上半年计算机原理第2次作业

2016年上半年网络学院《计算机原理》作业2一.填空题：1．对存储器的访问包括_____读_______和_______写_______两类。2．在存储器中用___地址_____来区分不同的存储单元，1GB=_1024×1024____KB。3.存储器的技术指标有___存储容量___、____存取时间___、____存储周期___、___存储器带宽___。4.CPU能直接访问__cache____和_主存______，但不能直接访问___硬盘___和____光盘______。5.地址译码分为_______单译码________方式和________双译码_______方式。6.CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为_____指令寄存器_____，保存下条指令地址的寄存器为___程序计数器____，保存CPU访存地址寄存器为___内存地址寄存器_____。7.计算机的主存容量与___计算机地址总线的根数__有关，其容量为___2地址线数______。8.计算机系统中的存储器分为____内存____和____外存___。在CPU执行程序时，必须将指令存放在__内存______中。9.在同一微周期中______不可能同时出现_____的微命令，称之为互斥的微命令；在同一微周期中______可以同时出现____的微命令，称之为相容的微命令。显然，________相容微命令____不能放在一起译码。10.计算机存储器的最小单位为___比特_____，1KB容量的存储器能够存储______8192____个这样的基本单位。11.对存储器的要求是___容量大_____、__速度快___、____成本低____；为了解决这三方面的矛盾，计算机采用____多级______体系结构。12．Cache介于主存和CPU之间，其速度比主存______快_______，容量比主存小很多，它的作用是弥补CPU与主存在_____速度_______上的差异。13.指令的格式是由____操作码_______和____地址码______组成的。14.计算机指令系统往往具有多种寻址方式，操作数就是指令的一部分称为____立即____寻址，操作数地址在指令中称为_____直接_____寻址，当操作数地址在寄存器中，就采用___寄存器______寻址方式。15.在寄存器间接寻址方式中，有效地址存放在____寄存器____中，而操作数存放在___内存单元_____中。16.在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条__微指令_____，它由___操作控制____和__顺序控制_____两部分组成。17.微程序控制器的核心部件是__控制存储器__，它是一种___只读___存储器。18.CPU周期也称为_机器周期_____，一个CPU周期包含若干个____时钟周期___19.采用4K×4位规格的静态RAM存储器芯片扩展32KB的存储模块，需要这种规格的存储芯片_____16__片。20.cache的地址映像方式有___直接映像___、____全相联映像__和___组相联映像____。21.在计算机中存放当前指令地址的寄存器叫____地址寄存器_____，在顺序执行指令情况下每执行一条指令，使寄存器自动加1、在执行______转移_____指令或___中断________操作时，_____程序计数器____应接收新地址。二.选择题：1．ROM与RAM的主要区别是____B____。A.断电后，ROM内保存的信息会丢失，RAM则可长期保存而不会丢失A.断电后，RAM内保存的信息会丢失，ROM则可长期保存而不会丢失A.ROM是外存储，RAM是内存储A.ROM是内存储器，RAM是外存储器2.存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来____C_____。A.存放数据B.存放程序C.存放数据和程序D.存放微程序3.高速缓冲存储器cache一般采用_A________。A.随机存取方式B.顺序存取方式C.半顺序存取方式D.只读不写方式4.CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做____C______。A.物理地址B.相对地址C.逻辑地址D.真实地址5．计算机的存储系统是指____D_____。A.RAMB.ROMC.主存储器D.cache，主存储器和外存储器6.主存储器和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.扩大主存储器的容量C.扩大CPU中通用寄存器的数量D.既扩大主存容量又扩大CPU中通用寄存器的数量7.某机器字长32位，存储容量1MB，按字编址，它的寻址范围是___C____。A.1MB.512KBC.256KD.256KB8．某计算机字长是16位，它的存储容量是64KB，按字编址，它的寻址范围是___A____。A.32KB.32KBC.64KD.64KB9．和外存储器相比，内存储器的特点是___C____。A.容量大，速度快，成本低B.容量大，速度慢，成本高C.容量小，速度快，成本高D.容量小，速度快，成本低10．某RAM芯片，其存储容量为1024×16位，该芯片的地址线和数据线数目分别为____B______。A.20,16B.10,16C.10,24D.1024,1611.计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是___D_____。A.便于读写数据B.减小机箱的体积C.便于系统升级D.解决存储容量，价格和存取速度之间矛盾12.相联存储器是指___C_____进行寻址的存储器。A.地址指定方式B.堆栈存取方式C.内容指定方式D.地址指定与堆栈存取方式结合13.在cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为___A______。A.全相联映射B.直接映射C.组相联映射D.混合映射14.在下列cache替换算法中，速度最快是____C____，命中率最高是____B____。A.最不经常使用(LFU)算法B.近期最少使用(LRU)算法C.随机替换15.在相对寻址方式中，若指令中地址码为X，则操作数的地址为____A_____。A.(PC)+XB.变址寄存器+XC.XD.X+段基址16.某存储器16K×32bit,它的地址线为___A______位。A.14B.16C.32D.4817.RAM芯片串联时可以_____B____。A.增加存储器字长B.增加存储单元数量C.提高存储器的速度D.降低存储器的平均价格18.对于存储器中某个操作数的寻址称为____C_____寻址。A.直接B.间接C.寄存器直接D.寄存器间接19.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D.改变程序执行的顺序20.RAM芯片串联时可以___B______。A.增加存储器字长B.增加存储单元数量C.虚拟内存D.RAM21.寄存器间接寻址方式中，操作数在____A_____中。A.内存B.存储器C.寄存器D.外部设备22.若使8bit寄存器A最高位清0，可采用___D_____。A.B.C.D.23．指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是___A_____。A.可直接访问外存B.提供扩展操作码并降低指令译码难度C.实现存储程序和程序控制D.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性24.微程序存放在___A_____中。A.控制存储器B.RAMC.指令寄存器D.内存储器25.微周期指的是____D____所需要的时间。A.执行一条微命令B.执行一条微指令C.执行一段微程序D.执行一条机器指令26.能够改变程序执行顺序的是____C____。A.数据传送类指令B.移位操作类指令C.输入输出类指令D.转移类指令27.以下四种类型指令中，执行时间最长的是____C____。A.RR型B.RS型C.SS型D.程序控制指令28.指令周期是指____C____。A.CPU从主存取出一条指令的时间B.CPU执行一条指令的时间C.CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间D.时钟周期时间29.RAM芯片并联时可以___A_____。A.增加存储器字长B.增加存储单元数量C.提高存储器的速度D.降低存储器的平均价格30.同步控制是_____C___。A.只适用于CPU控制的方式B.只适用于外围设备控制的方式C.由统一时序信号控制的方式D.所有指令控制时间都相同的方式31．下列指令中，____C____是用户不能使用的。A.堆栈操作指令B.移位操作指令C.特权指令D.字符串处理指令32.在一个微周期中，下列叙述正确的是____B____。A.只能执行一个微操作B.能执行多个微操作，但它们一定是并行的C.能顺序执行多个微操作D.能执行多个微操作，但它们一定是相斥的33．堆栈常用于___B_____。A.数据移位B.保护程序现场C.程序转移D.输入输出34.下列指令中，____C____不能支持数值处理。A.算术运算类指令B.移位操作类指令C.字符串处理类指令D.输入输出类指令三．名词解释：1．cache2.相联存储器3.全相联映像4.组相联映像5.寻址方式6.指令系统7.RISC8.微程序9.相对转移10.CISC11.微指令12.控制存储器13．EPROM答：1．Cache是指高速缓冲存储器，介于主存和CPU之间，速度比主存快，容量比主存小，它的作用是弥补CPU与主存之间的差异。2．是一种按内容访问存储器。3．每一个主存块可映像到任何cache块。4．将存储空间分成若干组，各组之间是直接映像，而组内各块之间是全相联映像。5．对指令地址码进行编码，以得到操作数在存储器中地址的方式。6．一台计算机能执行的全部指令的集合称为这台计算机指令系统。7．RISC是指精简指令系统的计算机。8．微程序是指完成一条指令的功能，它由若干条微指令构成。9.相对转移指令的目标指令地址是由PC寄存器的值加一个偏移量形成。10.CISC是指复杂指令系统计算机。11.指控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分。12.指微程序型控制器中存储微指令的存储器，通常是ROM。13.EPROM是可擦写可编程的ROM，可以被用户编程多次。四.问答题和计算题：1.试述主存和辅存的区别？放正在运行的程序或数据，它的速度快但成本高。辅存—采用磁盘、磁带、光盘。它的速度较慢，但存储容量大，成本低。指令为给计算机的一个操作命令。2.试写出主存与cache之间的地址映像方式。有三种映像方式，直接映像，全相联映像，组相联映像。3．什么是指令？什么是微指令？试说明二者之间的关系。微指令是控制部件通过控制总线向执行部件发出各种控制命令称为微指令。为一个CPU周期中实现一定功能的微命令。一条指令对应一个微程序，微程序是由若干条微指令组成的有序列。4.一个较完善的指令系统应包括哪几类指令？包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。5.请用图示说明三级存储体系分别由那些部分组成，并比较cache—主存和主存—辅存这两个存储层次的相同点和不同点。Cache—主存和主存—辅存两个存储层次相同点包括：二者都是为了提高存储系统的性能价格比而构造的。都是利用了程序运行时的局部性原理把最近常用的信息块从相对慢速而大容量的存储器调入相对高速而小容量存储器。两个存储层的不同点包括：目的不同：cache主要解决主存与CPU速度差异问题。虚存主要解决存储容量的问题数据通路不同：CPU与cache和主存之间可直接访问；辅存与CPU不存在直接的数据通路；辅存的内容只能通过调整方式进入主存。CPU才可以访问。透明性不同：cache的管理完全由硬件完成；辅存的管理由软件（操作系统）和硬件共同完成。6.简述存储器芯片中地址译码方式？地址译码的方式有两种：单译码方式和双译码方式；单译码方式—只用一个译码电路；每个字选择一个对应的存储单元，如存储单元为1024，则有1024条译码线。双译码方式—采用两个地址译码器，分别产生行选通。7.设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：1）按字节编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？2）按半字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？3）按字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？解：1）按字节编址1MB=220×8，地址寄存器为20位，数据寄存器为8位，编址范围为00000H~FFFFFH；2）按半字编址1MB=220×8=219×16，地址寄存器为19位，数据寄存器为16位，编址范围为00000H~7FFFFH；3）按字编址1MB=220×8=218×32，地址寄存器为18位，数据寄存器为32位，编址范围为00000H~3FFFFH；8.机器字长是32位，要求存储器能存入4M个字1）存储容量有多少？2）需要多少片2M×8位RAM芯片组成？3）若存储器以字节编址，则地址寄存器需多少位？解：1）存储容量为4M×32=128M2）片3）4M×32=222×4×8=224×8，则