《计算机组成与结构》练习题-软工

《计算机组成与结构》练习题一、填空题计算机中的数字电路通常由组合逻辑电路和电路组成。计算机中所有的信息都是以编码存储、加工和传送。运算器通常包括和浮点运算器两种类型。运算器的主要功能是进行。运算器组成部件的核心是。在定点二进制运算器中，加减法是采用进行运算的。定点运算器的ALU通常可以完成对和数据的运算。加法器采用并行进位的目的是。计算机硬件能直接识别和运行的只能是程序。指令由和操作数两部分组成。操作码的位数决定。教学计算机指令的操作码采用定长8位编码，则最多可以表示类指令。在实验机中，如果采用直接寻址，目标地址出现在指令中，指令的长度至少要个字。OUT80H是将的内容送到。以下是汇编语言的环境，以此为依据填空：u200020000960INCR620028312STRR[R1]，R2200341FCJR2000U是命令，JR2000指令占用存储器个字，STRR[R1]，R2指令的机器码是，程序的起始地址是，INCR6指令的操作码是。以下是汇编语言的环境，以此为依据填空：u2000200088200001MVRDR2，0001200288104005MVRDR1，400520040521TESTR2，R1U是命令，MVRDR2，0001指令占用存储器个字，MVRDR2，0001指令的机器码是，程序的起始地址是，指令执行的结果是的内容是。控制器的主要功能是向计算机其它部件提供信号。下一条指令的地址存放在寄存器中。IR寄存器存储的是，AR寄存器存储的是，PC存储的是。从存储器中读出的指令机器码存放在中。执行跳转指令所完成的功能就是修改寄存器的内容。任何指令周期的第一步必定是。计算机中的存储器部件主要用来存放和。在主存储器中读取数据时，要先将存储器的地址送入寄存器中。采用三级结构的存储器系统是因为计算机对存储器有，，三个方面的要求，一种存储器器件不能同时具备这三种特点。三级存储器是由，，构成的。SRAM芯片的存储容量为4K*8bit，其地址线和数据线数目分别为。动态存储器要刷新的原因是；和静态存储器相比，其优点是。计算机中增加高速缓存的主要目的是；通常用存储器芯片实现。某计算机的存储器系统由Cache和主存储器。某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）100次，则Cache的命中率是。虚拟存储器是由存储器、存储器和软件构成的。已知某机器主存的容量为128MB，虚拟存储器容量为4GB，采用页式管理。每个页面为2KB，虚地址为位，页表的容量是。采用虚拟存储器的目的是。计算机中的高速缓存和主存相比，其主要特点是。在采用虚拟存储器的计算机中，程序员使用的是虚地址和实地址中的地址，虚地址转换为实地址是由完成的。已知某机器主存的容量为256MB，虚拟存储器容量为4GB，采用页式管理。每个页面为4KB，实地址为位，虚地址为位，页表的容量是。读接口用到两个步骤，其中第一个是。计算机的总线由控制总线、和组成。总线的基本特性是和。DMA传输方式中，直接在和之间进行数据传输二、简答题计算机硬件系统由哪几个功能部件组成？它们之间是如何连接在一起的？运算器、控制器的主要功能是什么？为什么在计算机中主要使用二进制码？定点运算器加减运算为什么采用补码？定点运算器的主要功能是什么？简述定点运算器的主要组成。指令由哪几部分组成？各有什么作用？操作数的来源、去向主要有哪几种类型？指令操作码的组织和编码方式有哪几种？从功能上分，指令系统主要应设置哪些指令？什么是寻址方式？主要的寻址方式有哪些？控制器的主要功能是什么？硬连线控制器的特点是什么？指令的执行步骤主要有哪些？硬连线控制器主要由哪几部分组成？两种结构的控制器各自生成控制信号的方法有何不同？节拍发生器的作用是什么？节拍分配应遵循的原则是什么？存储器的主要性能指标是什么？程序运行局部性原理简述内存的读写过程。简述存储器系统追求的目标与实现方法。三级结构存储器的组成？各级主要解决什么问题？简述高速缓冲存储器的作用与实现。计算机系统如何解决各种外围设备与CPU的连接？总线的基本特性是什么？输入输出接口的主要功能是什么？什么是总线周期？常用的输入输出方式有哪几种？简述程序直接控制方式的工作原理及特点。采用中断传输的优点是什么？什么是中断优先级？常用的优先级排队方法有哪些？中断处理过程有哪几个主要阶段？三、综合题设X=+35，Y=-89，用8位补码运算求X+Y，并判断有无溢出。已知教学计算机的运算器Am2901执行操作的主要控制信号如表1所示，填写表2中不同操作的控制信号和A、B口地址取值。表1表2用教学计算机指令编程：用次数控制在终端屏幕上输出‘0’到‘9’十个数字符。用教学计算机指令编程：从键盘上键入多个属于‘0’到‘9’的数字字符并在屏幕上显示，遇非数字符结束程序。已知实验机中读取键盘要先读状态，当8位的状态字的D1位为1后再读键盘数据。编程实现从键盘读10个个位数，转换成数值后依次存入内存1000H起始的地址中。已知在一个使用CACHE的机器中，CPU执行某一段程序共完成3000次访问存编码I8I7I6结果处理I5I4I3运算功能I2I1I0数据组合BQYRS000QFFR+SAQ001FS-RAB010BFAR-S0Q011BFFRS0B100BF/2QQ/2FRS0A101BF/2FRSDA110B2FQ2QFRSDQ111B2FFRSD0操作I8I7I6I5I4I3I2I1I0A口B口1234HR3R3+R6R6R12R10R0-R1R1R1+1R1R1R12R1R1取反R2/2R32*R2R3储器的操作，其中命中CACHE的次数为2400次。CACHE的读写周期为20ns，主存的读写周期为60ns，求平均访问时间。一个采用直接映像的Cache有2KB容量，每块有64个字节。主存含有1MB容量，访问内存为字节地址。（1）Cache可分为多少块？（2）标记有几位？（3）主存地址56D40H映射到Cache的哪一块？一个采用页式存储管理的虚拟存储器，主存储器容量为512MB，分成1024页，则：（1）每页有多少字节？（2）主存的实页号有几位？（3）如下图所示，将图中的虚地址变换成实存地址。设CPU有16根地址线，8根数据线，存储器读信号MEMR#(低电平有效)、存储器写信号MEMW#(低电平有效)。现有下列存储芯片：1K*4位SRAM；4K*8位SRAM；8K*8位SRAM；2K*8位ROM；4K*8位ROM；8K*8位ROM；及3：8译码器和各种门电路。要求：（1）主存的地址空间满足下述条件：最小8K地址为系统程序区（ROM区），与其相邻的16K地址为用户程序区（RAM区），最大4K地址空间为系统程序区（ROM区）。（2）请分析存储芯片的片选逻辑，存储芯片的种类、片数（3）画出CPU与存储器的连接图。设CPU有地址线A0～A19，数据线D0～D15，存储器读信号MEMR#(低电平有效)、存储器写信号MEMW#(低电平有效)。现有下列存储芯片:64KBRAM、32KBRAM、64KBROM、32KBROM。要求：(1)主存地址空间分配：最小32K字地址空间为系统程序区，从10000H开始的64K字地址空间为用户程序区；(2)合理选用上述存储芯片，以及译码器和合适的门电路，画出存储器连接图，并说明各存储芯片地址范围。