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计算机组成原理期末复习资料汇总一、名词解释微程序：是指能实现一条机器指令功能的微指令序列。微指令：在机器的一个CPU周期内，一组实现一定操作功能的微命令的组合。微操作：执行部件在微命令的控制下所进行的操作。加减交替法：除法运算处理中对恢复余数法来说，当余数为正时，商“1”，余数左移一位，减除数；当余数为负时，商“0”，余数左移一位，加除数。有效地址：EA是一16位无符号数，表示操作数所在单元到段首的距离即逻辑地址的偏移地址.形式地址：指令中地址码字段给出的地址，对形式地址的进一步计算可以得到操作数的实际地址。相容性微操作：在同一CPU周期中，可以并行执行的微操作。相斥性微操作：在同一CPU周期中，不可以并行执行的微操作。PLA：Programmable Logic Arrays，可编程逻辑阵列。PAL：Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑。GAL：Generic Array Logic，通用阵列逻辑。CPU：Central Processing Unit，中央处理器。一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心。RISC：Reduced Instruction Set Computer，精简指令系统计算机。CISC：Complex Instruction Set Computer，复杂指令系统计算机。ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元。CPU执行单元，用来完成算术逻辑运算。二、选择题1. 没有外存储器的计算机监控程序可以存放在( B )。ARAM BROM CRAM和ROM DCPU2. 完整的计算机系统应包括（ D ）。 A运算器存储器控制器 B外部设备和主机C主机和使用程序 D配套的硬件设备和软件系统3. 在机器数（ BC ）中，零的表示形式是唯一的。A原码 B补码 C移码 D反码4. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（ D ）来实现。A原码运算的二进制减法器 B补码运算的二进制减法器C原码运算的十进制加法器 D补码运算的二进制加法器5. 某寄存器中的值有时是地址，因此只有计算机的（ C ）才能识别它。A 译码器 B 判断程序 C 指令 D 时序信号6. 下列数中最小的数为（ C ）。A（101001）2 B（52）8 C（101001）BCD D（233）167. 若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是（ C ）。A阶符与数符相同为规格化数B阶符与数符相异为规格化数C数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数8. 补码加减法是指（ C ）。A操作数用补码表示，两数尾数相加减，符号位单独处理，减法用加法代替B操作数用补码表示，符号位与尾数一起参与运算，结果的符号与加减相同C操作数用补码表示，连同符号位直接相加减，减某数用加某数的补码代替，结果的符号在运算中形成D操作数用补码表示，由数符决定两尾数的操作，符号位单独处理9. 运算器虽然由许多部件组成，但核心部件是（ B ）。A数据总线 B算术逻辑运算单元C多路开关 D累加寄存器10. 指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（ B ）。A实现存储程序和程序控制B缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C可以直接访问外存D提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度11. 指令的寻址方式有顺序和跳转两种方式，采用跳转寻址方式，可以实现（ D ）。A 堆栈寻址 B 程序的条件转移C 程序的无条件转移 D 程序的条件转移或无条件转移12. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（ B ）。A每一条机器指令由一条微指令来执行B每一条机器指令由一段由微指令编程的微程序来解释执行C一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D一条微指令由若干个机器指令组成13. 用以指定将要执行的指令所在地址的是（ B ）。A 指令寄存器 B程序计数器 C数据寄存器 D累加器14. 常用的虚拟存储系统由（ B ）两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 Acache-主存 B主存-辅存 Ccache-辅存 D通用寄存器-cache15. RISC访内指令中，操作数的物理位置一般安排在（ D ）。A栈顶和次栈顶 B两个主存单元C一个主存单元和一个通用寄存器 D两个通用寄存器16. CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（ C ）。A地址寄存器 B指令计数器C程序计数器 D指令寄存器17. 单级中断系统中，CPU一旦响应中断，立即关闭（ C ）标志，以防止本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。 A中断允许 B中断请求 C中断屏蔽 DDMA请求18. 下面操作中应该由特权指令完成的是（ B ）。A设置定时器的初值B从用户模式切换到管理员模式C开定时器中断D关中断19. 主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（ A ）。A解决CPU和主存之间的速度匹配问题B扩大主存贮器容量C扩大CPU中通用寄存器的数量D既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量20. 单地址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，另一个常需采用（ C ）。A堆栈寻址方式 B立即寻址方式C隐含寻址方式 D间接寻址方式21. 为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用（ B ）。 A通用寄存器 B堆栈 C存储器 D外存22. 某DRAM芯片，其存储容量为512K8位，该芯片的地址线和数据线的数目是（ D ）。A8，512 B512，8 C18，8 D19，8解析：内存的地址线跟内存的容量有关，类似于有1万个人有电话，电话号码就至少得5位一样，只不过区别是电脑内部用二进制而不是十进制。内存的容量有多少，是用多少个二进制数表示，那么地址线的条数就是多少个，比如容量是4位的，用两个2进制数表述，那么地址线就是2条，8位的，用三个2进制数表示，地址线就应该是3条，这样推下来，内容容量是能用多少个二进制数表示，相当于1个二进制数的2的多少次，那么地址条数就是多少。512k应该指的是512KB，相当于4Mb（按照1比8换算），需要用22位二进制数表示，相当于2的22次，所以用22条地址线。数据线指一次传输的数据的宽度，8位的宽度应该用8根数据线。23. 定点运算器用来进行（ B ）。A十进制加法运算B定点数运算C浮点数运算D既进行定点数运算也进行浮点数运算24. 直接间接立即3种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序是（ C ）。A直接立即间接B直接间接立即C立即直接间接D立即间接直接25. 寄存器间接寻址方式中，操作数处在（ B ）。A通用寄存器B主存单元C程序计数器D堆栈26. 微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址问题。通常采用的一种方法是断定方式，其基本思想是（ C ）。A用程序计数器PC来产生后继微指令地址B用微程序计数器PC来产生后继微指令地址C通过微指令顺序控制地段由设计者指定或者由设计者指定的判断字段控制产生后继微指令地址D通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址27. 两补码相加，采用1位符号位，当（ D ）时，表示结果溢出。A. 符号位有进位 B. 符号位进位和最高数位进位异或结果为0C. 符号位为1 D. 符号位进位和最高数位进位异或结果为128. 某单片机字长32位，其存储容量为4MB。若按字编址，它的寻址范围是（ A ）。A1M B4MB C4M D1MB解析问题：1某计算机字长为32位,其存储容量为16MB,若按双字编址,它的寻址范围是多少2某机字长为32位,存储容量为64MB,若按字节编址.它的寻址范围是多少?解答：我的方法是全部换算成1位2进制的基本单元来算。先计算总容量，如第一题中是16mb中，一B为8位，也就是8个一位基本单元组成，16M=224位=224个一位基本单元。所以总的基本单元是224*8。一个字长是n位，就是说一个字是由n个一位基本单元组成。按照字来编址就是说由一个字所包含的一位基本单元的个数作为一个地址单元，它对应一个地址。同理，双字编址就是两个字所包含的的基本单元数作为一个地址单元。由于一个字节（1B）永远是8位，所以按字节编址永远是8个一位基本单元作为一个地址单元。寻址范围就是说总共有多少个这样的地址。第一题中一个字长是32位，对于按字编址来说一个地址单元有32个基本单元，按双字编址则是一个地址单元有64个，按字节是8个，总容量是224*8个。所以按字编址的地址数是224*8/32个，按双字是224*8/64个，按字节是224*8/8个。因此，第一题答案是221=2M。同理，第二题答案是226*8/8=226=64M。29. 某SRAM芯片，其容量为1M8位，除电源和接地端外，控制端有E和R/W#，该芯片的管脚引出线数目是（ D ）。A20 B28 C30 D32这个题目其实就是要计算地址总线和数据总线的引脚数。既然是8位宽带，那数据线引脚就要8个，1M个存储单元需要20根地址线，因为2的20次方等于1M，所以这个芯片的引脚数目至少为1+1+1+1+8+20=32（电源+地+E+R/W+数据线+地址线）30. 存储单元是指（ B ）。A存放1个二进制信息位的存储元 B存放1个机器字的所有存储元集合C存放1个字节的所有存储元集合 D存放2个字节的所有存储元集合31. 指令周期是指（ C ）。ACPU从主存取出一条指令的时间BCPU执行一条指令的时间CCPU从主存取出一条指令加上执行一条指令的时间D时钟周期时间32. 中断向量地址是（ C ）。A子程序入口地址 B中断服务程序入口地址C中断服务程序入口地址指示器 D例行程序入口地址33. 从信息流的传输速度来看，（ A ）系统工作效率最低。A单总线 B双总线 C三总线 D多总线34. 同步控制是（ C ）。A只适用于CPU控制的方式 B只适用于外围设备控制的方式C由统一时序信号控制的方式 D所有指令执行时间都相同的方式35. 采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据，就要占用一个（ C ）的时间。A指令周期 B机器周期 C存储周期 D总线周期36. 计算机硬件能直接执行的是（ C ）。A符号语言 B汇编语言 C机器语言 D机器语言和汇编语言37. 运算器的核心部件是（ C ）。A数据总线 B数据选择器 C算术逻辑运算部件 D累加寄存器38. 对于存储器主要作用，下面说法是正确（ C ）。A存放程序 B存放数据 C存放程序和数据 D存放微程序39. 至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是（ C ）。A节约元件 B运算速度快 C物理器件性能决定D信息处理方便40. CPU中有若干寄存器，其中存放存储器中数据的寄存器是（ A ）。A地址寄存器 B程序计数器 C数据寄存器 D指令寄存器41. CPU中有若干寄存器，其中存放机器指令的寄存器是（ D ）。A地址寄存器 B程序计数器 C指令寄存器 D数据寄存器42. CPU中有若干寄存器，存放CPU将要执行的下一条指令地址的寄存器是（ C ）。A地址寄存器 B数据寄存器 C程序计数器 D指令寄存器43. CPU中程序状态寄存器中的各个状态标志位是依据（ C ）来置位的。ACPU已执行的指令 BCPU将要执行的指令C算术逻辑部件上次的运算结果 D累加器中的数据44. 为协调计算机各部件的工作，需要（ B ）来提供统一的时钟。A总线缓冲器 B时钟发生器 C总线控制器 D操作命令发生器45. 能发现两位错误并能纠正一位错的编码是( A )。A海明码 BCRC码 C偶校验码 D奇校验码46. 下列存储器中，速度最慢的是（ C ）。A半导体存储器 B光盘存储器 C磁带存储器 D硬盘存储器47. 下列部件设备中，存取速度最快的是( B )。A光盘存储器 BCPU的寄存器 C软盘存储器 D硬盘存储器48. 某一SRAM芯片，容量为16K1位，则其地址线条数下面哪项正确( C )。A18根 B16K根 C14根 D22根49. 计算机的存储器采用分级存储体系的目的是（ D ）。A便于读写数据 B减小机箱的体积C便于系统升级 D解决存储容量价格与存取速度间的矛盾50. 在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任意一快的位置上，下面哪项符合这种特点（ B ）。A直接映射 B全相联映射 C组相联映射 D混合映射51. 指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（ B ）。 A. 实现程序控制和快速查找存储器地址 B. 缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C. 可以直接访问主存和外存D. 降低指令译码难度52. CPU组成中不包括（ D ）。A指令寄存器 B地址寄存器 C指令译码器 D地址译码器53. 程序计数器PC在下面（ C ）部件中。A运算器B存储器 C控制器 DI/O接口54. CPU内通用寄存器的位数取决于（ B ）。A存储器容量 B机器字长 C指令的长度DCPU的管脚数55. 以硬件逻辑电路方式构成的控制器又称为（ B ）。A存储逻辑型控制器 B组合逻辑型控制器 C微程序控制器 D运算器56. 直接转移指令的功能是将指令中的地址代码送入（ C ）部件中。A累加器 B地址寄存器 CPC寄存器 D存储器57. 状态寄存器用来存放（ B ）。A算术运算结果B算术逻辑运算及测试指令的结果状态C运算类型 D逻辑运算结果58. 微程序放在（ D ）。A指令寄存器 BRAM C内存 D控制存储器 59. 主机，外设不能并行工作的方式是（ B ）。A中断方式 B程序查询方式 C通道方式 DDMA方式60. 禁止中断的功能可由（ D ）来完成。A中断触发器 B中断禁止触发器C中断屏蔽触发器 D中断允许触发器61. 在微机系统中，主机与高速硬盘进行数据交换一般用（ C ）。A程序中断控制 B程序直接控制 CDMA方式 D通道方式62. DMA方式数据的传送是以( C )为单位进行的。A字节 B字 C数据块 D位63. DMA方式在( A )之间建立的直接数据通路。A主存与外设 BCPU与外设 C外设与外设 DCPU与主存64. 冯诺依曼机工作方式的基本特点是（ B ）。A多指令流单数据流B按地址访问并顺序执行指令C堆栈操作D存储器按内部选择地址65. 针对8位二进制数，下列说法中正确的是( B )。A127的补码为10000000B127的反码等于0的移码C1的移码等于127的反码 D0的补码等于1的反码66. 计算机系统中采用补码运算的目的是为了（ C ）。A与手工运算方式保持一致B提高运算速度C简化计算机的设计D提高运算的精度67. 长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长尾数短，后者阶码短尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为（ B ）。A两者可表示的数的范围和精度相同B前者可表示的数的范围大但精度低C后者可表示的数的范围大且精度高D前者可表示的数的范围大且精度高68. 在浮点数原码运算时，判定结果为规格化数的条件是（ D ）。A阶的符号位与尾数的符号位不同B尾数的符号位与最高数值位相同C尾数的符号位与最高数值位不同D尾数的最高数值位为169. 若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是（ C ）。A阶符与数符相同B阶符与数符相异C数符与尾数小数点后第1位数字相异D数符与尾数小数点后第1位数字相同70. 在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有（ C ），它一般用（）来实现。A译码电路，与非门B编码电路，或非门C溢出判断电路，异或门D移位电路，与或非门71. 在定点数运算中产生溢出的原因是（ C ）。A运算过程中最高位产生了进位或借位B参加运算的操作数超出了机器的表示范围C运算的结果超出了机器的表示范围D寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位72. 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存储器进行连续读和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73. 和外存储器相比，内存储器的特点是（ C ）。A容量大，速度快，成本低B容量大，速度慢，成本高C容量小，速度快，成本高D容量小，速度快，成本低74. 某计算机字长16位，它的存储容量64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是（ B ）。A064K B032KC064KBD032KB75. 某SRAM芯片，其存储容量为64K16位，该芯片的地址线和数据线数目为（ D ）。A64,16B16,64C64,8D16,1676. 某DRAM芯片，其存储容量为512K8位，该芯片的地址线和数据线数目为（ D ）。A8,512B512,8C18,8D19，877. 某机字长32位，存储容量1MB，若按字编址，它的寻址范围是（ C ）。A01MB0512KBC0256KD0256KB78. 某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是（ A ）。A01MB04MBC04MD01MB79. 某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是（ C ）。A04MB B02MBC02MD01MB80. 某计算机字长为为32位，其存储容量为16MB，若按双字编址，它的寻址范围是（ B ）。A016MBB08MC08MBD016MB81. 某SRAM芯片，其容量为5128位，加上电源端和接地端，该芯片引出线的最小数目应为（ D ）。A23B25C50D1982. 在虚拟存储器中，当程序在执行时，（ D ）完成地址映射。A程序员B编译器C装入程序D操作系统83. 虚拟段页式存储管理方案的特点为( D )。A空间浪费大存储共享不易存储保护容易不能动态连接B空间浪费小存储共享容易存储保护不易不能动态连接C空间浪费大存储共享不易存储保护容易能动态连接D空间浪费小存储共享容易存储保护容易能动态连接84. 在cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为( A )。A全相联映射B直接映射C组相联映射D混合映射85. 对某个寄存器中操作数的寻址方式称为( C )寻址。A直接B间接C寄存器D寄存器间接86. 变址寻址方式中，操作数的有效地址等于( C )。A基值寄存器内容加上形式地址（位移量）B堆栈指示器内容加上形式地址C变址寄存器内容加上形式地址D程序计数器内容加上形式地址87. 堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，Msp为SP指示的栈顶单元，如果进栈操作的动作是：(A)Msp,(SP)1SP，那么出栈操作的动作应为( B )。A(Msp)A,(SP)+1SP B(SP)+1SP,(Msp)A C(SP)1SP,(Msp)A D(Msp)A,(SP)1SP88. 运算型指令的寻址与转移性指令的寻址不同点在于( A )。A前者取操作数，后者决定程序转移地址B后者取操作数，前者决定程序转移地址C前者是短指令，后者是长指令D前者是长指令，后者是短指令89. 中央处理器是指( C )。A运算器B控制器C运算器和控制器D运算器，控制器和主存储器90. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是( B )。A主存地址寄存器B程序计数器C指令寄存器D状态条件寄存器91. 指令周期是指( C )。ACPU从主存取出一条指令的时间BCPU执行一条指令的时间CCPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间D时钟周期时间92. 下面描述的RISC机器基本概念中正确的句子是( B )。ARISC机器不一定是流水CPUBRISC机器一定是流水CPUCRISC机器有复杂的指令系统DCPU配备很少的通用寄存器93. 计算机操作的最小时间单位是( A )。A时钟周期B指令周期CCPU周期D微指令周期94. 计算机系统的输入输出接口是（ B ）之间的交接界面。ACPU与存储器B主机与外围设备C存储器与外围设备DCPU与系统总线95. 计算机的外围设备是指（ D ）。A输入/输出设备B外存设备C远程通信设备 D除了CPU和内存以外的其它设备96. 显示器的主要参数之一是分辨率，其含义为（ B ）。A显示屏幕的水平和垂直扫描频率B显示屏幕上光栅的列数和行数C可显示不同颜色的总数D同一幅画面允许显示不同颜色的最大数目97. 中断发生时，由硬件保护片更新程序计数器PC，而不是由软件完成，主要是为了( A )。A能进入中断处理程序并能正确返回原程序B节省内存C提高处理机的速度D使中断处理程序易于编制，不易出错98. 中断向量地址是( B )。A子程序入口地址B中断源服务程序入口地址C中断服务程序入口地址D中断返回地址99. 在I/O设备数据通道时钟和软件这四项中，可能成为中断源的是( D )。AI/O设备 BI/O设备和数据通道CI/O设备数据通道和时钟 DI/O设备数据通道时钟和软件100. 中断允许触发器用来( D )。A表示外设是否提出了中断请求BCPU是否响应了中断请求CCPU是否正在进行中断处理D开放或关闭可屏蔽硬中断101. 硬中断服务程序结束返回断点时，程序末尾要安排一条指令IRET，它的作用是( B )。A构成中断结束命令 B恢复断点信息并返回C转移到IRET的下一条指令 D返回到断点处102. 在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是( B )。A在总线控制器发出的控制信号控制下完成的B在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的C由CPU执行的程序完成的D由CPU响应硬中断处理完成的103. 周期挪用方式常用于( A )方式的/输入输出中。ADMAB中断C程序传送D通道104. 如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级最高的中断请求。若要调整中断事件的响应次序，可以利用( D )。A中断嵌套B中断向量C中断响应D中断屏蔽105. 通道对CPU的请求形式是( B )。A自陷B中断C通道命令D跳转指令106. CPU对通道的请求形式是( D )。A自陷B中断C通道命令DI/O指令三、填空1. 浮点数规格化时的精度由尾数的位数决定，范围由阶码的位数决定。2. 三态门比普通状态（高电平、低电平）多哪一个状态？高阻态（悬空）。3. Am2901芯片是运算器作用的部件，它的两个主要功能是：作为运算器、作为定序器（确定下一条微指令的指令）。4. Am2910芯片是寄存器作用的部件。5. 运算器可以实现算术运算和逻辑运算。6. BCD码 ：用4位二进制代码表示一位十进制数，最常见的BCD码是8421码。7. 根据操作数的位置，指出寻址方式： 操作数在寄存器中，称为寄存器寻址方式： 操作数地址在寄存器中，称为寄存器间接寻址方式； 操作数在指令中，称为立即寻址方式； 操作数地址在指令中，称为直接寻址方式。8. 设形式地址为D，以直接寻址方式，有效地址为：D；以间接寻址方式，有效地址为：（D）；以相对寻址方式，有效地址为：（PC）;以寄存器寻址间接寻址方式，有效地址为：（Ri）;以基址寻址方式，有效地址为：D+（BR）；以变址寻址方式，有效地址为：D+（IX）。9. 浮点数向左规格化的原则：尾数左移一位，阶码减。浮点数向右规格化的原则：尾数右移一位，阶码加。10. 在微指令的字段编码中，操作控制字段的分段并非是任意的，必须遵循分段的原则，包括：.把相斥性的微命令分在同一段中；.一般每个小段要留出一个状态，表示：本段不执行任何操作。11. 补码定点加减运算的溢出判断有两种方式，分别是：用一位符号位判断溢出和用两位符号位判断溢出。12. 规格化浮点数的判断依据是：尾数的绝对值在0.5和范围内。13. 所谓寻址方式是：找出有效地址的方式。14. 基址寻址：操作数的有效地址形式地址基地址。15. 在计算机中存放指令地址的寄存器叫PC（程序计数器）。16. 在取指令之前，首先把PC的内容送到地址（MAR）寄存器中，然后由CPU发出读命令，把指令从地址寄存器所指定的内存存储单元中取出来，送到CPU的指令寄存器中。17. 控制器的设计方法有两种，分别是：组合逻辑设计和微程序设计。18. 影响并行加法器的两个因素是：进位信号和传递时间。19. 微程序控制的计算机中的控制存储器CM是用来存放微程序。20. 编码左移、右移的计算结果。补码为11110101，算术左移位后得11101010，算术右移一位后得11111010。21. -0的反码表示为：1.1111111（假设数据有8位，用二进制表示）。的原码、补码、反码、移码（8位二进制数表示）原码补码反码移码+00.00000000.00000000.00000001,0000000-01.00000000.00000001.11111111,000000022. 控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的时序进行，以便对各种操作实施时间上的控制。23. 根据编码方式，微指令分成水平型微指令和垂直型微指令两种类型。水平型微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器的速度比垂直型微指令快。24. 阶码位（最左一位为符号位），用移码表示，尾数为24位（最左一位为符号位），用规格化补码表示，则它能表示的最大正数的阶码为FFH，尾数为7FFFFF，绝对值最小的负数的阶码为FFH，尾数为800000（用十六进制表示）。25. 影响流水线性能的因素主要反映在访存冲突和相关问题两个方面。四、简答题1. 设x=0.11011，y=0.10111，用变形补码计算x+y的值，同时指出结果是否溢出。解：x补=00.11011，y补=00.10111，则x补+y补=00.11011+00.10111=01.10010，符号位为“01”，表示溢出。由于第一位符号位为0，表示正溢出。2. AM2901器件中的Q寄存器的用途是什么，为什么需要它与通用寄存器一起移位？解：主要用途是运算器，在进行逻辑运算时用于存放部分积；进行除法运算时，用作商寄存器。目的：为了乘除法的需要。3. 试问CPU中有哪些主要的寄存器，它们各自的功能是什么？解：地址寄存器AR：存放将被访问的存储单元的地址；数据寄存器DR：存放欲存入存储器中的数据或最近从存储器中读出的数据；指令寄存器IR：存放从存储器中取出的待执行的指令。程序计数器PC：存放正在执行的指令的地址或接着将要执行的下一条指令的地址。累加寄存器AC：为ALU提供一个工作区，暂时保存一个操作数或运算结果。状态字寄存器PSW：用来表征当前运算的状态及程序的工作方式。4. 假设某机器有86条指令，平均每条指令由12条微指令组成，其中一条是取指微指令。取指指令是公用的，已知微指令字长48 位。请问控制存储器的容量需多大？解：共有微指令(121)86+1=947条，故控制存储器的容量为94748 =45456位。 5. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？解：从时间上讲，取指令事件发生在“取指阶段”，取数据事件发生在“执行阶段”。故在取指阶段从存储器取出的信息即为指令，在执行阶段从存储器取出的信息为数据。6. 简要说明组合逻辑与微程序的控制器组成的异同之处，两种控制器各自的优缺点。解：组合逻辑与微程序控制器相同之处是根据指令操作码和时序信号，产生各种控制信号，以便正确地建立各种数据通路，完成取指令和执行指令的控制。组合逻辑的优点是由于控制器的速度取决于电路延迟，所以速度较快。缺点是由于将控制部件看成专门产生固定时序控制信号的逻辑电路，所以把用最少元件和取得最高速度作为设计目标。一旦设计完成，不可能通过其他的修改添加新功能。微程序控制的优点是同组合逻辑控制器相比，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点。缺点是由于微程序控制器采用了存储程序原理，所以每条指令都要从控存中取一次，故影响了速度。7. 说明得到下一条微指令地址有哪些方式，各自在什么情况下？解：地址译码器：用于取指令结束后根据指令操作码译码后产生的微程序入口地址；硬件产生的初始入口地址：用于设定开机后执行的第一条微指令地址；PC：用于微程序的顺序执行；下地址字段：用于微程序中的转移；微堆栈：用于微程序的返回。8. 什么是指令周期，机器周期和时钟周期（微节拍）的含义以及他们之间的关系。解：指令周期：CPU每取出并执行完一条指令所需的全部时间。机器周期：从内存读取一条指令的最短时间。时钟周期：一个时钟脉冲所需要的时间。关系：一个指令周期包含若干个机器周期，一个机器周期包含若干个时钟周期。每个指令周期中的机器周期数可以不等，每个机器周期中的时钟周期也可以不等。9. 简述浮点运算中溢出的处理问题。解：溢出就是超出了机器数所能表示的数据范围，浮点数的范围是由阶码决定的。当运算阶码大于最大阶码时，属溢出；当运算阶码小于最小负阶码时，计算机按0处理。10. 在机器数中，“零”有+0和-0之分，请说明原码、补码和反码中，哪种编码中“零”的表示是唯一的？并分别写出这三种编码中-0的的表示（设机器字长为8位）。解：补码中的“0”的表示是唯一的。-0原=1.0000000，-0反=1.1111111，-0补=0.000000011. 在寄存器-寄存器型，寄存器-存储器型，存储器-存储器型这3类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？解：寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。12. 设有主频为16MHz的微处理器，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成。问：(1)存储器为“0等待”，求出机器速度。(“0等待”表示存储器可在一个机器周期完成读/写操作，因此不需要插入等待时间) ；(2)假如每两个机器周期中有一个是访存周期，需插入1个时钟周期的等待时间，求机器速度。 解：(1)存储器为“0等待”时：时钟周期=1/16MHz=1/(16*106)=0.0625*10-6=62.5ns，机器周期=62.5ns*2=125ns，指令周期=125ns*2=250ns，机器运算速度=1/250ns=0.004*109=4MIPS(2)访存周期=62.5ns*3=187.5ns，指令周期=125ns+187.5ns=312.5ns，机器运算速度=1/312.5ns=0.0032*109=3.2MIPS13. 在计算机中实现乘法运算一般可用软件、硬件（组合逻辑）和微码控制3种方式。请简述：（1）、实现上述3种方法的基本原理；（2）、各种方法实现时所需配备的硬件设备；（3）、各种方法速度比较。解：（1）、软件实现乘法是用加法指令、移位指令、判断转移指令来实现的；硬件是采用专用的阵列乘法器来实现的；微码控制是用微程序来实现乘法步骤的判断相加、移位过程。（2）、软件实现乘法需要CPU支持加法指令、移位指令、判断转移指令即可，所需硬件最少；硬件实现乘法需要专用的加法器，而且所需的这种器件比较多；微码控制只需要在微控存中加入相应的微程序段即可，这样只要适当增加控存ROM的大小就可以实现。（3）、硬件实现的速度最快，微码次之，软件实现最慢五、综合题1. 某运算器数据通路如下图所示：（1）、指出相容性和相斥性微操作；（2）、用字段直接编译法设计适用于此运算器的微指令格式；（3）、画出计算1/2(a-b)R2的微程序流程图。解: (1)、相斥性的微操作有如下五组：移位器（R、L、V）、ALU（、M）、A选通门的4个控制信号、B选通门的7个控制信号、寄存器的输入与输出控制信号，即输入时不能输出，反之亦然相容性的微操作：ALU的任一信号与加1控制信号；寄存器的4个输入控制信号；五组控制信号中组与组之间。（2）、每一小组的控制信号由于是相斥性的，故可以采用字段直接译码法。微指令格式如下：(3)考虑取指周期，则微程序流程图如下，其中执行周期仅用一条微指令即可。2. 某机器字长16位，直接寻址空间128位，变址时的位移量是-64+63，16个通用寄存器都可以作为变址寄存器，设计一套指令系统，满足下列寻址要求：.直接寻址的两地址指令3条；.变址寻址的一地址指令6条；.寄存器寻址两地址指令8条；.直接寻址一地址指令12条；.零地址指令32条。试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的一地址指令，还能容纳多少条？解：、直接寻址的二地址指令3条277OPA1A2操作码取值00、01、10时，指明3条直接寻址的二地址指令。操作码取值11时，表明不是上述类型的指令。、变址寻址的一地址指令6条234711OPXA前两位为11且OP取值为000101时，指明6条变址寻址的一地址指令，前两位为11且OP取值为110、111时，表明不是上述两种类型的指令。、寄存器寻址的二地址指令8条534411110OPR1R2前5位取值11110，OP取值000111时，指明8条寄存器寻址的二地址指令。、直接寻址的一地址指令12条54711111OPA前5位取值11111，OP取值00001011时，指明12条直接寻址的一地址指令。、零地址指令32条97111111111OP前9为取111111111，OP取值00000000011111指明32条零地址指令。3. 某机主存容量为4M*16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式。试回答以下问题：（1）、画出一地址指令格式并指出各字段的作用（2）、该指令直接寻址的最大范围（3）、一次间接寻址和多次间接寻址的寻址范围（4）、立即数的范围（十进制表示）（5）、相对寻址的位移量（十进制表示）解：（1）、单字长一地址指令格式如下：OPMA736各字段的作用：OP操作码字段，提供至少108种指令操作码M寻址方式码字段，指出6种寻址方式A形式地址字段，给出寻址所需的形式地址（2）、A为6位，故该指令直接寻址的最大范围为26=64字。（3）、一次间接寻址的范围为216=64K字；多次间接寻址的范围为215=32K字。（4）、补码表示范围是1FH20H；十进制表示为-32+31；无符号数表示为063。（5）、相对寻址的位移量范围在采用补码表示时立即数的范围为-32+31。4. 某机字长16位，主存容量为64KB，指令为单字长指令，有50种操作码，采用页面、间接和直接寻址方式。（1）、指令格式如何安排？（2）、存储器能划分成多少页面？每页多少单元？（3）、能否再增加其他寻址方式？解：（1）、有50种操作码，OP字段占6位，页面寻址可用PC高8位（PCH）与形式地址D（8位）拼接成有效地址，设寻址模式 X占2位，故指令格式如下：寻址模式定义如下：X=00 直接寻址有效地址：E=DX=01 页面寻址有效地址：E=PCH-DX=10 间接寻址有效地址：E=(D)X=11（2）、按照上述指令格式，PC高位形成主存256个页面，每个页面有256个单元。（3）、按照上述指令格式，寻址模式x=11尚未使用，故可增加一种寻址方式，由于PCH中给定的寄存器中尚可使用PC，故可以增加相对寻址方式，有效地址为E=PC+D，如不用相对寻址，还可以使用立即数寻址方式，此时形式地址D为8位的操作数。当位移量（形式地址）D变成7位时，寻址模式可变成3位，原则上可以使用更多的寻址方式，但是现在由于CPU没有其他更多的寄存器，因此不能增加其他方式的寻址。