计算机组成原理、结构题解题库.pdf

计算机组成原理题解、题库 第一部分习题和解析第一部分将给出主教材计算机组成原理中各章习题的解析及补充题的解析。第1章 计算机系统概论本章将给出主教材计算机组成原理第1章的习题及补充题的解析。答案仅供读者参 考。1.1主教材习题解析一、选择题1.在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是 OA.计算机可以存储大量信息B.计算机能代替人的脑力劳动C.计算机是一种信息处理机D.计算机可实现高速运算解：答案为C。2.1946年2月，在美国诞生了世界上第一台电子数字计算机，它的名字叫(1)，1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的计算机称为(2)。(1)A.EDVAC B.EDSAC C.ENIAC D.UNIVAC-I(2)A.EDVAC B.EDSAC C.ENIAC D.UNIVAC-I解：答案为C,Ao3.计算机硬件能直接执行的只能是 oA.符号语言 B.机器语言C.汇编语言 D.机器语言和汇编语言解：答案为B。4.运算器的核心部件是 oA.数据总线 B.数据选择器 C.累加寄存器 D.算术逻辑运算部件解：答案为D。5.存储器主要用来 oA.存放程序 B.存放数据 C.存放微程序 D.存放程序和数据解：答案为D。6.目前我们所说的个人台式商用机属于 oA.巨型机 B.中型机C.小型机 D.微型机解：答案为D。7.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 oA.节约元件 B.运算速度快C.物理器件性能决定 D.信息处理方便解：答案为C。8.对计算机软、硬件资源进行管理，是 的功能。A.操作系统 B.数据库管理系统C.语言处理程序 D.用户程序解：答案为A。9.企事业单位用计算机计算、管理职工工资，这属于计算机的 应用领域。A.科学计算 B.数据处理C.过程控制D.辅助设计解：答案为B。10.微型计算机的发展以 技术为标志。A.操作系统 B.微处理器C.硬盘 D.软件解：答案为B。二、填空题1.操作系统是一种（1），用于 ，是（3）的接口。（1）A.系统程序B.应用程序C.用户程序D.中间件（2）A.编码转换B.操作计算机C.管理和控制计算机的资源D.把高级语言程序翻译成机器语言程序（3）A.软件与硬件B.主机与外设C.用户与计算机D.高级语言与机器语言机 解：答案为A（2）C（3）Co2.计算机的硬件包括、五部分。解：答案为运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。3.存储器分为 和 o在CPU运行程序时，必须把程序放在 o解：答案为内（主）存储器，外（辅助）存储器，内存。4.存储器的存储容量一般以 为单位，一台微机的内存容量是128MB,应是 个这样的单位。解：答案为字节，128X22字节。5.计算机的运算精度主要由计算机的 决定，越，则计算机的运算精度越高。解：答案为字长，字长，长。6.冯.诺依曼结构计算机的基本特点是 o解：答案为程序存储。7.总线一般可分为三类，它们分别是，和。解：答案为数据总线、地址总线、控制总线。8.计算机软件一般可分为，和。解：答案为系统软件、应用软件、工具软件。9.邮局对信件进行自动分拣，使用的计算机技术是。解：答案为模式识别。10.微型计算机的分类以微处理器的 来划分。解：答案为规格。三.简答题1.会计电算化属于计算机应用的哪个领域？答：在计算机的应用领域中，会计电算化属于计算机数据处理方面的应用领域。2.兼容性是计算机的一个重要性能，请解释一下何为向上兼容？答：所谓向上兼容是指旧型号计算机的软件可以不加修改地在新型号计算机上运行。系 列机通常具有这种兼容性。3.按照冯.诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能？答：按照冯.诺依曼原理，现代计算机应具备以下5个功能：输入输出功能：能把原始数据和解题步骤及中间结果接收下来（输入），把计算结果 与计算过程中出现的情况告诉（输出）给用户。（2）记忆功能：应能“记住”原始数据、解题步骤及中间结果。计算功能：应能进行一些最基本的运算。这些基本运算能组成人们所需要的复杂运 算。判断功能：计算机在进行一步操作后，应能从预先无法确定的几种方案中选择一种 操作方案。自我控制功能：计算机应能保证程序执行的正确性和各部件间的协调性。4.答：计算机的大部分功能既能由硬件完成，也能由软件完成，从逻辑上讲，两者是等效 的。通常用硬件实现执行速度快、成本高、修改困难，而软件刚好相反。两者之间没有固定 的界限。4.如何理解软、硬件之间的等价性？答：计算机的大部分功能既能由硬件完成，也能由软件完成，从逻辑上讲，两者是等效 的。通常用硬件实现执行速度快、成本高、修改困难，而软件刚好相反。两者之间没有固定 的界限。5.何谓绿色计算机？对它有哪些要求？答：绿色计算机是指不会对人类及其生存环境造成不良影响的计算机。对它的主要要求 是：（1）节能：要求计算机的耗电量要低。低污染：在生产、包装过程中尽量使用无毒、可再生材料，打印机噪声要降到最小，电磁辐射要符合环保标准。易回收：生产、运输和使用等各环节所用的材料应容易销毁或回收。（4）符合人体工程学的要求。1.2补充题及解析本节提供了大量的补充习题，题型包括选择题、填空题和简答题，并附有题目的解析,仅供读者参考。1.2.1选择题第2章 数字电路基础和计算机中的逻辑部件本章将给出主教材计算机组成原理第2章的习题及补充题的解析。2.1主教材习题解析一.判断题1.触发器是一种时序电路，它是构成时序逻辑电路的基础。答：正确。2.组合逻辑电路的特点是它的输出状态仅与当时的输入状态有关，而与过去的输入状态无 关。答：正确。3.译码器是一种组合逻辑电路，而计数器是一种时序逻辑电路。答：正确。4.移位寄存器除了能把存在其中的数据一位一位地向左或向右移动外，还可用它来判断最 左边的位是。还是1。答：正确。5.环形计数器不是用来计数的，而是用于发出顺序控制信号的。答：正确。6.J-K触发器是组成计数器的理想记忆元件。答：正确。7.计数器除了能对输入脉冲进行计数，还能作为分频器用。答：正确。8.PLA中的“与”阵列和“或”阵列都是可编程的。答：正确。9.在PAL中，“与”阵列是可编程的，而“或”阵列是固定连接的。答：正确。10.PROM的“与”阵列是不可编程的，“或”阵列是可编程的。答：正确。二.选择题1.4输入端“与非”门的某一输入端的输入为“0”，那么它的输出值是 oA.“0 B.取决于其他输入端的输入C.“1”解：答案为C。2.CPU中有若干寄存器，其中存放存储器中数据和指令地址的寄存器是，暂存 数据和指令的寄存器是，存放CPU将要执行的下一条指令地址的寄存器是 oA.地址寄存器 B.程序计数器C.数据寄存器 D.指令寄存器解：答案依次为A,C,Bo3.状态寄存器中的各个状态标志位是依据 来置位的。A.算术逻辑部件上次的运算结果 B.CPU将要执行的指令C.CPU已执行的指令 D.累加器中的数据解：答案为A。4.触发器的状态由时钟脉冲的上升沿时D(数据)端的状态决定，而与触发器的原状态无 美,这种触发器是 oA.J-K触发器 B.R-S基本触发器C.D型触发器 D.R-S同步触发器解：答案为C。5.在总线中起数据暂存和缓冲作用的器件是。A.总线传输器 B.三态门 C.总线控制器 D.总线缓冲器解：答案为D。6.为协调计算机各部件的工作，需要 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.操作命令发生器解：答案为B。7.逻辑表达式(A+B).(A+B)可化简化()(1)A(2)B(3)A(4)B(5)都不是解：答案为(2)Bo把逻辑表达式展开并用公式进行化简。8.正逻辑下的“或-非”门是负逻辑下的 oA.“与”门 B.“或”门 C.“与-非”门 D.“异或”门解：答案为C。三.填空题1.可编程序逻辑器件的PLD实际上是 两级结构的器件。解：答案为“与”和“或2.计算机中常用的时序电路有、和 等。解：答案为触发器、计数器和寄存器。3.是构成时序电路的基础。解：答案为触发器。4.设“异或”门的二个输入端为A和B,输出为Y,当A接1时，输出为_,当A接0 时，输出为=_。解：答案为咨，Bo5.计算机中常用的组合逻辑电路有、等。解：答案为译码器、数据选择器。6.计算机中常用 或 来驱动总线。解：答案集电极开路门、三态门。7.当时钟脉冲CP到来时，各触发器的输入端的数据可被锁定至输出端以备输出的寄存器 是。解：答案为并行寄存器。8.寄存器常用于乘、除法运算中。解：答案为移位寄存器。因为乘法需要对部分积和乘数进行右移操作，除法要对被除数和余 数进行左移操作。四.综合题1.设A,B,C是三个二进制数码，用逻辑表达式写出A=B=C的判断条件。(提示：先画出 真值表)。解：设判断函数为F,则F与A、B、C的关系用以下的真值表表示。ABCFABCF00011000001010100100110001101111由此可得到F=A.B.C+T W C2.请画出下列函数的四值表：(1)Fi(A,B,C)=A B+B C(2)F2(A,B,C)=A+B+C解：函数的真值表如下：ABCFlF2ABCFlF2000011000100111101110100011011on01111113.试用三种基本门(与、或、非门)组成下列逻辑电路 异或门同或门与非门或非门F解：要先写出这四种电路的逻辑表达式，再用三种基本电路搭接。以“与非”门为例，“与非”门的逻辑表达式是F=A.B,故电路 连接如左图。其他三种情况的做法类似，略。&4.利用布尔代数的基本定律证明下列等式I I(1)A+B C=(A+C)(A+B)Al B(2)(A+B+C)-A=0解：证明(1)等式右边=(A+C)(A+B)=A A+A B+C A+C B=A+AB+CA+C B=A(1+B)+C A+C B=A-(1+C)+C B=A+CB二等式左边因止匕，A+C B=(A+C)(A+B_ _ _用摩尔定理，等式左边展开为A-B-C-A=A-A-B-C=0=右边2.2补充题及解析本节提供了大量的补充习题，题型包括选择题、填空题、简答题和综合题，并附有题 目的解析，仅供读者参考。2.2.1选择题2.2.2填空题2.2.3简答题2.2.4综合题第3章信息表示与运算基础本章将给出主教材计算机组成原理第2章的习题及补充题的解析。3.1主教材习题解析一、判断题1.在数字计算机中所以采用二进制是因为二进制的运算最简单。答：正确。2.在所有的进位计数制中，整数部分最低位的权都是1。答：正确。3.某R进位计数制，其左边一位的权是其相邻的右边一位的权的R倍。答：正确。4.计算机表示的数发生溢出的根本原因是计算机的字长有限。答：错误。5.表示定点数时，若要求数值0在计算机中唯一地表示为全0,应采用补码。答：正确。6.浮点数的取值范围由阶码的位数决定，而精度由尾数的位数决定。答：正确。7.CRC校验码的生成和检验大多采用软件实现。答：正确。8.若浮点数的尾数用补码表示，那么规格化的浮点数是指尾数数值位的最高位是0（正 数）或是1（负数）。答：正确。9.在实际应用中，奇偶校验多采用奇校验，这是因为奇校验中不存在全“0”代码，在 某些场合下更便于判别。答：正确。10.显示图形时要经过复杂的数学计算，因此占用的时间要比位图图像的时间长。答：正确。二、选择题1.下列各种数制的数中最小的数是 OA.(101001)2 B.(101001)bcd C.(52)8D.(233)H解：答案为B。2.下列各种数制的数中最大的数是A.（1001011）2 B.75解：答案为D。3.1010AHoA.表示一个二进制数C.表示一个十进制数C.(112)8B.D.D.(4F)h表示一个十六进制数 表示一个错误的数解：答案为B。4.二进制数215转换成二进制数是（1）,转换成八进制数是（2）,转换 成十六进制数是（3）。将二进制数01100100转换成十进制数是（4）,转换成八 进制数是（5）,转换成十六进制数是（6）。(1)A.11101011BB.11101010BC.10100001BD.11010111B(2)A.327B.268.75C.252D.326(3)A.137HB.C6HC.D7HD.EAH(4)A.101B.100C.noD.99(5)A.123B.144C.80D.800(6)A.64B.63C.100D.OAD解：答案依次为D(2)A(3)B(4)B(5)B(6)AO5.ASCH码是对_(1)进行编码的一种方案，它是一（2）的缩写(1)A.字符B.汉字C.图形符号D.声音(2)A.余3码B.十进制数的二进制编码C.格雷码 D.美国标准信息交换代码解：答案依次为ADo6.在一个8位二进制数的机器中，补码表示数的范围从（1）（小）到 （大）,这两个数在机器中的补码表示分别为（3）和（4）,而数0的补码表示为（5）。（1）、（2）：A.-256B.-255C.-128D.-127E.0F.+127G.+128H.+255I.+256（3）、（4）、(5)：A.00000000B.10000000C.01111111D.11111111E.00000000 或 10000000 F.01111111 或g.oooooooo 或 uinni h.10000000 或 oinnn解：答案依次为C,F,B,C,Ao7.将十进制数15/2表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾 数4位）是 oA.01101111 B.01101110 C.01111111 D.11111111解：答案为A。8.十进制数5的单精度浮点数IEEE754代码为。A.01000000101000000000000000000000B.11000000101000000000000000000000C.01100000101000000000000000000000D.11000000101000000000000000000000解：答案为A。9.能发现两位错误并能纠正一位错的编码是。A.CRC码B.海明码 C.偶校验码 D.奇校验码解：答案为B。10.在大量数据传送中常用的且有效的检验法是。A.CRC码B.海明码 C.偶校验码 D.奇校验码解：答案为A。三、填空题1.计数制中使用的数据个数被称为 O答：基。2.在用 表示的机器数中，零的编码是唯一的。答：补码。3.信息的数字化编码是指。答：是指用或“1”的二进制编码，并选用一定的组合规则来表示信息。4.一个定点数由 和 两部分组成。根据小数点位置不同，定点数据有 和 两种表示方法。答：符号位，数值域，纯小数，纯整数（顺序可变）。5.BCD码中，每一位十进制数字由_位二进制数码组成，用ASCH码表示一个字符通常需要_位二进制数码。答：4,7o6.移码常用来表示浮点数的 部分，移码和补码比较，它们除 外，其他各位都。答：阶码，符号位，相同。7.码距的定义是 o答：编码系统中任两个合法码之间的最少二进制位数的差异。8.8421码用二进制求和时，当和超过 时，需要做 修正。答：9,加6调整。9.有二进制数D4D3D2D1,奇偶校验值用p表示，则奇校验为，偶校验 为，奇偶校验只有维测，无法检测。答：P=D4D3D2Di,S=D4D3D2D1,奇数个错，偶数个错。10.在浮点加减法运算中，当运算结果的尾数的绝对值大于1时，需要对结果进 行，其操作是。答：向右规格化，尾数右移一位，右边补一个0,阶码减1,直到尾数绝对值20.5。四、计算题1.用二进制数表示一个四位十进制的整数最少需要几位(不含符号位)。解：2x=104,N=4Xl/bg2=14 位。2.某机器字长32位，定点表示，其中31位表示尾数，1位是符号位，问：定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？。解：定点原码整数表示时，最大正数=(231-1)；最小负数=(231-1)定点原码小数表示时，最大正数=(1 2速)；最小负数=(1 2)3.写出下列二进制数的原码、反码、补码和移码。(1)1011(2)0.1101解：(+1011)原=01011(+1011)反=01011(+1011)补=01011(+1011)移=11011(+0.1101)原=0.1101(+0.1101)反=0.1101(+0.1101)补=0.1101(+0.1101)移=0.1101(+0.0000)原=00000(+0.0000)反=00000(+0.0000)补=00000(+0.0000)移=10000(3)0(-1011)原=11011(-1011)反=10100(-1011)补=10101(-1011)移=00100(-0.1101)原=1.1101(-0.1101)瓜=1.0010(-0.1101)补=1.0011(-0.1101)移=0.0011(-00000)原=10000(-00000)反=11111(-00000)原=00000(-00000)原=100004.某机器字长16位，浮点表示时，其中含1位阶符、5位阶码、1位尾符、9位尾数,请写出它能表示的最大浮点数和最小浮点数。解：最大浮点数=2+以义(1-2-9)最小浮点数=2切X(12、5.字符“F”的ASCII码为46H,请写出它的奇校验码和偶校验码(假定校验位加在最 高位)。解：字符“F”的ASCII码为46H,奇校验码为lonono(B6H),偶校验码为OOHOHO(36H)O6.已知被校验的数据为101101,求其海明校验码。提示：先决定校验位的位数4,然后根据编码规则决定海明校验位的位置和数据位的 位置，最后用偶校验法求出校验位的值。答案应为1011100100。解：先定校验位的位数，当r=4时，共有16种状态，大于k+r+l=ll,故选用r=4,校验位至少取4位。决定校验位的位置：按海明码生成法规定，海明校验位第i位应放在2一的海明位置 上。决定数据位的位置：数据位应由低到高依次插空放在其他海明位上。即D6D5 P4 D4D3P3D1 P2 Pio决定被校验数据位由哪几位校验位进行校验：按海明码生成法规定，每个数据位由多 个校验位进行校验，但被校验数据的海明位号要等于校验该位数据的各位校验位的海明位号 之和。决定各个校验位之值：按海明码生成法规定，用偶校验法生成校验位，校验位之值为 各被校验位数据之和。P1=D1 D2 Di D5P2=D1 D3 P D4 d6p3=d2d3 d4p4=d5d6在本例中，被校数据为 ionol,即 D1=i,d2=o,d3=i,d4=i,d5=o,d6=i,故P-|=D D2 D4 口5=0P2D-|D3 D4 D0P3 D2 Dg D4=1P4 D5 口6=1最后得到被校验数据101101的海明码为1011100100。7.已知被检信息为1010,选择的生成多项式是G(X)为X3+X+1,求CRC校验码，并求循环余数，说明其校验原理。解：生成多项式为K+1位的X3+X+1,即G(X)=1011o确定校验位的位数为K=3。在有效数据位后面添3(K=3)个0,然后用它与G(X)进行模2除法运算，所得 余数即为所求的校验位。运算过程如下：10011011V1010100101110001001oiT余数为oil,所以被检数据的CRC校验码为1010011。(4)求循环余数：在上述余数011的基础上添。继续进行模2除法。余数循环如下：011-110-111-101-001-010-100-011。除法过程略。8.将二进制数10H010转换成8421码。解：先把二进制数转换成十进制数,(1011011)2=91=(10010001)84210五、简答题1.试比较定点带符号数在计算机内的四种表示方法。答：带符号数在计算机内部的表示方法有原码、反码、补码和移码。原码表示方法简单易懂，实现乘、除运算简单，但用它实现加、减运算比较复杂。补码的特点是加、减法运算规则简单，正负数的处理方法一致。反码通常只用来计算补码，由于用反码运算不方便，在计算机中没得到实际应用。移码由于保持了数据原有的大小顺序，便于进行比较操作，常用于浮点数中的阶码，使 用比较方便。2.试述浮点数规格化的目的和方法。答:浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时,若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通 过规格化，可以保证运算数据的精度。通常，采用向左规格化（简称左规），即尾数每左移一位，阶码减1,直至规格化完成。3.在检错码中，奇偶校验法能否定位发生错误的信息位？是否具有纠错功能？答：在检错码中，奇偶校验法不能定位发生错误的信息位。奇偶校验没有纠错能力。4.简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。4.简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。在进行校验时，先将被检数据码的多项式用 生成多项式G（X）来除，若余数为0,说明数据正确；若余数不为0,则说明被检数据有错。只要正确选择多项式G（X）,余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以用余 数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。3.2补充题及解析本节提供了大量的补充习题，题型包括选择题、填空题、简答题和综合题，并附有题 目的解析，仅供读者参考。3.2.1选择题3.2.2填空题3.2.3简答题3.2.4综合题第4章存储系统本章将给出主教材计算机组成原理第4章的习题及补充题的解析。4.1主教材习题解析一.判断题1.计算机的主存是由RAM和ROM两种半导体存储器组成的。答：正确。2.CPU可以直接访问主存，而不能直接访问辅存。答：正确。3.外（辅）存比主存的存储容量大、存取速度快。答：错误。4.动态RAM和静态RAM都是易失性半导体存储器。答：正确。5.Cache的功能全部由硬件实现。答：正确。6.引入虚拟存储器的目的是为了加快辅存的存取速度。答：错误。7.多体交叉存储器主要是为了解决扩充容量的问题。答：错误。多体交叉存储器主要是为了提高存取速度，增加带宽。8.Cache和虚拟存储器的存储管理策略都利用了程序的局部性原理。答：正确。9.多 级存储体系由Cache、主存和辅存构成。答：正确。10.在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由编译器完成地址映射。答：错误（由操作系统完成）。二.选择题1.主（内）存用来存放 OA.程序 B.数据 C.微程序 D.程序和数据 解：答案为D。2.下列存储器中，速度最慢的是。A.半导体存储器 B.光盘存储器 C.磁带存储器 D.硬盘存储器解：答案为C。3.某一 SRAM芯片，容量为16Kxi位，则其地址线有。A.14 根 B.16K 根 C.16 根 D.32 根解：答案为A。4.下列部件（设备）中，存取速度最快的是。A.光盘存储器 B.CPU的寄存器 C.软盘存储器 D.硬盘存储器解：答案为B。5.在主存和CPU之间增加Cache的目的是。A.扩大主存的容量B.增加CPU中通用寄存器的数量C.解决CPU和主存之间的速度匹配D.代替CPU中的寄存器工作解：答案为C。6.计算机的存储器采用分级存储体系的目的是 oA.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解：答案为D。7.相联存储器是按 进行寻址的存储器。A.地址指定方式 B.堆栈存取方式C.内容指定方式 D.地址指定与堆栈存取方式结合解：答案为C。8.某SRAM芯片，其容量为1KX8位，加上电源端和接地端后，该芯片的引出线的最少 数目应为 oA.23B.25 C.50 D.20解：答案为D。9.常用的虚拟存储器由 两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。A.主存一辅存 B.快存一主存C.快存一辅存 D.通用寄存器一主存解：答案为A。10.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，则这种方法称为 OA.全相联映射 B.直接映射 C.组相联映射 D.混合映射解：答案为A。三.填空题1.对存储器的要求是采用 体系结构。,为解决这三者的矛盾，计算机、答：速度快、容量大、成本低，分级存储体系。2.CPU能直接访问 和,但不能访问 和 o答：主存、CACHE、外存、I/O设备。3.Cache的映射方式有、和 三种。其中 方式，适度地兼顾了前两者的优点又尽量避免其缺点，比较理想。答：直接映象、全相联映象、组相联映象，组相联映象。4.广泛使用的 和 都是半导体 存储器。前者的速度比后者快，不如后者高。它们的共同缺点是断电后 保存信息。答：依次为SRAM、DRAM、随机读写、集成度、不能。5.闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及 能力，为现有的 体 系结构带来巨大变化，因此作为 用于便携式电脑中。答：瞬时启动、存储器、固态盘。6.相联存储器不按地址而是按 访问的存储器，在Cache中用来存放,在虚拟存储器中用来存放。答：内容，行地址表，段表、页表和快表。7.虚拟存储器指的是 层次，它给用户提供了一个比实际 空间大得多 的。答：主-辅存，主存，虚拟地址。8.磁盘的地址格式由、四部分组成。答：台号、柱面号（磁道号）、盘面号（磁头号）、扇区号。9.温彻斯特硬盘的特点是、和 o答：固定盘片、活动磁头和密封结构。10.一个完整的磁盘存储器由三部分组成，其中 又称磁盘机或磁盘子系统，是 独立于主机的一个完整的设备，是磁盘机与主机的接口部件，用于保存信 息。答：驱动器、控制器、盘片。四.计算题1.设有一个具有24位地址和8位字长的存储器，求：（1）该存储器能存储多少字节的信息？（2）若存储器由4Mxi位的RAM芯片组成，需要多少片？（3）需要哪种译码器实现芯片选择？解：存储单元数为2,4=16M=16777216,故能存储16M字节的信息。由于存储容量为16MB（8位字长），每4M字节需要4片（位并联方式），故需芯片数 为 16/4X8=32 片。若用32片组成一个16M（8位字长），地址总线的低22位可直接连到芯片的A0-A21 管脚，而地址总线的高2位（A22,A23）需要通过2：4线译码器进行芯片选择。存储器组 成方案为位并联和地址串联相结合的方式。2.某计算机系统的内存由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns,主存的存取 周期为200ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存，求：（1）Cache的命中率是多少？（2）CPU访问内存的平均访问时间是多少？（3）Cache-主存系统的效率是多少？解：命中率 H=（4500-340）/4500=0.92O(2)CPU 访存的平均时间 T=0.92X45+(1-0.92)X200=57.4nscache-主存系统的效率e=45/57.4=78%3.下图表示使用页表的虚实地址转换条件，页表存放在相联存储器中，其容量为8个 存储单元，求：页号该页在主存中的起始地址3342000253800079600066000044000015800005500003070000(1)当CPU按虚拟地址1去访问主存时，主存的实地码是多少？(2)当CPU按虚拟地址2去访问主存时，主存的实地码是多少？(3)当CPU按虚拟地址3去访问主存时，主存的实地码是多少？解：用虚拟地址为1的页号15作为页表检索项，查得页号为15的页在主存中的起 始地址为80000,故将80000与虚拟地址中的页内地址码0324相加，求得主存实地址码为 80324o 同理，主存实地址码=96000+0128=96128。虚拟地址为3的页号为48,查页表时，发现此页面没在页表中，此时操作系统暂停 用户作业程序的执行，转去查页表程序。如该页面在主存中，则将该页号及该页在主存中的 起始地址写入主存；如该页面不在主存中，则操作系统要将该页面从外存调入主存，然后将 页号及其主存中的起始地址写入页表。4.页式存储器的逻辑地址由页号和页内地址两部分组成，若页面大小为4KB,地址转 换过程如图所示，图中逻辑地址8644用十进制表示，经页表转换后，该逻辑地址的物理地 址(十进制)是多少？提示：把逻辑地址转换成二进制来做。逻辑地址解：第一步，已知页面大小为4KB,故可算出页内地址为12位(212=4096)。第二步：把逻辑地址8644转换成二进制地址10000111000100,其中高2位为页面号。第三步：查页表，2号页面的物理块号为8,由于逻辑地址和物理地址的页内地址部分是相 同的，即可把页号与页内地址拼接，得到物理地址为100000011100100。第四步：把100000011100100转换成十进制数为33220o5.设某磁盘存储器的平均找道时间为ts,转速每分钟转，每磁道容量为N个字，每 信息块为n个字，试推导磁盘存储器读写一块信息所需总时间tB的公式。解：tB=ts+60/2r+60n/rNo6.一般，CD-ROM光盘的外缘有5mm宽的范围不使用，故标准的播放时间为60分钟。请计算模式1和模式2情况下光盘的存储容量是多少？提示：光盘的模式1用于存放计算机的程序和数据，共有270000个扇区，每个扇区2048 个字节，而模式2用于存放声音、图像等多媒体数据，共有270000个扇区，每个扇区2336 个字节。解：模式 1容量 C=270000X2048/1024/1024=527MB模式二容量 C=270000X2336/1024/1024=601MB7.某磁盘组有4个盘片，5个记录面，每个记录面的内磁道直径为22cm,外磁道直接 为33cm,最大位密度为1600b/cm,道密度为80道/cm,转速7200转速/分。(1)磁盘的总存储容量(非格式化)？最大数据传输率是多少？解：总容量=每面容量X记录面数每面容量=某一磁道容量X磁道数某磁道容量=磁道长X本道位密度所以，最内圈磁道的容量=1600X22X3.14=110528字节/道磁道数=存储器域长X道密度=(3322)/2X80=253616000字节 最大数据传输率=转速X某磁道容量=7200/60X110528=13263360字节/秒8.假设某计算机的cache采用直接映象，容量为4096。若CPU依次从主存单元0,1,，99和4096,4097,，4195交替取指令，循环执行10次，试求此时的命中率？解：此时CPU的命中率为0。4.2补充题及解析本节提供了大量的补充习题，题型包括选择题、填空题、简答题和综合题，并附有题 目的解析，仅供读者参考。4.2.1选择题4.2.2填空题4.2.3简答题4.2.4综合题第5章中央处理器本章将给出主教材计算机组成原理第5章的习题及补充题的解析。仅供读者参考。5.1主教材习题解析一.判断题1.一个指令周期由若干个机器周期组成。解：答案为正确。2.非访内指令不需从内存中取操作数，也不需将目的操作数存放到内存，因此这类指 令的执行不需地址寄存器参与。解：答案为错误。3.组合逻辑控制器比微程序控制器的速度快。解：答案为正确。4.流水线中的相关问题是指在一段程序的相邻指令之间存在某种信赖关系，这种关系 影响指令的执行。解：答案为正确。5.微程序控制控制方式与硬布线控制方式相比，最大的优点是提高了指令的执行速度。解：答案为正确。6.微程序控制器中的控制存储器可用PROM、EPROM或闪存实现。解：答案为正确。7.指令周期是指人CPU从主存取出一条指令开始到执行这条指令完成所需的时间。解：答案为正确。8.控制存储器是用来存放微程序的存储器，它比主存储器速度快。解：答案为正确。9.机器的主频最快，机器的速度就最快。解：答案为正确。10.80X86的数据传送指令MOV,不能实现两个内存操作数的传送。解：答案为正确。二.选择题1.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是A.实现程序控制和快速查找存储器地址B.可以直接访问主存和外存C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D.降低指令译码难度解：答案为C。2.CPU组成中不包括_OA.指令寄存器B.地址寄存器C.指令译码器D.地址译码器解：答案为D。3.程序计数器PC在_中。A.运算器B.控制器C.存储器D.I/O 接口解：答案为B。4.计算机主频的周期是指_ OA.指令周期B.时钟周期C.CPU周期D.存取周期解：答案为B。5.CPU内通用寄存器的位数取决于A.存储器容量B.机器字长C.指令的长度D.CPU的管脚数解：答案为B。6.以硬布线方式构成的控制器也叫_OA.组合逻辑型控制器B.微程序控制器C.存储逻辑型控制器 解：答案为A。D.运算器7.一个节拍脉冲持续的时间长短是一_OA.指令周期B.机器周期C.时钟周期解：答案为C。D.以上都不是8.直接转移指令的功能是将指令中的地址代码送入_oA.累加器B.地址寄存器C.PCD.存储器解：答案为C。9.状态寄存器用来存放_oA.算术运算结果B.逻辑运算结果C.运算类型解：答案为D。D.算术、逻辑运算及测试指令的结果状态10.微程序放在_中。A.指令寄存器B.RAMC.控制存储器 解：答案为C。D.内存11.某寄存器中的值有时是地址，这只有计算机的_才能识别它。A.译码器B.判断程序C.指令解：答案为C。D.时序信号12.微程序控制器中,机器指令与微指令的关系是 oA.每一条机器指令由一条微指令执行B.每一条机器指令由一段用微指令编成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.一条微指令由若干条机器指令组成 解：答案为C。13.在高速计算机中，广泛采用流水线技术。例如，可以将指令执行分成取指令、分析指令 和执行指令3个阶段，不同指令的不同阶段可以 执行;各阶段的执行时间最好；否则在流水线运行时，每个阶段的执行时间应取 。可供选择的答案：A.顺序 B.重叠A.为0 B.为1个周期A.3个阶段执行时间之和C.3个阶段执行时间的最小值 解：答案为D,C,D。C.循环 D.并行C.相等 D,不等B.3个阶段执行时间的平均值D.3个阶段执行时间的最大值14.微指令格式分成水平型和垂直型，前者的位数,用它编写的微程序.A.较少C.较长B.较多D.较短解：答案为B、Do15.异步控制常作为 的主要控制方式。A.单总线计算机结构计算机中访问主存和外部设备时B.微型机的CPU控制中C.组合逻辑的CPU控制中D.微程序控制器中解：答案为A。16.与微指令的执行周期对应的是 oA.指令周期 B.机器周期C.节拍周期 D.时钟周期解：答案为B。三.填空题1.目前的CPU包括,和CACHE（一级）。答：运算器，控制器。2.CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器为，保存下一条指令地址的寄存 器为。答:指令寄存器IR,程序计数器PC。3.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫，它常用若干个 来表示，而后者又包含若干个。答：指令周期，机器周期，时钟周期。4.在程序执行过程中，控制器控制计算机的运行总是处于、分析指令和 的循环之中。答：取指令，执行指令。5.控制器发出的控制信号是 因素和 因素的函数，前者是指出操作在什么条件下进行，后者是指操作在什么时刻进行。答：空间，时间。6.微程序入口地址是 根据指令的 产生的。答：译码器，操作码。7.微程序控制器的核心部件是,它一般用 构成。答：控制存储器，只读存储器。8.微指令执行时，产生后继微地址的方法主要有、等。答：计数器方式，断定方式。9.任何指令的第一个周期一定是。答：取指令。10.一条机器指令的执行可与一段微指令构成的 相对应，微指令可由一系列 组成。答：微程序，微命令。11.微程序设计技术是利用 方法设计 的一门技术。答：软件，控制器。12.在同一微周期中 的微命令叫互斥的微命令；在同一微周期中 的微命令叫相容的微命令。显然，不能放在一起译码。答：不可能同时出现，可以同时出现，相容的微命令。13.在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用 o答：同步控制。14.保存当前栈顶地址的寄存器叫 o答：栈顶指针SP。15.实现下面各功能有用哪些寄存器？表示运算结果是零的是 o表示运算结果溢出的是 O表示循环计数的是。做8位乘除法时用来保存被乘数和被除数的是。暂时存放参加ALU中运算的操作数和结果的是。答:状态寄存器中的ZF。状态寄存器中的OF。(3)CX