太原理工大学组成原理复习提纲课后习题答案

1、组成原理复习提纲 前三章1软硬件概念及其关系2软硬件逻辑功能上的等价3定点数的补码表示4常见的寻址方式：P335寄存器的种类及作用:P36补码的加减运算和溢出判断7指令格式的字长，操作码8.寄存器编码，寻址方式编码9微程序和组合逻辑控制器的优缺点比较，且他们适用于哪些计算机 10.计算机设计里用到的最新技术第四章1. 存储系统层次结构及其目的2. RAM和ROM的比较3. 动态和静态的比较4. 存储器的性能指标计算：周期，传输率，容量5. 闪存的特点6. 主存的逻辑设计7. 高速缓存的地址映像第五章1. 常见总线类型2. USB总线，PCIE总线的特点3. 总线的指标，数据宽度，传输率4. 中

2、断的概念，排队的原因原则方法5. 中断响应的功能，中断处理的步骤6. DMA的定义和传输的过程1. 显示器，打印机种类和性能指标2. 磁盘存储器的特点及相关性能指标的计算第一章2、3、4补充：1. 计算机是如何区分指令和数据的 ？2. 论述计算机软硬件之间的关系。3数据总线宽度为64位，总线时钟频率为100M Hz，每4个时钟周期传送一次，总线的数据传输率是多少？4. CPU主频1000MHz，CPI是4,计算机的 MIPS是多少？1. 通过时序控制信号区分，在取指令周期，访存取出的是指令，其他周期非指令。其次，依靠PC。2. 一是相互依存，二是逻辑功能等价。364 X 100M/4=64 X

3、 25M位/ 秒=200MB/秒4.1000M/4=25MIPS第二章11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 202- 12 最小负数：1.00-1整数：1112- 14最小正数：100000, 0.100最大正数：011111, 0.11最小负数：011111, 1.00最大负数：100000, 1.011(1.10 0)2- 151010 0010 0111 1111101000,1.001111111阶码：-24-0.1100000012- 1637.25=(100101.01)2100101.01=1.0010101 X 2101阶码:01111111+

4、101=10000100 尾数:0.0010101浮点数二进制代码：0,10000100,00101010002-17采用隐含地址的方法。2-18主要采用以寄存器或以寄存器为基础的多种寻址方式。补充：1. 缩短指令字长、扩大寻址范围、提高编程灵活性、支持程序重定位等。2.2000H+1+1+06H=2008H3. 思考题表示范围主要取决于阶码位数，给定十进制表示范 围，能表示的最大数如要用二进制表示，则有：10y=2xX就是阶码的位数（不含符号位），两边取对数有：y=xlg2 x=y/lg2将x向上取整，可得出阶码的位数。表示精度主要取决于尾数位数，同理有：10-y=2-xy=xlg2 x=y

5、/lg2将x向上取整，可得出尾数的位数（不含符号位）。第三章2 （选 1 个）、3 （选 1 个）、4、& 9(2)00.1110011(4)10.100000 负溢01.10001100.011010无溢出3- 2.(1)01.100000 正溢,无溢出(3)11.100000 无溢出，3- 3.(1)11.110110 无出，正溢(3)10.1011111 负溢出，始进位的输入和最高进位信号的输出。3- 8考虑几个方面：时钟、复杂性、时间性、速度和距离3- 9速度、设计复杂性、 RISC和CISC补充：1. XY=-010010112. X/丫二0.1011余数：-0.000000013.

6、 指令部件、时序部件、专用寄存器、微命令产生部件。微命令产生部件不同。4. 不包括通用寄存器和暂存器。5. X、丫、Z在机器里是补码表示，X : 1271111111,00 01- 1, 0000003FH （32 位）丫 : -9-1001 ,11- 10111, 0FFF7H （16 位）乙 1181110110, 0001110110, 00000076H6. X=27X 29/32 , 丫 = 25 X 5/8 ,X : 2111 X 0.1110100111,00.11101丫 ： 2101 X 0.10100101,00.10100对阶：丫 ： 2111x 0.00101尾数加：0

7、1.00010规格化：00.10001，阶码加1: 01000，阶码溢出，运算溢出。1. 组合逻辑控制器。2. 三个都可以。3. 3+2+4+3+3=15 位6.指微操作码的编码方法。8. 16条指令，8个寄存器，8种寻址方式，16位。第四章2、3、5、6、7、274- 2分4组，每组2片。片内地址 A10-A。共11位：000-111片选信号（高2位地址）A12A11: 00, 01, 10, 11可用与非门实现，注意画法，用2-4译码器最简单。4- 32K X 8的EPROM有2组，每组1片，SRAM 有2组，2K X4的1组，1K X 4的1组，每组2片。片选信号前3组（高2位地址）A1

8、2A11: 00, 01, 104- 51. 可计算出 ROM有8KB，用4KB的EPROM有2组，每 组1片，SRAM有6KB，用2K X 4的RAM，分3组，每组2片。2. 片内地址EPROM : A11-A0共 12 位:00 0-11 1RAM : A10-A0 共 11 位：000-一11 13. 片选信号前2组（EPROM，高2位地址）：A13A12 : 00， 01 o片选信号后3组（RAM，高3位地址）：A13A12A11:100 ,101,110o可用与非门或2个译码器实现（2: 4和3: 8）oCS4与非门&A13A 124- 6双稳态触发器电容4-7 1MB的容量用1MB

9、/片构成，用1片.1M=21X 210=220有1024行,需安排1024个刷新周期.4-27直接映像：按主存组号（标记）确定后，组内页号（主 存页号 MOD Cache的余数）拼接页内地址形成Cache的地址。全相联映像：按主存页号（标记）确定后，标记所在Cache页号拼接页内地址形成 Cache的地址。.组相联映像：按主存组号（标记：主存页号除以Cache组数的商，标记在 Cache的组号由主存页号 MOD Cache组数的 余数决定）确定后，标记所在Cache页号拼接页内地址形成Cache的地址。第二种组相联映像：主存按Cache页数分区，再按 Cache每组页数分组，主存组号是几，该组

10、内任一页可以装入第几组 的任一页。如果按Cache每组页数分组，主存页号除以 Cache组数的商 为组号，组号 MOD Cache组数，余数为装入 Cache的组号， 该组内任一页可以装入该组的任一页。标记：区号拼接组内页号。补充：1. 目的：容量、速度和价格方法：容量小、速度快的靠近CPU ,作用：Cache存放立刻要用到得程序和数据关系：副本、后援2. 速度、集成度、功耗、价格、是否刷新。3. 读写、断电4. 电容漏电5.0 2k-1 2K-4K-10B1FH800H 0FFFH6. 2000除以512向下取整，商3, 2000号单元在主存的第 3 页，3 MOD 8等于3,装入 Cach

11、e第3组的任一页，即 12,13,14,15冲的任一页，第3页是主存的第0组(整数商0),标记为：000000000 (21-9-3=9 位)如果是第36页，36/8=4余4 装入Cache第四组的任一页。即16,17,18,19,中的任一页，标记为：0000001007. 虚存：24位，高12位；主存：20位，高8位。Ccahe块内：5位，8块，块号：3位，标志：20-5-3=12位8. 前2个正确。9. (4)正确10. 95%第五章2、 6、 7 、 196.程序中断和子程序的区别：(1) 进入的时刻不同，进入中断程序是随机的，而进入子程序 是可以预知的；(2) 和被打断的程序关系不同，

12、主程序和子程序是主从关系，被 中断的程序和中断服务程序可能没有任何关系；(3) 进入方式不同，子程序通过执行CALL指令进入，中断服务 程序通过执行中断隐指令进入；(4) 程序中断比子程序调用更复杂。程序中断和子程序相同的地方是都要进行程序切换，都可以嵌套,都使用堆栈保护返回地址。补充：1. DMA与中断的比较：相同点：都能响应随机请求；可实现主机和外设并行操作。不同点：(1) DMA不占用CPU，不需要保护断点和现场，也不需要恢复；中断占用CPU，需要保护断点和现场，也需要恢复；(2) CPU在机器周期末响应 DMA请求，CPU在指令周期末响应中断请求；(3) DMA用硬件实现高速、简单I/

13、O传送，中断用程序实 现中、低速I/O传送；(4) DMA不能处理复杂事态，中断可以；(5) 处理DMA请求要进行总线权切换，处理中断请求要 进行程序切换。2. 主 要指各 种标准 总线：ISA EISA PCI PCI-EUSB3. 中断优先排队的原则、原因和方法：(1) 中断请求排队的原因：一是有可能多个中断源同时请求 二是当前运行的程序和中断请求相比哪一个重要。(2) 中断请求排队的原则：按轻、重、缓、急进行排队，如 故障、DMA、外中断，在外中断中，磁盘、打印机、键盘。(3) 中断请求排队的方法：有软件排队和硬件排队两大类, 硬件又有串行排队和并行排队电路。软件排队:简单,容易实现，优先级的改变灵活，但速度慢；硬件排队:复杂,实现难，优先级的改变不灵活，但速度快。5. 来自主机内部的各种软件故障、硬件故障等。 来自主机外部的各种中断。7. 关中断、保存断点、形成中断服务程序入口。第六章6-2(1 )磁盘转速、磁头移动速度、数据传输率、磁盘CACHE6-58100+1600+L6-7增加显存容量。补充：1.每秒转速：7200/60=120转每面道数：(25-5) /2X 100=1000 道每道容量：1000X 5X 10X 3.14=1.57 X 105位(1 )平均寻址时间：=(1000/2)/100+1000心20X 2)=5ms + 4.17ms