计算机组成原理包健版答案.doc
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1、11 概述数字计算机的发展经过了哪几个代?各代的基本特征是什么?略。12 你学习计算机知识后,准备做哪方面的应用?略。13 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。略。14 计算机通常有哪些分类方法?你比较了解的有哪些类型的计算机? 。15 计算机硬件系统的主要指标有哪些?答:机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。答:计算机硬件系统的主要指标有:机器字长、存储容量、运算速度等。16 什么是机器字长?它对计算机性能有哪些影响?答: 指 CPU 一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度,硬件成本、指令系统功能,数据处理精度等。17 什么是存储容量?什么是主存?什么是辅存?答:存储容量指的是存
2、储器可以存放数据的数量(如字节数) 。它包括主存容量和辅存容量。主存指的是 CPU 能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。辅存指的是 CPU 不能直接访问,必须通过 I/O 接口和地址变换等方法才能访问的存储器,如硬盘,u 盘等。18 根据下列题目的描述,找出最匹配的词或短语,每个词或短语只能使用一次。(1)为个人使用而设计的计算机,通常有图形显示器、键盘和鼠标。(2)计算机中的核心部件,它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。(3)计算机的一个组成部分,运行态的程序和相关数据置于其中。(4)处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和 I/O 设备做什么的部件。(5)嵌入
3、在其他设备中的计算机,运行设计好的应用程序实现相应功能。(6)在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。(7)管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。(8)将高级语言翻译成机器语言的程序。(9)将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。(10)计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。供选择的词或短语:1、汇编器 2、嵌入式系统 3、中央处理器(CPU) 4、编译器 5、操作系统 6、控制器 7、机器指令 8、台式机或个人计算机 9、主存储器 10、VLSI答:(1)8, (2)3, (3)9, (4)6, (5)2,(6)10, (7)5, (8)4, (9)1, (10)7计算机系统
4、有哪些部分组成?硬件由哪些构成?答:计算机系统硬件系统和软件系统组成。硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成19 冯诺伊曼 Von Neumann 计算机的主要设计思想是什么?略。110 计算机硬件有哪些部件,各部件的作用是什么?略。111 计算机软件包括哪几类?说明它们的用途。略。112 简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。略。113 通过计算机系统的层次结构学习,你对计算机系统有了怎样的了解?略。第二章21 数字信号和模拟信号的主要区别是什么?与模拟电路相比,数字电路有何特点?略。22 二极管两端需要加多大的电压才使二极管导通?答:大于二极管的正向特性
5、存在死区电压 Vr(硅二极管约为 0.7V,锗二极管约为0.2V)23 三极管何时处于截止状态,何时处于饱和状态?答:当输入电压Vi0,且Vi 0 0,上上商商1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + + - -| |Y| | 补补11.0011+ + 11.0101 00.1101左左移移一一位位R2 20 0,上上商商1 1 左左移移一一位位 + + - -| |Y| | 补补 R2 20 0,上上商商1 1 左左移移一一位位 +-|MY|补补 R2 20 0,上上商商1 1 左左移移一一位位R3 30
6、 0,上上商商1 1 左左移移一一位位R4 40 0,上上商商1 111.00010 11.11110 00.11110 00.11100+ +0 0 0 0 0 0. .1 1 1 1 0 00 0 0 0 0 0. .1 1 1 1 1 1 0 0 0 0. .1 1 1 1 1 1 0 00 0 0 0. .1 1 1 1 1 1 1 1 0 0. .1 1 1 1 1 1 1 1 0 00 0. .1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 +-|MY|补补+-|MY|补补左左移移一一位位 +-|MY|补补 R5 5=1=1=1=1。=1。RAM 的地址范围为:00 0000 0000 0
7、000 000001 1111 1111 1111 1111ROM 的地址范围为:11 1110 0000 0000 000011 1111 1111 1111 11115.4 设有一个 4 体交叉存储器,在使用时经常遇到连续访问同一个存储体的情况,会产生怎样的结果?答:存储器带宽降低。5.5 某计算机的存储系统由 Cache、主存和用于虚拟存储的磁盘组成。CPU 总是从Cache 中获取数据。若所访问的字在 Cache 中,则存取它只需要 20ns,将所访问的字从主存装入 Cache 需要 60ns,而将它从磁盘装入主存则需要 1200s。假定 Cache 的命中率为 90%,主存的命中率为
8、 60%,计算该系统访问一个字的平均存取时间。答:a1 112 2123t =ht(1-h )h t(1-h )(1-h )t=20*0. 9 (1-0. 9)*0. 6*(20+60) (1-0. 9)(1-0. 6)*(20+60+1200000)=48026a1 112 2123t =ht(1-h )h t(1-h )(1-h )t=20*0. 9 (1-0. 9)*0. 6*60 (1-0. 9)(1-0. 6)*1200000=48021. 65.6 CPU 执行一段时间时,cache 完成存取的次数为 3900 次,主存完成的存取次数为 100 次,已知 cache 的存储周期为
9、40ns,主存的存储周期为 240ns。求 cache/主存系统的效率和平均访问时间?答:e=tc/ta=8/9=89%ta=40*(3900/4000)+240*(100/4000)=45ns5.7 某处理器包含一片内 Cache,容量为 8K 字节,且采用 4 路组相联结构,块的大小为 4 个 32 位字。当 Cache 未命中时,以分组方式从主存读取 4 个字到 Cache,假定主存容量为 16M 字节。请说明:(1)Cache 共分多少组?(2)写出主存的字节地址的格式,并说明地址格式中的不同字段的作用和位数;答:(1) 128 组;(2)7413主存字块标志组地址块内地址或者2 41
10、1区号组内块号 块内地址 7组号5.8 计算机主存容量为 256K 字,Cache 为 8K 字。主存与 Cache 之间按组相联映射,Cache 的每组有 4 个行,每行有 64 个字。假设开始时 Cache 为空,CPU 按顺序从主存地址为 0,1,2, ,8447 单元执行“取“操作(不命中时,采用将主存中含有该字的块送入 Cache 后,再从 Cache 中把需要的字读出送 CPU 的方法) ,然后又重复执行 20次。设 Cache 存取时间为主存的 1/10。替换使用 LRU 算法,请计算上述操作总的存取时间与不用 Cache 相比,速度提高多少倍?答:约 4.965 倍5.9 简述
11、虚拟存储器的含义和作用。略。习题六61指令包括哪几部分?各表示什么含意?略。62在一地址指令、二地址指令中,如何指定二个操作数地址?如何存放操作结果?略。63简述指令操作码的扩展技术的基本方法。略。64某机器字长 16 位,采用单字长指令,每个地址码 6 位。试采用操作码扩展技术,设计 14 条二地址指令,80 条一地址指令,60 条零地址指令。请给出指令编码示意图。1 (7 分)14 条双地址指令: 操作码(4 位)地址码 A1(6 位)地址码 A2(6 位)操作码: 00000000110180 条单地址指令: 操作码(10 位)地址码 A(6 位)操作码:1110(64 条中可选择前 6
12、3 条)1111(64 条中可选择前 17 条)60 条零地址指令: 操作码(16 位)操作码: 1111111111(64 条中选择 60 个编码即可)其他编码方案,只要符合操作码扩展技术都可以65什么是指令字长?什么是机器字长?它们之间有何关系?略:66确定寻址方式的目的是什么?略67请说明间接寻址和直接寻址的不同。略。68简述变址寻址和基址寻址的主要区别。略。69单项选择题(1)寄存器间接寻址方式中,操作数在( )中。A. 程序计算器 B. 堆栈 C. 寄存器 D. 主存答:D(2)堆栈常用于( ) 。A. 数据移位 B. 程序转移 C. 保护程序现场 D. 输入、输出答:C(3)单地址
13、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外,另一个数常需采用( ) 。A堆栈寻址 B. 立即寻址 C. 隐含寻址 D. 间接寻址答:C(4)用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为( )A直接寻址 B. 间接寻址 C. 寄存器直接寻址 D. 寄存器间接寻址答:C(5)指令中采用不同的寻址方式,其主要目的是( ) 。A. 可以实现操作码的扩展 B. 实现存储程序和程序控制C. 缩短指令长度、扩大寻址空间、提高编程的灵活性。D. 降低指令译码的难度。答:C(6)指令寻址和数据寻址的不同在于( ) 。A. 前者是访问存储器,后者是访问寄存器。B. 前者是确定程序转移地址,后者取操作数
14、。C. 前者是确定程序顺序执行顺序,后者是取确定操作数地址。D. 前者是短指令,后者是长指令。答:BC(7)变址寻址方式中,操作数的有效地址为( ) 。A. 程序计数器的内容加上形式地址。 B. 基址寄存器的内容加上形式地址。C. 变址寄存器的内容加上形式地址。 D. 变址寄存器的内容加上基址寄存器的内容答:(8)CISC 指令系统与 RISC 指令系统相比具有( )等特点。A. 前者指令条数少,后者指令条数多。B. 前者执行速度慢,后者执行速度快。C. 前者有利于编译生成优化代码,后者不便于编译。D. 前者指令功能简单,后者指令功能复杂。 答:B610某机 16 位字长指令格式如下:其中:D
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