《计算机组成与结构》习题练习第一章1.某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，其在基准程序中所占比例及CPI如下表所示，则该机的MIPS数是多少？指令类型多占比例CPIA50%2B20%3C10%4D20%52.程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是多少？3.冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？第二章1.某字长为8位的计算机中，已知整型变量x、y的机器数分别为[x]补=11110100，[y]补=10110000。

若整型变量z=2×x+y/2，则z是多少？（结果用16进制表示）2.若x=103，y=-25，则下列表达式采用8位定点补码运算实现时，会发生溢出的是（）。

A. x+yB. –x+yC. x-yD. –x-y3.用海明码对长度为8位的数据进行检错/纠错时，若能纠正一位错，则校验位数至少是几位？4.字长8位，写出下列各整数的原码、反码、补码表示。

（二进制表示）5.用IEEE 32位浮点格式表示如下的数。

（结果用十六进制表示）（1）-1.5（2）384（3）1/166.下列各数使用了IEEE 32位浮点格式，相等的十进制数是多少？（1）C1E0 0000 H（2）3F50 0000 H7.已知x和y（真值），用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。

（1）x = 11011，y = 00111（2）x = 11011，y = -10101（3）x = -10110，y = -000018.已知x和y（真值），用变形补码计算x-y，同时指出结果是否溢出。

（1）x = 11011，y = -11111（2）x = 10111，y = 11011（3）x = 11011，y = -10011第三章1. 设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，则该存储器能存储个字节的信息。

如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要片，还需要位地址作芯片选择。

2. 用32K×8位的E2PROM芯片组成128K×16位的只读存储器，则数据寄存器至少位，地址寄存器至少位，共需要个E2PROM芯片。

3. 用16K×8位的DRAM芯片构成64K×32位的存储器，则该DRAM芯片的地址引脚有个，数据引脚有个。

4. 设存储器容量为64M，存储器字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。

存储周期T=100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。

求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少Bps？5. 已知单个存储体的存储周期为110ns，总线传输周期为10ns，则当采用低位交叉编址的多模块存储器时，存储体数应是（）。

A. 小于11B. 等于11C. 大于11D. 大于等于116. 已知cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率。

7. CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。

8. 假设某计算机的CPU主频为80MHz，CPI为4，并且平均每条指令访存1.5次，主存和Cache之间交换的块大小为16B，Cache的命中率为99%，存储器总线的宽度为32位。

则该计算机的MIPS数是多少？平均每秒Cache缺失的次数是多少？在不考虑DMA传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU的访存要求？9. 某计算机的主存地址位数为32位，按字节编址。

假定Cache中最多存放128个主存块，采用直接映射方式、全写法（Write Through），块大小为64B，则该Cache的容量是多少字节？10. 主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚地址和物理地址各为多少位？如页面大小为4KB，则页表长度是多少？11. 设某系统采用页式虚拟存储管理，页表存放在主存中。

如果一次主存访问需要50ns，那么完成一次数据访问需用多少时间？如果增加TLB，忽略查找TLB表项占用的时间，并且75%的页表访问命中TLB，完成一次数据访问的时间又是多少？12. 某页式存储管理，页大小为2KB。

逻辑地址空间包含16页，物理地址空间共有8页。

逻辑地址应有多少位？主存物理空间有多大？13. 某计算机的存储系统由cache、主存和磁盘构成。

Cache的访问时间为15ns；如果被访问的单元在主存中但不在cache中，需要用60ns的时间将其装入cache，然后再进行访问；如果被访问的单元不在主存中，则需要10ms的时间将其从磁盘中读入主存，然后再装入cache中并开始访问。

若cache的命中率为90%，主存的命中率为60%，求该系统中访问一个字的平均时间。

14. 在一个分页虚存系统中，用户虚地址空间为32页，页长1KB，主存物理空间为16KB。

已知用户程序有10页长，若虚页0、1、2、3已经被分别调入到主存8、7、4、10页中，请问虚地址0AC5H和1AC5H对应的物理地址是多少？第四章1.一种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形式地址。

I、X、D组成该指令的操作数有效地址E。

设R1为变址寄存器，R2为基址寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。

2.根据操作数所在位置，指出其寻址方式：（1）操作数在寄存器中，为寻址方式。

（2）操作数地址在寄存器中，为寻址方式。

（3）操作数在指令中，为寻址方式。

（4）操作数的物理地址在指令中，寻址方式。

（5）操作数的地址为某一寄存器内容与位移量之和，可以是、、寻址方式。

3.下列关于RISC的描述，正确的是（）。

A. 采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况B. 为了实现兼容，新设计的RISC是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的C. 减少指令数是RISC的主要目标D. RISC中设有乘、除法指令和浮点运算指令4.设某机字长为32位，CPU中有16个32位通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。

如果采用通用寄存器作基址寄存器，则单字长RS型指令的最大存储空间是多少？5.某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第1字节为操作码字段，第2字节为相对位移量字段。

假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。

若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功后的目标地址是多少？6.某计算机有16个通用寄存器，采用32位定长指令字，操作码字段（含寻址方式位）为8位，Store指令（存数指令）的源操作数和目的操作数分别采用寄存器直接寻址和基址寻址方式。

若基址寄存器可使用任一通用寄存器，且偏移量用补码表示，则Store指令中偏移量的取值范围是多少？第五章1.CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器是；保存即将执行的指令地址的寄存器是。

2.假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。

已知微指令长度为32位，则控制存储器的容量是多少字节？3.已知某机采用微程序控制方式，控存容量为512×48位。

微程序可在整个控存中实现转移，控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令采用断定方式。

则微指令由哪几个字段构成，分别为多少位？4.下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是。

I、提高CPU时钟频率II、优化数据通路结构III、对程序进行编译优化5.相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是（）。

A. 指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易B. 指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难C. 指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易D. 指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难6.今有4级流水线，分别完成取指、指令译码并取数、运算、送结果四步操作。

假设完成各步操作的时间依次是100ns，100ns，80ns和50ns，则流水线的操作周期应设计为。

7.会造成流水线断流的相关冲突有哪些？8.某CPU主频为1.03GHz，采用4级指令流水线，每个流水线的执行需要1个时钟周期。

假定CPU执行了100条指令，在其执行过程中，没有发生任何流水线阻塞，此时流水线的吞吐率为多少？第六章1、总线的仲裁分为哪两类？2、集中式仲裁分为哪几种？其中，响应时间最快的是哪一种？对电路故障最敏感的是哪一种？当代总线标准采用的是哪一种？3、计算机系统中，传输信息采用哪几种方式？其中，系统总线上传送的信息采用什么方式？4、什么是分时传送？5、总线的一次信息传送，可以分为哪些阶段？6、某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，假设一个总线周期等于2个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHz，总线带宽是多少Bps？7、一次总线事务中，主设备只需给出一个首地址，从设备就能从首地址开始的若干连续单元读出或写入多个数据，这种总线事务方式称为（）。

A. 并行传输B. 串行传输C. 突发传输D. 同步传输8、某同步总线的时钟频率为100MHz，宽度为32位，地址/数据线复用，每传输一个地址或数据占用一个时钟周期。

若该总线支持突发（猝发）传输方式，则一次“主存写”总线事务传输128位数据需要多少时间？本题如果不采用突发（猝发）传输方式，则需要多长时间？第七章1.一个光栅扫描图形显示器，每帧有1024×1024像素，可以显示256种颜色，则刷新存储器容量至少是多少字节？2.某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，每道记录信息为12288字节，共有275道。

问：（1）磁盘存储器的容量是多少字节？（2）磁盘数据传输率是多少B/s？（3）磁盘平均等待时间是多少？（4）给出该磁盘地址格式方案，假设每个扇区记录1024个字节。

3.某双面磁盘，每面有220道，已知磁盘转速为4000转/分，数据传输率为185000B/s，求磁盘总容量。

4.已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面有200磁道，平均找道时间为60ms，每道存储容量为96Kb，求磁盘的存取时间与数据传输率（数据传输率单位为B/s）。

5.若显示器分辨率为1024×768，颜色深度为24位，帧频（刷新频率）为72Hz，求（1）刷新存储器的存储容量是多少？（2）刷新存储器的带宽约是多少Bps？第八章1.在计算机系统中，CPU管理外围设备有哪几种方式？2.设某机有5级中断：L0、L1、L2、L3、L4，其中断响应优先次序从高到低为L0→L1→L2→L3→L4。