2014计算机组成原理复习a

1、第 1 章 计算机系统概论 1.1 学习目标与重点 1、学习目标 1)了解计算机的分类、计算机的特点、计算机的应用 2)掌握冯诺依曼体系结构计算机的组成及其各部分的作用 3)掌握冯诺依曼体系结构计算机的工作原理 4)理解计算机系统的层次结构 5)了解计算机的性能指标及其意义 6)掌握计算机的硬件和软件系统,2、学习重点 1冯诺依曼体系结构计算机的工作原理 2计算机系统的层次结构及其应用,2、计算机系统的组成 1)计算机的硬件系统 指组成计算机的电子器件，冯诺依曼体系结构计算机硬件一般由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等五部分组成。 a)运算器是算术运算和逻辑运算的部件, 其核心构件是

2、算术/逻辑运算单元。 b) 控制器是计算机的指挥和控制的中心，也是计算机中最复杂的部件，通过控制发出的各种控制信号，实现计算机各大部件的之间的协调工作。,c) 存储器是计算机中存储信息的核心，用于存放程序和数据。访问 1K、1M、1G的内存空间分别需要 10 根、20 根和 30 根地址线。 d)输入/输出设备是计算机和外界进行信息交换的接口。 e)系统总线是计算机的连接部件，通过系统总线将构成计算机的各大部件有机地结合在一起构成一个完整的整机。系统总线包括数据线、地址线和控制线等。,2)计算机的软件系统 指算机中全部程序及其文档的集合。按照功能分软件系统可以划分为系统软件和应用软件，其中系统

3、软件是指管理和维护计算机本身的资源、保证计算机系统能高效正确运行为目的的基础程序和文档的集合。 3)计算机的工作原理 计算机系统的工作原理就是在硬件系统实现算术运算和逻辑运算的基础上，通过存储程序的控制，实现各种功能的运算和控制功能，即存储程序和程序控制。,1. 完整的计算机系统应包括_。 A.运算器、存储器、控制器 B. 外部设备和主机 C. 主机和实用程序 D. 配套的硬件设备和软件系统 答案为D 2. 运算器的核心部件是 。 A.数据总线 B.数据选择器 C.累加寄存器 D.算术逻辑运算部件 答案为D,3.目前我们所说的个人台式商用机属于（） A.巨型机 B.中型机 C .小型机 D.微

4、型机 答案为D 4.对计算机软、硬件资源进行管理，是对（）的功能。 A. 操作系统 B.数据库管理系统 C.语言处理程序 D.用户程序 答案为A 5.企事业单位用计算机计算/管理职工工资,这属于计算机的( )应用领域. A.科学计算 B.数据处理 C.过程控制 D.辅助设计 答案为B,6.计算机的硬件包括（）（）（）（）（）五部分 答案为运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备 7.存储器分为（）和（）在运行程序时，必须把程序放在（） 答案为内（主）存储器，外（辅助）存储器，内存 8.存储器的存储容量一般以（）为单位，一台微机的内存容量是，应是（）个这样的单位 答案为字节，字节,9.计算机的

5、运算精度主要由计算机的（）决定，（）越（），则计算机的运算精度越高 答案为字长，字长，长 10.冯诺依曼计算机的基本特点是（） 答案为存储程序并按地址顺序执行 11.总线一般可分为三类，它们分别是（）（）（） 答案为数据总线，地址总线和控制总线 12.计算机软件一般可分为（）（）（） 答案为系统软件，应用软件，工具软件,13. 计算机硬件能直接识别和执行的语言是 A高级语言 B汇编语言 C机器语言 D符号语言 答案分别为：C 14. 输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为 AI/O系统 B外围设备 C外存储器 D执行部件 答案分别为： B 15. 冯诺依曼机工作方式的基本特点是 A按地址访问并

6、顺序执行指令 B精确结果处理 C存储器按内部地址访问 D自动工作 答案分别为：A,二、填空题 1)计算机运算器和控制器合在一起称为 ，而将 和存储器合在一起称 为 。 答案为CPU CPU 主机 2)计算机中的软件一般分为两大类，一类是 ，另一类是 ，该类软件的典型代表似乎操作系统。 答案为应用软件 系统软件,3)计算机系统是一个硬件和软件组成的多层次结构，由低到高的层次分别是 级、 级、 和高级语言级等。 答案为微程序机器级、一般机器级、操作系统级 汇编级,简答1 计算机的系统软件包括哪几类？说明它们的用途。 解：系统软件包括： （1）服务程序：诊断、排错等（2）语言程序：汇编、编译、解释等

7、 （3）操作系统 （4）数据库管理系统用途：用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。,第二章复习,一.选择题 1下列各种数制的数中最大的数是 。 A(1001011)2 B75 C(112)8 D(4F)H 答案为D 2若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是_。 A 阶符与数符相同为规格化数 B 阶符与数符相异为规格化数 C 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数 D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数 答案为C,3.在整数定点机中，下述第_种说法是正确的。 A原码和反码不能表示 -1，补码可以表示 -1； B三种机器数均

8、可表示 -1； C三种机器数均可表示 -1，且三种机器数的表示范围相同； D三种机器数均不可表示 -1。 答案：B,4.设寄存器内容为 11111111，若它等于 +127，则该编码为_。 A、原码 B、补码 C、反码 D、移码 答案：D,5.浮点数运算中，当尾数运算发生溢出时，应_ 。 A、向左规格化 B、向右规格化 C、发出出错信息 D、以上都不对 答案：B,6、某机器字长8位，采用补码形式（其中1位为符号位），则机器数所能表示的范围是（） A.-127127 B. -128128 C.-128127 D.-127128 C 7. 在整数定点机中，下述说法正确的是（） A.原码和反码不能表

9、示-1,补码可以表示-1。 B.三种机器数均可表示-1。 C.三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同。 B,8. 当X反=1.1111时，对应的真值是（） A.-0 B.-15/16 C.-1/16 A 9. 设X为整数，X反=1，1111，对应的真值是（） A.-15 B.-1 C.-0 C,10.若x反=1.0101，则x=（ ） （A）0.1010 （B）-0.1010 （C）0.0101 （D）-0.0101 答案：B 11.若定点数采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（）。 A.00 B.01 C.10D.11 分析：采用双符号位时，第一符号位表示最终结果的符号，

10、第二符号位表示运算结果是否溢出。当第二位和第一位符号相同，则未溢出；不同，则溢出。若发生正溢出，则双符号位为01，若发生负溢出，则双符号位为10. 答案：B,12.若采用双符号位补码运算，运算结果的符号位为10，则（ ）。 （A）产生了负溢出（下溢） （B）产生了正溢出（上溢） （C）运算结果正确，为负数 （D）运算结果正确，为正数 答案：A 13.若十进制数为41.25，则相应的二进制数是（ ）。 （A）101001.01 （B）101001.1 （C） 110001.1 （D）110001.01 答案：A,二填空题 .已知X补=1.1010100，则x=， 1X/2补=- 答：-0.010

11、1100（或-11/32） 1.1101010 .若X反=1.0101011，则-X补=， 设x的绝对值为IxI，则- IxI补= 答：0.1010100 1.0101100 .若X反=0.01010，则-X补=， 设x的绝对值为IxI，则- IxI补= 答：1.10110 1.10110,2.在浮点数的基值确定后，且尾数采用规格化形式，则浮点数的范围取决于，精度取决于，小数点的真正位置取决于。 阶码的位数 尾数的位数 阶符和阶码值,3.浮点运算器由和组成，它们都是运算器，前者只要求能执行运算，而后者能进行运算。 阶码运算器 尾数运算器 定点 加减 加减乘除,4、一个定点数由和两部分组成，根据

12、小数点的位置不同，定点数有和两种表示方法。 数符 数值位 纯小数 纯整数,、在浮点加减运算中，对阶时需小阶向大阶看齐，即小阶的尾数向 移位，每移一位，阶码 ，直到两数的阶码相等为止。 27、右 加1,机器的字长通常是固定的，对于任何一个可表示的数，字长中的每一位都要填入“1”或“0”。若二进制整数x11101，y11101，则在8位字长的补码（其中1位为符号位）表示中， x补 ，y补 。 答：00011101， 11100001,三计算题 （1）X0.0110 ，求X原 X原X0.0110 （2）X-0.0110 ,求X原 X原1X1(-0.0110)10.0110 1.0110,（1）X11

13、01 ，求X原 X原X01101 （2） X1101,求X原 X原2nX24(1101)100001101=11101 （3）原码表示中，真值0有两种不同的表示形式： 0原00000, 0原10000,（1）X0.0110 ，求X补 X补X0.0110 （2）X0.0110 ，求X补 X补2X2(0.0110) 100.0110 1.1010,（1）X1101 ，求X补 X补X01101 （2）X1101 ，求X补 X补2n+1X25(1101)1000001101 10011 （3）在补码表示中, 真值0的表示形式是唯一的： 0补0补00000很有用处,已知X0.1101，Y0.0001，求

14、XY补, X-Y补，并还原成真值。 解： X补00.1101 + Y补11.1111 XY补100.1100 1舍去不要 X+Y=0.1100 -Y补=00.0001 X补00.1101 + -Y补00.0001 XY补00.1101 X-Y=0.1101,用二进制数表示一个四位十进制的整数最少需要几位(不含符号位) 解：2X=104 求出x=14 2某机器字长32位,定点表示,其中31位表示尾数,1位是符号位，问： 定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？ 定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？ 解：定点原码整数表示时，最大正数231-1，最小负数是-（231-1）

15、 定点原码小数表示时，最大正数1-2-31，最小负数是-（1-2-31）,写出下列二进制数的原码、反码、补码和移码。 （1）1011 （2）01101 （3）0,.已知十进制数x=-41，y=+101，设机器数字长8位（含1位符号位），计算x+y补和x-y补，并给出相应的Z（零标志）、V（溢出标志）和C（进位标志）。 解： X+Y补=0,0111100，Z=0,V=0,C=1 X-Y补=0,1110010,Z=0,V=1,C=1,.设浮点数 x=2010X0.110101, Y=2100X(-0.101010)， 若阶码取3位，尾数取6位（均不包含符号位），按补码运算步骤计算x+y。 解 X+

16、Y补=0,011;1.000110 X+Y=2011X(-0.111010),第三章 复习,第 3 章 存储系统 3.1学习指导 存储器是计算机系统中用来记录信息的设备。这里，信息是指指令和数据，它们都是以二进制代码表示的。 根据冯.诺依曼计算机存储程序的设计思想，存储器是计算机中的主要设备之一。存储器的容量越大，表明它能容纳的信息越多；把信息存入存储器或从存储器取出信息的速度越快，计算机处理信息的速度就越高。因此，容量大、速度快、成本低的存储器是计算机界几代人一直追求的目标。本章主要介绍有关存储器的一些基本概念及存取信息的基本原理，分类阐述其性能、结构及工作原理。,3.2学习目标、重点与难点

17、 1、学习的目标 1)掌握存储系统的分级结构。 2)熟悉主存储器的技术指标。 3)掌握存储单元的工作原理。 4)掌握存储系统的扩展方法。 5)掌握高速缓冲存储器Cache的工作原理。,2、学习重点 1)存储系统的分级结构及其原理(局部性原理 2)静态、动态存储单元的工作原理； 3)动态存储的刷新； 4)非连续地址空间的存储扩展； 5)多模块交叉存储器的工作原理； 6)Cache的工作原理及其地址映射方式。 7)掌握LFU和LRU替换策略,3、学习难点 1)非连续地址空间的存储器扩展； 2)Cache的工作原理及其地址映射方式。,3.3 基本内容 1、存储器概述 存储器是计算机系统中的记忆设备，

18、用来存放程序和数据。 1)存储器的分类 存储可以从多个角度进行分类，如按照存储介质分为半导体和磁性存储器；按照存储方式可分为随机存储器、顺序存储器和半顺序存储器；按照读写功能可分为随机读写存储器和只读存储器；按照在计算机系统中的所启的作用来可分为寄存器、控制存储器、高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器等。,2)存储系统的分级结构及其理论依据 是一个由高速缓冲存储器、主存和辅存三级存储体系构成的分级结构，构成一个存储速度快、存储容量大、成本价格低的存储系统级。其中使用 Cache 是为了解决 CPU 和主存之间的速度差异问题，而使用由主存和辅存构成的虚拟存储器主要是为了解决主存容量不足的问题。

19、存储系统分级的理论基础是局部性原理，又包括时间局部性和空间局部性。 时间局部性(Temporal Locality)：最近被访问的内容（指令或数据）在不久的将来还会被访问； 空间局部性(Spatial Locality)：靠近当前正在被访问内存的内存内容在不久的将来很快也会被访问。,3)主存储器的主要技术指标 主存的技术指标主要包括容量指标和速度指标(包括存取时间、存储周期和存储器带宽),2、随机读写存储器 1)六管静态存储单元的工作原理 有读、写和保持信息 3种工作状态。 六管静态存储单元是以 T1 和 T2 构成的稳定互锁态保存信息。以外接电流放大器中的电路方向判断读出的是 1 还是0。

20、无论是读还是写操作都需要分别通过行和列选通信号打开四个门控管，行和列选通信号来自于存储器的行和列地址译码器的输出。,2)四管动态存储单元的工作原理 有读、写和刷新 3 种工作状态。 由工作管 T1 和 T2 的栅级分布电容 C1 和 C2 上的电荷来维持工作管 T1和 T2 构成的稳定互锁状态并操存一位信息。以外接电流放大器中的电路方向判断读出的是 1还是 0。 无论是读还是写操作都需要分别通过行和列选通信号打开四个门控管，行和列选通信号来自于存储器的行和列地址译码器的输出。 读前需要预充电,3)动态存储单元的刷新 需要刷新的原因 分布电容的容量很小，能维持工作管 T1 和 T2工作的时间有限

21、，通常为毫秒级。 常见的刷新方式 有 3 种，分别是集中刷新、分散刷新和异步刷新，其中集中刷新存在死时间、分散刷新由于刷新的次数过过，降低了存储器的读写性能。 读操作也具有刷新的功能。一次刷新是一次不完整的读操作（没有给列选通地址） 刷新地址是有专门的刷新地址计数器给出的，而不是由 CPU给出的。刷新地址计数器的模与双译码结构中行地址译码器的输出行数有关，比如行地址译码的输入(即来只自于CPU的部分地址线)为 8，则刷新地址计数器的模为 256。,4)存储器的组成 包括存储体（若干个六管的静态存储单元）、地址译码器（单译码和双译码结构） 、驱动 器、I/O电路、驱动电路以及片选与读写控制电路等

22、组成。,3、存储器与 CPU的连接 1)CPU与存储器之间连接包括它们之间的数据线、地址线和控制线的连接。 连接的地址线的数量与 CPU要访问的主存的容量有。对于存储容量扩展的应用而言，计算机出需要连接的地址线的数量是关键 连接的数据线的数量与计算机字长有关。 控制线。对于 RAM 而言，主要包括片选信号和读/写控制线，而对于 ROM 而言则只有片选信号线。 可以从上述三类连接线来检查 CPU与与主存的连接是否正确。,2)在由存储单体构造出字长和容量符合要求的主存时，可能存在字扩展和位扩展以及字位同时扩展的情况，位扩展只需要扩充存储的数据位，字扩展则只需要扩展存储单体的容量，字位同时扩展则两者

23、都需要扩展。字扩展过程中 CPU 的地址线比存储单体的地址线多，这些多余的地址线一般作为片选择译码电路的输入，用于产生片选信号。 3)非连续地址空间存储器的扩展和混合有 RAM 和 ROM 的存储器扩展中要根据给定的地址计算出各部分的容量，然后才能扩展。,4、高速存储 由于存储器和 CPU之间的速度差异越来越大，需要采取一些措施来加速 CPU和主存之 间的有效传输，目前可采取的措施主要包括： 采用高速器件 采用 Cache 采用多体交叉存储器 采用双端口存储器 增加存储器的字长,2)Cache 的功能 Cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决 CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一种技术。

24、Cache 能高速地向 CPU 提供指令和数据，从而加快了程序的执行速度。为了追求高速度，其包括管理功能在内的全部功能均由硬件实现。 3)Cache 的基本原理 将访问的地址通过地址总线送相联存储器 CAM，并与 CAM 中所保存的地址进行比较，以确定要访问地址中的信息是否已经调入高速缓存。,一选择题 .动态半导体存储器的特点是（）。 A.在工作中存储器内容会产生变化 B.每次读出后，需要根据原存内容重新写入一遍 C.每隔一定时间，需要根据原存内容重新写入一遍 D.在工作中需要动态地改变访存地址 分析：动态半导体存储器是利用电容存储电荷的特性记录信息，由于电容会放电，必须在电荷流失前对电容充电

25、，即刷新。方法是每隔一定时间，根据原存内容重新写入一遍。 答案：C,8.地址线A15A0（低），若选取用16K1存储芯片构成64KB存储器则应由地址码（）译码产生片选信号。 分析：用16K1芯片构成64KB的存储器，需要的芯片数量为：（64K8）/（16K1）=32，每8片一组分成4组，每组按位扩展方式组成一个16K8位的模块，4个模块按字扩展方式构成64KB的存储器。存储器的容量为64K=216，需要16位地址，选用A15-A0为地址线；每个模块的容量为16K=214需要14位地址，选用A13-A0为每个模块提供地址；A15、A14通过2-4译码器对4个模块进行片选。 答案：Al5，A14,

26、.有静态RAM与动态RAM可供选择，在构成大容量主存时，一般就选择（）。 分析：静态RAM特点是存取速度快，单位价格（每字节存储空间的价格）较高；动态RAM则是存取速度稍慢，单位价格较低。所以考虑价格因素，在构成大容量的存储器时一般选择动态存储器。 答案：动态RAM,.高速缓冲存储器 Cache 一般采取（）。 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 分析：Cache是为提高存储器带宽而在主存储器和CPU之间增加的存储器，目的是用来存储使用频繁的数据和指令，存取方式应与主存储器相同，均为随机存取方式。 答案：A,.半导体静态存储器 SRAM 的存储原理是（）。

27、 A.依靠双稳态电路B.依靠定时刷新 C.依靠读后再生D.信息不再变化 分析：半导体静态存储器SRAM是由双稳态电路构成，并依靠其稳态特性来保存信息；动态存储器DRAM是利用电容器存储电荷的特性存储数据，依靠定时刷新和读后再生对信息进行保存，而ROM中的信息一经写入就不再变化。 答案：A,.下列存储器中，（）速度最快。 A.硬盘B.光盘C.磁带D.半导体存储器 分析：由于存储器原理和结构的不同，各种存储器的访问速度各不相同。以上存储器中访问速度由快到慢的顺序为：半导体存储器、硬盘、光盘、磁带。 答案：D,.在下列 Cache 替换算法中，一般说来哪一种比较好（）。 A.随机法B.先进先出法 C

28、.后进先出法D.近期最少使用法 分析：在Cache替换算法中，随机法是随机地确定替换的存储单元，先进先出法是替换最早调入的存储单元，它们都没有根据程序访存局部性原理，命中率较低；近期最少使用法比较正确地利用了程序访存局部性原理，替换出近期用得最少的存储块，命中率较高，是一种比较好的替换算法。而后进先出法不是Cache所使用的替换算法，此法在堆栈存储结构中使用。 答案：D,. 表示主存容量的常用单位为（）。 A.数据块数B.字节数 C.扇区数D.记录项数 分析：表示主存容量的常用单位字节B，是基本单位。此外还有KB、MB、GB、TB. 答案：B,. 存储器的随机访问方式是指（）。 A.可随意访问

29、存储器 B.按随机文件访问存储器 C.可对存储器进行读出与写入 D.可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关 分析：存储器的随机访问方式是指可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关。 答案：D,.动态存储器的特点是（）。 A.工作中存储内容会产生变化 B.工作中需要动态改变访存地址 C.工作中需要动态地改变供电电压 D.需要定期刷新每个存储单元中存储的信息 分析：此题与2000年考题基本相同。动态半导体存储器是利用电容存储电荷的特性记录信息，由于电容会放电，必须在电荷流失前对电容充电，即刷新。方法是每隔一定时间，根据原存内容重新写入一遍。 答案：D,10存储

30、周期是_。 A存储器的读出时间； B存储器的写入时间； C存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔； D存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔。 答案：C,11存储单元是指_。 A.存放一个二进制信息位的存储元 B.存放一个机器字的所有存储元集合 C.存放一个字节的所有存储元集合 D.存放两个字节的所有存储元集合 答案为B 12和外存储器相比，内存储器的特点是_。 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 答案为C 13某计算机字长16位，存储器容量64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是_ A.64K B.32K C.6

31、4KB D.32KB 答案为B,14某DRAM芯片，其存储容量为512K8位，该芯片的地址线和数据线数目为_ A.8,512 B.512,8 C.18,8 D.19,8 答案为D 15.某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是_。 A.1M B.4MB C.4M D.1MB 答案为A,16、在浮点运算中，左规操作是_。 A尾数增大，阶码增大； B尾数增大，阶码减小； C尾数减小，阶码增大； D尾数减小，阶码减小。 答案 ：B,17. 多体交叉存储器实质上是一种_ 存储器，它能 _执行_ 独立的读/写操作 A模块式 、并行、多个 B模块式 、串行、多个。 C整体式、并行

32、、一个 D整体式、串行、多个。 A,18. 某SRAM芯片，容量为5128位，除电源线和接地线外，该芯片至少应该有 _个引脚。 A23 B25 C50 D19 D,19.某计算机字长是 16 位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是_ A512K； B1M； C512KB； D1MB。 答案：A,20、计算机的存储系统是指_ ARAM存储器。 BROM存储器。 C主存储器。 DCache、主存和外存。 D 21、存储周期是指_- 。 A存储器的读出时间。 B存储器的写入时间。 C存储器连续进行读/写操作所需要的最短时间间隔。 D存储器连续进行写操作所需要的最短时间间隔。 C,22、在

33、Cache的地址映射中，若主存中的任意一块只能映射到Cache存储体的特定行,则，该种映射方式是 _ A全相联 B组相联 C.直接映射 D.混合映射。 C 23.在下列因素中，与 Cache的命中率无关的是_ ACache块的大小； BCache的容量； C主存的存取时间。 D. Cache的组织方式 答案：C,24.一个16KX32位的存储器，其地址线和数据线的总和是 A.48 B.46 C.36 B 25.一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是 A.17 B.19 C.27 C 26.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. 64K B.32K

34、B C.32K C,27.某一RAM芯片，其容量为512X8位，除电源和接地外，该芯片引出线的最少数目是 A.21 B.17 C.19 C 28.某一RAM芯片，其容量为32KX8位，除电源和接地外，该芯片引出线的最少数目是 A.25 B.40 C.23 A 29.某存储器容量为32KX16位，则 A. 地址线为16根，数据线为32根 B.地址线为32根，数据线为16根 C.地址线为15根，数据线为16根 C,30.主存和CPU之间增加高速缓冲存储器的目的是 A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B.扩大主存容量 C.即扩大主存容量，又提高存取速度。 A,31.采用虚拟存储器的目的是 A.提

35、高主存的速度 B.扩大辅存的存取空间 C.扩大存储器的寻址空间 C 32.Cache的地址映射中，若主存中的任一块均可映射到 Cache内的任一块的位置上，称作（ ） (A) 直接映射 (B) 全相联映射 (C) 组相联映射 (D) 以上都不是 B,二、填空题 1.构成中央处理器的两大部件是和。 运算器 控制器 2. 硬盘的存储容量常用 GB 表示，1GB=_ 1GB=1024MB 3. 运算器的两个主要功能是：_，_ 算术运算 逻辑运算,4、对存储器的要求是_、_和成本低，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用了由 _、_ 和_ 构成的 _级存储器体系结构。 容量大，速度高（次序可换），Cach

36、e，主存，辅存（三者次序可换），多 5、计算机存储系统的层次结构，可以提高存储系统的_ 。其实现的先决条件是_ 原理。 性能，程序的局部性,6、计算机存储系统的层次结构中，Cache主要解决主存和CPU之间_ 不匹配问题；虚拟存储器主要解决主存储器的 _问题。 速度，容量不足 7、主存储器速度指标主要有 _和_ 。而磁盘存储器的速度指标则主要包括_ 、 _和_ 。 存取时间，数据传输率，平均寻道时间，平均等待时间，数据传输率。,8、多体交叉存储器中，相邻地址的数据保存在 _存储体中，同一存储体中的数据其地址均_。多体交叉存储器通过_ 存储访问来提高存储系统的速度。 不同，不相邻，并行 9、动态

37、存储单元根据_ 来保存一位二进制信息，因此需要刷新，其中不存在死时间的刷新方式是_ 、_ ，存在死时间的刷新方式是_ _。刷新地址是由_ 提供的。 分布电容上的电荷，分散刷新，异步刷新，集中刷新，刷新地址计数器。,10、主存与Cache之间的地址映射方式有_ 、 _和_ 等三种。 直接映射，全相联，组相联 11、位扩展的目的是_ 。字扩展的目的是_ 。 增加存储器的字长、增加存储器的容量 12、存储器和CPU连接时，要完成_ 线、 _线和 _线的连接，才能正常工作。 12、数据线，地址线，控制线,13. _、_、_组成三级存储系统，分级的目的是 Cache、主存、辅存 提高访存速度，扩大存储容

38、量,三.简答： 1、静态MOS存储元、动态MOS存储元各有什么特点？ 答：在MOS半导体存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM），前者利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息不会丢失，后者利用电容存储电荷来保存信息，使用时需不断给电容充电才能使信息保持。,2. 简述主存与高速缓存Cache之间的地址映射方式？ 答： (1). 全相联的映射方式：主存内容可以拷贝到任意行； (2).直接映射方式：映射方法（一对多），主存第j块内容拷贝到Cache的i行 (3).组相联映射方式：Cache分组，组间采用直接映射方式，组内采用全相联的映射方式

39、,3.、什么是刷新？为什么要刷新？DRAM存储器有哪几种常用的刷新方式？简单描述它们的区别。 答：对动态存储器要每隔一定时间（通常是2ms）给全部基本存储元的存储电容补充一次电荷，称为RAM的刷新，2ms是刷新间隔时间。 常用的刷新方式有两种：集中式刷新、分布式刷新、异步式刷新。 集中式-正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。 特点：存在一段停止读/写操作的死时间 适用于高速存储器 分散式-将一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。特点：不存在停止读/写操作的死时间，但系统运行速度降低 异步式-前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存

40、储器刷新一遍。,4. 在RR型，RS型和SS型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？ 答：RR型最短，SS型最长，因为SS型需要两次访问内存，而RR型不需要访问内存，只用访问存储器。,四计算题 1、若用规格为16K4的存储芯片，组成一个512K8位的存储体，则需要多少芯片，该存储体的地址寄存器至少需多少位？数据寄存器为多少位？ 1. 解：64片；19位；8位,2.设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期 T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期=50ns。问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少? 【解】

41、顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字的信息总量都是： q=64位4=256位 顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是： t2=mT=4200ns=800ns=810-7s; t1=T+(m-1)=200ns+350ns=350ns=3.510-7s 顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是： W2=q/t2=256(810-7)=32107位/s; W1=q/t1=256(3.510-7)=73107位/s,3.执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache 存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求cache/主存系统的效

42、率和平均访问时间。 【解】 h=Nc/(Nc+Nm)=1900/(1900+100)=0.95 r=tm/tc=250ns/50ns=5 e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)0.95)=83.3% ta=tc/e=50ns/0.833=60ns,第三章按课后习题1-10复习,以下为第三章课后习题答案,6.（1）系统16位数据，所以数据寄存器16位 （2）系统地址128K217，所以地址寄存器17位 共需要8片 组成框图如下,8.顺序存储器和交叉存储器连续读出m = 8个字的信息总量都是： q = 64位*8 = 512位 顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是： t

43、1 = mT = 8*100ns = 8*10-7s 顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：,第四章复习,第4章指令系统 4.1学习指导 从用户的角度看，指令是用户使用与控制计算机的最小功能单位，从计算机本身的组成看，指令直接与计算机的运行性能、硬件结构密切相关，它是设计一台计算机的起始点和基本依据。指令功能安排、指令格式、寻址方式的选择十分重要。 4.2学习目标、重点与难点 1、学习的目标 1)理解指令中包含的信息 2)掌握常用的指令和指令格式 3)深入理解指令的寻址方式及用途 4)了解常见的指令功能和种类,4.2 学习重点 1)指令格式 2)指令的寻址方式 4.3 学习难点 指令寻址方式的应

44、用,2 指令格式 表示一条机器指令的机器字称为指令字或指令。一般来说，指令应该包含两部分内容，即表明指令功能的操作码部分和表明被操作的对象的操作数地址部分。格式如下：,1) 操作码 操作码表示指令的功能，不同功能的指令采用不同的操作码表示。操作码的长度，即二进制位数，取决于计算机指令系统的规模。通常情况下，长度为n位的操作码，可以表示2n条指令。 2）地址码 指令中的地址码字段用来指出操作数的地址。根据一条指令中所含操作数地址的数量，可分为三地址指令，双地址指令，单地址指令和零地址指令4种。,下列三种情况下可能使用零地址指令： 指令本身不需要任何操作数，比如只是为了占位和延时而设置的空操作指令

45、NOP； 指令需要一个操作数，但该操作数隐含于CPU的某个寄存器（通常是累加器AC）中; 指令是双目运算类，虽然需要两个操作数，但这两个操作数均由堆栈提供，其操作结果也存人堆栈。,3、寻址方式 1) 指令的寻址方式 指令的寻址方式有顺序方式和跳跃方式两种。 a) 顺序寻址方式 程序中的指令序列在主存中是顺序存放的。如果指令是逐条取出并逐条执行的，则称为顺序寻址方式。采用程序计数器PC来实现。 b)跳跃寻址方式 即下条指令的地址不是通过程序计数器PC加1获得的，而是由指令本身给出。,一、填空题 1、一台计算机所有_指令的集合称为该计算机的_，它似乎计算机软件和硬件之间的接口。 机器，指令系统 2

46、、操作数的存储位置隐含在指令的操作码中，这种寻址方式就是_寻址。 隐含 3、间接寻址需要访问_次主存才能得到操作数；而寄存器间接寻址又需要访问_次主存才能得到操作数。 2，1,4、取指令的同时就能得到操作数据的寻址方式是_。 立即 5、在堆栈中，保持不变的是_。 栈底 6、指令的寻址方式有顺序寻址和_寻址。 跳跃。 7. 指令通常由_和_两部分组成。 操作码 地址码,8、根据操作数所在位置、指出其寻址方式（填空） （1）操作数在寄存器中，为（ A ）寻址方式。 A、寄存器寻址 （2）操作数地址在寄存器中，为（ B ） 寻址方式。 B、寄存器间接寻址 （3）操作数在指令中，为（ C ）寻址方式。

47、 C、立即 （4）操作数地址（主存）在指令中，为（ D )寻址方式。 D、直接 (5)操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是（ E、F、G）寻址方式。 E、变址、基址、相对 (次序可换),9、根据操作数的物理位置不同，可以将指令划分为三类，分别是存储器存储器型、_型和_型。 寄存器存储器 、 寄存器寄存器（次序可换） 10、如果指令的形式地址字段的值为D，则直接寻址方式中，操作数的有效地址E=_，间接寻址方式中，操作数的有效地址E=_，相对寻址方式中，指令的有效地址E=_。 E= D 、E=（D）、E= (PC)+D,11. 数据的寻址方式 设D为指令中地址字段,E表示有效地址(数

48、据在主存中的地址)。 常用的寻址方式有以下几种： a)立即寻址操作数在指令中，即Data=D b)直接寻址操作数地址在指令中，即E=D c) 间接寻址操作数地址在内存中，即E=(D) d)寄存器寻址操作数在寄存器中，即Data=(R) e)寄存器间接寻址操作数地址在寄存器中，即E=（R） f)隐含寻址操作数隐含在指令中。,g)变址寻址操作数地址为变址寄存器中的内容与位移量D之和，即E= (R)变址 +D h)基址寻址操作数地址为基址寄存器中的内容与位移量D之和，即E=(R)基址+D i)相对寻址操作数地址为程序计数器中的内容加位移量D之和，即E（PC）D,二、选择题 1变址寻址方式中，操作数的

49、有效地址是_。 A基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B程序计数器内容加上形式地址； C变址寄存器内容加上形式地址； D堆栈寄存器内容加上形式地址。 1、C,2在相对寻址中，若指令中地址码为X，则操作数的地址为_ A、 X B、(PC)+X C、 X+段基址 D、变址寄存器X 2、B,3以下四种类型的指令中，执行时间最长的是_ A RR型 B RS型 C SS型 D程序控制指令 3、C 4二地址指令中，操作数的物理位置不可能采取的形式是_ A寄存器寄存器 B寄存器-存储器 C存储器存储器 D寄存器锁存器 4、D,5程序控制类指令的功能是_。 A 进行算术运算和逻辑运算 B 进行主存和CPU

50、之间的数据传送 C 进行CPU和I/O设备之间的传送 D 改变程序执行顺序 5、D 6 指令系统中采用不同寻址方式的主要目的是_。 A 可以直接访问外存 B 提供可扩张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 6、D,7、寄存器直接寻址中，寄存器中保存的是_。 A 操作数 B 存放操作数在主存单元的地址 C 存放操作数据在主存单元地址的地址 D 寄存器的编号 B,8.在寄存器间接寻址方式中，操作数是从（ ）。 （A）主存储器中读出 （B）寄存器中读出 （C）磁盘中读出 （D）CPU中读出 A,四、设计与综合题 1、某计算机字长16位，

51、主存64K，指令格式为单字长单地址，该计算机需要80条指令。寻址方式要求支持直接、间接、相对、变址等四种寻址方式。请设计指令格式 参考答案： 1、解： 依题意，指令格式由下列三部分组成，分别是操作码字段OP、寻址方式特征位字段X和形式地址字段A。 其中OP的位数与需要支持的指令数量有关，根据题意，为了能设计出80条指令，OP字段的位数最少为7位。 由前面的寻址方式可知，对于每个操作数而言，每次使用一种特定的寻址方式，本题共支持四种寻址方式，因此，X字段的位数为2位，并假设：,X=00：表示直接寻址方式 X=01：表示间接寻址方式 X=10：表示相对寻址方式 X=11：表示变址寻址方式(设变址寄

52、存器为R) 最后形式地址字段的位数为16-7-2 = 7位。 下面再分析不同寻址方式下的寻址范围： 直接寻址：E=A，因此，寻址范围为128个单元。 间接寻址：E=(A)，为16位，故寻址范围64K。 相对寻址：E= （PC）+ A，为16位，故寻址范围64K。 变址寻址：E=（R）+A ，为16位，故寻址范围64K。,2. 某机主存容量为1M32位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备 55种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址方式。 （1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围； （3）一次间址的寻址范围,答:1)一

53、地址指令格式为： OP操作码字段,共6位,可反映112种操作; M寻址方式特征字段,共3位,可反映6种寻址方式; A形式地址字段,共3263=23位 (2)直接寻址的最大范围为2的23次方=2048X8= 16284 (3)由于存储字长为32位,故一次间址的寻址范围为2的32次方,第五章复习,第五章 中央处理器 一、填空题 1目前CPU包括_、_和cache。 2中央处理器的四个主要功能是：_、_、_、_。 3CPU 中，保存当前正在执行的指令的寄存器是_,保存下一条指令地址的寄存 器是_，保存CPU 访存地址的寄存器是_。 4控制器由于设计的方法不同可以分为_和_行控制器。 5由于数据结构通

54、路之间关系，微操作可分为_和_两种。,1、控制器 ，运算器。（次序可换） 2、指令控制，操作控制 ，时间控制，数据加工。（次序可换） 3、指令寄存器 IR，程序寄存器 PC ，地址寄存器 AR。 4、硬布线、微程序控制。（次序可换） 5、相容性，相斥性。（次序可换）,7微指令的格式可以分为_微指令和_微指令两种。 8任何指令的第一周期一定是_周期。 9指令执行过程中，DBUSMDIR 所完成的功能是将从存储器中读取的指令经存储器 数据送入_，再通过总线送入_。,7、水平型，垂直型。（次序可换） 8取指。 9、存储器的数据寄存器，指令寄存器。,三、选择题 1CPU 内通用寄存器的位数取决于_。

55、A 存储器容量 B 机器字长 C 指令的长度 D CPU 的管脚数 答案：B 2CPU 的组成不包括_ A地址寄存器； B指令寄存器 IR； C地址译码器； D通用寄存器。 答案：C,3.在微程序控制器中，一条机器指令的功能通常由（ ）。 （A）一条微指令实现 （B）一段微程序实现 （C）一个指令码实现 （D）一个条件码实现 B,4以硬连线构成的控制器也称为_ A 组合逻辑控制器 B 微程序控制器 C 存储逻辑控制器 D 运算器 4、A 5.指令周期指的是_ 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

56、时间 5、C 6微程序存放在_。 A 控制存储器 B RAM C 指令寄存器 D 内存储器 6、A,9在计算机中，存放微指令的控制存储器隶属于_ A 外存 B 高速缓存 C 内存储器 D CPU 9、D 10操作控制器的功能_。 A 产生时序信号 B 从主存取出一条指令 C 完成指令操作码译码 D 从主存取出一条指令，完成指令操作译码，并产生相关的做操控制信号，以解释执行该指令。 10、D,11.堆栈指针SP的内容是（ ）。 （A）栈顶地址 （B）栈底地址 （C）栈顶内容 （D）栈底内容 A,简答: 1.什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者有什么关系？ 指令周期：CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。 机器周期也称为CPU周期，是在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周期长度=主存周期； 时钟周期是指计算机主时钟的周期时间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个微操作所需时间，通常时钟周期=计算机主频的倒数。,139,四.计算题 1.设某计算机运算器框图如图所示，其中ALU为16位的加法器(高电