組成課后答案

1、一 馮諾依曼計算機(jī)的特點(diǎn)是什么？其中最主要的一點(diǎn)是什么？解：馮諾依曼計算機(jī)的特點(diǎn)如下：計算機(jī)（指硬件）應(yīng)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成；計算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再啟動計算機(jī)工作。第點(diǎn)是最主要的一點(diǎn)。 計算機(jī)的硬件是由哪些部件組成的？ 它們各有哪些功能？解：計算機(jī)的硬件應(yīng)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成。它們各自的功能是： 輸入設(shè)備：把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到計算機(jī)中去，并且將它們轉(zhuǎn)換成計算機(jī)內(nèi)部所能識別和接受的信息方式。 輸出設(shè)備：將計算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形

2、式送出計算機(jī)。 存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。 運(yùn)算器：對信息進(jìn)行處理和運(yùn)算。 控制器：按照人們預(yù)先確定的操作步驟，控制整個計算機(jī)的各部件有條不紊地自動工作。 計算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？解：計算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)器字長、數(shù)據(jù)通路寬度、主存容量和運(yùn)算速度等。機(jī)器字長是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的。數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù)。主存容量是指主存儲器所能存儲的全部信息量。運(yùn)算速度與機(jī)器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存本身的速度等許多因素有關(guān)。二 將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為IEEE 短浮點(diǎn)數(shù)： 將下列IEEE 短浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：（） ；（）

3、 ；（） ；（） ；（） ；（） 。三 某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu)，指令長度 位；每個操作數(shù)的地址碼長 位，指令分為無操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令已有K 種，無操作數(shù)指令已有L種，問單操作數(shù)指令最多可能有多少種？ 上述三類指令各自允許的最大指令條數(shù)是多少？ 設(shè)某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu)，指令長度 位，每個地址碼占 位，試提出一種分配方案，使該指令系統(tǒng)包含： 條三地址指令， 條二地址指令， 條單地址指令。 指令格式同上題，能否構(gòu)成：三地址指令 條，單地址指令 條，零地址指令 條？ 為什么？ 某機(jī)字長為 位，主存容量為K 字，采用單字長單地址指令，共有 條指令。若有直接尋址、間接尋址、變址尋

4、址、相對尋址四種尋址方式，試設(shè)計其指令格式。解：操作碼 位，尋址方式 位，地址碼 位。 某機(jī)字長為 位，主存容量為K 字，指令格式為單字長單地址，共有 條指令。試說明：（） 若只采用直接尋址方式，指令能訪問多少主存單元？（） 為擴(kuò)充指令的尋址范圍，可采用直接間接尋址方式，若只增加一位直接間接標(biāo)志，指令可尋址范圍為多少？ 指令直接尋址的范圍為多少？（） 采用頁面尋址方式，若只增加一位ZC（零頁現(xiàn)行頁）標(biāo)志，指令尋址范圍為多少？ 指令直接尋址范圍為多少？（） 采用（） 、（） 兩種方式結(jié)合，指令的尋址范圍為多少？ 指令直接尋址范圍為多少？四 已知X 和Y ，試用它們的變形補(bǔ)碼計算出X Y ，并指出

5、結(jié)果是否溢出。（） X ，Y （） X ，Y （） X ，Y （） X ，Y 分別用原碼乘法和補(bǔ)碼乘法計算X Y 。（） X ，Y （） X ，Y （） X Y ，過程略。 分別用原碼和補(bǔ)碼加減交替法計算X Y 。（） X ，Y （） X ，Y （） X ，Y （） X ，Y 五 存儲器的主要功能是什么？ 為什么要把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次？ 主要有哪些層次？解：存儲器的主要功能是用來保存程序和數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)是由幾個容量、速度和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件、硬件與軟件相結(jié)合的方法連接起來的系統(tǒng)。把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次的目的是為了解決存儲容量、存取速度和價格之間的矛盾。由高速緩沖存儲

6、器、主存儲器、輔助存儲器構(gòu)成的三級存儲系統(tǒng)可以分為兩個層次，其中高速緩存和主存間稱為Cache 主存存儲層次（Cache 存儲系統(tǒng)） ；主存和輔存間稱為主存 輔存存儲層次（虛擬存儲系統(tǒng)） 。 動態(tài)RAM 為什么要刷新？ 一般有幾種刷新方式？ 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：DRAM 記憶單元是通過柵極電容上存儲的電荷來暫存信息的，由于電容上的電荷會隨著時間的推移被逐漸泄放掉，因此每隔一定的時間必須向柵極電容補(bǔ)充一次電荷，這個過程就叫做刷新。常見的刷新方式有集中式、分散式和異步式 種。集中方式的特點(diǎn)是讀寫操作時不受刷新工作的影響，系統(tǒng)的存取速度比較高；但有死區(qū)，而且存儲容量越大，死區(qū)就越長。分散方式的特點(diǎn)是

7、沒有死區(qū)；但它加長了系統(tǒng)的存取周期，降低了整機(jī)的速度，且刷新過于頻繁，沒有充分利用所允許的最大刷新間隔。異步方式雖然也有死區(qū)，但比集中方式的死區(qū)小得多，而且減少了刷新次數(shù)，是比較實(shí)用的一種刷新方式。 某機(jī)字長為 位，其存儲容量是KB ，按字編址的尋址范圍是多少？ 若主存以字節(jié)編址，試畫出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況。解：某機(jī)字長為 位，其存儲容量是KB ，按字編址的尋址范圍是KW 。若主存以字節(jié)編址，每一個存儲字包含 個單獨(dú)編址的存儲字節(jié)。假設(shè)采用大端方案，即字地址等于最高有效字節(jié)地址，且字地址總是等于 的整數(shù)倍，正好用地址碼的最末兩位來區(qū)分同一個字中的 個字節(jié)。主存字地址和字節(jié)地址的分配情

8、況如圖- 所示。 一個容量為K 位的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？ 當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲芯片時，各需要多少片？K位，K位，K位，1K位，K位，K位。解：地址線 根，數(shù)據(jù)線 根，共 根。若選用不同規(guī)格的存儲芯片，則需要：K位芯片片，K位芯片片，K位芯片片，K位芯片片，K位芯片16片，K位芯片 片。 現(xiàn)有 的存儲芯片，若用它組成容量為K 的存儲器。試求：（） 實(shí)現(xiàn)該存儲器所需的芯片數(shù)量？（） 若將這些芯片分裝在若干塊板上，每塊板的容量為K ，該存儲器所需的地址線總位數(shù)是多少？ 其中幾位用于選板？ 幾位用于選片？ 幾位用作片內(nèi)地址？解：（） 需 的芯片 片。（） 該存儲器所需的地址線總位

9、數(shù)是位，其中位用于選板，位用于選片，10位用作片內(nèi)地址。 已知某機(jī)字長 位，現(xiàn)采用半導(dǎo)體存儲器作主存，其地址線為 位，若使用K 的SRAM 芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并采用存儲模板結(jié)構(gòu)形式。（） 若每塊模板容量為K ，共需多少塊存儲模板？（） 畫出一個模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖。解：（） 根據(jù)題干可知存儲器容量為 KB ，故共需 塊存儲模板。（） 一個模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖如圖- 所示。六 設(shè)一地址指令格式如下：現(xiàn)在有 條一地址指令：LOAD（取數(shù)） 、ISZ（加“”為零跳） 、DSZ（減“”為零跳） 、STORE（存數(shù)） ，在一臺單總線單累加器結(jié)構(gòu)的機(jī)器上運(yùn)行，試排出這 條指令的微操

10、作序列。要求：當(dāng)排ISZ 和DSZ 指令時不要破壞累加寄存器Acc 原來的內(nèi)容。解：（） LOAD（取數(shù)）指令PC MAR ，READ ；取指令MM MDRMDR IR ，PC PCA MAR ，READ ；取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR Acc（） ISZ（加“”為零跳）指令取指令微操作略。A MAR ，READ ；取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR AccAcc Acc ；加If Z then PC PC ；結(jié)果為 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存結(jié)果MDR MMAcc Acc ；恢復(fù)Acc（） DSZ（減“”為零跳）指令取指令微操作略。A MAR ，READ ；取數(shù)據(jù)送Acc

11、MM MDRMDR AccAcc Acc ；減If Z then PC PC ；結(jié)果為 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存結(jié)果MDR MMAcc Acc ；恢復(fù)Acc（） STORE（存數(shù)）指令：取指令微操作略。A MAR ；Acc 中的數(shù)據(jù)寫入主存單元Acc MDR ，WRITEMDR MM 某計算機(jī)的CPU 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖唱 所示。兩組總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送通過ALU 。ALU 還具有完成以下功能的能力：F A ；F BF A ； F B F A ； F B 寫出轉(zhuǎn)子指令（JSR）的取指和執(zhí)行周期的微操作序列。JSR 指令占兩個字，第一個字是操作碼，第二個字是子程序的入口地址。返回

12、地址保存在存儲器堆棧中，堆棧指示器始終指向棧頂。解： PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MAR ，Read ；取指令的第一個字 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) PC MDR B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) IR PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MAR ，Read ；取指令的第二個字 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) PC MDR B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) Y SP B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) SP ，F(xiàn) MAR ；修改棧指針，返回地址壓入堆棧 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MDR ，Write Y A ，F(xiàn) A ，F(xiàn) PC ；子程序的首地址 PC End 某機(jī)主要部件如圖- 所示。（） 請補(bǔ)充各部件間的主要連接線，并注明數(shù)據(jù)流動方向。（） 擬出指令A(yù)

13、DD （R ） ，（R ） 的執(zhí)行流程（含取指過程與確定后繼指令地址） 。該指令的含義是進(jìn)行加法操作，源操作數(shù)地址和目的操作數(shù)地址分別在寄存器R 和R中，目的操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間址。解：（） 將各部件間的主要連接線補(bǔ)充完后如圖- 所示。（） 指令A(yù)DD （R ） ，（R ） 的含義為（R ） （R ） （R ）（R ） R指令的執(zhí)行流程如下： （PC） MAR ；取指令 Read M（MAR） MDR IR （PC） PC （R ） MAR ；取被加數(shù) Read M（MAR） MDR C （R ） MAR ；取加數(shù) Read M（MAR） MDR D（R ） R ；修改目的地址（C）

14、 （D） MDR ；求和并保存結(jié)果WriteMDR MM CPU 結(jié)構(gòu)如圖唱 所示，其中有一個累加寄存器AC 、一個狀態(tài)條件寄存器和其他 個寄存器，各部件之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（） 標(biāo)明 個寄存器的名稱。（） 簡述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路。（） 簡述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存取訪問的數(shù)據(jù)通路。解：（） 這 個寄存器中，a 為存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR ，b 為指令寄存器IR ，c 為存儲器地址寄存器MAR ，d 為程序計數(shù)器PC 。（） 取指令的數(shù)據(jù)通路：PC MAR MM MDR IR（） 數(shù)據(jù)從主存中取出的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為X） ：X MAR MM MD

15、R ALU AC數(shù)據(jù)存入主存中的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為Y） ：Y MAR ，AC MDR MM 什么是微命令和微操作？ 什么是微指令？ 微程序和機(jī)器指令有何關(guān)系？ 微程序和程序之間有何關(guān)系？解：微命令是控制計算機(jī)各部件完成某個基本微操作的命令。微操作是指計算機(jī)中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一對應(yīng)的，微命令是微操作的控制信號，微操作是微命令的操作過程。微令是若干個微命令的集合。微程序是機(jī)器指令的實(shí)時解釋器，每一條機(jī)器指令都對應(yīng)一個微程序。微程序和程序是兩個不同的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機(jī)器指令，實(shí)際上是機(jī)器指令的實(shí)時解釋器，微程序是由計算機(jī)的設(shè)計者事先編制好并存放

16、在控制存儲器中的，一般不提供給用戶；程序是由機(jī)器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存儲器中。 什么是垂直型微指令？ 什么是水平型微指令？ 它們各有什么特點(diǎn)？ 又有什么區(qū)別？解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個微命令的微指令；水平型微指令是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個微命令的微指令。垂直型微指令的并行操作能力差，一般只能實(shí)現(xiàn)一個微操作，控制 個信息傳送通路，效率低，執(zhí)行一條機(jī)器指令所需的微指令數(shù)目多，執(zhí)行時間長；但是微指令與機(jī)器指令很相似，所以容易掌握和利用，編程比較簡單，不必過多地了解數(shù)據(jù)通路的細(xì)節(jié)，且微指令字較短。水平型微指令的并行操作能力強(qiáng)，效率高，靈活性強(qiáng)，執(zhí)行一條機(jī)器指令所需微指

17、令的數(shù)目少，執(zhí)行時間短；但微指令字較長，增加了控存的橫向容量，同時微指令和機(jī)器指令的差別很大，設(shè)計者只有熟悉了數(shù)據(jù)通路，才有可能編制出理想的微程序，一般用戶不易掌握。 水平型和垂直型微程序設(shè)計之間各有什么區(qū)別？ 串行微程序設(shè)計和并行微程序設(shè)計有什么區(qū)別？解：水平型微程序設(shè)計是面對微處理器內(nèi)部邏輯控制的描述，所以把這種微程序設(shè)計方法稱為硬方法；垂直型微程序設(shè)計是面向算法的描述，所以把這種微程序設(shè)計方法稱為軟方法。在串行微程序設(shè)計中，取微指令和執(zhí)行微指令是順序進(jìn)行的，在一條微指令取出并執(zhí)行之后，才能取下一條微指令；在并行微程序設(shè)計中，將取微指令和執(zhí)行微指令的操作重疊起來，從而縮短微周期。 圖唱 給

18、出了某微程序控制計算機(jī)的部分微指令序列。圖中每一框代表一條微指令。分支點(diǎn)a 由指令寄存器IR 的第 、 兩位決定。分支點(diǎn)b 由條件碼C 決定。現(xiàn)采用下址字段實(shí)現(xiàn)該序列的順序控制。已知微指令地址寄存器字長 位。（） 設(shè)計實(shí)現(xiàn)該微指令序列的微指令字之順序控制字段格式。（） 給出每條微指令的二進(jìn)制編碼地址。（） 畫出微程序控制器的簡化框圖。解：（） 該微程序流程有兩處有分支的地方，第一處有 路分支，由指令操作碼IR IR 指向 條不同的微指令，第二處有 路分支，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果C 的值決定后繼微地址。加上順序控制，轉(zhuǎn)移控制字段取 位。圖唱 中共有 條微指令，則下址字段至少需要 位，但因已知微指令地址寄存

19、器字長 位（MAR MAR ） ，故下址字段取位。微指令的順序控制字段格式如圖- 所示。（） 轉(zhuǎn)移控制字段 位： 順序控制 由IR IR 控制修改MAR ，MAR 。 由C 控制修改MAR 。微程序流程的微地址安排如圖- 所示。每條微指令的二進(jìn)制編碼地址見表- 。注：每條微指令前的微地址用十六進(jìn)制表示。圖- 微程序流程的微地址安排（） 微程序控制器的簡化框圖略。 已知某機(jī)采用微程序控制方式，其控制存儲器容量 位，微程序可在整個控制存儲器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制轉(zhuǎn)移的條件共 個，微指令采用水平型格式，后繼指令地址采用斷定方式，微指令格式如圖- 所示。（） 微指令中的 個字段分別應(yīng)為多少位？（） 畫出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。解：（）