计算机组成指令系统练习题

一、单项选择题

1.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（）。A．缩短指令字长

B．扩大寻址空间

C．提高编程灵活性

D．以上说法都对

2.下列操作码的助记符与执行的操作不对应的是（）。A．ADD——加法

B．SUB——减法

C．MPY——乘法

D．DIV——取余

3.下列说法不正确的是（）。

A．操作码长度决定指令的数目

B．操作码长为3，则可以表示8条指令

C．地址码指出了源操作数、目的操作数和下一条指令的地址D．地址码只能指示内存的地址

4.关于数据寻址，说法不正确的是（）。

A．数据寻址是由形式地址找到有效地址的过程

B．寻址过程就是把操作数的有效地址变换为形式地址的过程C．形式地址是指令字中的地址出

D．有效地址是操作数的真实地址

5.关于各寻址方式所需时间，下列说法正确的是（）。

A．T寄存器寻址< T立即数寻址

B．T立即数寻址< T寄存器间接寻址

C．T直接寻址< T寄存器寻址

D．T立即数寻址< T寄存器寻址

三、综合题

1.设某机配有基址寄存器和变址寄存器，采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址，且指令字长、机器字长和存储字长均为16 位。

（1）若采用单字长指令，共能完成125种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？一次间址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。

（2）若存储字长不变，可采用什么方法直接访问容量为16MB 的主存？

#答：

（1）在单字长指令中，根据能完成125 种操作，取操作码7 位。因允许直接和间接寻址，且有基址寄存器和变址寄存器，故取2 位寻址特征位，其指令格式如下：

其中OP为操作码，可完成125种操作；M为寻址特征，可反映4种寻址方式；AD为形式地址。这

种指令格式可直接寻址27= 128，一次间址的寻址范围是216= 65536。

（2）容量为16MB的存储器，正好与存储字长为16位的8M存储器容量相等，即16MB=8M×16位。欲使指令直接访问16MB的主存，可采用双字长指令，其操作码和寻址特征位均不变，其格式如下：

其中形式地址为AD1和AD2，共7+16=23 位。223=8M，即可直接访问主存的任一位置。

吉林大学计算机系统结构题库第二章

第二章计算机指令集结构知识点汇总：指令集设计、堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器、CISC、RISC、寻址方式、数据表示简答题 1.增强CISC机器的指令功能主要从哪几方面着手？（CISC） (1) 面向目标程序增强指令功能。 (2) 面向高级语言和编译程序改进指令系统。 (3) 面向操作系统的优化实现改进指令系统。 2.简述CISC存在的主要问题。（知识点：CISC）答：（1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。（2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。（3）CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。（4）CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。（5）在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术来提高系统的性能。 3.简述RISC的优缺点及设计RISC机器的一般原则。（知识点：RISC）答：（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。（3）所有指令长度均相同。（4）只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。（5）以简单、有效的方式支持高级语言。 4.根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？（知识点：堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器）答：堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。 5.常见的三种通用寄存器型指令集结构是什么？（知识点：通用寄存器型机器）答：（1）寄存器－寄存器型。 (2)寄存器－存储器型。 (3)存储器－存储器型。

计算机原理与体系结构

[模拟] 计算机原理与体系结构选择题第1题：中断响应时间是指(1) 。 A.从中断处理开始到中断处理结束所用的时间 B.从发出中断请求到中断处理结束后所用的时间 C.从发出中断请求到进入中断处理所用的时间 D.从中断处理结束到再次中断请求的时间参考答案：C 第2题： A.13 B.183 C.193 D.203 参考答案：D 第3题：在单指令流多数据流计算机(SIMD)中，各处理单元必(3) 。 A.以同步方式，在同一时间内执行不同的指令 B.以同步方式，在同一时间内执行同一条指令 C.以异步方式，在同一时间内执行不同的指令 D.以异步方式，在同一时间内执行同一条指令参考答案：B 在计算机中，最适合进行数字加减运算的数字编码是(4) ，最适合表示浮点数阶码的数字编码是(5) 。第4题： A.原码 B.反码 C.补码 D.移码

参考答案：C 第5题： A.原码 B.反码 C.补码 D.移码参考答案：D 操作数所处的位置，可以决定指令的寻址方式。操作数包含在指令中，寻址方式为(6) ；操作数在寄存器中，寻址方式为(7) ；操作数的地址在寄存器中，寻址方式为(8) 。第6题： A.立即寻址 B.直接寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址参考答案：A 第7题： A.立即寻址 B.相对寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址参考答案：C 第8题： A.相对寻址 B.直接寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址

参考答案：D 第9题：两个同符号的数相加或异符号的数相减，所得结果的符号位SF和进位标志CF 进行(9) 运算为1时，表示运算的结果产生溢出。 A.与 B.或 C.与非 D.异或参考答案：D 第10题：若浮点数的阶码用移码表示，尾数用补码表示。两规格化浮点数相乘，最后对结果规格化时，右规的右移位数最多为(10) 位。 A.1 B.2 C.尾数位数 D.尾数位数-1 参考答案：A 第11题： A.10/70△t

计算机组成与系统结构

计算机组成与系统结构 1.冯·诺依曼计算机设计思想：依据存储程序，执行程序并实现控制。 2.早期计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 3.软件系统爆过两大部分：系统软件和应用软件。 4.计算机的层次结构分为：微程序或逻辑硬件、机器语言、操作系统、汇编语言、高级语言、应用语言。 5.计算机系统结构、组成与实现之间的区别与联系： ①计算机结构：也称为计算机体系结构，是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配。 ②计算机组成：也常译为计算机组织或成为计算机原理、计算机组成原理。在计算机系统结构确定了分配给硬件子系统的功能及其概念之后，计算机组成的任务是研究硬件子系统各部分的内部结构和相互联系，以实现机器指令级的各级功能和特性。 ③计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，主要研究个部件的物理结构，机器的制造技术和工艺等，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度、速度和信号。器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，电源、冷却、装配等技术。 6.Flynn分类法：按照计算机在执行程序时信息流的特征分为单指令单数据流计算机(SISD)、单指令多数据流计算机(SIMD)、多指令单数据流计算机(MISD)、多

指令多数据流计算机(MIMD). 7.加速比Sp=1/{(1-Fe)+Fe/Re},Fe为可改进比例，Re为部件加速比。 8.在计算机中有两种信息在流动，一种是控制流，即控制命令，由控制器产生并流向各个部件；另一种是数据流，它在计算机中被加工处理。 9.摩尔定律得以延续的理由：集成电路芯片的集成度每18个月翻一番。 10.冯·诺依曼计算机的执行过程：将要处理的问题用指令编程成程序，并将程序存放在存储器中，在控制器的控制下，从存储器中逐条取出指令并执行，通过执行程序最终解决计算机所要处理的问题。 11.数据编码的好处：用更少的数据表示更多的信息。 12.定点数：若约定小数点的位置固定不变，则成为定点数。定点数分为两种：定点整数(纯整数，小数点在最低有效数值位之后)和定点小数(纯小数，小数点最高有效数值位之前)。 13.浮点数：基数为2的数F的浮点表示为：F=M*2^E.其中M称为尾数，E称为阶码。尾数为带符号的纯小数，阶码为带符号的纯整数。 14.补码：非负数整数的补码为其原码，负数整数的补码在原码基础上取反加1. 15.n位补码表示的整数数值范围为-2^(n-1)~+(2^(n-1)-1)，n位补码表示的小数数职的范围为-1~+(1-2^(-n+1))。 16.补码的特点： ①0的表示是唯一的。②变形码。③求补运算。 ④简化加减法。⑤算术或逻辑左移。⑥算术右移。 17.反码：正整数反码与原码相同。负整数反码即原码取反。 18.汉字编码分为三类：汉字输入编码、国际码和汉字内码以及汉字字模码。

计算机组成原理题(附答案)

计算机组成原理题解指南第一部分：简答题第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？ 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”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？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、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？指令就是要计算机执行某种操作的命令一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 2．简述CPU的主要功能。 CPU主要有以下四方面的功能：(1)指令控制程序的顺序控制，称为指令控制。 (2)操作控制 CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)时间控制对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。 (4)数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。 3．举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。 CPU有以下寄存器： (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。

计算机系统的基本组成

计算机系统的基本组成完整的计算机系统系统包括：硬件系统和软件系统。硬件系统和软件系统互相依赖，不可分割，两个部分又由若干个部件组成(如图所示）。硬件系统是计算机的“躯干”，是物质基础。而软件系统则是建立在这个“躯干”上的“灵魂”。（一）计算机硬件计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。（如下图所示） * 中央处理器（CPU —— Central Processing Unit ） CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成； 1.运算器运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件，通常由算术逻辑运算部件（ALU）、累加器及通用寄存器组成。 2.控制器控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令，通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单元（Centre Process Unit，简称CPU），如果将CPU集成在一块芯片上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（Microprocessor，简称MP）。运算器进行各种算术运算和逻辑运算；控制器是计算机的指挥系统； CPU 的主要性能指标是主频和字长。字长表示CPU每次计算数据的能力。如80486及Pentium系列的CPU一次可以处理32位二进制数据。时钟频率主要以MHz为单位来度量，通常时钟频率越高，其处理速度也越快。目前的主流CPU的时钟频率已发展到500MHz以上，甚至高达2GHz以上。 *存储器存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。

①主存储器（也称为内存储器），属于主机的一部分。用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。 ①辅助存储器（也称外存储器），它属于外部设备。用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。存储器与CPU的关系可用(图1）来表示。 ( 图1）（1）内存储器一个二进制位（bit）是构成存储器的最小单位。实际上，常将每8位二进制位组成一个存储单位，简称字节（Byte）。字节是数据存储的基本单位。为了能存取到指定位置的数据，给每个存储单元编上一个号码，该号码称为内存地址。度量内存主要性能指标是存储容量和存取时间。存储容量是指存储可容纳的二进制信息量，描述存储容量的单位是字节。存取时间是指存储器收到有效地址到在输出端出现有效数据的时间间隔。通常存取时间用纳秒为单位。存取时间愈短，其性能愈好。内存储器按其工作方式可分为随机存储器（Random Acess Memory，简称RAM）和只读存储器（Read Only Memory，简称Rom）两类。 ①RAM RAM在计算机工作时，既可从中读出信息，也可随时写入信息，所以，RAM 是一种在计算机正常工作时可读/写的存储器。在随机存储器中，以任意次序读写任意存储单元所用时间是相同的。目前所有的计算机大都使用半导体随机存储器。半导体随机存储器是一种集成电路，其中有成千上万个存储单元。根据元器体结构的不同，随机存储器又可分为静态随机存储器（Static RAM，简称SARM）和动态随机存储器（Dynamic RAM，简称DRAM）两种。静态随机存储器（SARM）集成度低，价格高。但存取速度快，它常用作高速缓冲存储器（Cache）。 Cache是指工作速度比一般内存快得多的存储器，它的速度基本上与CPU速度相匹配，它的位置在CPU与内存之间(如图2所示）。在通常情况下，Cache 中保存着内存中部分数据映像。CPU在读写数据时，首先访问Cache。如果Cache含有所需的数据，就不需要访问内存；如果Cache中不含有所需的数据，才去访问内存。设置Cache的目的，就是为了提高机器运行速度。

计算机组成与系统结构书本答案

C1: 以下哪些设备不属于冯?诺伊曼体系结构计算机的五大部件？寄存器, 缓冲器适配器的作用是保证_____用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。正确答案是：I/O设备 1966年，Flynn从计算机体系结构的并行性能出发，按照_____的不同组织方式，把计算机系统的结构分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类。指令流, 数据流具有相同_____的计算机，可以采用不同的_____ 。：计算机体系结构，计算机组成冯?诺伊曼型计算机的设计思想是_____。正确答案是：存储程序并按地址顺序执行 1958年开始出现的第二代计算机，使用_____作为电子器件。晶体管在计算机系统的层次结构中，_____采用符号语言。高级语言级, 汇编语言级世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC使用_____作为电子器件电子管在计算机系统的层次结构中，属于硬件级的是_____。微程序设计级, 机器语言级 C2：为了提高浮点数的表示精度，当尾数不为_____时，通过修改阶码并移动小数点，使尾数域的最高有效位为_____，这称为浮点数的规格化表示。0，1 在我国使用的计算机汉字操作平台中，_____字符集未收录繁体汉字。GB2312 在定点_____运算中，为了判断溢出是否发生，可采用双符号位检测法。不论溢出与否,其_____符号位始终指示正确的符号。小数，最高, 整数，最高在定点二进制运算器中，减法运算一般通过_____来实现。补码运算的二进制加法器在奇偶校验中，只有当数据中包含有_____个1时, 偶校验位=_____。偶数，0, 奇数，1 奇偶校验无法检测_____个错误，更无法识别错误信息的_____。偶数，位置, 偶数，内容在PC机中，若用扩展ASCII码、Unicode UCS-2和UCS-4方法表示一个字符，则三者之间的差异为：扩展ASCII码用_____位表示，Unicode UCS-2用_____位表示，Unicode UCS-4用_____位表示。8，16，32 C3：相联存储器是以______来访问存储器的。关键字, 内容 Cache由高速的______组成。SRAM Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：______。LFU算法, LRU算法, 随机替换 Cache的功能由______实现，因而对程序员是透明的。硬件 MOS半导体存储器中，______的外围电路简单，速度______，但其使用的器件多，集成度不高。SRAM，快 EPROM是指______。光擦可编程只读存储器虚拟地址空间的大小实际上受到______容量的限制。辅助存储器相联存储器是以______来访问存储器的。关键字, 内容从CPU来看，增加Cache的目的，就是在性能上使______的平均读出时间尽可能接近Cache 的读出时间。主存, 内存虚拟地址由______生成。编译程序 MOS半导体存储器中，______可大幅度提高集成度，但由于______操作，外围电路复杂，速度慢。DRAM，刷新虚拟存储器可看作是一个容量非常大的______存储器，有了它，用户无需考虑所编程序在

计算机组成原理,指令系统,练习题

单项选择题 1 在CPU执行指令的过程中，指令的地址由___B__给出。 A 程序计数器PC B 指令的地址码字段 C 操作系统 D 程序员 2 下列关于指令的功能及分类叙述正确的是__B___。 A 算术与逻辑运算指令，通常完成算术运算或逻辑运算，都需要两个数据 B 移位操作指令，通常用于把指定的两个操作数左移或右移一位 C 转移指令，子程序调用与返回指令，用于解决数据调用次序的需要 D 特权指令，通常仅用于系统软件，这类指令一般不提供给用户 3 零地址的运算类指令在指令格式中不给出操作数的地址，参加的两个操作数来自__C__。A累加器和寄存器 B 累加器和暂存器 C 堆栈的栈顶和次栈顶单元 D 堆栈的栈顶单元和暂存器 4 下列一地址运算类指令的叙述中，正确的是_____。 A 仅有一个操作数，其地址由指令的地址码提供 B 可能有一个操作数，也可能有两个操作数 C 一定有两个操作数，其中一个操作数是隐含的 D 指令的地址码字段存放的一定是操作码 5 关于二地址指令一下论述正确的是_____。 A 二地址指令中，运算结果通常存放在其中一个地址码所提供的地址中 B二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是操作数 C二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是寄存器号 D二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是操作数地址 6 单字长四地址指令OP A1、A2、A3、A4的功能为（A1）OP（A2）→A3，且A4给出下一条指令地址，假设A1、A2、A3、A4都为主存储器地址，则完成上述指令需访存_____。 A 1 B 2 C 3 D 4 7 在指令格式设计中，采用扩展操作码的目的是_____。 A 增加指令长度 B 增加地址码数量NN C 增加指令数量 D 增加寻址空间 8 某机器的指令字长为16位，有8个通用寄存器，有8种寻址方式，单操作数指令最多有_____个，双操作数指令最多有_____个。 A 1024 16 B 2048 32 C 256 64 D 1024 32 9 指令寻址方式有顺序和跳跃两种，采用跳跃寻址方式可以实现_____。 A 程序浮动 B 程序的无条件浮动和条件浮动 C程序的无条件转移和条件转移 D 程序的调用 10 某机器指令字长为16位，主存按字节编址，取指令时，每取一个字节PC自动加1,。当前指令地址为2000H，指令内容为相对寻址的无条件转移指令，指令中的形式地址D=40H。那么取指令后及指令执行后PC内容为_____。 A 2000H，2042H B 2002H，2040H C 2002H，2042H D 2000H，2040H 11 指令系统中采用不同的寻址方式的目的主要_____。 A 可降低指令译码难度 B 缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性

计算机组成原理和系统结构课后答案

1. 1概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。 1. 2你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。 1. 3试举一个你所熟悉的计算机应用例子。略。 1. 4计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？略。 1 . 5计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。 1. 6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU —次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。 1 . 7什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量(如字节数) 。它包括主存容量和辅存容量。主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。 1. 8根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。 (1)为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。 (2)计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。 (3)计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。 (4)处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。 (5)嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。 (6)在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。 (7)管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。 (8)将高级语言翻译成机器语言的程序。 (9)将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。 (10)计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。供选择的词或短语： 1、汇编器 2、嵌入式系统 3、中央处理器(CPU) 4、编译器 5、操作系统 6、控制器 7、机器指令 8、台式机或个人计算机 9、主存储器10、VLSI 答：(1) 8, (2) 3, (3) 9, (4) 6, ( 5) 2, (6) 10, (7) 5, (8) 4, ( 9) 1 , (10) 7 计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成 1. 9 冯?诺伊曼Von Neumann计算机的主要设计思想是什么？略。

计算机组成与系统结构课后答案版全(清华大学袁春风主编)

第 1 章习题答案 5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000 请回答下列问题：（1）对于P1，哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和1.2GHz，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是多少？（4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？参考答案：（1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。（2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/0.003=100MIPS。对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/0.006=70MIPS。从执行速度来看，对于P2，因为100/70=1.43倍，所以M1比M2快0.43倍。（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×1.2G/(150×106)=40。（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。故性价比R为： R=1/(执行时间×价格) R越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。因为10×5000 > 5×8000，所以，M2的性价比高。应选择M2。（5）P1和P2需要同等考虑，性能有多种方式：执行时间总和、算术平均、几何平均。若用算术平均方式，则：因为(10+0.003)/2×5000 > (5+0.006)/2×8000，所以M2的性价比高，应选择M2。若用几何平均方式，则：因为sqrt(10×0.003) ×5000 < sqrt(5×0.006) ×8000，所以M1的性价比高，应选择M1。 6．若机器M1和M2具有相同的指令集，其时钟频率分别为1GHz和1.5GHz。在指令集中有五种不同类型的指令A~E。下表给出了在M1和M2上每类指令的平均时钟周期数CPI。

计算机体系结构问答题第2章

第2章计算机指令集结构设计 1. 通常可按哪5个因素对计算机指令集结构进行分类？ (1) 在CPU中操作数的存储方法。 (2) 指令中显式表示的操作数个数。 (3) 操作数的寻址方式。 (4) 指令集所提供的操作类型。 (5) 操作数的类型和大小。 2. 在对计算机指令集结构进行分类的5个因素中，哪一种是各种指令集结构之间最主要的区别？ CPU中操作数的存储方法，即在CPU中用来存储操作数的存储单元的类型，是各种指令集结构之间最主要的区别。 3. 根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。 4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么 5. 现代大多数机器均采用通用寄存器型指令集结构，为什么？主要有两个方面的原因，一是寄存器和CPU内部其他存储单元一样，要比存储器快；其次是对编译器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。 6. 通用寄存器型指令集结构可细分为哪三类？寄存器－寄存器型。寄存器－存储器型。存储器－存储器型。 7. 三种通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？

8. 从当前的计算机技术观点来看，CISC结构有什么缺点？（1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。（2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。（3）CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。（4）CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。（5）在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术来提高系统的性能。 9. 增强CISC机器的指令功能主要从哪几方面着手？ (1) 面向目标程序增强指令功能。 (2) 面向高级语言和编译程序改进指令系统。 (3) 面向操作系统的优化实现改进指令系统。 10. RISC的设计原则是什么？（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。（3）所有指令长度均相同。（4）只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。（5）以简单、有效的方式支持高级语言。 11. RISC和CISC处理机的指令系统结构在指令格式、寻址方式和每条指令的周期数（CPI）三方面有哪些区别？ 12. 计算机指令集结构设计所涉及的内容有哪些？ (1) 指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向。 (2) 寻址方式的设计。 (3) 操作数表示和操作数类型。 (4) 寻址方式的表示：可以将寻址方式编码于操作码中，也可以将寻址方式作为一个单独的域来表示。 (5) 指令集格式的设计：有变长编码格式、固定长度编码格式和混合型编码格式三种。

计算机系统主要由哪两部分组成

1.计算机系统主要由哪两部分组成？硬件结构主要有哪几大部分？答：计算机系统主要由硬件、软件两大部分组成，硬件结构从概念上来说主要由中央处理器（运算器、控制器）、存贮器、输入设备、输出设备等几大部分组成。 2.PLC、DCS的中文全称和英文全称分别是什么？答：PLC中文全称：可编程序逻辑控制器，英文全称：ProgrammablepLogicalpController 。DCS中文全称：分散控制系统，英文全称： DistributedpControlpSystem。 3.一体化PLC和模块化PLC各有什么特点？答：一体化PLC通常为小型PLC，其 I/O点数规模小，I/O、PS、CPU等都集中在一起，适合于单机自动化任务

或简单的控制对象。模块化PLC通常为中、大规模PLC，其I/O点数在几百点、几千点甚至上万点，所有I/O 以及PS、CPU、CP等等功能单元均做成独立的模块形式，根据需要以总线形式连接组合在一起，构成一个完整的系统，以实现复杂的自动控制任务。 4.PLC由哪几个部分组成？答：PLC的基本组成部分有：电源模块、CPU模块、I/O模块、编程器、编程软件工具包等，根据不同类型的系统，一般还会有安装机架（底板）、通讯模板、智能模板、接口模板等 5.一般而言,PLC的I/O点数要冗余10%。 6.PLC设计规范中,RS232通讯的距离是为15m。 7.PLC的RS485专用通讯模块的通讯距离500m。 8.PLC采用典型的计算机结构，由

中央处理器、存储器、输入输出接口电路和其它一些电路组成。 9.PLC的输入信号模式中，交流输入的电压大多采用AC110V或 AC220V，直流输入额定电压为 DC24～48V。 10.PLC中CPU的主要作用是什么？答：CPU是PLC的主要部分，是系统的控制中枢，它接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并诊断用户程序的语法错误。 11.PLC在循环扫描周期内，将所需要输入输出信息存到预先准备好的一定区域，这个区域称为 I/O镜像区。 12.控制系统的各类模块中，PS、 CPU、CP、AI、AO、DI、DO、IM分别指的是哪些类型的模块？答：PS－电源模块，CPU－中央处理器模块，CP－通讯处理器模块，AI －模拟量输入模块，AO－模拟量输出

计算机组织与系统结构 (A-1 卷)

考试科目名称计算机组织与系统结构（A-1卷）2007——2008学年第 2 学期教师袁春风/窦万春考试方式：闭卷系（专业）计算机科学与技术年级 2006班级学号姓名成绩题号一二三四五六分数一、填空题（本大题共15小题，每空1分，共20分）得分 1. 二进制指令代码的符号化表示被称为汇编语言源程序。必须通过相应的翻译程序把它转换为机器语言程序才能被计算机执行。 2. 通常用一个寄存器来存放当前执行指令的地址，MIPS结构中将该寄存器简写为PC。由于历史的原因，PC寄存器通常被称为程序计数器（或Program Counter）。 3. 在MIPS中，分支指令的转移目标地址是由分支指令的下条指令地址加上一个位移量决定的。通常把这种方式称为(PC)相对寻址方式。 4. 假定寄存器$s1中存放二进制信息为0000 0000 0000 0000 0000 0000 1101 1000，则在屏幕上用 16进制显示为0x 0000 00D8。若该信息是一个无符号整数，则表示的值为 216。 5. 过程调用时，涉及到调用过程和被调用过程之间的数据交换和程序切换，所以要有相应的存储空间来存放调用参数、返回数据和返回地址等信息。这种用于过程调用的存储空间被称为堆栈Stack （或栈帧Stack Frame）。 6. 衡量CPU性能好坏的一个重要指标是CPU执行时间。它与程序包含的指令条数和每条指令的平均时钟数以及时钟周期有关。通常用英文缩写CPI 来表示每条指令的平均时钟数。有时也用基准程序来测试处理器的性能，“基准程序”对应的英文单词是Benchmark。 7. 进行基本加/减等算术运算和与/或/非等逻辑运算的部件被称为算术逻辑部件。用英文缩写表示为 ALU。 8. 由于Cache数据是主存数据的副本，所以Cache和主存之间存在一致性问题，可以采用两种不同的写策略来解决。这两种写策略是Write Back(或写回法/一次性写)和Write Through（或写通过法）。 9. 在流水线中，如果多条指令同时需要用到同一个功能部件，就发生了流水线冒险，会引起流水线的阻塞。通常把这种流水线冒险称为结构（或资源冲突）冒险。

计算机系统的基本组成

计算机系统的组成一、教学课题：计算机系统的组成二、教学课时：1课时三、教学目标：1、学生了解计算机组成各部分的名称和作用。 2、学生了解计算机处理信息的过程。 3、学生知道什么是计算机软件，了解计算机软件的作用。四、教学重点：1、学生掌握计算机组成各部分设备的作用。 2、学生了解常用软件的作用 3、学生了解计算机处理信息的过程。五、教学难点：计算机硬件和软件的概念。六、教学环境：多媒体教室、投影仪七、教学资源：计算机及相关软件Powerpoint。八、教学过程一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，如图1所示。硬件（HardWare）是指计算机的各种看得见，摸得着的实实在在的物理设备的总称，包括组成计算机的电子的，机械的，磁的或光的元器件或装置，是计算机系统的物质基础；软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序，数据及有关资料的总称。硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。没有硬件对软件的物质支持，软件的功能则无法发挥。所以硬件和软件相互结合构成了一个完整的计算机系统，只有硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。图1：微型计算机系统组成框图

计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料。所谓程序实际上是用户用于指挥计算机执行各种动作以便完成指定任务的指令的集合。用户要让计算机做的工作可能是很复杂的，因而指挥计算机工作的程序也可能是庞大而复杂的，有时还可能要对程序进行修改与完善。因此，为了便于阅读和修改，必须对程序作必要的说明或整理出有关的资料。这些说明或资料（称之为文档）在计算机执行过程中可能是不需要的，但对于用户阅读、修改、维护、交流这些程序却是必不可少的。因此，也有人简单地用一个公式来说明包括其基本内容：软件=程序+文档。计算机硬件的基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。虽然计算机的制造技术从计算机出现到今天已经发生了极大的变化，但在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯·诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件构成。图1-5列出了一个计算机系统的基本硬件结构。图中，实线代表数据流，虚线代表指令流，计算机各部件之间的联系就是通过这两股信息流动来实现的。原始数据和程序通过输入设备送入存储器，在运算处理过程中，数据从存储器读入运算器进行运算，运算的结果存入存储器，必要时再经输出设备输出，如图1-5。指令也以数据形式存于存储器中，运算时指令由存储器送入控制器，由控制器控制各部件的工作。图1.5 各主要设备之间的关系由此可见，输入设备负责把用户的信息（包括程序和数据）输入到计算机中；输出设备负责将计算机中的信息（包括程序和数据）传送到外部媒介，供用户查看或保存；存储器负责存储数据和程序，并根据控制命令提供这些数据和程序，它包括内存（储器）和外存（储器）；运算器负责对数据进行算术运算和逻辑运算（即对数据进行加工处理）；控制器负责对程序所规定的指令进行分析，控制并协调输入、输出操作或对内存的访问。下面分别对其各部分进行介绍。 1 .中央处理器中央处理器简称CPU（Central Processing Unit）,它是计算机系统的核心，中央处理器包括运算器和控制器两个部件。

计算机原理及系统结构

- 《计算机原理及系统结构》一、单项选择（每小题有四个备选答案，只有一个是正确的） 1. 透明性是指( A )。A.某一事物或属性实际存在,但从某种 2. 设置“相关专用通路”解决通用寄存器数相关问题的代价是( D )。 D.增加设备 3. 为了便于实现多级中断,保存现场信息最有效的办法是采用( B )。B.堆栈 4. EPROM是指(D)。 A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器 5. 用某个寄存器中操作数的寻址方式称为(B)寻址。B.间接二、填空题 1. 数据表示的确定属于(),数据通道宽度的确定属于()。 2.机器最大速率是指（），“一次重叠”方式的吞吐率比顺序方式提高（）。 3. 在流水线相关处理中,采用异步流动会产生()和()。 4. 运算器的两个主要功能是算术运算和逻辑运算。 5.指令通常由操作码，地址码两部分组成。三、简答题 1. 软件和硬件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的。答：（1）等效性：软件和硬件在逻辑功能上是等效的。（2）软件的功能可用硬件或固件完成。（3）硬件的功能也可用软件模拟完成。（4）不等效性：软件和硬件实现的性能价格比不同，实现的难易程度不同。 2. 什么是中断源？简要说明中断分类的目的。答：（1）中断源：引起中断的来源。（2）中断分类目的：中断源很多，若都形成单独程序入口，则硬件复杂，代价大，故进行分类。（3）中断分类方法：把性质相近的中断源归为一类。 3. 举例说明什么是部件级流水、处理机级流水和系统级流水。答：（1）部件级流水是指构成处理机部件内各子部件之间的流水，如运算器内浮点加运算的流水（2）处理机级流水是指构成处理机各个部件之间的流水，如取指、分析和执行操作的流水（3）系统级流水是指系统的多个处理机之间的流水，如宏流水。 4.说明程序查询方式与中断方式各自的特点。程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外国设备用来“主动”通知CPU,准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。四、用256×4位的存储器芯片组成1KB RAM的存储器，试画出逻辑电路图。

计算机组成与系统结构

1:__计算机体系结构__是机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 2:虚拟存储器可看作是一个容量非常大的___逻辑___存储器，有了它，用户无需考虑所编程序在__主存__中是否放得下或放在什么位置等问题。 3:指令的跳跃寻址方式，是指下一条指令的地址由本条指令直接给出，因此，_程序计数器_的内容必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址。 4:指令格式中的地址码字段，通常用来指定参与操作的___操作数___或其地址。 5:在定点__小数、整数___运算中，为了判断溢出是否发生，可采用双符号位检测法。不论溢出与否,其__最高__符号位始终指示正确的符号。 6:1966年，M.J.Flynn从计算机体系结构的并行性能出发，按照__指令流, 数据流__的不同组织方式，把计算机系统的结构分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类。 7:具有相同___计算机体系结构__的计算机，可以采用不同的__计算机组成___。 8:MOS半导体存储器中，__SRAM _的外围电路简单，速度___快___，但其使用的器件多，集成度不高。 9:Cache的功能由___硬件___实现，因而对程序员是透明的。 10:冯?诺伊曼型计算机的设计思想是__存储程序并按地址顺序执行___。 11:到目前为止，使用最为广泛的计算机形态是__嵌入式计算机___。 12:从CPU来看，增加Cache的目的，就是在性能上使__主存, 内存__的平均读出时间尽可能接近Cache的读出时间。 13:在主存与Cache间建立地址映射，有几种不同的地址映射方式，它们是_全相联映射方式, 直接映射方式, 组相联映射方式_。 14:部分在计算机系统的层次结构中，属于硬件级的是__微程序设计级, 机器语言级_。 15:在计算机系统的层次结构中，属于软件级的是_高级语言级, 汇编语言级_。 16:在计算机系统的层次结构中，___微程序设计级, 操作系统级, 机器语言级__采用二进制数语言。 17:一种__计算机组成___可以采用多种不同的__计算机实现___。 18:世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC使用_电子管_作为电子器件。 19:MOS半导体存储器中，__ DRAM __可大幅度提高集成度，但由于__刷新__操作，外围电路复杂，速度慢。 20:指令格式就是___指令字__用二进制代码表示的结构形式。 1:当CPU和主存进行信息交换，即CPU___向主存存入数据, 从主存读出数据, 从主存读出指令___时，都要使用地址寄存器和数据寄存器。 2:取出和执行任何一条指令所需的最短时间为_2_个CPU周期。 3:1997年，Intel在其Pentium MMX CPU中集成了MMX技术，使用了8个___64___位宽的MMX寄存器。 4:当代总线是一些标准总线，追求与___技术, 结构, CPU, 厂家___无关的开发标准。 5:在CPU中，运算器通常由___算术逻辑单元, 累加寄存器, 数据寄存器, 状态条件寄存器___组成。 6:在对流水CPU基本概念的描述中，正确的是__流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术____。 7:相对于硬连线控制器，微程序控制器的优点在于__结构比较规整, 复杂性和非标准化程度较低, 增加或修改指令较为容易____。 8:在CPU中，数据寄存器用来暂时存放__由主存读出的一条指令, 由主存读出的一个数据字, 向主存存入的一条指令, 向主存存入的一个数据字____。 9:以下句子中，正确的是__各条指令的取指阶段所用的CPU周期是完全相同的。由于各条指令的功能不同，指令的执行阶段所用的CPU周期是各不相同的____。 10:在CPU中，程序计数器用来保存___下一条指令的地址___。 11:在对RISC机器基本概念的描述中，正确的是___ RISC机器一定是流水CPU ___。 12:在一个计算机系统中，算术流水线是指运算操作步骤的并行，是__部件___级流水线。 13:流水CPU通常由_指令部件, 指令队列, 执行部件_等几个部分组成，这几个功能部件可以组成一个多级流水线。14:奔腾CPU的大多数简单指令用硬连线控制实现，在1个时钟周期内执行完毕。而对于用微程序实现的指令，也在__2, 3__个时钟周期内执行完毕。 15:第一台RISC计算机于___1981__年在美国加州大学伯克利分校问世。

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