部分： 答：运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备。2、何谓计算机体系结构？计算机组成？计算机实现？ 答：计算机体系结构指程序员（主要是指汇编(hubin)、操作系统程序员）所看到的机器的属性，即机器的概念性结构和功能表现。 计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。 计算机实现是计算机组成的物理实现。共二十三页第1章 计算机系统概论(giln)3、计算机的主要性能指标是速度。衡量速度的参数有主频、 CPI、 MIPS、 MFLOPS。请解释这些参数含义。答：主时钟的频率（f）叫CPU的主频。主频的倒数称为: CPU时钟周期

2、（T），即T=1/f。 CPI:表示每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时 钟周期数。MIPS：表示每秒钟执行百万条指令数。(定点机速度指标(zhbio)MFLOPS：表示每秒百万次浮点操作次数。共二十三页第2章 运算(yn sun)方法和运算(yn sun)器1、8位补码定点整数的范围(fnwi)是：-128 +127 2、写出8位补码(F9)16所对应的定点整数十进制真值： (F9)16 =(11111001)2 真值为：-(0000111)2 = -(7)10 共二十三页3、将十进制数 -35.875 转化(zhunhu)为IEEE 754 标准的32位单精度 浮点数。 答： -35

3、.875= -100011.111 = - 1.00011111 2+101 S=1 E=101+01111111=10000100 M=00011111000000000000000 浮点数为： 1 10000100 00011111000000000000000共二十三页4、英文字母的编码是什么？占几个字节？ 答：ASCII码，用1个字节存储。 5、国标码用于表示(biosh)什么？如何表示(biosh)与存储？ 答：用于表示汉字。用4位16进制数字表示， 2个字节存储。共二十三页第3章 多层次的存储器1、存储器的主要功能是什么？ 答：存储程序和数据。2、计算机字长(z chn)16位，其

4、存储容量为32MB，若按双字编址，它的寻址范围是多少？ 答：(32M8位)/32位=8M3、某SRAM芯片，其存储容量为64K16位，该芯片的地 址线和数据线数目各为多少？答：地址线：16位。 数据线：16位。 共二十三页4、按照小端及大端存放规则，写出数据 12345678H在连 续4个内存(ni cn)单元（00050H00053H）中的存放结果。 答：小端规则 大端规则78563412000500005100052000531234567800050000510005200053共二十三页5、存储器分级的目的是什么？ Cache-主存存储层次用 来解决什么问题？ 主存-辅存存储层次用来解

5、决什么 问题？答：Cache-主存存储层次用来解决主存速度低的问题，弥补CPU与主存在速度上的差异，在主存和Cache之间增加辅助硬件使主存和Cache构成一个整体，从CPU角度看，CPU访问Cache存储系统时，速度接近Cache速度，而容量是主存容量，价格/容量比接近主存。Cache存储系统对系统程序员和应用程序员都是透明(tumng)的，因为CPU对Cache和主存层次的调度全部由硬件实现。 主存-辅存存储层次用来解决主存容量小的问题，在主存和辅存之间增加辅助硬件和辅助软件，使主存和辅存构成一个整体，扩大程序可访问的存储空间，通过把磁盘空间当作主存空间供程序使用，建立起一个虚拟存储器。共

6、二十三页6、存储器扩展技术主要解决什么？什么是位的扩展，什么是字的扩展？ 答：解决芯片容量与系统容量匹配问题。当芯片数据线位数少于系统数据位数时，需要位扩展；单芯片地址位数少于系统地址位数时。需要字扩展。7、提高访存速度可采取哪些措施？ 答：(1)采用高速器件，比如SDRAM、 DDR SDRAM、 DDR2 SDRAM 、 DDR3 SDRAM。 (2)增加(zngji)高速缓冲存储器cache 。 (3)并行存储结构等。共二十三页8、主存与Cache的地址映射有几种方式？都是什么方式？哪种方式比较实用？ 答：三种映射方式：全相联映射、直接映射、组相联映射。 其中组相联映射融合了前两种映射的

7、优点，最实用。9、主存和辅存在存储程序方面有什么区别？CPU访问这两种存储器的方式是否相同？ 答：主存存储正在或将要执行的程序。执行过的程序也可能存放在主存中。主存只能暂时保存程序，断电即消失。 辅存存放暂不执行或不准备执行的程序；可以长久保存。 CPU可以直接访问主存，无需任何软件驱动(q dn)。但不能直接访问辅存，需要操作系统将辅存的内容调入主存方可访问。共二十三页10、存储器有24位地址，16位字长。现有(xin yu)芯片 512K8位，需要如何扩展？扩展几片芯片？用几位 地址进行片选？答：需要进行字、位扩展； 扩展芯片数为=(16M16位)/(0.5M8位)=322=64片 用5位

8、地址(A23A19)进行片选，使用532译码器。共二十三页11.一台计算机按字节寻址，其内存为1M。数据块的大小是16个字节，Cache的大小是64K字节。采用两路组相联映射，给内存地址为F0010H和CABBEH两个地址对应的标记、组号和字号。 解：主存1M，地址总线是20位。 每个数据块16个字节=24B， 字号 = 4位 Cache的组数=216/(224)=211 组号 = 11位 标记=20-11-4=5位 主存地址格式(g shi)如下：标记 5位组号11位字号 4位共二十三页 F0010= 1111 0000 0000 0001 0000 字号(z hao) = 0000 组号

9、=000 0000 0001 标记=11110 CABBE= 1100 1010 1011 1011 1110 字号 = 1110 组号 =010 1011 1011 标记 =11001 共二十三页第4章 指令系统1、什么是指令系统？为什么说指令系统是计算机中软件 和硬件分界的接口？答：一台计算机中所有(suyu)机器指令的集合，称为这台计算机 的指令系统。它就是这台机器的机器语言。在它之下 是硬件实现电路，之上是各种软件程序实现。所以说 指令系统是计算机中软件和硬件分界的接口。共二十三页2、指令格式分为几个字段，各字段表示什么内容？ 答：指令格式分为操作码和操作数两个字段。 操作码OP表示该

10、指令应进行什么性质的操作。不同的指令用操作码字段的不同编码来表示，每一种编码代表一种指令。若操作码字段有n位，则可表示2n条指令有2n种不同的基本操作。 操作数表示指令所要处理的数据(shj)。常以数据(shj)所在单元的地址形式给出。也称 “地址码A”。 操作数的来源通常为一个立即数（在指令代码中直接给出）、寄存器中内容、存储单元的内容或I/O端口的内容。 共二十三页3、操作数为什么又被称为地址码？指令中常用的操作数的 个数是多少？答：操作数常以数据所在单元的地址(dzh)形式给出。所以又称为地址码A。 指令中常用的操作数的个数为3、2、1、0.对应的指令称为三地址指令、二地址指令、单地址指

11、令和零地址指令。共二十三页4、指令系统中采用不同寻址方式的主要目的是什么(shn me)？答：缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性 。5、哪种寻址方式获取操作数的速度最快？答：立即寻址。6、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数以外，另一个数常需采用何种寻址方式？答：隐含寻址。7、说明指令寻址。 答：顺序寻址、跳跃寻址（相对寻址）。共二十三页8、指出四种不同的寻址方式(fngsh)；说明每种寻址方式(fngsh)操作数的位置及寻址过程。答：(1)立即寻址：操作数在指令中。取出指令立即得到 操作数。 (2)寄存器寻址：操作数在寄存器中，指令中给出寄存 器地址，用此地

12、址访问寄存器得到操作数。 (3)直接寻址：操作数在存储器中，指令中给出存储器 地址，用此地址访问存储器得到操作数。 (4)寄存器间接寻址：操作数在存储器中，指令中给出寄存器地址为形式地址，用此地址访问寄存器得到操作数实际地址，再用该地址访问存储器得到操作数。共二十三页9、指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析(fnx)指令格式的特点。 15 9 7 4 3 0OP源寄存器目标寄存器解：指令格式的特点为 （1） 单字长（16位）二地址(dzh)指令； （2） 操作码字段OP可以指定的27=128条指令； （3） 源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器（可分别指定16个寄存器），是RR（寄存器-寄

13、存器）型指令，两个操作数均在寄存器中； （4）操作数寻址方式是寄存器寻址。共二十三页10.指令结构如下：分析(fnx)该指令格式及寻址方式答：双字长指令，OP=6，最多可定义64条不同的指令； 指令类型为RS型，源操作数采用寄存器寻址，目标 操作数采用变址寻址（操作数在内存，有效地址为 变址寄存器内容加上偏移量）。 1510 7 4 3 0OP源寄存器变址寄存器偏移量(16位)共二十三页11、基本的指令类型有哪些？答：数据(shj)传送类、运算(算数、逻辑、移位运算)类及控制转移类指令。12、执行子程序调用的指令时，如何保护断点信息？答：断点信息即PC值，保存到堆栈中。共二十三页13、比较转移

14、指令和子程序调用指令在功能上的异同点。答：转移指令和子程序调用指令都属于控制转移 类指令； 转移指令分为无条件转移和条件转移。 无条件转移是将该指令中地址(dzh)字段内容的内容 写入PC中，改变指令执行顺序； 条件转移指令是当条件满足时，计算机把该指 令中地址字段内容直接写入PC中或者与pc中的 内容相加后结果写入PC中； 子程序调用是把当前程序的断点(PC值)保存到 系统堆栈中，然后由子程序名求得子程序的入 口地址，最后把子程序的入口地址写入PC，从 而将程序控制转移至被调子程序。共二十三页内容摘要第1章 计算机系统概论。计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。答：解决芯片容量与系统容量匹配问题。当芯片数据线位数少于系统数据位数时，需要位扩展。辅存存放暂不执行或不准备执行的程序。采用两路组相联映