第一章概述

1、計算機的發展歷程主要是根據什么劃分時代的？

計算機所采用的電子器件（電子管，晶體管，集成電路，大規模集成電路）

2、馮?諾依曼結構的主要設計思想是什么？

數字計算機的數制采用二進制；計算機應該按照程序順序執行。

3、計算機系統有哪五大部件組成？其中主機包含哪些部件？CPU包含哪些部件？

算機系統由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備五大部件組成；

主機包括運算器、存儲器和控制器；CPU包括運算器和控制器

4、計算機硬件能夠直接執行哪種語言的程序？匯編語言和機器語言之間是什么關系？

機器語言是計算機執行的二進制命令，都是0和1表示的；

匯編語言可以通過匯編得到機器語言，機器語言可以通過反匯編得到匯編語言。

5、計算機系統可分為哪幾個層次？說明各層次的特點及其相互聯系。

計算機系統可分為微程序級、傳統機器級、操作系統級、匯編語言級、高級語言級、應用語言

級等六個層次。

在微程序級，微指令由硬件直接執行；在傳統機器級，用微程序解釋機器指令；

在操作系統級，一般用機器語言程序解釋作業控制語句等；

在匯編語言級，匯編語言程序經匯編程序翻譯成機器語言程序；

在高級語言級，高級語言程序經編譯程序或解釋程序翻譯成匯編語言程序（或是某種中間語言程

序，或是機器語言程序）；

在應用語言級，應用語言程序經應用程序包翻譯成高級活言程序。

計算機各層次之間的相互聯系表現為，層次之間的關系緊密，上層是下層功能的才展，下層是

上層的基礎，這是層次結構的一個特點

6、解釋存儲器字長、運算器字長和機器字長的概念，它們之間有什么關系？

存儲器字長：每個存儲單元所能存放的二進制信息的位數；

運算器字長：運算器進行一次整數加法運算所能處理的二進制數據的位數；

機器字長：計算機進行一次整數運算所能處理的二進制數據的位數機器字長也就是運算器進行定

點數運算的字長，通常也就是CPU內部數據通路的寬度

機器字長與主存儲器字長通常是相同的，但也可以不同，不同情況下，一般是主存儲器字長小于機

器字長

7、假設某計算機的CPU主頻為80MHz,CPI為4,該計算機的MIPS數是多少？

小】戶二舞二年二

8、某計算機的主頻為6MHz,各類指令的平均執行時間和使用頻度如下表所示，試求該機的速度

（用MIPS表示）。若機器的CPI不變，要得到1.5625MIPS的指令執行速度，貝UCPU的主頻應為

多少？

指令類別存取力口、減、比較、轉移乘除其他

平均指令執行時間0.6Hs0.8Hs10ps1.42

使用頻度35%45%5%15%

）指令平均運行時間：

2版二epi,"ys

SbXn非也、"0、%八。k+l、4X八戶）二

機器平均運行速度：

-7,4X4珈6

忘生。'7訓平

二〃、"d"

時鐘周期：

指舛均運的的圣力半

第二章信息表示

1、完成下列不同進制數之間的轉換。

(1)(125.625)廣(1111101.101)=(175.5)“二(7D.A)

(2)(127.5)=(57.A)

2、寫出下列各數的原碼、反碼、補碼和移碼。

(1)0(2)0.1010010(3)—0.1110101(4)+1011010(5)—1011110

rUQ］二0?0000（L+0」二6。。。。

原碼:｛［3二I,。眥反碼:%吐補碼：0，。0。。移碌0,0次

(1)0

(2)0.1010010原碼：0.1010010反碼：0.1010010補嗎：0.1010010移碼：1.1010010

(3)—0.1110101原碼LUIOIOI反碼1.0001010補瑪1.0001011移碼0.0001011

(4)+1011010原碼0.1011010反碼0.1011010補碼0.1011010移碼1.1011010

(5)—1011110原碼1.1011110反碼1.0100001補碼1.0100010移碼0.0100010

3、已知X的二進制真值，試求［X］、［-X］、［1/4X］、［2X］、［-2X］。

(1)X=J-0.0101011

[X]<-0.0101011[-xk=l.1010101[l/4X]-=0.0101100

[2X]樸二0.0010101[-2X]樸二1.0101010

(2)X=~0.0010001

[X]#=l.1101111[-X：廣0.0010001[1/4X]臥=1.0111100

[2X]#=1.0110111[-2X]補=0.0001000

4、分別寫出十進制數756的8421碼。111101110

7、設機器字長16位，定點表示，1位符號位，15位數值位。分別以機器數和真值（算式）的形式

寫出下列編碼的表示范圍（即最小負數和最大正數）

⑴定點原碼整數：?兌1）3111111皿llll-OlilIlliIllill|l

（2）定點斗吼數；一[、（|一￡刀；hooo0DO000O0O0OD-aIIItillIlli||||

⑶定點反碼小數；一（J-苦）?（[-：+；/、Doo000。O0W0如。-0川|Illi"IIIlli

⑷定點移礙莫敷?■世立為；00000000ooooooo。j[|Hl|l|f|||

8、在計算機中，浮點數如何表示？浮點數的范圍主要由什么決定？精度又由什么決定？

浮點數是由階碼和尾數兩部分組成，可以用兩個定點數來表示。

階碼的位數決定了數據的表示范圍，增加階碼的位數，可擴大數據的表示范圍；尾數的位數決定了

數據的表示精度，增加尾數的位數可增加有效數字的位數，即提高數據的表示精度

9、為什么浮點數要采用規格化表示形式？如何進行規格化操作？

為了保證浮點數表示的唯一性，也為了充分利用尾數的二進制位數來表示更多的有效數字，采用

浮點數規格化表示形式，即尾數的最高有效位為非0數據

對于非規格化浮點數，需要對其進行規格化處理，即對尾數進行右移（左移），同時階碼進行相應的

加上（減去）尾數移動的位數，即使成為規格化浮點數

10、按IEEE754標準用單精度浮點數格式寫出下列數值所對應的機器數（用十六進制表示）。

（1U375）。二（山Q叨睡句1|0113、執朵左他UG

2十二U況J。二K

翁化；。

1由孫。/加gol二二0二

里處卻0/。心\\入bI。|"I.

l.olodolK^;'+127Hl32）/。二0。。。。/。。2

looOoCO060000110

1田堆ItoooolooojoooloOODOaoooo^O二（W斗g。。

11、一個C語言程序在32位機上運行。程序中定義了三個變量x,y和z,其中x和z為int

型，y為short型。當x=127,y=-9時，執行賦值語句z=x+y后，x、y和z的值時分別是多少

（用16進制表示）？不同類型的數做運算其結果類型為高精度，運算前會將低精度轉為高的

X=127->7FY=-9->FFF7Z=118->76

12、假定編譯器規定int和short類型的長度分別為32位和16位，執行下列C語言語句：

unsignedshortx=65530；unsignedinty=x；

得到y的機器數用16進制表示形式是什么？

0000FFFAH（高位補0湊足32位）

第四章運算方法和運算器

1、設機器數字長為8位（含1位符號位），X和Y的真值如下，用補碼加、減法求[X+Y]#和[X-Y]

廣將結果還原成真值，并說明PSW中SF、ZF、OF和CF這4個標志位是什么。"

#（1）X=0.1011011Y=0.1001010

[X+Y]=[X]f+[Y]^=1.0100101；真值為：-0.1011011

SF：1lZF：00F：lCF：1

0一丫]補=0（]補+[-Y]^=0.0010001；真值為：0.0010001

SF：0ZF：00F：0CF：1

（2）X=-87,Y=53（負數的補碼二正數減一取反）

5、設浮點數字長為12位，階碼4位（其中1位為階符），尾數8位（其中1位為尾符），機器數形

式自定，按浮點加減運算方法求解[X+Y]和[X-Y]。

（1）X=0.110101X2,oo?Y=-0.100101X2^

用防X二。、0。〃。仙批

卬5卜二國訃二。、。。〃。|。°+人0'。〃。。二4。/。。。。。加0/v

犍嫻穆U左肩優力AO/ODOOOO^^0次Y如。、〃。。”抬立小2〃0。好/2

IX-10加岫十皿二5。。〃。，。葉八6〃4傀/、0。/〃。。。

（x+丫）二-o.ooW"x了”

（2）x=-o.101011X2^Y=-0.110111X2.lt0

對^X二?o.oc4“oilxf"

6+丫〕補二/.oooMo*/0、川。。/〃一〉01〃"J"

匚林二十。/〃。〃/。-s.nooooi[fQyilooooil

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6、運算器由哪幾個主要功能部件組成？各功能部件的作用是什么？

運算器：算術邏輯運算單元（ALU）累加器（ACC）狀態寄存器通用寄存器（X）

第五章存儲器

1、什么是存儲位元？作為存儲位元必須具備的條件有哪些？

存儲單元：多個存儲元的集合

一般應具有存儲數據和讀寫數據的功能，以8位二進制作為一個存儲單元，也就是一個字節。每

個單元有一個地址，是一個整數編碼，可以表示為二進制整數。

程序中的變量和主存儲器的存儲單元相對應。

變量的名字對應著存儲單元的地址，變量內容對應著單元所存儲的數據。

存碣地址一般用十六進制數表示，而每一個存儲器地址中又存放著一組二進制（或十六進制）表

示的數，通常稱為該地址的內容。

2、存儲周期T和存取時間T的基本概念分別是什么？哪個的時間間隔比較長？為什么？

存取時間：至CPU讀或W內存內數據的過程時間；存取周期：連續啟動兩次獨立的“讀”或

“寫”操作（如連續的兩次“讀”操作）所需的最短時間；存取周期〉存取時間

3、比較SRAM存儲位元和DRAM存儲位元的異同。

sram和dram都是隨機存儲器，機器掉電后，兩者的信息都將丟失。

最大區別：dram是用電容有無電荷來表示信息。和1,為防止電容漏電而導致讀取信息出錯，需

耍周期性地給電容充電，即刷新；而5IUU1是利用觸發器的兩個穩態來表示信息0和1

4、設有一個具有14位地址和8位數據的存儲器，試問：

（1）該存儲器的存儲容量是多少位？2Al4x8=16kx8位

（2）如果該存儲器用1KX1的存儲芯片構成，需要多少片？8x16=128片

（3）需要用多少位地址做片選信號譯碼的地址？

陰K為/。加用址；繞南1椎如山

/。赧％L出,什極做月隨然.

5、用16Kx4的SRAM芯片構成64KX16的存儲器。

（1）存儲芯片和存儲器的數據線和地址線的位數各是多少？

個么r二、布/準世址以

也"［緘數珞儂、

I4/力介俄

（2）畫出該存儲器的結構框圖。

6、假定用若干個2KX4位芯片組成一個8KX8位存儲器，則0B1FH所在芯片的最小地址是多

少？（用十六進制表示）主存有13根地址線，芯片有11根，所以有兩根為片選信號

0B1F轉為二進制：0000101100011111；

取高兩位不變其余為零：100000000000,然后轉為十六進制：800H

7、某計算機存儲器按字節編址，采用小端方式存放數據。假定編譯器規定int和short型長度分

別為32位和16位，并且數據按邊界對齊存儲。某C語言程序段如下：

struct{inta；charb；shortc；}record；

record.a=273（a：4byte,b：Ibyte,c：2byte）

若record變量的首地址為C008H,請回答：

（1）C008H存儲單元的內容是多少？（273的32位補碼表示）

QI。。。&

第六章指令系統和匯編語言程序設計

1、什么是機器指令？什么是指令系統？為什么說指令系統是計算機硬件和軟件的界面？

機器指令：是CPU能直接識別并執行的指令，它的表現形式是二進制編碼。機器指令通常由操作

碼和操作數兩部分組成。

指令系統：計算機所能執行的全部指令的集合，它描述了計算機內全部的控制信息和“邏輯判

斷”能力。

指令系統是計算機硬件和軟件的接口部分，是全部機器指令的集合。

2、指令系統的設計主要包含哪幾個方面？一個完善的指令系統應該滿足什么樣的要求？

輸入輸出指令和移位操作指令。

完備性：完備性要求指令系統豐富、功能齊全、使用方便；有效性：利用該指令系統所編寫的程

序能夠高效率的運行；高效率主要表現在程序占據存儲空間小、執行速度快；規整性：規整性包

括指令系統的對稱性、勻齊性、指令格式和數據格式的一致性；兼容性：系列機各機種之間具有

相同的基本結構和共同的基本指令集，因而指令系統是兼容的，即各機種上基本軟件可以通用。

3、什么是尋址方式？指令系統中為什么要采用不同的尋址方式？

尋址方式就是處理器根據指令中給出的地址信息來尋找有效地址的方式，是確定本條指令的數據

地址以及下一條要執行的指令地址的方法。

縮短指令長度，擴大尋址空間，提高編程靈活性

4、某機器字長16位，轉移指令采用相對尋址，由兩個字節組成，第一個字節為操作碼字段，第二

個字節為相對位移量字段，轉移后的目標地址等于轉移指令下一條指令的地址加相對位移量。

若某轉移指令所在的主存地址為2000H,相對位移量字段的內容為06H,試回答以下問題：

一個字節一個地址2000H-0P12001H-0612002H-下條

（1）若主存按字節編址，則該轉移指令成功轉移后的目標地址是多少？

2002H+06=1008H

（2）若主存按字編址，則該轉移指令成功轉移后的目標地址又是多少？

兩個字節一個地址2000H-OP、06|2001H-下一條200111+06=200711

5、某指令系統字長16位，每個操作數的地址碼長6位，指令分無操作數、單操作數前雙操作數三

類。若雙操作數指令14條，無操作數指令7條，問最多可以安排多少條單操作數指令？

系統字長66痢網依整梃岐網外

雙操”數OP（操作碼）|4A1A2飛>4i二體阱死"僧、

單擴展標志、

OP十I

無'yOPVTiSI況川（根for尸力

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憾臚-三2g（金°，勿2

必麗調^>

6、在一個36位長的指令系統中.設計一種操作碼擴展方式，能表示下列指令。

7條具有兩個15位地址和一個3位地址的指令；500條具有一個15位地址和一個3位地址的指

令；50條無地址指令。

3/Jr3

二見被

叩加不

氏

二克趾

A?

七卜

。地灶3

6?

8、假設變址寄存器R的內容為1000H,指令中的形式地址為2000H；地址

1000H中的內容為2000H,地址2000H中的內容為3000H,地址3000H中的內容為4000H,則變址尋

址方式下訪問到的操作數是多少？試說明原因。

戔訕方A晶侖肉彩寸才卻。袍不心作二典絲祗虺仝

/。。0片十加0斤二片

9、什么是RISC?為什么RISC機可以提高計算機的性能？

RISC是精簡指令集，指令集簡百單且數目少，多用硬件實現，相對微程序實現速度更快。RISC

微處理器不僅精簡了指令系統度，采用超標量和超流水線,結構，大問大增強了并行處理能力。

RISC微處理器采用大量的寄存答器，使大部分指令操作都在寄存器之間進行，提高了處理

速度。RISC微處理器采用緩存一主機回一外存三級存儲結構，使取數與存數指令分開執行，使

處理器可以完成盡可能多的工作，且答不因從存儲器存取信息而放慢處理速度。

10、某計算機采用16位定長指令字格式，其CPU中有一個標志寄存器，其中包含進位/借位標志

CF、零標志ZF和符號標志NFO假定為該機設計了條件轉移指令，其格式如下：

1511109870

00000CZNOFFSET

其中，00000為操作碼OP；C、Z和N分別為CF、ZF和NF的對應檢測位，某檢測位為1時表示

需檢測對應標志，需檢測的標志位中只要有一個為1就轉移，否則不轉移，例如，若C=l,Z=0,N=l,

則需檢測CF和NF的值，當CF=1或NF=1時發生轉移；OFFSET是相對偏移量，用補碼表示。轉移

執行時，轉移目標地址為（PC）+2+2X0FFSET；順序執行時，下條指令地址為（PC）+2。請回答下列

問題。

（1）某條件轉移指令的地址為200CH,指令內容如下困所示，若該指令執行時CF=0,ZF=0,

NF=1,則該指令執行后PC的值是多少？若該指令執行時CF=1,ZF=0,NF=0,則該指令

執行后PC的值又是多少？請給出計算過程。

0注二.3”“（叫列）:IFD5H②MEH

1511109870

000000I1廿1110001】

田|。。創?同

實賽自比^格.勸儕的指今:「7作、總各是什么？

12、某計算機的指令系統采用噪作碼擴展方式，指令按操作數的個數分為雙操作數、單操作數

和無操作數三種。雙操作數指令的格式如下所示：

3125242322191816150

OPFS①：RM：A

地加碼1地址碼2

雙操作數指令要求有一個操作數必須位于寄存器，由地址碼1指定，R字段為寄存器號，S/D字

段說明該操作數是源操作數還是目的操作數（S/D=l時為目的操作數，S/D=0時為源操作數）。另一

個操作數由地址碼2指定，M字段為尋址方式，A字段為形式地址，支持的尋址方式如表6.14所示。

F字段說明該指令的執行結果是否影響程序狀態字PSW（F=l時影響，F=0時不影響）。

M值尋址方式說明

000寄存器尋址字段A的低4位指定寄存器號

001寄存器間接尋址字段A的低4位指定寄存器號

010寄存器自增間接尋址字段A的低4位指定寄存器號

on變址尋址變址寄存器Ri隱含，A為基準地址

100立即尋址A為立即數

101直接尋址A為有效地址

110間接尋址A為有效地址的地址

111相對尋址A為位移量，EA=（PC）+A

若該計算機的CPU內的通用寄存器字長和主存儲器字長均為32位。試回答以下問題:

（1）該計算機的CPU內共有多少個通用寄存器？

R：19-22—>4位2A4=16

（2）該指令系統最多能容量多少條雙操作數指令？

0P：25-31—>7位2A7=128-1（擴展標志）=127

&A4切b為與花及世

)如果年疫牛數指令比金占4^，他修尾個,，.!?}.

表6.14手澤立閃耳殳方式外的X它斷車尋址方式.7掾4赤器令不配響瓜切衣把地怒怪換伊笈

字.試設計一牌操作馬方式.尹恒明該乎及方案分周能容納5少林干模作數指

今和無操作數指會.UpG打尿玨心

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燈缸-°P

(4)加法指令“ADDR5,92H(Ri)”中，R5為目的操作數，寄存器尋址方式；92H(Ri)為源

操作數，變址尋址方式。若ADD的操作碼序列為0001110B,根據以上雙操作數指令的

格式以16進制形式寫出該指令的機器碼。

*燔存第二*帥.3加此處4

如艮目的林作微小沙二匕詡仗加與2￡瑪4秒媲心力二(傳川。山

變址尋知方式/4A二o"；OpCOslg

正面友R回團二？I。也豺

分別確定使用寄存器間接尋址方式、直接尋址方式和間接尋址時訪問存儲器的范圍，并說明理由。

第七章控制器和中央處理器

1、控制器主要由哪些部件組成？各部分的功能是什么？產生控制信號的依據是什么？

控制器由指令部件、時序部件和控制信號形成部件三部分組成。其中指令部件由四部分組成：

程序計數器用于存放現行指令的地址；指令寄存器用于存放現行指令；指令譯碼器對現行指令

進行分析，輸出相應的操作控制電位；程序狀態寄存器用于存放程序的工作方式和運算結果。

時序部件用來產生計算機各部件所需的定時信號。控制信號形成部件用來產生所有指令所需的

各種微操作控制信號。

2、控制器有哪幾種實現方式？各有什么特點？

控制器的控制方式可以分為3種：同步控制方式、異步控制方式和聯合控制方式。

同步控制控制方式的各項操昨都由統一的時序信號控制，在每個機器周期中產生統一數目的節

拍電位和工作脈沖。這種控制方式設計簡單，容易實現；但是對于許多簡單指令來說會有較多

的空閑時間，造成較大數量的時間浪費，從而影響了指令的執行速度。

異步控制方式的各項操作不采用統一的時序信號控制，而根據指令或部件的具體清況決定，需

要多少時間，就占用多少時間。異步控制方式沒有時間上的浪費，因而提高了機器的效率，但

是控制比較復雜。

聯合控制方式是同步控制和異步控制相結合

3、為什么說計算機的工作過程就是執行指令的過程？簡述指令執行的基本過程。

計算機的工作過程，就是將編好的程序和原始數據copy,輸入并存儲在計算機的內存儲器

中，然后計百算機按照程序逐條取出指令加以分析，并執行指令規定的度操作，這是現代計算

機的基本工作原知理。

過程：1.取指令：按照PC的值的訪問復主存，取出對應的指令，存入指令寄存器IR,PC+1。2.

指令譯碼：IR中的指令的操作碼送制入指令譯碼器譯碼，識別出指令的功能。

3.根據百指令譯碼的結度果對指令的操作數執行相應的操作。

4、指令和數據均以二進制形式存放在存儲器中，CPU是怎樣區分指令和數據的？

CPU根據指令周期的不同階段區分出指令和數據。

5、中央處理器（CPU）包含哪兩大部件？它的主要功能是葉么？

運算器：執行各種算術和邏輯運算操作

控制器：指揮、協調計算機各部件工作

6、根據JUC2的數據通路，寫出下列指令的微操作序歹上

(l)MOV#1008H,R1

(2)ANDRI,1000H

(3)DEC(2000H)

(4)SAR(R3)

⑸JMP10H(PC)

7、設機器A的主頻為8MHz,機器周期含4個時鐘周期，且該機的平均指令執行速度是0.4MIPS,

試求該機的機器周期和平均指令周期，每個指令周期中平均含幾個機器周期？如果機器B的主

頻為12MHz,且機器周期也含4個時鐘周期，試問機器B的平均指令執行速度為多少MIPS?

A機平均指令周期二1/0.4MIPS=2.5nsA機時鐘周期二l/8MHz=125ns

A機機器周期=125nsX4=500ns=0.5us

A機每個指令周期中含機器周期個數=2.5us+0.5us=5個

B機時鐘周期=l/12MHz=83nsB機機器周期=83nsX4=332ns

假設B機每個指令周期也含5個機器周期，那么B機平均指令周期二332ns義5=1.66us

B機平均指令執行速度=1/1.66ns=0.6MIPS

8、微程序控制的基本思想是什么？和硬布線控制相比，有什么優點和不足？

通過微指令順序控制字段由設計者指定或由設計者指定的判別字段控制產生后繼微指令地址;

與硬連線控制器相比，微程序控制器的優點是設計規整、易于修改和擴展。缺點是比硬連線控

制器速度慢。

9、微指令編碼采用字段直接編碼方式時，分段的基本原則是什么？

①把互斥的微命令（即不允許同時出現的微命令）劃分在同一字段內，相容的（即允許同時出

現）微命令劃分在不同字段內。

②字段的劃分應與數據通路結構相適應。

③一般每個子字段應留出一個狀態，表示本字段不發任何微命令。

④每個子字段所定義的微命令數不宜大多，否則將使微命令譯碼復雜。

10、

_一左怫指公占4革九

已知某計算機采用徼程序控制方式，其控制存儲鴻量枳送X48位，微程序可在整個控

存范圍內實現轉移，可控制轉移的條件共4個，微指令格式如下，｛試問衩指令中3個字段分

別應為多少位？7橘獨做"也

微命令字段測試斷定字段下地址字段）便作n例6勘

鈔取〕2位整尊黑M

11、某計算機有8條微指令II?18,每條微指令所含的微命令控制信號如下表所示。

微指令微命令

*

abcdefgh1j

11444VV

12VVVV

13VV

14J

15JVVV

164VJ

17JVV

18VJJ

a?j分別代表10種不同性質的微命令，假設一條微指令的操作控制字段為8

位，試安排微指令的操作控制字段格式，并寫出表中微指令的代碼。

確指令控制字段I

10:f10:i

11:h11:j

12、某計算機字長16位，采用16位定長指令字結構，部分數據通路結構如下圖所示，圖中所

有控制信號為1時表示有效、為0時表示無效，例如控制信號MDRinE為1表示允許數據從DB

打入MDR,MDRin為1表示允許數據從內總線打入MDR。假設MAR的輸出一直處于使能狀態。

加法指令"ADD(RI),R0”的功能為

(RO)+((R1))->(R1),即將R0中的數據與R1的內容所指主存單元的數據相加，并將結果送入R1

的內容所指主存單元中保存。

下表給出了上述指令取指令和譯碼階段每個節拍(時鐘周期)的功能和有效控制信號，請按

表中描述方式用表格列出指令執行階段每個節拍的功能和有效控制信號。

時鐘功能有效控制信號

C1MAR-(PC)PCout,MARin

C2MDR-M(MAR),PC-(PC)+1MemR,MDRinE,PC+1

C3IR-(MDR)MDRout,IRin

C4指令譯碼無

C5Rlout*MARin

MAR-(RAI)

C6MemR,MDRinE

MDRf(MAR)

C7MDRout,Ain

ArMDR)

C8ROout,Add,ACin

AC-(RAQ)+A

C9ACout,MDRin

MDR/AC)

C10MDR"outE,MenW

M(MARjMDR)

13、

炊大隊宓州二刀OnS

在5個功能段的指令流水線中，假設每段的執行時司分別差10ns8工、JOns、10ns和'"

7n￡FT竟成12條指令的流水線而言.其加速比為多少？'麗i水線的實麗同鈣多

少？

在二￥=任療效/*用上表然的時間=1〃<5*10*(12-1)-10>

14、

某計算機的指令流水線由4個功能段組成，分別完成取指(II；)、譯碼并率數(1D)、執

行(EX)、寫結果(WR),假設指令流經各個功能段的時間(忽略各功能我之間的緩存時

同)分另“為90ns、80ns、70ns和60ns。1-j晶

(1)該計甯機CPU時串通至少是多少廠,型八匕

(2)若相鄰的指令發生N露裊.那么后一條指令安排推遲多少個周期才不至于發生錯

誤？畫出這兩條指令在流水線中執行的時空圖.-----------------

雙ifi后奇知4通跖4￡

第黃章存儲體系

1、為什么多體交叉存儲器可以提高存儲器的訪問速度？

多體交叉存儲器是將存儲器分成若干個（m）個獨立的噗塊，設、2、4、8、……個模塊的

容量和存儲周期均相等，且它們可以獨立的進行讀寫操作。這樣，不同的請求源悒時訪問不同的

模決，便可提高存儲器速度。

2、相聯存儲器的特點是什么？

把數據或者數據的某一部分作為關鍵字，將該關鍵字與存儲器中的每一單元進行比較，找出存儲

中所有與關鍵字相同的數據字。

3、

CPU執行一段程序時，cache完成存取的次數為2910次，主存完成存取吃次數為90次，已呼

cafho的奇產周期為30ns,主存存儲周期為280ns,求cacho主存系統的附二寫周盛

嗯蕈雪型二25oX?o+成沐

命中卑刃功用022y—

4、

若王見皿高速慢存16KB,按64B分塊，Cache-MM層煨用全相聯映力問：主糠我工松易時

（1聞\嘰Cache各分多少塊.芳昌出MM與Cache的地址珞式,注晅各部分的名稱和長度。肉看點制小小分次

士二:戒㈢R化

同小、二7I?/

，叫。機二川二^觸網6

［3G二；

￡存塊號決內地it3e塊號塊內地址

瓦一601468

備I化:飽憂的耶僦怎

化:卷枇僦H吼

藐黔―q*褊輸CM;女靠生-輸聚力硯一祟;鬻盤1

(1)

-—）忌|一1一住

(1)若Cache讀寫周期為25ns,MM讀寫周期為250ns,平均令中率為98、求平均讀寫周

期。

汝X?給2”旅

5、

主存——高速緩沖存儲器采用直接映像方式」塊大小為32B,高速緩存包含_4個塊，主

存容量為64個塊。回答下面后至:1-7

（1）畫出主存和高漉緩存的地址格式。［請標明缶個部分所代表的含義以及該部分所包含

的二進制的位數。、'

土鋅以4%鶴的，￡如大

七存區號《內塊號［塊內地域2修祭/小62O著刃”占

〈25

埃內地必

0

<1>若開始時高速綠存無數tg.CPU依次俄率地址為21H,23H.OSH,3FH.63H.82H

的內存單元（十六選制內存地址，內存按字節編碼）.試寫出這些內存單元所在的

區號?和塊號.這些操作完成后.把址變橫衣的4個單元的內容是什么？（未使用的

單元內部值為空）—、；,了二卷」仿

21HOOOOO1OOOO：!

E33(oJe嘏

23HOOOOO1OOO11TAS

.OOOO00■

O5HOOOOOOOG1O：100

，OOOO01

3FHOOOOO11111110OX

63HOOOO11OCTO11-9OOO11

1Ixnz

82HOOO1OOOOOIO

（1）上面操作的命中率是多少？岡腳始縱及為學與必砍才好上

靜雁;5砒。收斕渤蛋&酸§萄才入

|、主存一高速緩沖存儲器采用組相聯映像方式.技字節編址，塊大小為坊此

高速緩存包含32塊，每一組包含1塊，主存容量為1096塊。

（1）畫出主存與高速繳存的分段地址格式。

（2）地址變換表應包括多少個存儲單元？每個單元幾位？每次參與相聯比較

的單元為多少位？

Cache組號組內塊號塊內地址

328

正存區號區內塊號塊內地址

938

第九章輸入輸出系統

下圖是接口的基本組成框圖，試寫出圖中兩個空白方框所代表的寄存器名稱，并說明它們的功

能。（1）命令/狀態寄存器：存儲主機的命令，存儲I/O設備的狀態

（2）數據寄存器：主要用來存儲數據

1、CPU與外設之間采用中斷方式實現數據的輸入輸出，連接方式如下圖所示，回答下面問題:

LINTR

―+++個

CPU

INTAIII?I?I

———接口2\-\接口3|—j接口4|—|接口|

（1）INTA有效的條件是什么？

每條指令執行結束，如INTR有中斷請求，且CPU允許中斷的情況下1NTA有效。

（2）中斷響應優先級從高到低的順序是什么？

響應以后首先確定中斷信號源（可通過軟件查詢和硬件電路的方式）

硬件電路的優先級（離CPU越近的優先級越高）：2>3>4>1

（3）如果允許中斷嵌套，處理優先級從大到小的順序為4231,則設備3應如何設置屏蔽

字？（1表示屏蔽）

屏蔽字

程序級別

1234

31010

對于3來說，4、2優先級高于它->對4、2不屏蔽

對同等級屏蔽->3屏蔽;1低于3->也屏蔽

（4）中斷響應周期需要解決哪兒個問題？

發出中斷應答信號TNTA；形成中斷入口地址；關中斷，保護斷點。

中斷服務程序入口地址送入PC

3、下圖為程序查詢方式輸入接口電路，回答下面問題：

1）分別說明陰影框所對應的3個部件的功能；

1：譯碼器2：數據緩沖寄存器3：狀態標志寄存器

2）3號部件在什么情況下置1,在什么情況下清0;

置1:當外設準備好后，在一個脈沖信號的作用下將渤據打入數據緩沖寄存器的時候置?

清0：CPU查詢到它準備好后將A0由0改為1,這時打開數據緩沖寄存器輸出端的三態門，在

把數據送到數據總線的同時置零

3）在查詢階段和數據傳輸階段，A0分別取值多少？查詢：0傳輸：1

4）脈沖信號ST的功能是什么？將數據打入數據緩沖寄存器中，同時將準備標志置一

輸

入

設

備