计算机组成原理第1章计算机系统概论一.填空题1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，前者是计算机系统的物质基础，而后者则是计算机系统解题的灵魂，两者缺一不可。

2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务，这两者合称为存储程序控制，它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。

3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ；而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。

4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。

二.选择题1. 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该指令的时间三.问答题1.存储程序控制是冯•诺依曼型计算机重要的工作方式，请解释何谓存储程序、程序控制？答：存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器；程序控制是指控制器依据存储的程序，控制全机自动、协调的完成解题任务。

2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次？画出其结构示意图加以说明。

答：.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18)1）微程序设计级：微指令直接由硬件执行。

2）一般机器级(机器语言级)：由微程序解释机器指令系统，属硬件级。

3）操作系统级：由操作系统程序实现。

4）汇编语言级：由汇编程序支持执行。

5）高级语言级：由高级语言编译程序支持执行。

这五级的共同特点是各级均可编程。

四.计算题1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D，它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35，指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns，求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)？解:指令平均运算时间：T=5×0.3＋5.5×0.2＋8×0.15＋10×0.35＝7.3 (ns)平均运算速度：V=1/T=1/(7.3×10－3)＝137(MIPS)第2章运算方法与运算器一.填空题1.若某计算机的字长是8位，已知二进制整数x＝10100，y＝–10100，则在补码的表示中，[x]补＝00010100 ，[y]补＝11101100 。

2. 若浮点数格式中阶码的基数已确定，而且尾数采用规格化表示法，则浮点数表示的数，其范围取决于浮点数阶码的位数，而精度则取决于尾数的位数。

3.浮点加减法运算对阶的原则是 _小阶向大阶看齐__，即将小阶的尾数右移。

浮点运算结果的溢出是指阶码大于所能表示的最大正阶_，溢出时应将溢出标志位置为1。

4.设有4位二进制数1101，采用奇校验码，则校验位P= __ 0 __；奇偶校验码只能检测出_奇数位_ 的错误，但无纠错能力。

5. 16位（包括1位符号位）的定点小数，若用补码表示，其表示的真值范围是－1～＋（1－2－15），最多能表示65536（或216）个不同的数。

6.计算机中的溢出标志OF受算术运算类指令的影响；而零标志“ZF”则在结果为__零__时被置为1。

7. 汉字在计算机中的表示方法有汉字的输入编码，还有汉字内码和汉字字模码等三种。

二.选择题1．下列各数中，最大的数是（ B ）。

A. (101001)2B. (53)8C. (42)102. 下列机器数中，真值最小的数是（C）。

A．[x]补＝1.10101B．[y]补＝1.10110C．[z]补＝1.010113. 下列各组机器数，真值相等的一组是（A）。

A．[x]原＝1.1000 [y]补＝1.1000B．[x]原＝1.1010[y]补＝1.1010C．[x]补＝11000[y]移＝11000 D．[x]补＝11001[y]反＝110014．用n位字长的补码（其中1位符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是（C）。

A．0≤｜N｜≤2n-1B．0≤｜N｜≤2n-1-1C．-1≤N≤- (2n-1-1) 和0≤N≤2n-1-1D．-1≤N≤-2n-1和0≤N≤2n-1-15.用8位二进制数控制输出状态，若要使高4位都为1，而使低4位保持不变，可用8位逻辑数11110000与原来的8位输出数据进行（C）运算即可。

A．逻辑非B．逻辑乘C．逻辑加D．逻辑异三.问答题1.通常，计算机中的基本逻辑运算是哪4种？逻辑运算的特点是什么？答：计算机中的基本逻辑运算是逻辑非、逻辑乘、逻辑加和逻辑异等4种逻辑运算的特点是：1）.按位进行,各位的结果互不牵连；所以无借位、进位、溢出等问题。

2）.运算简单；3）.每一位都可看成一个逻辑变量。

所以无符号位、数值位、阶码和尾数的区分。

四.计算题1. 已知二进制数x＝－0.101110，y＝－0.101011，用双符号位补码求x＋y和x-y的值，要求写出计算机中的运算步骤，并指出是否有溢出。

解：[X]补= 11.010010 ， [Y]补= 11.010101，[－Y]补=00.101011[x]补11.010010+ [y]补11.010101[x+y]补10.100111运算结果溢出，x＋y＝－1.011001[x]补11.010010+ [－y]补00.101011[x－y]补11.111101运算结果无溢出，x－y＝－0.0000112.已知x ＝0.1011，y ＝-0.1010，用原码一位乘法求x ×y 的值，要求写出计算机中的运算步骤。

解：[x]原＝0.1011，[y]原＝1.1010乘积的符号位Z s ＝0⊕1＝1，尾数绝对值相除。

所以｜x ×y ｜＝P 4＝0.01101110[x ×y]原＝1.01101110 故 x ×y ＝-0.011011103. 设浮点数的阶为5位（包括2位阶符），尾数为8位（包括2位尾符），用补码表示，已知二进制数 x=2-011×0.101011，y=2-010×(-0.110101)，按浮点规格化的运算方法，求x+y 的值，要求写出机器的运算步骤。

解： x 和y 的浮点机器数（阶和尾数均用补码表示） [x]浮＝11101，00.101011 [y]浮＝11110，11.001011 ① 求阶差[△E]补＝[E x ]补+ [-E y ]补 ＝11101＋00010＝11111可见 △E ＝－1，说明x 的阶码小。

将[M x ]补右移一位即 [M x ＋M y ]补＝11.100000(1)尾数运算结果应向左规格化（这里要左移1位），阶码减1，即： [x ＋y]浮＝11101，11.000001所以 x ＋y ＝2-011×(-0.111111)，运算结果无溢出。

0. 0000 部分积 R 0 乘数 R 1 说明＋0. 0000 0. 0000 0. 0000 ＋0. 1011 0. 1011 0. 0101 ＋0. 0000 0. 0101 0. 0010 ＋0. 1011 0. 1101 0. 01101 0 1 00 1 0 1 01 0 1 01 1 0 11 1 1 0开始 P 0＝0 y 4=0，+0(R 0，R 1)右移一位，得P 1 y 3=1，+x(R 0，R 1)右移一位，得P 2 y 2=0，+0(R 0，R 1)右移一位，得P 3 y 1=1，+x(R 0，R 1)右移一位，得P 4[-M x ]补＝00.0101011② 尾数按指令的要求相加，运算时采用双符号位补码运算[M x ]补 00. 0101011[M y ]补 11. 00101111. 1000001第3章存储系统一.填空题1. 在当今计算机系统的三级存储系统中,CPU能直接访问的存储器是_Cache和主存储器_ __，不能直接访问的存储器是_辅助存储器_ 。

2．在有一级Cache的系统中，设主存和Cache的存储周期分别是T M和T C，若不命中率是(1-H)，则CPU访问存储器的平均时间T A＝HT C +(1-H) T A。

3. 在并行操作的存储器中，有双端口存储器、相联存储器和多模块交叉存储器等。

4.主存和Cache的映射方式有全相联映射、直接映射和_组相联 _映射三种，其中灵活性大、Cache的行利用率高但速度较慢的映射方式是_全相联映射。

5.虚拟存储器指的是_主存储器－辅助存储器___这一存储层次，它给用户提供了一个比实际__物理地址______空间大得多的虚拟地址空间。

6.某32位CPU有32根地址线，内存按字节编址，则主存物理存储空间是__4____GB；虚拟地址码46位，则虚拟存储空间是___64_____TB。

二.选择题1. 存储周期是指( C )。

A．存储器的读出时间B．存储器的写入时间C．存储器进行连续读或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2. 主存储器和CPU之间增加Cache的目的是 ( B )。

A. 扩大主存的容量B. 解决CPU与主存之间的速度匹配问题C. 扩大CPU中通用寄存器的数量3. 某SRAM芯片，其存储容量为64K×l6位，该芯片的地址线和数据线数目为( B )。

A．64，16 B．16，16 C．64，8 D．16，644．计算机系统中的存储系统是指（C）A. 内存储器B. 半导体存储器和磁盘存储器C. 内存储器和外存储器D. 半导体读写存储器5. 某4模块交叉存储器，每个模块的存储容量为128K×64位，存储周期为40ns。

则存储器的总容量512 K×64位。

连续启动存储模块的时间τ应为10 ns。

6．某DRAM芯片，其存储容量为4M×8位，该芯片的地址线采用行、列地址复用，而且行、列地址位数相同，则该芯片的地址线和数据线数目分别是（ B ）条。

A．11，1 B．11，8 C．22，87．相联存储器是按（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8. 交叉存储器实质上是一种( 模块式 )存储器，它能（并行）执行多个独立的读写操作。

A. 模块式，并行B. 模块式，串行C. 整体式，并行9. 活动头磁盘存储器的平均存取时间是指( D )。

A. 平均找道时间B. 最小找道时间C. 平均等待时间D. 平均找道时间加上平均等待时间10.某机字长为32位，主存容量为1MB，若按字编址，它的寻址范围是( C )。

供选择的答案：A. 0―1M B. 0―512KB C. 0―(256K-1) D. 0―256KB11. 在Cache的地址映射中，若主存中的任何一块均可映射到Cache的任一行的位置上，则这种方法称为（ B ）。