計(jì)算機(jī)組成原理：計(jì)算題及簡(jiǎn)答題及答案

計(jì)算機(jī)組成原理：計(jì)算題及簡(jiǎn)答題

一、計(jì)算題（要求寫(xiě)出詳細(xì)的運(yùn)算過(guò)程）

1.將二進(jìn)制數(shù)據(jù)11101110B轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。（要求寫(xiě)出詳

細(xì)步驟）

解：356Q,238D,EEH

2.將十進(jìn)制數(shù)47化成二進(jìn)制數(shù)，再寫(xiě)出各自的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示（符號(hào)位1位,

數(shù)值位7位，共8位）。

解：

（47）io=（0101111）2

247------1

223.......1

2I11........1原碼00101111

25.....1反碼00101111

22.........0補(bǔ)碼o0101111

21........1

0之?計(jì)兌四斯畫(huà)圖諄早白

3.將十進(jìn)制數(shù)一0.276和47化成二進(jìn)制數(shù)，再寫(xiě)出各自的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示（符

號(hào)位1位，數(shù)值位7位，共8位）。

解：

(-0.276)io=(-0.0100011)2(47)10=(0101111)2

0.276*22|47...........1

00.552*2223-……1

10.104*2211...........1

00.208*225...........1

00.416*222---------0

00.832*221...........1

10.664*20

10.328

原碼101000110101111

反碼110111000101111

?

補(bǔ)碼110111011計(jì)粉電前部裙降

4.將十進(jìn)制數(shù)一0.288和49轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，再寫(xiě)出各自的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示（符

號(hào)位1位，數(shù)值位7位，共8位）。

解：

0.288*2249---------1

00.576*2224...........0

10.152*22~n..........0

00.304*22~[6---------0

00.608*223……一1

10.216*221……一1

00.432*2

00.864

原碼1010010000110001

反碼1101101100110001

補(bǔ)碼11011100計(jì)立譏沙瑁翻就防

5.將二進(jìn)制數(shù)+1100101B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，并用8421BCD碼表示。

解：4-1100101B=101D,十進(jìn)制數(shù)101的8421BCD碼為：003100000001

6.今有兩數(shù)00100110和01000111,求兩數(shù)之和。

(1)兩數(shù)都是二進(jìn)制碼，結(jié)果用十進(jìn)制表示；

(2)兩數(shù)都是BCD碼，結(jié)果用十進(jìn)制表示。

解：(1)二進(jìn)制碼相加:001001104-01000111=01101101

用十進(jìn)制表示的結(jié)果：=64+32+8+4+1=109。

(2)BCD碼相加：00100110+01000111=01101101

進(jìn)行+6修正：01101101+0110=01110011

用十進(jìn)制表示的結(jié)果：=73。

7.x=-0.1011,y=-0.1100,用兩種運(yùn)算方法判斷x+y是否溢出。

解：①采用單符號(hào)位操作檢測(cè)方法：［x］補(bǔ)=1.0101,［y］補(bǔ)=1.0100

1.0101

+1.0100

0.1001

兩個(gè)數(shù)均為負(fù)數(shù)，相加結(jié)果為正數(shù)，結(jié)果與兩個(gè)操作數(shù)符號(hào)不一致，結(jié)果

溢出。

②采用變形碼操作檢測(cè)方法；反)補(bǔ)=11.0101,［y］補(bǔ)一11.0100

11.0101

+11.0100

10.1001

符號(hào)位的代碼是10,兩個(gè)符號(hào)位的代碼不一致，表示運(yùn)算結(jié)果溢出。

8.x=+0.1011,y=+0.1101,用兩種運(yùn)算方法判斷x+y是否溢出。

解：①采用單符號(hào)位操作檢測(cè)方法：［x］補(bǔ)=0.1011,［y］補(bǔ)=0.1101

0.1011

0.1101

1.1000

兩個(gè)數(shù)均為正數(shù)，相加結(jié)果為負(fù)數(shù)，結(jié)果與兩個(gè)操作數(shù)符號(hào)不一致，結(jié)果

溢出。

②采用變形碼操作檢測(cè)方法：［x］補(bǔ)=00.1011,［y］補(bǔ)=00.1101

00.1011

00.1101

01.1000

符號(hào)位的代碼是01,兩個(gè)符號(hào)位的代碼不一致，表示運(yùn)算結(jié)果溢出。

9.已知x=-0.1011,y=0.01Cl,要求用補(bǔ)碼減法計(jì)算x—y=?,并給出計(jì)算過(guò)程,

同時(shí)指出計(jì)算結(jié)果是否溢出？

解:(l)X?=1.0101

(2)(-y)#=l.1011

(3)(x-y)lh=x補(bǔ)+(-y)補(bǔ)=1.0101+1.1011=1.0000

(4)沒(méi)有溢出

10.對(duì)數(shù)據(jù)+10110B作規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的編碼，假定其中階碼采用5位補(bǔ)碼(包括階符1

位)，尾數(shù)采用11位補(bǔ)碼(包括尾符1位)，底數(shù)是2。請(qǐng)寫(xiě)出該數(shù)的規(guī)格化形

式。

解:10110B=0.10110BX25(或0.10110BX2+0101B)

浮點(diǎn)格式為：0010101011000000

11.已知x=+0.1001,y=-0.0111,用補(bǔ)碼一位乘法(布斯算法)計(jì)算xXy=?

解：xXy=—0.00111111

12.已知x=+0.1101,y=-0.1011,用補(bǔ)碼一位乘法(布斯算法)計(jì)算xXy=?

解：xXy=-0.10001111

13.已知x=-0.0101,y=-0.0011,用補(bǔ)碼一位乘法(布斯算法)計(jì)算xXy=?

解：xXy=0.00001111

14.已知X=2010?0.11011011,Y=2100?(-0.10101100),求X+Y。

解:X+Y=2OH?(-0.11101010)

15.今有以下兩浮點(diǎn)數(shù)X和Y,階碼和尾數(shù)均以補(bǔ)碼表示，已知：

X的階碼為0010,尾數(shù)為0.10Q1；Y的階碼為1101,尾數(shù)為L(zhǎng)0111。

求XXY之值。

解：(1)階碼相加:0010+1101=1111

(2)尾數(shù)相乘：X處XY處=一0.01010001,或［XAJXY/補(bǔ)=1.10101111

(3)向左規(guī)格化，左移1位，階碼一1

乘積的階碼=階碼一1=1111—1=1110(補(bǔ)碼)

乘積的尾數(shù)=1.01011110

(4)舍入(取4位結(jié)果)：1.0101+0.0001=1.0110(補(bǔ)碼)

結(jié)果：階碼1110,尾數(shù)1.0110,均已補(bǔ)碼表示。

16.設(shè)十進(jìn)制數(shù)X=(+128.75)X2'10

(1)若(Y)2=(X),o,用定點(diǎn)數(shù)表示Y值。

(2)設(shè)用21個(gè)二進(jìn)制位表示浮點(diǎn)數(shù)，階碼用5位，其中階符用1位；尾數(shù)用16位,

其中符號(hào)用1位。階碼的基數(shù)為2.寫(xiě)出階碼和尾數(shù)均用原碼表示的Y的機(jī)器數(shù)。

(3)寫(xiě)出階碼和尾數(shù)均用反碼表示的Y的機(jī)器數(shù)。

(4)寫(xiě)出階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示的Y的機(jī)器數(shù)。

解：(1)Y=+10000000.11X210=0.001000000011=0.1000000011X22

(2)原碼表示形式：尾符階符階碼尾數(shù)

100000001100000

(3)反碼表示形式:尾符階符階碼尾數(shù)

011101

100000001100000

<4）補(bǔ)碼表示形式:尾符階符階碼尾數(shù)

011110

100000001100000

17.假設(shè)指令中地址碼的值是1000,寄存器R中的數(shù)值是1000,地址為1000的存儲(chǔ)

器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為2000,地址為2000的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是3000,PC的值

是4000,說(shuō)出下述各尋址方式取得的數(shù)據(jù)是什么？

（1）直接尋址；（2）寄存器尋址：

（3）寄存器間接尋址；（4）存儲(chǔ)器間接尋址；

（5）立即數(shù)尋址。

答：（1）直接尋址：2000：（2）寄存器尋址：1000：

（3）寄存器間接尋址：2000；（4）存儲(chǔ)器間接尋址：3000；

（5）立即數(shù)尋址：1000o

18.基址寄存器的內(nèi)容為2000H（H表示十六進(jìn)制），變址寄存器內(nèi)容為O3AOH,指令

的地址碼部分是3FH,當(dāng)前正在執(zhí)行的指令所在地址為2B00Ho

（1）請(qǐng)求出變址編址（考慮基址）和相對(duì)編址兩種情況的訪存有效地址（即實(shí)際地

址）。

（2）設(shè)變址編址用于取數(shù)指令，相對(duì)編址用于轉(zhuǎn)移指令，存儲(chǔ)器內(nèi)存放的內(nèi)容如下：

地址內(nèi)容

003FH2300H

2000H2400H

203FH2500H

233FH2600H

23A0H2700H

23DFH2800H

2B00H063FH

請(qǐng)寫(xiě)出從存儲(chǔ)器中所取的數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)移地址。

（3）若采用直接編址，請(qǐng)寫(xiě)出從存儲(chǔ)器取出的數(shù)據(jù)。

答：（1）變址編址訪存有效地址為：2000H+03A0H+3FH=23DFH

相對(duì)編址訪存有效地址為：2B00H+3FH=2B3FH

（2）取出數(shù)據(jù)為2800H,轉(zhuǎn)移地址為2B3FH

（3）若機(jī)內(nèi)設(shè)有基址寄存器，所取數(shù)據(jù)為2500H

若機(jī)內(nèi)沒(méi)有基址寄存器，所取數(shù)據(jù)為2300H

19.有一條相對(duì)尋址的無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，存于內(nèi)存的01000000B單元中，指令給出的

位移量D=01U00B,要求：

（1）計(jì)算指令的轉(zhuǎn)移地址

（2）給出取該指令時(shí)PC的內(nèi)容

（3）給出該指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)PC的內(nèi)容。

解：（1）轉(zhuǎn)移地址=（PC）+D=01011100B

（2）（PC）=01000000B

（3）（PC）=01011100B

20.設(shè)有單地址加法指令OPD,其中D為548AH；而(548AH)=32B9H,(32B9H)=3C5DH,

(3C5DH)=67E1H,(AC)=2007Ho試問(wèn)：

(l)若OP是立即數(shù)尋址加法指令，那么該指令執(zhí)行后，AC的內(nèi)容是什么？

(2)若0P是直接尋址加法指令，那么該指令執(zhí)行后，AC的內(nèi)容是什么？

(3)若0P是間接尋址加法指令，那么該指令執(zhí)行后，AC的內(nèi)容是什么？

解：(1)AC的內(nèi)容=(AC)+548AH=2007H+548AH=7491H

(2)AC的內(nèi)容=(AC)+(548AH)=2007H+32B9H=52C0H

(3)AC的內(nèi)容=(AC)+((548AH))=2007H+(32B9H)=2007H+3C5DH=5C64H

21.推算16Kx2位雙譯碼器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)體陣列的行數(shù)和列數(shù)；用這種規(guī)格芯

片組織32Kx8存儲(chǔ)器，畫(huà)出連接示意圖。

解：16K=2"，則需要14根地址線：若存儲(chǔ)體陣列采用一維編址，則有2“行；

若存儲(chǔ)體陣列采用二維編址，X向7條地址線，Y向7條地址線，則有27行、27

列,即128行、128列。

連接示意圖如下圖所示：

口口口口

22.設(shè)有若干片128Kx4位的SRAM芯片，問(wèn)：

(1)采用字?jǐn)U展方法構(gòu)成1MB的存儲(chǔ)器需要多少片SRAM芯片？

(2)該存儲(chǔ)器需要多少位地址位？其中片選多少位？片內(nèi)地址多少位？

(3)該存儲(chǔ)器需要多少位數(shù)據(jù)總線？

(4)畫(huà)出該存儲(chǔ)器與CPU連接的結(jié)構(gòu)圖。

解：(1)該存儲(chǔ)器需要1024K/128K=8片SRAM芯片；

(2)需要20條地址線，因?yàn)?M=1024K=220,其中高3位用于芯片選擇,

低17位作為每個(gè)存儲(chǔ)器芯片的地址輸入(128K=217)；

(3)需要4位數(shù)據(jù)總線；

(4)結(jié)構(gòu)圖:

23.有若干片1MX8位的SRAM芯片，采用字?jǐn)U展方法構(gòu)成4MB存儲(chǔ)器，問(wèn)：

(1)需襄多少片RAM芯片？

(2)該4MB存儲(chǔ)器需要多少地址位？

解：(1)需要4M/1M=4片SRAM芯片；(2)需要22條地址線；

24.設(shè)有若干片256Kx8位的SRAM芯片，問(wèn)：

(1)采用字?jǐn)U展方法構(gòu)成2048KB的存儲(chǔ)器需要多少片SRAM芯片？

(2)該存儲(chǔ)器需要多少字節(jié)地址位？

解：(1)該存儲(chǔ)器需要2048K/256K=8片SRAM芯片；

(2)需要21條地址線，因?yàn)?=2048K,其中高3位用于芯片選擇，低18位作為

每個(gè)存儲(chǔ)器芯片的地址輸入。

25.設(shè)有若干片256Kx8位的SEAM芯片，問(wèn)：

(1)如何構(gòu)成2048KX32位的存儲(chǔ)器？

(2)需要多少片RAM芯片？

(3)該存儲(chǔ)器需要多少字節(jié)地址位？

解：(1)采用字位擴(kuò)展的方法；(2)需要32片SRAM芯片；(3)需要23條地址線，

因?yàn)?2Z2048K,其中高3位用于芯片選擇，低18位作為每個(gè)存儲(chǔ)器芯片的地址

輸入；每個(gè)字32位，即4字節(jié)，需要2位地址可以訪問(wèn)到字節(jié)。21+2=23位字節(jié)

地址位。

26.設(shè)有若干片16Mx8位的SRAM芯片，問(wèn)：

(1)如何構(gòu)成64Mx32位的存儲(chǔ)器？

(2)需要多少片RAM芯片？

(3)該存儲(chǔ)器需要多少字節(jié)地址位？

(4)其中片選多少位？片內(nèi)地址多少位？

（5）畫(huà)出該存儲(chǔ)器與CPU連接的結(jié)構(gòu)圖。

解：（1）采用字位擴(kuò)展的方法；

（2）需要16片SRAM芯片，64/16=4,32/8=4,4*2=16；

（3）需要28條字節(jié)地址線，因?yàn)?4M=226,其中高2位用于芯片選擇，低24位

作為（4）每個(gè)存儲(chǔ)器芯片的地址輸入。每個(gè)字為32位，4字節(jié)，需要2位地址

才能訪問(wèn)到字節(jié)，因此總共需要28位地址；

（5）結(jié)構(gòu)圖:

27.用容量為1MB的存儲(chǔ)器芯片，擴(kuò)展成容量為4MB的存儲(chǔ)器，問(wèn)：

（1）需要多少片1MB的存儲(chǔ)器芯片？

（2）應(yīng)采用何種組織方式？

（3）需要多少位地址線？其中多少位用于訪問(wèn)存儲(chǔ)器芯片？多少位用于片選？

（4）請(qǐng)畫(huà)出存儲(chǔ)器擴(kuò)展的連接圖。

答：（1）需要4MB/1MBE片芯片；

（2）只擴(kuò)展容量，不擴(kuò)展字長(zhǎng)，應(yīng)采用串聯(lián)的組織方式（字?jǐn)U展方式）；

（3）4MB地址空間需要22位地址線，其中20位地址線用于訪問(wèn)存儲(chǔ)相芯片（1MB）,

另外2位地址線用于片選；

（4）該存儲(chǔ)器擴(kuò)展的連接圖如下圖：

CPU

28.用“128KX8位”的SRAM芯片設(shè)計(jì)一個(gè)總?cè)萘繛椤?12KX16位”的存儲(chǔ)器，既能

滿足容量上的要求，又能滿足字長(zhǎng)的要求。問(wèn)：

（1）需要多少片“128KX8位”的存儲(chǔ)器芯片？

（2）應(yīng)采用何種組織方式？

（3）需要多少位地址線？其中多少位用于訪問(wèn)存儲(chǔ)器芯片？多少位用于片選？

答：（1）需要（512K/128K）X（16/8）=4X2=8片芯片；

（2）既要擴(kuò)展容量，又要擴(kuò)展字長(zhǎng)，應(yīng)采用字位同時(shí)擴(kuò)展的組織方式；

（3）512K地址空間需要.9位地址線，其中17位地址線用于訪問(wèn)存儲(chǔ)器芯片

（128K）,另外2位地址線用于片選。

29.設(shè)內(nèi)存按字節(jié)編址，若8KX8bit存儲(chǔ)空間的起始地址為7000H,則該存儲(chǔ)空間的

最大地址編號(hào)為多少？

解：內(nèi)存按字節(jié)編址，即內(nèi)存字長(zhǎng)為1字節(jié)=8位

8K=213,地址范圍從OOOOOCOOOOOOOlllllllinill,即OOOOHlFFFH

若存儲(chǔ)空間的起始地址為7000H,則該存儲(chǔ)空間的最大地址編號(hào)為

7000H+lFFFH=8FFFH

30.若內(nèi)存按字節(jié)編址，用存儲(chǔ)容量32KX8bit的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成地址編號(hào)AOOOOH至

DPPFFH的內(nèi)存空間，則至少需要多少片？

解：內(nèi)存按字節(jié)編址，即內(nèi)存字長(zhǎng)為1字節(jié)二8位

內(nèi)存空間地址編號(hào)從AOOOOH至DFFFFH,

則內(nèi)存空間容量為DFFFFH-A0000H+l=40000H=2,8=28K

28K/32K=8

31.若內(nèi)存按字節(jié)編址，用存儲(chǔ)容量8KX8bit的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成地址編號(hào)7000H至

EFFFH的內(nèi)存空間，則至少需要多少片？

解：內(nèi)存按字節(jié)編址，即內(nèi)存字長(zhǎng)為1字節(jié)=8位

內(nèi)存空間地址編號(hào)從7000H至EFFFH,

則內(nèi)存空間容量為EFFF11-7000II+1=800011=215=25K

25K/8K=4

32.某計(jì)算機(jī)內(nèi)存按字節(jié)編址，內(nèi)存地址區(qū)域從44000H到6BFFFH。

（1）請(qǐng)問(wèn)該內(nèi)存共有多少K字節(jié)的存儲(chǔ)容量？

（2）若采用16Kx4bit的SRAM芯片，構(gòu)成該內(nèi)存共需多少片？

解：(1)內(nèi)存按字節(jié)編址，即內(nèi)存字長(zhǎng)為1字節(jié)=8位

內(nèi)存空間地址編號(hào)從44000H至6BFFFH,

則內(nèi)存空間容量為6BFFFH-44000I1+1=28000H=16OX2lo=16OK

(2)(160K/16K)X(8/4)=20

33.某計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是32位，其內(nèi)存容量是1GB,若內(nèi)存空間按字編址，那么其地址

范圍是多少？(十六進(jìn)制表示)

解：0000000"FFFFFFF

34.若一內(nèi)存地址從4000H到43FFH,請(qǐng)問(wèn)：該內(nèi)存共有多少個(gè)內(nèi)存單元？

解：內(nèi)存空間地址從4000H至43FFH,

則內(nèi)存空間共有43FFH-4000H+l=400H=2lo=1024個(gè)存儲(chǔ)單元

35.要構(gòu)成4MX8bit的存儲(chǔ)器，請(qǐng)問(wèn)：

(1)若采用256Kx8bit的芯片，需多少片？

(2)若采用512KXlbit的芯片，需多少片？

解：(1)4MX1024/256K=16片

(2)(4MX1024/512K)X(8/1)=64片

36.有一個(gè)512KX16位的存儲(chǔ)器，由64KX1位的RAM芯片構(gòu)成(芯片內(nèi)是4個(gè)128

X128結(jié)構(gòu))，問(wèn)：

(1)總共需要多少個(gè)RAM芯片？

(2)采用分散刷新方式，如單元刷新間隔不超過(guò)2ms,則刷新信號(hào)的周期是多少？

(3)采用集中刷新方式，設(shè)讀/寫(xiě)周期T=0.1us,存儲(chǔ)器刷新一遍最少用多少時(shí)間？

答：(1)總共需要(512/64)X16=128片；

(2)分散刷新的刷新周期=2ms/128=15.625us。

(3)集中刷新一遍的時(shí)間=0.1usX128=12.8us。

37.在CPU執(zhí)行一段程序的過(guò)程中，Cache的存取次數(shù)為3800次，由主存完成的存取

次數(shù)為200次。若Cache的存取周期為5ns,主存的存取周期為25ns,請(qǐng)問(wèn)：

(1)Cache的命中率為多少？

(2)CPU的平均訪問(wèn)時(shí)間為多少ns?

解：(1)3800/(3800+200)=0.95

(2)(5X3800+25X200)/4000=6ns

38.假設(shè)主存容量為“16MX32位“，cache容量為“64KX32位”，主存與cache之

間以每塊4X32位大小傳送數(shù)據(jù)，若采用地址直接映射方式，問(wèn)：

(1)主存地址為多少位？其中塊內(nèi)地址為幾位？塊號(hào)為幾位地址？主存標(biāo)記(即組

號(hào))為幾位地址？

(2)cache地址為多少位？其中塊內(nèi)地址為幾位？塊號(hào)為幾位地址？

答：(1)主存：16M存儲(chǔ)空間，需要24位地址；

其中，塊內(nèi)4X32的容量需要2位地址；

16M/64K=256組，每組64K/4=16K塊，因此，塊號(hào)為14位(滿足16K塊的訪問(wèn))；

主存標(biāo)記(組號(hào))為8位，滿足對(duì)256組的訪問(wèn)。

(2)cache：64Kx32位，需要16位地址：

其中，塊內(nèi)4X32的容量需要2位地址；

64K/4=16K塊，因此，塊號(hào)為14位。

39.假設(shè)主存容量為“16MX32位"，cache容量為“64KX32位”，主存與cache之

間以每塊4X32位大小傳送數(shù)據(jù)，若采用全相聯(lián)地址映射方式，問(wèn)：

(1)主存地址為多少位？其中塊內(nèi)地址為幾位？主存標(biāo)記(即塊號(hào))為幾位地址？

（2）cache地址為多少位？其中塊內(nèi)地址為幾位？塊號(hào)為幾位地址？

答：（1）主存：16M存儲(chǔ)空間，需要24位地址；

其中，塊內(nèi)4X32的容量需要2位地址；

16M/4FM塊，因此，主存標(biāo)記（即塊號(hào)）為22位（滿足對(duì)4M塊的訪問(wèn)）。

（2）cache：64Kx32位，需要16位地址；

其中，塊內(nèi)4X32的容量需要2位地址；

64K/4=16K塊，因此，塊號(hào)為14位。

40.主存儲(chǔ)器容量為4MB,虛存容量為1GB,虛擬地址和物理地址各為多少位？根據(jù)尋

址方式計(jì)算出來(lái)的有效地址是虛擬地址還是物理地址？如果頁(yè)面大小為4kB,頁(yè)

表長(zhǎng)度是多少？

解：虛存容量=168=2州，主存容量=4MB=2Z2B,所以虛擬池址和物理地址分別

為30位和22位；

根據(jù)尋址方式計(jì)算出來(lái)的有效地址是虛擬地址；

4kB=2%,230B/2,2B=2'8,所以頁(yè)表長(zhǎng)度為*。

41.一個(gè)有32位程序地址空間，頁(yè)面容量為1KB,主存的容量為8MB的存儲(chǔ)系統(tǒng)，問(wèn)：

（1）虛頁(yè)號(hào)字段有多少位？頁(yè)表將有多少行？

（2）頁(yè)表的每行有多少位？頁(yè)表的容量有多少字節(jié)？

解：（1）232B/1KB=222,頁(yè)表的長(zhǎng)度為2?2=4M行。

（2）主存的容量為8MB=2五，

主存中頁(yè)框架的數(shù)量有223/21。=2"個(gè)。

頁(yè)表中主存頁(yè)號(hào)字段是13位長(zhǎng)，加上其它信息將超過(guò)16位。

設(shè)頁(yè)表的每一項(xiàng)為16位，頁(yè)表的容量為4MX2=8MB.

42.一個(gè)有30位程序地址空間，頁(yè)面容量為1KB,主存的容量為8MB的存儲(chǔ)系統(tǒng)，問(wèn)：

（1）虛頁(yè)號(hào)字段有多少位？

（2）頁(yè)表將有多少行？

（3）若頁(yè)表的每一行包括實(shí)頁(yè)號(hào)、裝入位、有效位和替換位，問(wèn)：頁(yè)表的每一行有

多少位？

（4）頁(yè)表的容量有多少字節(jié)？

答：（1）230B/lKB=220,虛頁(yè)號(hào)字段有20位:

（2）頁(yè)表的長(zhǎng)度為22°=1M行。

（3）土存的容量為主存中頁(yè)框架的數(shù)量有2翼/210-2累個(gè)。

頁(yè)表中主存頁(yè)號(hào)字段是13位長(zhǎng)，加上其它信息位共16位。

（4）設(shè)頁(yè)表的每一項(xiàng)為16位，頁(yè)表的容量為1MX2=2MB。

二、簡(jiǎn)答題

43.請(qǐng)寫(xiě)出8位定點(diǎn)原碼整數(shù)中能表示的最大正數(shù)、最小正數(shù)、最大負(fù)數(shù)和最小負(fù)數(shù)

的機(jī)器數(shù)形式，并用十進(jìn)制表示其數(shù)值范圍。

答：最大正數(shù)=0”正數(shù)1,最小正數(shù)二00000001

最大負(fù)數(shù)=10000001,最小負(fù)數(shù)=11111111

數(shù)值表示范圍：負(fù)的2的7次方減1?正的2的7次方加1

44.定點(diǎn)數(shù)的補(bǔ)碼加減法運(yùn)算如何判斷溢出？

答：補(bǔ)碼加減法運(yùn)算判斷溢出的條件如下：

（1）符號(hào)相同兩數(shù)相加，結(jié)果符號(hào)與加數(shù)（或被加數(shù)）的符合不同，為溢出；

（2）采用雙符號(hào)位，即正數(shù)的符號(hào)位位00,負(fù)數(shù)的符號(hào)位為11,符號(hào)位參與運(yùn)

算，相加結(jié)果的兩個(gè)符號(hào)位不同為溢出，10為負(fù)溢出，01為正溢出。

45.只讀存儲(chǔ)器有哪些形式？分別有什么特點(diǎn)？

答：只讀存儲(chǔ)器有以下幾種形式：

①只讀存儲(chǔ)器有：掩模ROM（MROM）：信息制作在芯片中，不可更改；

②可編程ROM（PROM）：允許一次編程，此后不可更改；

③可擦除ROM（EPROM）：用紫外光擦除，擦除后可編程，并允許用戶多次擦除和

編程；

④電抹可編程EEPROM（E2PROM）：采用加電方法在線進(jìn)行擦除和編程，也可多

次擦寫(xiě)；

⑤FlashMem?！保ㄩW存）：能夠快速擦寫(xiě)的EEPROM,但只能按塊（Block）擦除。

46.在計(jì)算機(jī)的主存中，常常設(shè)置一定的ROM區(qū)，試說(shuō)明設(shè)置ROM區(qū)的目的。

答：計(jì)算機(jī)加電時(shí)，需要執(zhí)行一段程序和設(shè)置一些初始數(shù)據(jù)，如果這些程序和數(shù)

據(jù)放在RAM區(qū)，那么斷電后會(huì)丟失，所以把它放在ROM區(qū)。至于ROM區(qū)的大小則

由操作系統(tǒng)決定，可以將操作系統(tǒng)中很小一段程序保存在ROM中，加電啟動(dòng)計(jì)算

機(jī)后依靠這段程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)由磁盤(pán)調(diào)入主存。

47.設(shè)運(yùn)算器某寄存器的內(nèi)容為11110000,進(jìn)位C=0,今分別執(zhí)行以下移位操作：

邏輯左移、算術(shù)左移、循環(huán)左移（帶進(jìn)位）、邏輯右移、算術(shù)右移、循環(huán)右移（帶進(jìn)

位），

請(qǐng)寫(xiě)出執(zhí)行移位指令后C與寄存器的內(nèi)容。

答：c寄存器

移位前：011110000

邏輯左移：011100000

算術(shù)左移：011100000

循環(huán)左移（帶進(jìn)位）：111100000

邏輯右移：001111000

算術(shù)右移：011111000

循環(huán)右移（帶進(jìn)位）：001111000

48.試根據(jù)8位寄存器的初始內(nèi)容以及相應(yīng)的移位操作，分別寫(xiě)出操作后該寄存器的

內(nèi)容，并分別填補(bǔ)到下表的空缺（1）至（4）中。

移位前寄存器的內(nèi)容移位操作移位后寄存器的內(nèi)容

11111111算術(shù)左移一位(1)

11101011算術(shù)右移一位(2)

01011011邏輯左移一位(3)

01011011小循環(huán)右移一位

答:

49.什么是指令？什么是指令系統(tǒng)？

答：由操作碼和地址碼組成，能由計(jì)算機(jī)硬件執(zhí)行其規(guī)定操作的一條命令，稱之

為指令。

指令和數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中都是以二進(jìn)制代碼形式表示的，不同的操作碼代表不

同的指令。通常在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中有幾十條乃至幾百條指令。計(jì)算機(jī)中所有指令的

集合稱之為指令集或指令系統(tǒng)。

50.一條指令包含那些信息？

答：（1）操作碼：指定操作內(nèi)容，例如執(zhí)行加法運(yùn)算或控制程序流轉(zhuǎn)移等；

（2）操作數(shù)來(lái)源：指定操作數(shù)或操作數(shù)的地址；

（3）操作結(jié)果地址：保存處理結(jié)果的地址；

（4）下一條執(zhí)行的指令地址：在大多數(shù)情況下，程序是順序執(zhí)行的，此時(shí)不

需要指出下一條指令的地址，僅當(dāng)執(zhí)行改變程序流的轉(zhuǎn)移類指令時(shí)，需要給出下

一條執(zhí)行的指令地址。

51.什么是指令的立即尋址方式？說(shuō)明其經(jīng)常的用途。

答：（1）指令中直接給出了噪作數(shù)（或指令格式為：0P立即數(shù)）

（2）立即尋址方式可用來(lái)提供常數(shù)，設(shè)置初值等。

52.在指令的尋址方式中，設(shè)Rx為變址寄存器，Rb為基址寄存器，PC為程序計(jì)數(shù)器。

試根據(jù)下表中各種尋址方式下有效地址（E）的算式，寫(xiě)出相應(yīng)的尋址方式名稱。

尋址方式名稱有效地址算式

E=D

E=(D)

E=(PC)±D

E=(Rx)+D

E=(Rb)4-D

答:

尋址方式名稱有效地址第式

立即數(shù)尋址E=D

直接尋址I--(D)

相對(duì)尋址(PC)±D

變址尋址E=(Rx)+D

基址尋址E=(Rb)+D

53.計(jì)算機(jī)中常用的尋址方式有哪些？其中哪些尋址速度較快？哪些速度較慢？

答：常用的尋址方式有：立即數(shù)尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器直接尋址、

寄存器間接尋址、基址尋址、變址尋址、相對(duì)尋址。

其中，立即數(shù)尋址方式速度最快，其次是寄存器直接尋址、直接尋址、寄存器間

接尋址、間接尋址；

基址尋址、變址尋址和相對(duì)尋址方式因?yàn)橐ㄟ^(guò)加法運(yùn)算才能得到數(shù)據(jù)的有效地

址，因此速度比較慢一些。

54.指令兼容有哪些的優(yōu)缺點(diǎn)？什么是向上兼容？

答：最主要優(yōu)點(diǎn)：軟件兼容；最主要缺點(diǎn)：指令字設(shè)計(jì)不盡合理，指令系統(tǒng)過(guò)于

龐大。

向上兼容：新機(jī)器可以兼容舊機(jī)器的所有軟件，但舊機(jī)器不能兼容新機(jī)器上開(kāi)發(fā)

的軟件。

55.什么是指令系統(tǒng)兼容和指令系統(tǒng)向上兼容？討論兼容的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：兩種計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)完全相同，稱之為指令系統(tǒng)兼容。

在研制系列計(jì)算機(jī)的新型號(hào)或高檔產(chǎn)品時(shí)，指令系統(tǒng)可以有較大的擴(kuò)充，但

仍保留原來(lái)機(jī)種的全部指令，稱之為指令系統(tǒng)向上兼容。

兼容機(jī)的軟件可以相互交互使用，因此軟件也是兼容的。指令系統(tǒng)向上兼容

則可將原有軟件不作修改就可再新型號(hào)或高檔產(chǎn)品上繼續(xù)運(yùn)行，稱之為軟件向上

兼容。其優(yōu)點(diǎn)是可以保護(hù)用戶在軟件上的投資，缺點(diǎn)是指令系統(tǒng)越來(lái)越龐大，新

機(jī)種要保留原有機(jī)種的全部指令，即使是這些指令在新編寫(xiě)的程序中根本不使

用。

56.RISC指令系統(tǒng)有何特點(diǎn)？

答：指令種類少，選用使用頻率比較高的指令，指令功能較簡(jiǎn)單，指令長(zhǎng)度固定，

指令格式種類少，尋址方式種類少。CPU中設(shè)置較多的寄存器。一般指令的操作

數(shù)都在寄存器中，只有l(wèi)oad和store指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器，可以減少訪存次數(shù)。

57.討論RISC和CISC在指令系統(tǒng)方面的主要差別。

答：（1）優(yōu)先選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令，以及一些很有用但不復(fù)雜的

指令。避免復(fù)雜指令。

（2）指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。指令之間各字段的

劃分比較一致，各字段的功能也比較規(guī)整。

（3）只有取數(shù)/存數(shù)指令（load/store）訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄

存器之間進(jìn)行。

（4）CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多。算術(shù)邏輯運(yùn)算指令的操作數(shù)都在通用寄

存器中存取。

58.簡(jiǎn)答CPU控制執(zhí)行一條ADD指令的過(guò)程。

答：CPU控制執(zhí)行一條ADD指令的過(guò)程為：首先將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送到地址

寄存器AR中；程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加1,為取下一條指令做好準(zhǔn)備；地址寄存器內(nèi)容

被放到地址總線上；所選存儲(chǔ)單元的內(nèi)容經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線，傳送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器

DR；緩沖寄存器的內(nèi)容傳送到指令寄存器IR；指令寄存器中的操作碼被譯碼或測(cè)

試；CPU識(shí)別出指令A(yù)DD；CPU將指令寄存器中的地址碼部分裝入到地址寄存器；

將地址寄存器中的操作數(shù)的地址發(fā)送到地址總線上；由存儲(chǔ)單元讀出操作數(shù)，并

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器。執(zhí)行加操作：由數(shù)據(jù)緩沖寄存器來(lái)的操作

數(shù)送往ALU的一個(gè)輸入端，已等候在累加器內(nèi)的另一個(gè)操作數(shù)送往ALU的另一個(gè)

輸入端，于是ALU將兩數(shù)相加，并將結(jié)果保存到累加寄存器中，同時(shí)置狀態(tài)寄存

器。

59.如果一條指令的執(zhí)行過(guò)程分為取指令、指令分析、指令執(zhí)行3個(gè)子過(guò)程，且這3

個(gè)子過(guò)程的延遲時(shí)間都相等，圖1和圖2分別指出指令的順序執(zhí)行方式和指令的

流水執(zhí)行方式，請(qǐng)分析這兩種執(zhí)行方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。

取指K分析K執(zhí)行K取指K+1分析K+1執(zhí)行K+1

圖1指令順序執(zhí)行方式

取指K分析K執(zhí)行K

取指K+1分析K+1執(zhí)行K+1

取指K+2分析K+2執(zhí)行K+2

'交一訐算邵通源瞰孥平臺(tái)

圖2指令流水執(zhí)行方式

解答：順序方式：

特點(diǎn)：各指令是順序執(zhí)行的，一條指令執(zhí)行結(jié)束后另一條指令才可執(zhí)行;

優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單；

缺點(diǎn)：速度慢。

流水方式：指令與指令之間存在并行執(zhí)行部分，雖不能縮短一條指令的執(zhí)行時(shí)間，

但可縮短一段指令的執(zhí)行時(shí)間。另外，存在資源相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān)及控制相關(guān)問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)：速度快；

缺點(diǎn)：控制復(fù)制，存在資源相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān)及控制相關(guān)問(wèn)題。

60.一條加法指令的指令格式如下圖所示:

操作碼rs,rdrsl上的金融鯉諄平白

其中，rs,rd,rsl為通用寄存器地址；imm（或disp）為立即數(shù)（或位移

量）。

加法指令執(zhí)行功能：將寄存器（rs）中的一個(gè)數(shù)與存儲(chǔ)器中