《計(jì)算機(jī)組成原理》周建敏主編課后習(xí)題答案

第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論

1.簡(jiǎn)答題

（1）計(jì)算機(jī)硬件包括哪些基本功能部件？為什么要有這些部件？

答：計(jì)算機(jī)的最基本的功能部件是運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入單元和輸出單元。計(jì)

算機(jī)的基本功能就是存儲(chǔ)和處理外部世界的信息并在需要的時(shí)候向外界提供這些信息。為了

完成這些基本功能，要求計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)地輸入信息、輸出信息、存儲(chǔ)信息以及處理信息。

計(jì)算機(jī)的基本部件就是根據(jù)這些要求設(shè)置的，分別用一個(gè)部件完成上述功能，然后用一個(gè)控

制器實(shí)現(xiàn)上述功能的自動(dòng)化。

（2）簡(jiǎn)述現(xiàn)代計(jì)算機(jī)常用的三級(jí)存儲(chǔ)體系。

答：CPU能按存儲(chǔ)單元地址直接訪問(wèn)主存（內(nèi)存）：增加高速緩存（Cache）的目的是為

了提高速度，解決CPU與主存之間速度不匹配的矛盾；增加輔存（外存）的目的是彌補(bǔ)主

存容量的不足。

（3）運(yùn)算器中有哪些寄存器？

答：運(yùn)算器中有存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果的寄存器，包括移位寄存器和若干通用寄存器。

（4）計(jì)算機(jī)軟件有哪些類(lèi)型？

答：計(jì)算機(jī)軟件一般可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類(lèi)。系統(tǒng)軟件是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一

部分，為用戶(hù)操作計(jì)算機(jī)以及應(yīng)用軟件的運(yùn)行提供一個(gè)方便的界面。主要的系統(tǒng)軟件有兩類(lèi),

一類(lèi)是操作系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行控制；另一類(lèi)是對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行處理的軟

件，包括編譯程序解釋程序、匯編程序等。應(yīng)用軟件是完成用戶(hù)所需功能的軟件，專(zhuān)門(mén)為解

決某文字處理軟件、游戲軟件等都屬于應(yīng)用軟件。

（5）為什么說(shuō)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件在功能上是等價(jià)的？

答：因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)絕大部分硬件的功能可以用軟件實(shí)現(xiàn)，軟件的功能也可以用硬件來(lái)

實(shí)現(xiàn)。例如，浮點(diǎn)運(yùn)算功能，早期的計(jì)算機(jī)中沒(méi)有浮點(diǎn)運(yùn)算部件，在這些計(jì)管機(jī)中實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)

數(shù)據(jù)的運(yùn)算是靠軟件進(jìn)行，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中都采用了硬件浮點(diǎn)運(yùn)算部件。可見(jiàn)計(jì)算機(jī)功能的這

兩種實(shí)現(xiàn)在邏輯上是等效的，其區(qū)別在于速度、成本、可靠性、存儲(chǔ)容量、變更周期等因素，

2.改錯(cuò)題

（1）現(xiàn)在的數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件都是由超大規(guī)模集成電路以及機(jī)電一體的外圍設(shè)備

構(gòu)成的。

（2）運(yùn)算器可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

（3）存儲(chǔ)器中存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)以及程序。

（4）在運(yùn)算器中有若干個(gè)臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的部件，稱(chēng)為寄存器。

（5）寄存器是CPU中的一個(gè)臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的單元。

（6）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是以字節(jié)或者字為單位的。

（7）數(shù)據(jù)的最小表示單位是位。

（8）衡量存儲(chǔ)器容量的單位是存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)的信息字節(jié)數(shù)B,或KB,MB,GB,

TB等。

（9）程序在運(yùn)行之前必須先裝入內(nèi)存。

（10）CPU、內(nèi)存和輸入輸出接口一起構(gòu)成主機(jī)。

（11）控制器和運(yùn)算器、總線和時(shí)鐘等部件構(gòu)成CPU。

（12）VisualC++是一種C語(yǔ)言的編譯軟件，C語(yǔ)言則是一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，不是

一種軟件。

（13）編譯程序是將高級(jí)語(yǔ)言程序轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行代碼的程序。

（14）編譯執(zhí)行前，程序可以經(jīng)過(guò)優(yōu)化，從而有更快的執(zhí)行速度。

（15）計(jì)算機(jī)中一個(gè)字的長(zhǎng)度在各種計(jì)算機(jī)中是各不相同的，不一定是32位。

（16）在同一個(gè)系列的計(jì)算機(jī)中，各個(gè)計(jì)算機(jī)一般不是相互兼容的，而是向上兼容的,

即新的或更高檔的計(jì)算機(jī)兼容老的或較低檔的計(jì)算機(jī)，反過(guò)來(lái)的兼容性不具備。

第2章數(shù)據(jù)表示

1.改錯(cuò)題

（1）定點(diǎn)小數(shù)把小數(shù)點(diǎn)固定在最高位的后面。

（2）原碼是表示有符號(hào)數(shù)的二進(jìn)制編碼方法，它用符號(hào)位表示數(shù)據(jù)的符號(hào)。

（3）原碼在數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示前加上一個(gè)符號(hào)位。

（4）原碼表示不便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的加減法運(yùn)算，補(bǔ)碼表示便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的加減法運(yùn)算。

（5）移碼編碼保持了數(shù)值原來(lái)的大小順序，補(bǔ)碼編碼沒(méi)有保持?jǐn)?shù)值原來(lái)的大小順序。

（6）正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼把數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示按位取反，最低位加1

后得到。

（7）漢字輸入碼表示用于將漢字信息輸入計(jì)算機(jī)。

（8）奇偶校驗(yàn)碼能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)代碼中的位錯(cuò)誤，但不能糾正錯(cuò)誤。

（9）海明碼可以糾正數(shù)據(jù)代碼中一位錯(cuò)誤，并發(fā)現(xiàn)兩位錯(cuò)誤。

（10）浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化是為了在尾數(shù)宗表示最多的有效數(shù)據(jù)位，同時(shí)使浮點(diǎn)數(shù)具有唯一

的數(shù)據(jù)表示。

2.計(jì)算題

（1）在字長(zhǎng)為8位的計(jì)算機(jī)中，求下列數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼：+0、-0、+18、?18、

+31、-31、+127、-127.

解：[+0]i6=[+0hz=[+0]補(bǔ)=00000000

[-0]w=10000000[-0]s=llllllll[-0]補(bǔ)=00000000

[+18]?=[+18]&=[+18])b=00010010

[-18]朦=10010010[-18]s=11101101[-18]補(bǔ)=11101110

[4-31]?=[+31]fi=[+31]?b=00011111

[-31]?=10011111[-31^=11100000[-31]#h=l110(X)01

[+127]夙=[+127]反=[+127]補(bǔ)=0111011

[-127](g=llllllll[-127)^=10000000[-127]?=10000001

[+0.5血=010000(X)[+0.5]反=010000000[+0.5]ii=0100000()0

(2)解：

?(5/32)io=(0.00101)2=1.01X23

按IEEE754單精度格式得：

S=0

M=O1OOO...OO

E=127+(-3)=124=(01111100)2

其機(jī)器數(shù)表示形式為：

0011111000100000000000(X)00000000

十六進(jìn)制形式：3E2OOOOOH

②(-412O)io=-l000000011000=-1.00000001lx212

S=1

M=OOOOOOO11...OO

E=127+12=139=(10001011)2

其機(jī)器數(shù)表示形式為：

11000101100000001100000000000000

十六進(jìn)制形式：C58OCOOOH

注意:在IEEE754單精度格式中尾數(shù)默認(rèn)小數(shù)點(diǎn)前為1,即真正的尾數(shù)為1.M。階碼為

移127碼，所以，階碼=127+實(shí)際指數(shù)值。

(3)解：

(41360000)16=01000001001101100000000000000000

指數(shù)c=E-127=10000010-01111111=00000011=3

尾數(shù)l.M=1.01101100000000000000000=1.011011

浮點(diǎn)數(shù)N=(-1)sx(1.M)x2c=(-1)°x(1.011011)X23=(11.375)IO

(4)解：

定點(diǎn)原碼整數(shù)

。最大正數(shù)0111111111111111(215-1)-+32767

。最小負(fù)朝卜|111111111111111|(2,5-1)=-32767

定點(diǎn)原碼小數(shù)

O最大正數(shù)0111111111111111(1-2,5)=+(1-1/32768)

。最小負(fù)數(shù)[1111111111111111|(1-2,5)-(1-1/32768)

(5)解：M(X)=X3+X2=1100

M(X)X3=X6+X5=1100000(即1100左移3位)

模2除：M(x)-x3/G(x)=1100000/1011=1110+010/1011

即R(x)=010

得到7位的CRC碼為：1100010

第3章數(shù)據(jù)運(yùn)算與運(yùn)算器

1.計(jì)算題

(1)

①[X]^+[Y]祚=00001000+00001011=00010011

[X]補(bǔ)一[H補(bǔ)=00001000-00001011=11111101

②[X]補(bǔ)+[Y]n=00001011+00001000=00010011

[X]補(bǔ)-[Y]產(chǎn)00001011-00001000=(X)000011

③因補(bǔ)+[M補(bǔ)=11111000+0000:011=00000011

111000-00001011=11101101

④[A]tt+[y]ib=iiiiiooo+iiiioioi=iiioiioi

[X]4-[y]fr=i1111000-11110101=00000011

(2)[XL卜=01010,irj?s=00101,[-XL卜=10110

操作UVYy-i

0初始數(shù)值00000xxxxx001010

加［-刈卜10110xxxxx0

1

右移11011Oxxxx100101

加因補(bǔ)00101Oxxxx1

2

右移()0010lOxxx010010

加［一為撲11000lOxxx0

3

右移IHOOOlOxx101001

加因補(bǔ)OOHOOlOxx1

4

右移00011001Ox010100

加000011001Ox0

5

右移0000110010001010

故［UV］補(bǔ)卜卜=0000110010。

(3)①0.1101②0.1101③0.1110?0.1101

(4)［X］；7-001,0.1101［Y］＞?=011,1.0110

①對(duì)階：［X加=011,0.0011

②尾數(shù)相加：［X+Y］浮=011,1.1001

③規(guī)格化：［X+Yk=010,1.0010

④舍入：結(jié)果不變

⑤檢查溢出：無(wú)溢出

(5)X=0.i011000x23

［X］?=0011,0.1011000

Y=-0.1111011x2-2

［YR101,1.1111011

階碼相加得1011+0101=0000

尾數(shù)相乘相1011000*10111011=1.10101001001000

規(guī)格化二0000,1.10101001(X)1000

舍入得0000,1.1010101

無(wú)溢出。

2.簡(jiǎn)答題

(1)計(jì)算機(jī)中如何利用加法器電路進(jìn)行減法運(yùn)算？

答：為了用加法器電路完成補(bǔ)碼的減法運(yùn)算，可以把減數(shù)變成其相反數(shù)。也就是用x+(-y)

的方法實(shí)現(xiàn)x?y的運(yùn)算。求y的相反數(shù)的方法是對(duì)y的補(bǔ)碼進(jìn)行次求補(bǔ)的操作。求補(bǔ)的操

作就是在按位求反的基礎(chǔ)上最低位再加上1,結(jié)果得到［-y］補(bǔ)。完成求補(bǔ)操作的電路是在加法

器的輸入端增加一個(gè)反相門(mén)實(shí)現(xiàn)按位求反，力口1操作則可通過(guò)在加法器的最低進(jìn)位輸入端設(shè)

置1來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）在浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算中為什么要進(jìn)行對(duì)階操作？怎樣進(jìn)行對(duì)階操作？

答：在浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算中，當(dāng)兩個(gè)操作數(shù)的階碼Ex和Ey不相等時(shí)，要通過(guò)對(duì)尾數(shù)進(jìn)

行移位并相應(yīng)地改變&和Ey使之相等，移位的方法可以有移位Mx和移位My兩種可能的方

法使Ex等于Ey。但由于格化尾數(shù)左移時(shí)會(huì)引起最高位的丟失，造成很大誤差而使結(jié)果發(fā)生

錯(cuò)誤，而尾數(shù)右移雖引起最低位有效位的丟失，但造成的誤差較小。

答：對(duì)階操作規(guī)定使階碼較小的數(shù)據(jù)的尾數(shù)進(jìn)行右移，尾數(shù)右移后使階碼作相應(yīng)增加I,

每右移一位將階碼加1,以保持其數(shù)值不變。

（3）什么是全加器？

答：全加器將兩個(gè)數(shù)據(jù)位和低位的進(jìn)位輸入進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出一個(gè)加法結(jié)果位和一個(gè)

向高位輸出的進(jìn)位信號(hào)。所以全加器共有3個(gè)輸入端和2個(gè)輸出端。

（4）什么是。舍1入法？它有什么特點(diǎn)？

答：浮點(diǎn)數(shù)的一種舍入方式。在移去多余的位中，如果最高位為1,則在剩下的位的最

低位（它是移去位的高一位）上加1;如果在移去多余的位中的最高位為0,則剩下的位的

最低位不變。這種舍入方法誤差比較小，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，因?yàn)樗枰黾臃ㄟ\(yùn)算，而

在加法運(yùn)算過(guò)程中又要有進(jìn)位傳播，所以速度比較慢。

第4章

1.改錯(cuò)題

（1）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元只需要一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器構(gòu)成。靜態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)

單元需要六個(gè)晶體管構(gòu)成。

（2）靜態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以任意讀寫(xiě)。

（3）靜態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)在電源關(guān)閉時(shí)就消失。

（4）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以一直保持不變，只要保持電源供電和不斷刷新。

（5）半導(dǎo)體RAM存儲(chǔ)器件是揮發(fā)性的存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體ROM則是非揮發(fā)性的存儲(chǔ)器

（6）可編程ROM不是可擦寫(xiě)的，用戶(hù)可以一次性地寫(xiě)入自己的程序。

（7）可編程ROM在計(jì)算機(jī)中用于存放固定不變的程序和數(shù)據(jù)，所謂可編程是指用戶(hù)

可以自己將數(shù)據(jù)放入ROM芯片。

（8）EPROM是可以反復(fù)擦寫(xiě)的ROM,可以在紫外線的照射下擦寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。

（9）多體交叉存儲(chǔ)器只要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)沒(méi)有沖突就可以提高訪問(wèn)速率。

（10）直接相聯(lián)方式適用于容量大的Cache,全相聯(lián)映像方式適用于容量小的Cache。

（11）在Cache替換策略中，近期最少使用法比先進(jìn)先出法好。

（12）虛擬存儲(chǔ)器的主要功能不是增加主存的容量，而是增加程序的地址空間，即虛擬

存儲(chǔ)容量。

（13）在虛擬存儲(chǔ)器中，虛擬地址是程序員看到的地址，不是輔助存儲(chǔ)器的地址。

（14）在頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器中，頁(yè)的長(zhǎng)度是固定的。

（15）在段式虛擬存儲(chǔ)器中，段的大小是可變的，根據(jù)程序的需要確定。

（16）頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器將地址空間分為相同大小的頁(yè)，它只是虛擬存儲(chǔ)器的一種。

（17）在虛擬存儲(chǔ)器中，程序員看到的地址是邏輯地址，物理地址是實(shí)際訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)使

用的地址。

2.計(jì)算題

(1)①字地址位為30位，那么存儲(chǔ)器中有2弘個(gè)宇。數(shù)據(jù)宇有4個(gè)宇節(jié)，所以在儲(chǔ)

器的容量為230*4B=4GB。

②4096/256x32/8=64片。

③進(jìn)行了16倍字?jǐn)U展，需要k)g2i6=4條地址線作為芯片選擇。

(2)①主存的容量為16MB=224B,即主存字節(jié)地址有24位。Cache容量為256KB=2I8B,

故Cache字節(jié)地址為18位。直接地址映象的Cache用區(qū)號(hào)作為標(biāo)志，標(biāo)志字段即區(qū)號(hào)有

24-18=6位。每塊16B=24B,所以塊內(nèi)地址4位。塊號(hào)有18~4=14位。

②16MB/16B=1M,主存中有1M=220塊數(shù)據(jù)。

③214=]6K,Cache中可裝入16K塊數(shù)據(jù)。

(3)①1MB=22。字節(jié)，主存字節(jié)地址有20位。一個(gè)數(shù)據(jù)塊有64(26)個(gè)字節(jié)。

32KB=215B,Cache的字節(jié)地址為15位，其中塊內(nèi)地址為6位。

所以塊號(hào)有15-6=9位，區(qū)號(hào)有20-15=5位。

@66FACH=01100110111110101100B

根據(jù)上述地址段的劃分，該存儲(chǔ)單元主存地址中各段的內(nèi)容為：區(qū)號(hào)=01100；塊號(hào)

=110111110；塊內(nèi)字節(jié)地址=101100。Cache地址中的塊號(hào)和塊內(nèi)字節(jié)地址與上述相同。

(4)①主存字節(jié)地址有20位。Cache的字節(jié)地址為15位，塊內(nèi)地址為6位，組內(nèi)塊

號(hào)為3位。組號(hào)有15-3-6=6位，區(qū)號(hào)有20-15=5位。

②AC66FH=1010110001100110UUB,根據(jù)上述地址段的劃分，該存儲(chǔ)單元主存地址

中各段的內(nèi)容為：區(qū)號(hào)=10101;組號(hào)=100011;塊號(hào)=001;塊內(nèi)字節(jié)地址=101111。

數(shù)據(jù)在Cache中的組號(hào)和塊內(nèi)字節(jié)地址與上述相同。因?yàn)榻M內(nèi)是全相聯(lián)的，所以2位塊

號(hào)不確定，取決于組內(nèi)塊分配的情況，

(5)?232=4096MB,邏輯地址空間的范圍有4GB。

②2?7=128MB,物理地址空間的容量有128MB。

③232/4K=220=lM虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中有1M頁(yè)。

(6)4Bx|/50ns=8xl07B/s

(7)主存地址中有10位區(qū)號(hào)、11位組號(hào)、1位塊號(hào)，塊內(nèi)地址2位。地址位數(shù)共24

位。

①區(qū)號(hào)為04H,組號(hào)為000H,塊號(hào)為1,塊內(nèi)地址為0。

②區(qū)號(hào)為07H,組號(hào)為7FFH,塊號(hào)為1,塊內(nèi)地址為00

③區(qū)號(hào)為0FH,組號(hào)為7FFH,塊號(hào)為1,塊內(nèi)地址為3。

④區(qū)號(hào)為3FFH,組號(hào)為7FFH,塊號(hào)為0,塊內(nèi)地址為0。

第5章

1.判斷題

(1)V(2)X⑶X(4)V(5)V(6)X

2.簡(jiǎn)答題

(i)”算機(jī)指令中包含哪些信息？怎樣表示這些信息？

答：計(jì)算機(jī)指令中包含的信息有操作的類(lèi)型、操作數(shù)的存儲(chǔ)位置、操作結(jié)果的存儲(chǔ)位置

等。指令中一般用不同的代碼段表示上述不同的信息，各個(gè)代碼段構(gòu)成指令的格式。一般指

令格式中包含操作碼字段和各操作數(shù)地址碼字段。指令格式中規(guī)定了指令中編碼字段的個(gè)數(shù)、

各個(gè)字段的位數(shù)以及各個(gè)字段的編碼方式。

(2)固定長(zhǎng)度的操作碼與可變長(zhǎng)度的操作碼各有哪些特點(diǎn)？

答：在固定長(zhǎng)度的操作碼中，所有的指令操作碼長(zhǎng)度相同，它便于指令的譯碼。但指令

的擴(kuò)展性差，如果〃位操作碼的2〃種操作碼都定義完成，就不能再增加新的指令?？勺冮L(zhǎng)

度的操作碼便于增加新的指令，如果將常用指令用較短的操作碼，不常用指令用較長(zhǎng)的操作

碼，則可以縮短指令操作碼的平均長(zhǎng)度。但可變長(zhǎng)度的操作碼使得指令譯碼變得復(fù)雜。

(3)計(jì)算機(jī)有哪些常見(jiàn)指令類(lèi)型？指出其中的3種，并說(shuō)明其作用。

答：最常見(jiàn)的指令類(lèi)型有數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)運(yùn)算指令和程序流控制指令。數(shù)據(jù)傳送指

令使得數(shù)據(jù)在主存與CPU寄存器之間進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)運(yùn)算指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯

運(yùn)算。程序流控制指令提供一種決策機(jī)制，以改變計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的程序的流程。

(4)基址尋址方式和變址尋址方式有什么特點(diǎn)？

答:這兩種尋址方式都是將一個(gè)寄存器中的內(nèi)容加上指令中的地址碼以構(gòu)成訪問(wèn)存儲(chǔ)器

的地址。它們的優(yōu)點(diǎn)是：第一，可以擴(kuò)大尋址能力。因?yàn)橥刂菲屏肯啾龋导拇嫫鞯?/p>

位數(shù)可以設(shè)置得更長(zhǎng)，從而可在較大的存儲(chǔ)空間中尋址。第二，可以方便對(duì)數(shù)組的訪問(wèn)，可

以:實(shí)現(xiàn)程序的浮動(dòng)。變址尋址可以使有效地址按變地寄存器的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)組元素的訪問(wèn)，

基址方式同樣可以實(shí)現(xiàn)地址的變換。

(5)RISC有哪些主要特征？

答：RISC的主要特征是簡(jiǎn)化的指令令系統(tǒng),指令數(shù)較少，基址尋址方式少，指令格式少，

指令子長(zhǎng)度一致。

3.計(jì)算題

(1)可以有4x24=64條。

(2)可以有64-60/1G60。

(3)①在直接尋址方式下，有效地址為指令地址段的值3000。

②在立即數(shù)尋址方式卜，操作數(shù)就在指令中，有效地址就是指令中操作數(shù)的地址2001。

③在相對(duì)尋址方式下，有效地址為PC的值加上地址段的值，指令執(zhí)行之后PC的值為

2002,有效地址為2002+3000=5002。

④在寄存器R間接尋址方式下，有效地址為R1的值4000o

⑤在寄存器R變址尋址方式下，有效地址為從變址寄存器的值加上地址段的值，等于

4000+3000=7000o

4.設(shè)計(jì)題

(1)①16位的指令中設(shè)置了3個(gè)地址碼后還剩下16-3X4E位可作為操作碼，這4位

操作碼可有16種編碼，其中10個(gè)作為三地址指令的操作碼后還剩下6個(gè)可在擴(kuò)展后作為二

地址碼指令的操作碼。二地址指令少了一個(gè)4位的地址碼，這4位代碼可作為操作碼的擴(kuò)展。

每個(gè)剩下的操作碼在擴(kuò)展了4位之后可構(gòu)成16個(gè)新的操作碼，6個(gè)剩下的操作碼總共可構(gòu)

成6x16=96個(gè)新的操作碼，作為二地址指令的操作碼。即還可以有96條一地址指令。

②三地址指令的10個(gè)操作碼為

0(X)0

0001

0010

1001

二地址指令的96個(gè)操作碼為10100000

10100001

10100()10

11111111

（2）①如果只增加60條二地址指令，那么二地址指令格式中還剩下96-60=36個(gè)代碼。

單地址指令少又比二地址指令少了一個(gè)4位的地址碼，這4位代碼又可作為操作碼的擴(kuò)展。

每個(gè)剩下的操作碼在擴(kuò)展了4位之后可構(gòu)成16個(gè)新的操作碼，36個(gè)剩下的操作碼總共可構(gòu)

成36x16=576個(gè)新的操作碼，作為單地址指令的操作碼。即還可以有576條單地址指令。

②二地址指令的操作碼的編碼從1010000到11011011,單地址指令的操作碼編碼為

110111000000

110111000001

110111000010

111111111111

5.綜合應(yīng)用題

（1）宜接尋址的二地址指令3條:

這3條指令的操作碼為00、01、10；

變址尋址的一地址指令6條:

這6條指令的操作碼為：11000~11101

寄存器尋址的二地址指令8條:

這8條指令的操作碼為II110000-11110111：

直接尋址的?地址指令12條:

這12條指令的操作碼為：11III0000~111111011

零地址指令32條:

這32條指令的操作碼為：1為1111000000000-II11111000011111

（2）54條指令，故操作碼需要6位。因?yàn)樗姆N尋址方式，所以尋址特征位取2位，余

下的8位作為形式地址D。其指令格式為

OP(6位)X（2位）D(8位)

尋址模式X定義如下:

x=oo直接尋址有效地址E=D（256個(gè)單元）

X=01立即尋址D=操作數(shù)

X=10變址尋址有效地址氏（R）+D（64K）

X=ll相對(duì)尋址有效地址￡=(PC)+D(64K)

其中R為變址寄存器（16位）、PC為程序計(jì)數(shù)器（16位）。相對(duì)尋址和變址尋址中，D

可正可負(fù)。

第6章

i.改錯(cuò)題

（1）累加器是一種寄存器，可用于數(shù)據(jù)累加其本身不具有加法運(yùn)算的功能。

（1）單總線結(jié)構(gòu)的CPU內(nèi)部采用一條總線將運(yùn)算器與各寄存器連接起來(lái)。專(zhuān)用通路結(jié)

構(gòu)的CPU內(nèi)部不是采用一條總線將運(yùn)算器與各寄存器連接起來(lái)。

（3）單總線結(jié)構(gòu)的CPU將大部分部件用一條總線連接起來(lái)，總線中包含多條信號(hào)線。

（4）取指令操作是控制器的一個(gè)固定操作，不需要受到指令操作碼的控制。

（5）在指令長(zhǎng)度相同的情況下，所有取指令的操作都是相同的。

（6）在直接表示法編碼的微指令中，多個(gè)微操作可以同時(shí)進(jìn)行。

（7）邏輯運(yùn)算不存在進(jìn)位、借位，也沒(méi)有溢出的情況。

（8）在采用微程序控制器的計(jì)算機(jī)中，每條指令由一段微程序來(lái)控制執(zhí)行。

（9）控制器產(chǎn)生的所有控制信號(hào)稱(chēng)為控制字，加上順序控制字段構(gòu)成微指令。

（10）微程序控制器的特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的靈活性。

2.綜合應(yīng)用題

（1）

①a為MDR,B為IR,c為MAR,d為PC；

②取指令的數(shù)據(jù)通路為PC-MAR-主存MDRfIR：

③存儲(chǔ)器讀的數(shù)據(jù)通路為MAR,主存MfMDRfALU-ACC

存儲(chǔ)器寫(xiě)的數(shù)據(jù)通路為MAR,ACCfMDR一主存M

④指令A(yù)DDY的數(shù)據(jù)通路為

Y-MAR-主存fMDR、

ACC——>ALU-ACC

⑤指令STAZ的數(shù)據(jù)通路為Z-MAR,ACC-MDRf主存

(2)

T

②分析過(guò)程如下：

取指令地址送到IR并譯碼；

取操作數(shù)和目的操作數(shù)相加送到MAR,隨之送到以前目的操作數(shù)在內(nèi)存的地址。

將寄存器R2的內(nèi)容加1

流程如下：

（3）總的微指令條數(shù)=（4-1）*80+1=24】條,每條微指令占一個(gè)控存單元，控存CM容量

為2的N次幕，而241剛好小于256,所以CM的容量=256*32位=1KB

（4）水平型微指令由操作控制字段、判別測(cè)試字段和下地址字段三部分構(gòu)成。因?yàn)槲?/p>

指令采用直接控制（編碼）方式，所以其操作控制字段的位數(shù)等于微命令數(shù)，為28位。又

由于后繼微指令地址由下地址字段給出，故其下地址字段的位數(shù)可根據(jù)控制存儲(chǔ)器的容量

（512x40位）確定為9位（512=29）。

當(dāng)微程序出現(xiàn)分支時(shí)，后續(xù)微指令地址的形成取決于狀態(tài)條件一一6個(gè)互斥的可判定外

部條件，因此狀態(tài)位應(yīng)編碼成3位。非分支時(shí)的后續(xù)微指令地址由微指令的下地址字段直接

給出。微指令的格式：操作控制字段（28位）判別測(cè)試字段（3位）后繼地址字段（9位）

第7章總線

i.簡(jiǎn)答題

（1）總線有哪些物理形式？

答：根據(jù)連接線的物理特性計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線可分為電纜式，主板式和背板式三種。電

纜式總線用于連接不同的電路板，通常采用扁平電纜線，其中包括幾十條信號(hào)線兩端用一個(gè)

接插件進(jìn)行連接。主板式總線是電路板上的總線，許多計(jì)算機(jī)的主機(jī)板上的總線除了連接板

上的部件之外，還采用插槽方式供電路板插人。如在廣泛使用的PC機(jī)和工作站中。背板式

總線則一般用在較大的計(jì)算機(jī)中，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，這種計(jì)算機(jī)有一個(gè)機(jī)箱。在機(jī)箱中設(shè)置

一個(gè)插槽板。插槽板上全都是總線插槽以及連接插檀的線路計(jì)算機(jī)的其他功能部件都以插板

的方式插入背板。

（2）總線上有哪些信息傳輸方式？這些方式各有哪些特點(diǎn)？

答：在計(jì)算機(jī)總線中，傳輸信息有四種基本方式：串行傳輸、并行傳輸、復(fù)合傳輸和消

息傳輸。串行傳輸方式是最簡(jiǎn)單的連接方式，在一條信號(hào)線上一位一位串行地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳

輸。并行傳輸對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)位都單獨(dú)設(shè)置一條傳輸線，如果有不同的信息，則每種信息都用各

自的信號(hào)線。復(fù)合傳輸方式采在同一條信號(hào)線上傳輸不同的信號(hào)。它可以提高總線信號(hào)線的

利用率，但會(huì)影響總線的性能。消息傳輸方式把各種信息組合成一個(gè)有一定格式的數(shù)據(jù)包（消

息）在總線進(jìn)行傳輸。這種方式可一次發(fā)送更多的信息，進(jìn)一步減少線路的數(shù)量，提高總線

信號(hào)線的利用率。

（3）總線仲裁方法有哪些？

答：總線仲裁方法有集中式和分布式兩種。集中式仲裁用一個(gè)裁決電路實(shí)現(xiàn)，裁決器可

以放在總線的某個(gè)設(shè)備上，在有一個(gè)CPU的總線上一般可把裁決器放在CPU中。集中式總

線仲裁的主要成決方法有鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式和獨(dú)立請(qǐng)求方式。分布式總線

仲裁將仲裁功能分布在各個(gè)總線設(shè)備上，由各個(gè)設(shè)備協(xié)商進(jìn)行仲裁，一般是固定優(yōu)先級(jí)的。

（4）總線的異步通信有哪些握手方式？

答：在總線的異步傳輸方式下，根據(jù)握手信號(hào)的相互作用方式，可有非互鎖半互鎖和全

互鎖三種可能的方式。非互鎖方式是比較簡(jiǎn)單的方式，握手信號(hào)經(jīng)過(guò)固定的時(shí)間就自動(dòng)撤消，

這種方式有時(shí)不能保證握手信號(hào)正確到達(dá)對(duì)方。半互鎖方式規(guī)定就緒信號(hào)在得到應(yīng)答信號(hào)之

后撤銷(xiāo)，應(yīng)答信號(hào)的長(zhǎng)度是固定的。在全互鎖方式中，雙方的握手信號(hào)的建立和撒消都是相

互鎖定的。一方發(fā)出就緒信號(hào)后等到接收到對(duì)方的應(yīng)答信號(hào)才撤銷(xiāo)，對(duì)方的應(yīng)答信號(hào)也等到

就緒信號(hào)撤銷(xiāo)后才撤銷(xiāo)。在對(duì)方的應(yīng)答信號(hào)能消后，才能發(fā)出下一個(gè)就緒信號(hào)，對(duì)方在接收

到新的就緒信號(hào)后才可發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。

（5）異步串行通信方式如何傳輸信息？

答：異步串行通信方式一般以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸信息。數(shù)據(jù)幀的格式和傳輸速率是事先

設(shè)置好的。典型的數(shù)據(jù)幀中包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、結(jié)束位和空閑位等。起始位是一

個(gè)數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始。數(shù)據(jù)位以位串的形式發(fā)送。在UART中，規(guī)定數(shù)據(jù)位的低位在前高位在

后，也就是先發(fā)送低位，后發(fā)送高位。校驗(yàn)位可以是偶校驗(yàn)，可以是奇校驗(yàn)，也可以沒(méi)有校

驗(yàn)。停止位的電平與起始位相反與空閑位相同。

（6）什么是集中式總線仲裁？有哪些仲裁方法？

答:集中式總線總裁采用一個(gè)專(zhuān)用的裁決部部件進(jìn)行總線的裁決，主要有鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式,

計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式和獨(dú)立請(qǐng)求方式。

（7）系統(tǒng)總線接口的基本功能是什么？

答：系統(tǒng)總線接口的基本功能是控制、數(shù)據(jù)緩存、狀態(tài)設(shè)置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、整理和程序中

斷等。

(8)什么是問(wèn)步通信方式？它適用于哪些場(chǎng)合？

答：總線的同步通信方式中在各設(shè)備之間采用統(tǒng)一的時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)。它操作簡(jiǎn)單，適用

于系統(tǒng)中各設(shè)備操作速度固定而且致的場(chǎng)合。

2.計(jì)算題

(1)8*9600/(1+8+1+1.5)=6678.26bps

(1)①每個(gè)字為32位，總線在7個(gè)時(shí)鐘周期傳輸了16個(gè)字節(jié)，傳輸率位：

R=16B/7*33MHZ=75.43*106B/S

②R=64B/19*33MHZ=111.16*106B/S

第8章外存及外圍設(shè)備

1.改錯(cuò)題

(1)在同一個(gè)磁盤(pán)上，每一個(gè)磁道的容量都相等。

(2)在一個(gè)磁盤(pán)上，每一個(gè)磁道中的扇區(qū)數(shù)量一般是相等的。

(3)磁盤(pán)讀寫(xiě)信息的最小單位是扇區(qū)。

(4)圖形顯示器能夠顯示文字。

(5)針式打印機(jī)的打印速度較慢。

(6)針式打印機(jī)可以打印圖形。

(7)鼠標(biāo)用于輸入位移量信息。

2.計(jì)算題

(1)

①4x2=8(個(gè))

即磁盤(pán)內(nèi)共有8個(gè)存儲(chǔ)面

②4970

磁盤(pán)內(nèi)共有4970個(gè)柱面

③8x4970x127x512=2585354240B

④127x512x7200/60=7802880B/s

(2)存取時(shí)間:尋道時(shí)間+延遲時(shí)間+傳輸時(shí)間

存取一個(gè)扇區(qū)的平均延遲時(shí)間為旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，即為(60/7200)/2=4.17ms

傳輸時(shí)間為(60/7200)/1000=0.01ms

因此，訪問(wèn)一個(gè)扇區(qū)的平均存取時(shí)間為8+4.17+0.01=12.18ms

第9章

i.改錯(cuò)題

（1）中斷I/O方式是一種程序控制的I/O方式。

（2）程序控制的輸入輸出方式分為兩種，一種是程序查詢(xún)的方式，另一種是中斷方式。

（3）中斷服務(wù)程序?qū)儆诓僮飨到y(tǒng)模塊。

（4）中斷向量就是中斷服務(wù)程序的入口地址的地址。

（5）中斷不僅由外圍設(shè)備的請(qǐng)求引起，還可以由CPU內(nèi)部的異常情況或者自陷指令引

起。

（6）多級(jí)中斷是多重中斷的一種實(shí)現(xiàn)方式。

（7）通道比DMA具有更強(qiáng)的獨(dú)立處理數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。

（8）DMA是建立在中斷基礎(chǔ)之上的機(jī)制，它不能代替中斷機(jī)制。

2.簡(jiǎn)答題

（1）獨(dú)立編址法和統(tǒng)一編址法之間有什么區(qū)別？

答：在統(tǒng)一編址法中將輸入輸出設(shè)備中的控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和內(nèi)存

單元一樣看待，可用訪問(wèn)內(nèi)存的指令來(lái)訪問(wèn)輸入輸出設(shè)備接口中的某個(gè)寄存器。統(tǒng)一編址法

的優(yōu)點(diǎn)是可以利用許多訪存指令進(jìn)行輸人輸出操作。它的缺點(diǎn)是外設(shè)占用了存儲(chǔ)器的地址空

間，減少了有效存儲(chǔ)器空間，而且會(huì)影響存儲(chǔ)器管理和存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展。

獨(dú)立編址法中采用專(zhuān)門(mén)的地址空間和控制信號(hào)進(jìn)行輸入輸出操作，內(nèi)存的地址空間和輸

入輸出設(shè)備的地址空間分開(kāi)，需要使用專(zhuān)門(mén)的輸入輸出指令。訪問(wèn)存儲(chǔ)器和訪問(wèn)外圍設(shè)備采

用不同的指令，兩者不會(huì)產(chǎn)生混淆。獨(dú)立編址法需要增加指令的數(shù)量，使CPU的指令處理

比較復(fù)雜。

（2）基本的輸入輸出接口包括哪些組成部分？在采用中斷方式的輸入輸出接口中需增

加哪些部件？

答：基本的輸入輸出接口包括數(shù)據(jù)緩沖寄存器、控制電路（包括地址譯碼器）、數(shù)據(jù)寄

存器、狀態(tài)寄存器、命令寄存器。

在采用中斷方式的輸入輸出接口中，除了基本的輸入輸出接口部件外，還應(yīng)有產(chǎn)生中斷

請(qǐng)求的電路。采用中斷方式的接口能向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)IR；能在收到CPU的中斷

許可信號(hào)IG后發(fā)出中斷向量，引導(dǎo)CPU在響應(yīng)中斷請(qǐng)求后轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序的地址；能夠

像一般接口一樣接收C