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Take-homeExamTwoID:0914010111Name:张林一.选择题（每小题2分，共20分）1．计算机系统中的存贮器系统是指_D_____。ARAM存贮器BROM存贮器C主存贮器Dcache、主存贮器和外存贮器2．某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为___B___。A+（1–2-32）B+（1–2-31）C2-32D2-313．存储单元是指_B_____。A存放一个二进制信息位的存贮元B存放一个机器字的所有存贮元集合C存放一个字节的所有存贮元集合D存放两个字节的所有存贮元集合；4．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（位移量）C变址寄存器内容加上形式地址（位移量）D程序记数器内容加上形式地址（位移量）5.六七十年代，在美国的___D___州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是______它也是______的发源地。A马萨诸塞，硅矿产地，通用计算机B加利福尼亚，微电子工业，通用计算机C加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机D加利福尼亚，微电子工业，微处理机6.用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7.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____A__。A4MBB2MBC2MD1M8.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９.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是___C___。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微指令编写的微程序来解释执行C.每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D.一条微指令由若干条机器指令组成10.程序控制类指令的功能是__D____。A进行算术运算和逻辑运算B进行主存与CPU之间的数据传送C进行CPU和I/O设备之间的数据传送D改变程序执行顺序二.填空题（每空1分，共20分）1.CPU从__存储器____取出一条指令并执行这条指令的时间和称为__指令周期____。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是_不相同的_____。2.微程序设计技术是利用___软件___方法设计_控制器_____的一门技术。具有规整性、可维护性、______等一系列优点。3.对存储器的要求是_速度快_____，__容量大____，__价格低____。为了解决这三方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构。4.RISC指令系统的最大特点是：_指令条数少_____；_指令长度固定_____;___指令格式和寻址方式___种类少。只有取数/存数指令访问存储器。5.指令操作码字段表征指令的______，而地址码字段指示______。6.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_.总线_____。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、_地址_____、C._控制_____信息。7.指令系统是表征一台计算机__性能____的重要因素，它的_格式_____和____功能__不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。三.应用题（每小题8分，共40分）1.求证：[X]补+[Y]补=[X+Y]补（mod2）证：[x]补+[y]补=[x+y]补(mod2)现分四种情况来证明。假设采用定点小数表示，因此证明的先决条件是|x|1，|y|1,|x+y|1。（1）x0,y0,则x+y0相加两数都是正数，故其和也一定是正数。正数的补码和原码是一样的，根据数据补码定义可得：[x]补+[y]补=x+y=[x+y]补(mod2)(2)x0,y0,则x+y0或x+y0相加的两数一个为正，一个为负，一次相加结果有正、负两种可能。根据补码定义，因为[x]补=x,[y]补=2+y所以[x]补+[y]补=x+2+y=2+(x+y)当x+y0时，2+(x+y)2,进位2必丢失，又因（x+y）0,所以[x]补+[y]补=x+y=[x+y]补（mod2）当x+y0时，2+(x+y)2,又因（x+y）0,所以[x]补+[y]补=2+(x+y)=[x+y]补(mod2)(3)x0,y0,则x+y0或x+y0这种情况和第二种情况一样，把x和y的位置对调即得证。(4)x0,y0,则x+y0相加两数都是负数，则其和也一定是负数，因为[x]补=2+x,[y]补=2+y所以[x]补+[y]补=2+x+2+y=2+(2+x+y)上式右边分为“2”和（2+x+y）两部分。既然（x+y）是负数，而其绝对值又小于1，那么（2+x+y）就一定是小于2而又大于1的数，进位“2”必丢失。又因（x+y）0,所以[x]补+[y]补=2+(x+y)=[x+y]补(mod2)2.某计算机字长32位，有16个通用寄存器，主存容量为1M字，采用单字长二地址指令，共有64条指令，试采用四种寻址方式（寄存器、直接、变址、相对）设计指令格式。解：64条指令需占用操作码字段（OP）6位，源寄存器和目标寄存器各4位，寻址模式（X）2位，形式地址（D）16位，其指令格式如下：3126252221181716150OP目标源XD寻址模式定义如下：X=00寄存器寻址操作数由源寄存器号和目标寄存器号指定X=01直接寻址有效地址E=(D)X=10变址寻址有效地址E=(Rx)＋DX=11相对寻址有效地址E=（PC）＋D其中Rx为变址寄存器（10位），PC为程序计数器（20位），位移量D可正可负。该指令格式可以实现RR型，RS型寻址功能。3.有一个16K×16的存储器，由1K×4位的DRAM芯片构成问:（1）总共需要多少DRAM芯片?（2）画出存储体的组成框图。存储器的总容量为16K×16位=256K位，所以用RAM芯片为4K位，故芯片总数为256K位/4K位=64片。（2）由于存储单元数为16K，故地址长度为14位（设A13~A0）。芯片单元数为1K则占用地址长度为10位（A9~A0）。每一组16位（4片），共16组，组与组间译码采用4：16译码。组成框图如图A5.4所示。A9—A0CS15CS1CS0CS15CS2CS1CS01K×41K×41K×44:16译码器444A13A12A11A10图A5.44.已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用4K×4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，问：（1）若每个摸条为32K×8位，共需几个模块条？（2）每个模块内共有多少片RAM芯片？D15-D0（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块条？解：（1）由于主存地址码给定18位，所以最大存储空间为218=256K，主存的最大容量为256KB。现每个模块条的存储容量为32KB，所以主存共需256KB/32KB=8块板。（2）每个模块条的存储容量为32KB，现使用4K×4位的RAM芯片拼成4K×8位（共8组），用地址码的低12（A0——A11）直接接到芯片地址输入端，然后用地址的高3位（A14——A12）通过3：8译码器输出分别接到8组芯片的选片端。共有8×2=16个RAM。（3）据前面所得，共需8个模条，每个模条上有16片芯片，故主存共需8×16=128片RAM芯片。5.某微机的指令格式如下所示：15109870操作码XDD:位移量X:寻址特征位X=00：直接寻址；X=01：用变址寄存器X1进行变址；X=10：用变址寄存器X2进行变址；X=11：相对寻址设（PC）=1234H,(X1)=0037H,(X2)=1122H(H代表十六进制数)，请确定下列指令的有效地址。①4420H②2244H③1322H④3521H⑤6723H解:1）X=00,D=20H,有效地址E=20H2)X=10,D=44H,有效地址E=1122H+44H=1166H3)X=11,D=22H,有效地址E=1234H+22H=1256H4)X=01,D=21H,有效地址E=0037H+21H=0058H5）X=11,D=23H,有效地址E=1234H+23H=1257H四.简答题（每题5分，共20分）1.DRAM存储器为什么要刷新？解：DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。2.CPU中有哪些主要的寄存器？其功能是什么？（1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。（2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。（3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。（4）缓冲寄存器（DR）：1作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。2补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。3在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。（5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。（6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。3.总线的一次信息传送过程大致分为那几个阶段？分五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状态返回（或错误报告）。4.一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？解：一个较完整的指令系统，应包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、字符串指令、特权指令等。