《计算机组成原理》答案已补全要点Word文档下载推荐.docx
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1)在程序中断方式下,CPU和外设可并行工作;
而程序查询方式下,CPU与外设是串行工作的。
2)程序中断方式适合于对外界随机事件的处理。
而程序查询方式不具备这样的能力。
2.答案要点:
按通道的工作方式,通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。
特点:
字节多路通道:
1)有多个子通道,设备间可(分时)并行操作。
2)数据以字节为单位交叉传送。
3)适合于连接大量的低速设备。
选择通道:
1)被选中的外设采用独占方式使用通道。
2)数据以成组(数据块)方式进行传输。
3)适合于连接高速外设。
数组多路通道:
是将前二者的优点结合在一起的一种通道结构。
数组多路通道含有多个子通道,可同时执行多个通道程序,数据以成组方式进行传送。
既具有多路并行操作能力,又有很高的数据传输率,可用来连接多台中高速的外设。
3.答案要点:
存储系统的层次结构如图所示:
存储器的特点:
1)高速缓存:
存放当前要执行的程序和数据。
速度快,可与CPU速度匹配;
存储容量较小。
成本高。
2)主存储器:
存放正在执行的程序和数据,CPU可直接访问,容量较大,速度较高,每位价格介于高速缓存和辅存之间。
3)辅助存储器:
存放当前暂不参与运行的程序和数据文件,CPU不能直接访问;
容量极大而速度较低,单位成本低。
四、计算题
已知x=-0.10101,y=+0.11011,符号用双符号位表示。
求1.[X]原=?
[Y]原=?
2.[X]补=?
[Y]补=?
3.[X+Y]补=?
[X-Y]补=?
并分别讨论其溢出情况。
1)写出补码一位乘的运算步骤。
2)与原码乘法运算有何不同?
3)写出补码乘法运算器的基本部件。
答案要点:
1.[X]原=11.10101[Y]原=00.11011
2.[X]补=11.01011[Y]补=00.11011
3.[X+Y]补=[X]补+[Y]补=11.01011+00.11011=00.00110结果的两个符号位相同,无溢出。
[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=11.01011+11.00101=10.10000结果的两个符号位不相同,为10,产生下溢。
①补码乘法:
运算结果的符号位无需单独处理;
而原码乘法:
结果的符号位需单独处理。
②原码乘法:
位于乘数寄存器末位的乘数作为判断位;
而补码乘法则是以乘数寄存器最末两位作判断位。
③若乘数的有效尾数n位。
原码乘法须做n次加法,n次移位;
而补码乘法则需n+1次加法,n次移位。
所用的基本部件:
①存放部分积累加和的寄存器;
②存放乘数(具备移位功能)和被乘数的寄存器;
③加法器;
④移位器;
⑤计数器。
五、设计题
采用32K×
32的RAM芯片,构成128K×
64的存储器。
1.画出存储器的逻辑框图。
2.图中标明信号线的种类、方向、条数。
六、综合应用题
在模型机的数据通路上,对于指令ADDX(R1),(R2)+,回答下列问题:
1.写出指令的执行流程。
2.写出目的周期的全部数据通路。
1、2)指令的执行流程及目的周期的数据通路:
↓
FT0:
M→MBR→IR
↓
FT1:
PC+1→PC
ST0:
PC→MAR
ST1:
M→MBR→C
ST2:
PC+1→PC
↓
ST3:
C+R1→MAR
ST4:
DT0:
R2→MAR;
R2→A选择器,S0-3,M,DM,CPMAR
DT1:
M→MBR→D;
R/W,SMBR,MBR→B选择器,S0-3,M,DM,CPD
DT2:
R2+1→R2;
R2→A选择器,S0-3,M,C0,DM,CPR2
↓
ET0:
C+D→MBR
ET1:
MBR→M
ET2:
《计算机组成原理》模拟题2
1.寻址方式
2.指令周期
3.虚拟存储器
3.多级中断
二、填空题
1.计算机指令的基本格式应包括()和()两部分。
在间接寻址方式中,地址码部分表示的是();
在相对寻址方式中,地址码部分表示的是()。
2.按功能分类,存储器可以分为()、()、()等。
3.源数据为10010111,若采用奇校验,则其校验位是()。
4.CPU响应某中断请求的条件是一条指令结束时且()、()和()。
5.微指令的格式有()型微指令、()型微指令和混合型微指令。
6.输入输出设备的编址方式有()和()。
1.试分析比较DMA方式和中断传送方式的异同点,说明DMA方式为什麽不能替代中断方式。
2.何为三级存储体系结构?
分析采用这种结构的原因和优点?
3.简要说明动态RAM的各种刷新方式及其特点。
相同点:
1)两种方式均为目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式。
2)两种方式下主机和外设之间均可实现一定程度的并行工作。
不同点:
1)中断传送方式是通过中断服务处理程序来完成信息交换;
而DMA方式则是用硬件代替软件来实现数据的传输。
2)中断传送方式不仅适合于一般的信息交换,还适合对随机事件的处理。
3)DMA方式适合于高速外设和主机之间的信息交换,对高速外设采用程序中断方式传送数据往往回丢失数据。
DMA方式不能替代中断方式的原因:
1)DMA方式只能用于高速外设与内存直接交换信息,却不能像中断方式那样处理随机的异常现象。
2)在DMA方式的数据传输过程中,需用到中断方式。
把各种不同存储容量,不同存取速度的存储器,按一定的体系结构组织起来,使所存放的程序和数据按层次分布在各存储器中,形成一个统一整体的存储系统。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分成两个层次,其中高速缓存和主存间称为Cache--主存存储层次,主存和辅存间称为主--辅存存储层次。
这就是三级存储体系结构。
采用Cache--主存存储层次的原因和优点:
在速度方面,计算机的主存和CPU一直保持了大约一个数量级的差距。
显然这个差距限制了CPU速度潜力的发挥。
为了弥合这个差距,设置Cache是解决存取速度的重要方法。
在CPU和主存之间设置Cache,构成Cache-主存层次,则从CPU的角度看,Cache-主存层次的速度接近于Cache,容量与每位价格则接近于主存。
因此,解决了速度与成本之间的矛盾。
采用主--辅存存储层次的原因和优点:
由于成本和工艺的原因,主存的存储容量受到了限制,另一方面,系统程序、应用程序及各种信息量要求主存容量越来越大。
采用“主存-辅存”存储层次,程序员可用机器指令的地址对整个程序统一编址,而不必担心程序能否在主存中放得下。
虚拟空间可以比实际空间大得多。
从整体看,主辅存层次的速度接近于主存的速度,容量则接近于辅存的容量,而每位平均价格也接近于廉价的辅存平均价格,从而解决了大容量和低成本间的矛盾。
动态RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新和透明式刷新等四种方式。
集中式刷新的特点:
其优点是系统的存取周期不受刷新工作的影响,读写操作和刷新工作在最大刷
新周期中分开进行。
因此,系统的存取速度比较高。
其缺点是进行刷新时必须停止读、写操作。
这对主机而言是个“死区”
分散式刷新的特点:
刷新工作安排在系统的存储周期内进行,对主机而言不再有“死区”。
但该方式加长了系统的存取周期,降低了整机运算速度。
因此,分散方式刷新不适用于高速存储器。
异步式刷新的特点:
结合了上述两种方式的优点,充分利用了最大刷新间隔。
对分散式刷新而言,它减少了刷新次数;
对集中方式来说,主机的“死区”又缩短很多。
因此,这种方式使用得比较多。
透明式刷新的特点:
该方式不占用CPU时间,对CPU而言是透明的操作;
但控制线路复杂。
已知x=0.1011,y=-0.1101,符号用双符号位表示。
求1.[X+Y]补=?
1.[X+Y]补=[X]补+[Y]补=00.1011+11.0011=11.1110,结果的两个符号位相同,无溢出。
[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=00.1011+00.1101=01.1000,结果的两个符号位不相同,为01,产生上溢。
采用4K×
8的RAM芯片,构成32K×
16的存储器。
4.画出存储器的逻辑框图,图中标明信号线的种类、方向、条数。
2.用十六进制写出该存储器占用的地址空间。
;
该存储器占用的地址空间:
0000H----7FFFH(按字编址)
在模型机的数据通路上,对于指令SUBX(R1),-(R2),回答下列问题:
R2-1→R2;
R2→A选择器,S0-3,M,C0,DM,CPR2
R2→MAR;
R2→A选择器,S0-3,M,DM,CPMAR
M→MBR→D;
D-C→MBR
《计算机组成原理》模拟题3
1.基本字长
2.数据通路
3.程序中断
5.灰度级
根据操作数所在位置,指出其寻址方式:
操作数在指令中为()寻址方式,操作数的存储单元地址在指令中,为()寻址方式。
2.存储器地址译码电路的译码方式有()和()两种方式。
3.(361)10=()2=()16。
4.CPU响应可屏蔽中断应满足的三个条件是()、CPU允许接受中断请求和()。
中断周期结束后进入()周期。
5微指令的类型通常有()型微指令、()型微指令和混合型微指令。
6通常控制器的设计可分为()和(),前者采用的核心器件是(),后者采用的核心器件是()。
7主机与外设的连接方式有()、()和()。
1.简述其中两种补码加减运算判别溢出方法的工作原理。
2.字节多路通道和数组多路通道有何相同点?
有何不同点?
3.CPU中设有哪些寄存器?
各寄存器的位数由何因素确定?
以下三种方法答对其中任意两种方法即可。
方法1:
两个符号相同的补码数相加,如果和的符号与加数符号相反,或者符号相反的两个补码数相减,差的符号与减数符号相同,表明运算结果溢出。
方法2:
两个补码数实现加减运算时,若最高数值位向符号位的进位值与符号位产生的进位输出值不相同,则表明运算结果产生了溢出。
方法3:
采用双符号位方案。
当两位符号位的值不相同时,则表明运算结果产生了溢出。
设备间可并行操作
字节多路通道数组多路通道
1)连接低速设备连接中高速设备
2)以字节为单位传送以数据块为单位传送
3)设备间并行操作一设备传数,其它设备只作辅助操作
CPU中设有的寄存器包括运算器中的通用寄存器,程序计数器PC,指令寄存器IR,存储器地址寄存器MAR,存储器数据寄存器MBR和状态标志寄存器等。
PC和MAR的位数取决于要访问的地址空间的大小。
IR的位数取决于指令字长。
通用寄存器及存储器数据寄存器MBR的位数取决于操作数(或操作数地址)的基本字长。
1.已知x=0.10101,y=–0.11011
用定点补码一位乘法计算[x*y]补,要求写出计算步骤。
2.已知x=2–011ⅹ0.101100,y=2–010ⅹ(–0.100100)
用浮点规格化补码加法求[x+y]补(阶码、尾数均用补码表示),要求写出计算步骤。
1.已知x=0.10101,y=–0.11011。
[x×
y]补=1.0111001001,详细运算步骤略。
2.[X]补=1.101,00.101100[Y]补=1.110,11.011100浮点补码格式
1)判零,对阶,X尾右移阶码+1,[X]补=1.110,00.010110求和得11.110010
2)规格化[X+Y]尾左移2次阶码-2[X+Y]补=1.100,11.001000无溢出
试选用1M×
4的RAM芯片,构成4M×
8的存储器。
完成下列各题:
1.画出存储器连线框图,图中标明信号的种类、方向和信号线的条数。
2.用十六进制写出存储器占用的地址空间。
图略;
000000H----3FFFFFH(按字编址)
在模型机的数据通路上,对于指令ADD–(R1),@(R2)+,回答下列问题:
2.写出取源操作数周期的全部数据通路。
3.与MOV–(R1),@(R2)+的执行流程比较有何相同点?
R1-1→R1;
R1→A(或B)选择器,S0-3,M,C0,DM,CPR1
R1→MAR;
R1→A(或B)选择器,S0-3,M,DM,CPMAR
M→MBR→C;
R/W,SMBR,MBR→B选择器,S0-3,M,DM,CPC
R2→MAR↓
M→MBR→D
R2+1→R2
DT3:
D→MAR;
DT4:
3)与MOV-(R1),@(R2)+的执行流程比较有何相同点:
取指流程和取源操作数流程跟MOV–(R1),@(R2)+完全相同。
此外,其目的周期与MOV–(R1),@(R2)+也大致相同,只是增加了一步取目的操作数流程。
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