1、一 馮· 諾依曼計(jì)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(jì)算機(jī)的特點(diǎn)如下： 計(jì)算機(jī)（指硬件）應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組 成； 計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來(lái)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(chǔ)器中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作。 第 點(diǎn)是最主要的一點(diǎn)。 計(jì)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(jì)算機(jī)的硬件應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)中去，并且將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi) 部所能識(shí)別和接受的信息方式。 輸出

2、設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形式送出計(jì)算機(jī)。 存儲(chǔ)器：用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。 運(yùn)算器：對(duì)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(gè)計(jì)算機(jī)的各部件有條不紊地自動(dòng)工作。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？ 解：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)器字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)通路寬度、主存容量和運(yùn)算速度等。 機(jī)器字長(zhǎng)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(chǔ)器所能存儲(chǔ)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

3、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)：） ） ） ） ） ） ； ； ； ； ； 。三 某機(jī)為定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度 位；每個(gè)操作數(shù)的地址碼長(zhǎng) 位，指 令分為無(wú)操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類(lèi)。若雙操作數(shù)指令已有 K 種，無(wú)操作數(shù)指令已 有L 種，問(wèn)單操作數(shù)指令最多可能有多少種？上述三類(lèi)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(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度 位，每個(gè)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(zhǎng)為 位，主存容量為 K

4、 字，采用單字長(zhǎng)單地址指令，共有 條指 令。若有直接尋址、間接尋址、變址尋址、相對(duì)尋址四種尋址方式，試設(shè)計(jì)其指令格式。 解：操作碼 位，尋址方式 位，地址碼 位。 某機(jī)字長(zhǎng)為 位，主存容量為 K 字，指令格式為單字長(zhǎng)單地址， 共有 條 指令。試說(shuō)明：（） 若只采用直接尋址方式，指令能訪問(wèn)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(yè)面尋址方式，若只增加一位 ZC（零頁(yè)現(xiàn)行頁(yè)）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

5、？ 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(jì)算出X Y ，并指出結(jié)果是否溢出。）XY ）XY ）X， Y ）X， Y 分別用原碼乘法和補(bǔ)碼乘法計(jì)算 X × Y 。） X ，Y ） X ， Y （）X ×Y分別用原碼和補(bǔ)碼加減交替法計(jì)算 ，過(guò)程略。Y 。）X Y ）X ， Y ）X Y ）X ， Y X ÷補(bǔ)碼除法：IflXMOlOlft DWIMHi 0*C|F|hr=I.OOIOI0(1.101 0 I-HfUDOIOI因?yàn)樗?|r|l ilooioi4=+FI1,1 1 0 101 1.1010000.1 J01 100.01 I I )A

6、0 0.1 1 1 10+|帕1.00101皿 11400.(10110+|r|l：11i 11.0010111.0101 1«IU.10I 1000,1 101 11 1.100011 1.00010啪14)0.1101 11 1.1 110100.1101 1OOJIDOOr說(shuō)明n.oiiono11.0000Q 部分余數(shù)為丸師0 左移I便J +|r|0.00001 制h鮎媯疋,商IWI0IHHIH 和冊(cè)余數(shù)肖歸附1 左盼I *10.0011(! 幕彷金迪為仏商0 左馳J卿ooHoo 部為余散鳥(niǎo)負(fù)rfjio 左移I便+川0.1 innn余數(shù)為負(fù)，商Q址際一機(jī)煉反余也+|K|=,社田

7、=00=。*=0,11000+0.11000 丁：0.110114：+1歸1 1.1 10101 1.I0I0DOQJ 10 1 1V十500.0111100.111101 1.00 101+訕00.0001 1do.oo 11 ii1 L0010I+|從1 1.010 1 110.101 H)00.1 101 11 l.l 00011 1,000 1 000,11011OO.I 0101+-Fh 1 1,0010111丨ID I(2)中間過(guò)程略。原碼除法:Ay= -o .11000+°補(bǔ)碼除法：.¥JF= 0 J10010 -OOO1二0.11011 中間過(guò)程略。原碼除法

8、:V-? = - 0.11000+補(bǔ)碼除法;AH-> -0.110010.00101)20.10110心)中間過(guò)程略補(bǔ)碼除法:>=0.11011-:.11001 - 2 :0,11011C說(shuō)期0,00000亦|y同叩h +|-rk (WOOOpI IM , F褂號(hào).商0 左移他0.00001N，,小同號(hào),閤 1左移1也+i-n#o.orfou m |口|忖商 1左執(zhí)趙+卜山0.0 ft i I 0 m "h異、:陶 0左樹(shù)他oaiiou 口、打”異斗 Rio 左移I也I忤0.11001末 UWi=0.11001+111們裁：0.11011=0.11001+'一0

9、頌11 2 :0.11011umo *OdOiiO0 ”00010 2 :0 41011五2 存儲(chǔ)器的主要功能是什么？ 為什么要把存儲(chǔ)系統(tǒng)分成若干個(gè)不同層次？ 主要 有哪些層次？解：存儲(chǔ)器的主要功能是用來(lái)保存程序和數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)系統(tǒng)是由幾個(gè)容量、速度和價(jià)格各不相 同的存儲(chǔ)器用硬件、軟件、硬件與軟件相結(jié)合的方法連接起來(lái)的系統(tǒng)。 把存儲(chǔ)系統(tǒng)分成若干 個(gè)不同層次的目的是為了解決存儲(chǔ)容量、存取速度和價(jià)格之間的矛盾。由高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、 輔助存儲(chǔ)器構(gòu)成的三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分為兩個(gè)層次， 其中高速緩存和主存間稱為 Cache 主存存儲(chǔ)層次 （ Cache 存儲(chǔ)系統(tǒng)） ；主存和輔存間稱為主存 輔存存儲(chǔ)層

10、次 （虛 擬存儲(chǔ)系統(tǒng)） 。 動(dòng)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(guò)柵極電容上存儲(chǔ)的電荷來(lái)暫存信息的，由于電容上的電荷會(huì)隨 著時(shí)間的推移被逐漸泄放掉， 因此每隔一定的時(shí)間必須向柵極電容補(bǔ)充一次電荷， 這個(gè)過(guò)程 就叫做刷新。常見(jiàn)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(xiě)操 作時(shí)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(chǔ)容量越大，死區(qū)就 越長(zhǎng)。 分散方式的特點(diǎn)是沒(méi)有死區(qū)； 但它加長(zhǎng)了系統(tǒng)的存取周期， 降低了整機(jī)的速度， 且刷 新過(guò)于頻繁， 沒(méi)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

11、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(zhǎng)為 位，其存儲(chǔ)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(huà)出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況。解：某機(jī)字長(zhǎng)為 位，其存儲(chǔ)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(gè)存儲(chǔ)字包含 個(gè)單獨(dú)編址的存儲(chǔ)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(lái)區(qū) 分同一個(gè)字中的 個(gè)字節(jié)。主存字地址和字節(jié)地址的分配情況如圖- 所示。 一個(gè)容量為 K × 位的存儲(chǔ)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

12、存儲(chǔ)芯片時(shí)，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(chǔ)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(chǔ)芯片，若用它組成容量為 K × 的存儲(chǔ)器。試 求：（） 實(shí)現(xiàn)該存儲(chǔ)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(chǔ)器

13、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(chǔ)器所需的地址線總位數(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(zhǎng) 位，現(xiàn)采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)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(chǔ)模板結(jié)構(gòu)形式。（） 若每塊模板容量為 K × ，共需多少塊存儲(chǔ)模板？（） 畫(huà)出一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖。解：（） 根據(jù)題干可知存儲(chǔ)器容量為 KB ，故共需 塊存儲(chǔ)模板。 （） 一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖如圖- 所示。六

14、設(shè)一地址指令格式如下： 現(xiàn)在有 條一地址指令： 為零跳） 、 STORE（存數(shù)） 指令的微操作序列。要求：當(dāng)排 解：（） LOAD （取數(shù)）指令 PC MAR ， READ MDRLOAD （取數(shù)） 、ISZ （加“”為零跳） 在一臺(tái)單總線單累加器結(jié)構(gòu)的機(jī)器上運(yùn)行，試排出這 ISZ、DSZ（減“” 條 和 DSZ 指令時(shí)不要破壞累加寄存器 Acc 原來(lái)的內(nèi)容。取指令MMMDRMM IR ， PC PCMAR ， READ MDR取數(shù)據(jù)送AccMDR Acc（） ISZ （加“”為零跳）指令 取指令微操作略。A MAR ，READ MM MDRMDR Acc取數(shù)據(jù)送AccAcc Acc ；加 t

15、hen PC If ZPCPCAcc MDR ， WRITEMDR MM結(jié)果為 ，；保存結(jié)果Acc Acc（） DSZ（減“”為零跳） 取指令微操作略。指令恢復(fù) AccA MAR ，READMM MDR；取數(shù)據(jù)送AccMDR AccAcc Acc ；減 then PC If ZPCAcc MDR ， WRITEMDR MM結(jié)果為 ，；保存結(jié)果PC Acc Acc（） STORE （存數(shù)）指令： 取指令微操作略。；恢復(fù) AccA MAR； Acc 中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入主存單元Acc MDR ， WRITEMDR MM 某計(jì)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(guò) ALU 。

16、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(xiě)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(gè)字，第一個(gè)字是操 作碼， 第二個(gè)字是子程序的入口地址。 返回地址保存在存儲(chǔ)器堆棧中， 堆棧指示器始終指向 棧頂。解：PCBFB ，F(xiàn) MAR ， Read；取指令的第一個(gè)字PC BFB， F PCMDRBFB，F(xiàn) IRPC BFBF MAR，Read；取指令的第二個(gè)字PC BFB， F PCMDRBFB，F(xiàn)YSP BFB， F SP ，F(xiàn) MAR；修改棧指針，返回地址壓入堆棧PC BFBF MDR，WriteY A ，F(xiàn) A，F(xiàn)P

17、C；子程序的首地址 PC End 某機(jī)主要部件如圖 - 所示。（） 請(qǐng)補(bǔ)充各部件間的主要連接線，并注明數(shù)據(jù)流動(dòng)方向。（） 擬出指令 ADD （R ） ，（ R ） 的執(zhí)行流程（含取指過(guò)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 ADD （ 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 ReadM （MAR ） MDR IR（ PC） PC（ R

18、 ） MARReadM （MAR ） MDR C（ R ） MARReadM （MAR ） MDR D；取被加數(shù)；取加數(shù)；修改目的地址；求和并保存結(jié)果（R ） R （C） （ D） MDR WriteMDR MM CPU 結(jié)構(gòu)如圖唱 所示，其中有一個(gè)累加寄存器 AC 、一個(gè)狀態(tài)條件寄存器 和其他 個(gè)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(gè)寄存器的名稱。） 簡(jiǎn)述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路。） 簡(jiǎn) 述數(shù)據(jù)在 運(yùn) 算器 和主 存 之間 進(jìn) 行存 取訪 問(wèn)的 數(shù) 據(jù)通 路。解：（） 這 個(gè)寄存器中， a 為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器 MDR ， b 為指令寄存器 IR ，

19、 c 為存儲(chǔ)器地址寄存器 MAR ， d 為程序計(jì)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 MDR 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(jì)算機(jī)各部件完成某個(gè)基本微操作的命令。 微操作是指計(jì)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(duì)應(yīng)的， 微命令是微操作的控制信號(hào)， 微操作是 微命令的操作過(guò)程。 微令

20、是若干個(gè)微命令的集合。 微程序是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器， 每一條 機(jī)器指令都對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序。微程序和程序是兩個(gè)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(shí)解釋器， 微程序是由計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者事先編制 好并存放在控制存儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)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(gè)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(gè)微操 作

21、，控制 個(gè)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(shí)間長(zhǎng)； 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(jiǎn)單， 不必過(guò)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)器指令所需微指令的數(shù)目少，執(zhí)行時(shí)間短； 但微指令字較長(zhǎng)，增加了控存 的橫向容量， 同時(shí)微指令和機(jī)器指令的差別很大， 設(shè)計(jì)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(jì)之間各有什么區(qū)別？ 串行微程序設(shè)計(jì)和并行微程序設(shè)計(jì) 有什么區(qū)別？解：水平型微程序設(shè)計(jì)是面對(duì)微處理器內(nèi)部邏輯控制的描述，

22、 所以把這種微程序設(shè)計(jì)方法稱 為硬方法；垂直型微程序設(shè)計(jì)是面向算法的描述，所以把這種微程序設(shè)計(jì)方法稱為軟方法。 在串行微程序設(shè)計(jì)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(jì)中， 將取微指令和執(zhí)行微指令的操作重疊起來(lái)， 從 而縮短微周期。 圖唱 給出了某微程序控制計(jì)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)位。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(zhǎng)（） 設(shè)計(jì)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

23、每條微指令的二進(jìn)制編碼地址。（） 畫(huà)出微程序控制器的簡(jiǎn)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)移控制字段取段至少位。圖唱中共有 條微指令，則下址字需要 位，但因已知微指令地址寄存器字長(zhǎng) 字段取 位。微指令的順序控制字段格式如圖-位（所示。MAR MAR )，故下址）轉(zhuǎn)移控制字段 位：順序控制由 IR IR 控制修改 MAR ， MAR每條微指令的二進(jìn)制編碼地址見(jiàn)表由 C 控制修改 MAR 。 微程序流程的微地址安排如圖 - 所示。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(jiǎn)化框圖略。 已知某機(jī)采用微程序控制方式， 其控制存儲(chǔ)器容量 × 位，微程序可在 整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)