1、组成原理复习1各章知识点及题型示例第一章 计算机系统概论一、主要知识点：1.计算机系统2.计算机硬件组成二、题型示例：1、计算机硬件的五大功能部件不包括：A. 运算器 B.存储器 C. 控制器 D.寄存器第二章 运算方法和运算器一、主要知识点1. 定点数的表示：原码、反码、补码、移码；真值2. 定点加法、减法运算3. 浮点加法、减法运算：主要运算步骤（4步，P53）4. 浮点运算流水线二、题型示例1、设寄存器内容为10000001，若它的真值等于-127，则为：A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码2、若X1原=00111100，X2反=01011110，X3补=01011111，以下
2、结论正确的是：AX1最大 B.X2最大 C.X3最大 D.X1=X2=X33、用变形补码计算，同时指出运算结果是否溢出。（1）X=-0.1100，Y=-0.1011，求X+Y （2）X= 0.1110，Y=-0.1011，求X-Y答：（1）X补=11.0100 Y补=11.0101 X+Y补=X补+Y补=11.0100+11.0101=10.1001 结果溢出（2）X补=00.1110 Y补=11.0101 -Y补=00.1011 X-Y补=X补-Y补=X补+-Y补=00.1110+00.1011=01.1001 结果溢出 4、判断改错：（1）一个8位整数原码的数值范围是+127 -127 。
3、（2）一个8位整数反码的数值范围是+127 -127 。（3）一个8位整数补码的数值范围是+127 -128 。（4）浮点数加减运算的对阶是将较小的阶码调整到与较大的阶码相同。5、简答：请写出浮点运算器完成浮点加减法运算的主要操作步骤。6、假设有四级流水浮点运算器每个过程段所需的时间分别是60ns、80ns、70ns、90ns，则该运算器的流水线时钟周期至少为：A.60ns B.80ns C.70ns D.90ns三、典型例题分析1.如果X为负数，由X补求-X补是将（）。A.X补各值保持不变B.X补符号位变反，其它各位不变C.X补除符号位外，各位变反，未位加1D.X补连同符号位一起各位变反，未
4、位加1分析：不论X是正数还是负数，由X补求-X补的方法是都是连同符号位一起按位取反，末位加1.答案：D2.若x补 =0.1101010 ，则 x 原=（ ）。A.1.0010101B.1.0010110C.0.0010110D.0.1101010分析：正数的补码与原码相同，负数的补码是用正数的补码按位取反，末位加1求得。此题中X补为正数，则X原与X补相同。答案：D3.若x=01011，则x补=（ ）。A.01011B.1011 C.0101 D.10101分析：x为正数，符号位为0，数值位与原码相同，结果为01011.答案：A4.若X补=1.1011 ，则真值 X 是（）。A.-0.1011B
5、.-0.0101C.0.1011 D.0.0101分析：X补=1.1011，其符号位为1，真值为负；真值绝对值可由其补码经求补运算得到，即按位取后得0.0100再末位加1得0.0101，故其真值为-0.0101.答案：B5.设有二进制数 x=1101110，若采用 8 位二进制数表示，则X补（）。A.11101101B.10010011C.00010011D.10010010分析：x=1101110为负数，负数的补码是将二进制位按位取反后在最低位上加1，故x 补 =10010010.答案：D7.一个n+1位整数原码的数值范围是（）。A.-（2n-1） x 2n-1B.-（2n-1） x 2n-
6、1C.-（2n-1） x 2n-1 D.-（2n-1） x 2n-1答案：D8. 一个n+1位整数补码的数值范围是（）。A.-2n x 2n-1B.-2n x 2n-1C.-2n x 2n-1 D.-2n x 2n-1答案：D9.若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（）。A.00 B.01 C.10D.11分析：采用双符号位时，第一符号位表示最终结果的符号，第二符号位表示运算结果是否溢出。当第二位和第一位符号相同，则未溢出；不同，则溢出。若发生正溢出，则双符号位为01，若发生负溢出，则双符号位为10.答案：B10.浮点加减中的对阶是（）。A.将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码相同
7、B.将较大的一个阶码调整到与较小的一个阶码相同C.将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同D.将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同分析：浮点加减法中的对阶是向较大阶码对齐，即将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码相同。答案：A第三章 内部存储器一、主要知识点1.RAM：随机访问存储器，能够快速方便的访问地址中的内容，访问的速度与存储位置无关。2.ROM：只读存储器，一种只能读取数据不能写入数据的存储器。3.SRAM：静态随机访问存储器，采用双稳态电路存储信息。4.DRAM：动态随机访问存储器，利用电容电荷存储信息。5.DRAM刷新：P736.存储器容量扩充：P737.Cache：高速缓冲存储器，是
8、为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。8.直接映象：cache的一种地址映象方式，一个主存块只能映象到cache中的唯一一个指定块。9.全相联映象：cache的一种地址映象方式，一个主存块可映象到任何cache块。10.组相联映象：cache的一种地址映象方式，将cache分成若干组，组内若干行，一个主存块映射到cache组是固定的（即直接映象），映射到cache组内行是随机的（即全相联映象）。二、题型示例1、某存储器芯片的存储容量为32K1位，则它的地址线根数为：A.12 B.13 C.14 D.152、用32K1的存储芯片组成32KB存储器，需要：A.8片 B.4片 C.
9、2片 D.1片3、一般来讲，直接映象常用在：A.小容量高速CacheB.大容量高速CacheC.小容量低速CacheD.大容量低速Cache4、判断改错：1）静态半导体存储器的特点是每隔一定时间，需要根据原存内容重新写入一遍。2）在构成大容量主存时，一般就选择SRAM。5、（参考P94）计算题：CPU执行一段程序时，cache 完成存取的次数为1900次，主存完成存取次数100次，已知cache 存储周期为30ns,主存存储周期为200ns，求cache/主存的效率和平均访问时间。答：h=1900/（1900+100）=0.95 ta=htc+(1-h)tm=0.95x30+(1-0.95)x
10、200=38.5nse=tc/ta=30/38.5=0.779 6.名词解释：Cache三、典型例题分析1.动态半导体存储器的特点是（）。A.在工作中存储器内容会产生变化B.每次读出后，需要根据原存内容重新写入一遍C.每隔一定时间，需要根据原存内容重新写入一遍D.在工作中需要动态地改变访存地址分析：动态半导体存储器是利用电容存储电荷的特性记录信息，由于电容会放电，必须在电荷流失前对电容充电，即刷新。方法是每隔一定时间，根据原存内容重新写入一遍。答案：C2.地址线A15A0（低），若选取用16K1存储芯片构成64KB存储器，则应由地址码译码产生片选信号。分析：用16K1芯片构成64KB的存储器，
11、需要的芯片数量为：（64K8）/（16K1）=32，每8片一组分成4组，每组按位扩展方式组成一个16K8位的模块，4个模块按字扩展方式构成64KB的存储器。存储器的容量为64K=216，需要16位地址，选用A15-A0为地址线；每个模块的容量为16K=214需要14位地址，选用A13-A0为每个模块提供地址；A15、A14通过2-4译码器对4个模块进行片选。答案：Al5，A143.有静态RAM与动态RAM可供选择，在构成大容量主存时，一般就选择（）。分析：静态RAM特点是存取速度快，单位价格（每字节存储空间的价格）较高；动态RAM则是存取速度稍慢，单位价格较低。所以考虑价格因素，在构成大容量的
12、存储器时一般选择动态存储器。答案：动态RAM4.高速缓冲存储器 Cache 一般采取（）。A.随机存取方式B.顺序存取方式C.半顺序存取方式D.只读不写方式分析：Cache是为提高存储器带宽而在主存储器和CPU之间增加的存储器，目的是用来存储使用频繁的数据和指令，存取方式应与主存储器相同，均为随机存取方式。答案：A5.半导体静态存储器 SRAM 的存储原理是（）。A.依靠双稳态电路B.依靠定时刷新C.依靠读后再生D.信息不再变化分析：半导体静态存储器SRAM是由双稳态电路构成，并依靠其稳态特性来保存信息；动态存储器DRAM是利用电容器存储电荷的特性存储数据，依靠定时刷新和读后再生对信息进行保存
13、，而ROM中的信息一经写入就不再变化。答案：A6.一般来讲，直接映象常用在（）。A.小容量高速CacheB.大容量高速CacheC.小容量低速CacheD.大容量低速Cache分析：直接映象的地址转换速度快，但块的冲突概率较高。在大容量高速Cache系统中使用直接映象方式，即可以发挥Cache的高速度，又可以减少块的冲突概率。答案：B7.下列存储器中，（）速度最快。A.硬盘B.光盘C.磁带D.半导体存储器分析：由于存储器原理和结构的不同，各种存储器的访问速度各不相同。以上存储器中访问速度由快到慢的顺序为：半导体存储器、硬盘、光盘、磁带。答案：D8.在下列 Cache 替换算法中，一般说来哪一种
14、比较好（）。A.随机法B.先进先出法C.后进先出法D.近期最少使用法分析：在Cache替换算法中，随机法是随机地确定替换的存储单元，先进先出法是替换最早调入的存储单元，它们都没有根据程序访存局部性原理，命中率较低；近期最少使用法比较正确地利用了程序访存局部性原理，替换出近期用得最少的存储块，命中率较高，是一种比较好的替换算法。而后进先出法不是Cache所使用的替换算法，此法在堆栈存储结构中使用。答案：D9. 存储器的随机访问方式是指（）。A.可随意访问存储器B.按随机文件访问存储器C.可对存储器进行读出与写入D.可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关分析：存储器的随机访问方
15、式是指可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关。答案：D10.动态存储器的特点是（）。A.工作中存储内容会产生变化B.工作中需要动态改变访存地址C.工作中需要动态地改变供电电压D.需要定期刷新每个存储单元中存储的信息分析：动态半导体存储器是利用电容存储电荷的特性记录信息，由于电容会放电，必须在电荷流失前对电容充电，即刷新。方法是每隔一定时间，根据原存内容重新写入一遍。答案：D11.组相联映象和全相联映象通常适合于（）。A.小容量CacheB.大容量CacheC.小容量ROMD.大容量ROM分析：直接映象的地址转换速度快，但块的冲突概率较高。在大容量高速Cache系统中使用直接
16、映象方式，即可以发挥Cache的高速度，又可以减少块的冲突概率。组相联映象和全相联映象速度较低，通常适合于小容量Cache.答案：A第四章 指令系统一、主要知识点1.指令系统：计算机中各种指令的集合，它反映了计算机硬件具备的基本功能。2.计算机指令：计算机硬件能识别并能直接执行操作的命令，描述一个基本操作。3.指令编码：将指令分成操作码和操作数地址码的几个字段来编码。4.立即数：在指令中直接给出的操作数。5.寻址方式：对指令的地址码进行编码，以得到操作数在存储器中的地址的方式。主要有：立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等。6.RISC：精简指令系统计算机，即指令系统中的指
17、令数量少，且指令功能相对简单。7.CISC：复杂指令系统计算机，即指令系统中的指令数量多，且指令功能相对较强。二、题型示例1从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间称为:A.时钟周期B.机器周期C.工作周期 D.指令周期2、采用寄存器间接寻址方式，则操作数在（ ）中。A.主存 B.寄存器C.硬盘 D.光盘3、为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取：A.立即寻址 B.变址寻址 C.间接寻址 D.寄存器寻址4、 一个计算机系统采用16位单字长指令，定长操作码，地址码为5位，如果定义了56条二地址指令，那么单地址指令的条数最多有：A. 64 B. 32 C.16 D.85、名词解释：指
18、令、指令系统6、判断改错：在寄存器寻址方式中，指定寄存器中存放的是操作数的地址。三、典型例题分析1.如指令中给出形式地址为D，则间接寻址方式获得操作数的有效地址为（）。分析：在存储器间接寻址方式中，操作数的地址在主存储器中，其存储器地址在指令中给出。也就是说在指令中给出的既不是操作数，也不是操作数的地址，而是操作数地址的地址，则有效地址为以形式地址D为地址的存储单元的内容。答案：以D为地址的存储单元的内容2.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（）。A.立即寻址B.变址寻址C.间接寻址D.寄存器寻址分析：由于计算机中寄存器的数量一般很少，采用寄存器寻址时可用少量的代码来指定寄存器，
19、这样可以减少对应地址段的代码位数，也可减少整个指令的代码长度。答案：D3.采用直接寻址方式，则操作数在（）中。A.主存B.寄存器C.直接存取存储器D.光盘分析：直接寻址方式是指在指令中直接给出操作数在存储器中的地址，操作数在主存储器中，指令中的地址直接作为有效地址，对存储器进行访问即可取得操作数。答案：A4.零地址指令的操作数一般隐含在（）中。A.磁盘B.磁带C.寄存器 D.光盘分析：零地址指令只有操作码，没有操作数。这种指令有两种情况：一是无需操作数，另一种是操作数为默认的（隐含的），默认为操作数在寄存器中，指令可直接访问寄存器。答案：C5.假设寄存器 R 中的数值为 200 ，主存地址为
20、200 和 300 的地址单元中存效的内容分别是 300 和 400 ，则什么方式下访问到的操作数为 200（）。A.直接寻址 200B.寄存器间接寻址（R）C.存储器间接寻址（200）D.寄存器寻址 R分析：直接寻址200的操作数为300，寄存器间接寻址（R）的操作数300，存储器间接寻址（200）的操作数为400，寄存器寻址R的操作数为200.答案：D6.单地址指令（）。A.只能对单操作数进行加工处理B.只能对双操作数进行加工处理C.无处理双操作数的功能D.既能对单操作数进行加工处理，也能在隐含约定另一操作数（或地址）时，对双操作数进行运算分析：单地址指令既能对单操作数进行加工处理，也能对
21、双操作数进行运算。当处理双操作数时，一个操作数在指令中给出，另一个操作数则是隐含约定的，例如堆栈操作指令中的入栈指令PUSH，指令中只给出源操作数，而目的操作数则由计算机中的堆栈指针（SP）确定，在指令中不需要指定。答案：D7.反映计算机基本功能的是（）。A.操作系统B.系统软件 C.指令系统D.数据库系统分析：指令系统：计算机中各种指令的集合，它反映了计算机硬件具备的基本功能。答案：C8.转移指令执行结束后，程序计数器PC中存放的是（）。A.该转移指令的地址B.顺序执行的下条指令地址C.转移的目标地址D.任意指令地址分析：转移指令执行过程中，将转移指令所指的子程序的起始地址装入PC，因此转移
22、指令执行结束后，程序计数器PC中存放的是转移的目标地址。答案：C9.在寄存器寻址方式中，指定寄存器中存放的是操作数地址。分析：在寄存器间接寻址方式中，指定寄存器中存放的是操作数地址；而在寄存器寻址方式中，指定寄存器中存放着操作数。答案：在寄存器寻址方式中，指定寄存器中存放着操作数。10.在计算机中，各指令周期的时间长度是相同的。分析：在计算机中，由于指令的种类不同，功能不同，执行每条指令时机器所进行的操作可能就不同，所需要的时间长短也可能不相同，所以各指令周期的时间长度不一定相同。答案：一般说，由于各指令功能的不同，它们的指令周期有长有短，不一定相同。第五章 中央处理器一、主要知识点1.指令周
23、期：从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间，由若干个机器（CPU）周期构成。2.机器周期：又称为CPU周期，通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定一个CPU周期的长度，由若干个时钟周期构成。3.时钟周期：计算机的基本定时单位。4.硬连线逻辑：一种控制器逻辑，用一个时序电路产生时间控制信号，采用组合逻辑电路实现各种控制功能。5.微程序：存储在控制存储中的完成指令功能的程序，由微指令组成。6.微指令：一个CPU周期中实现一定操作功能的一组微命令的组合，分为操作控制部分和顺序控制部分。7. 微命令：控制器通过控制线向执行部件发出的各种控制命令。8. 微操作：执行部件接受微命令后所进行的操作
24、。9.控制存储器：CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器。10.相容性微操作：在同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作。11. 相容性微操作：能在同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作。12. 相斥性微操作：不能在同时或不能在同一个CPU周期内并行执行的微操作。二、题型示例1. 微程序控制器中，机器指令与微程序的关系是:A一条机器指令对应一个微程序B一条机器指令对应若干个微程序C一个微程序对应若干条机器指令D. 机器指令和微程序没有对应关系2. 微程序存放在:A.主存 B.堆栈 C. 控制存储器CROM D.硬盘3. 在微程序控制中，一个CPU周期所需的操作控制信
25、号编成:A.一条微指令B.一个微地址C. 一个微程序 D. 一个微命令4.判断改错：1）在计算机中，各指令周期的时间长度是相同的。2）同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作一定是相斥的。3）微指令的周期通常是对应一个CPU周期。6简答题微程序控制器是怎么产生操作控制信号的，这种控制器有何优缺点？答：操作控制信号的产生：事先把操作控制信号以代码形式构成微指令，然后存放到控制存储器中，取出微指令时，其代码直接或译码产生操作控制信号。优点：规整、易于修改和扩展。缺点：速度较慢。7.名词解释：指令周期、微程序三、典型例题分析1.在取指周期中，是按照（）的内容访问主存，以读取指令。A.指令寄存器I
26、RB.程序状态寄存器PSC.存储器数据寄存器MDR D.程序计数器PC分析：每一条指令的执行都是从取指令开始，需要对主存储器进行访问。程序计数器PC是用来存放将要读取并执行的指令在主存储器中的地址，对主存储器访问时所需要的地址由程序计数器PC来提供，即需要按程序计数器PC的内容来访问主存储器。答案：D2.在微程序控制中，一个节拍中所需要的一组微命令，被编成一条（）。分析：控制部件通过控制总线向执行部件发出的控制命令称为微命令，它是计算机中最基本的、不可再分的命令单元。在一个节拍中，一组实现一定功能的微命令的组合构成一条微指令。答案：微指令3.微程序存放在（）。A.主存中 B.堆栈中C.只读存储
27、器中D.磁盘中分析：微程序控制的基本思想是把指令执行所需的所有控制信号存放在存储器中，需要时从这个存储器中读取。由于每一条微指令执行时所发出的控制信号是事先设计好的，不需要改变，故此存放所有控制信号的存储器应为只读存储器，并将其集成到CPU内，称其为控制存储器。答案：C4.在微程序控制方式中，机器指令和微指令的关系是（）。A.每一条机器指令由一条微指令来解释执行B.每一条机器指令由一段（或一个）微程序来解释执行C.一段机器指令组成的工作程序可由一条微指令来解释执行D.一条微指令由若干条机器指令组成分析：在微程序控制方式中，控制部件通过控制总线向执行部件发出的各种控制命令称为微命令，在一个CPU
28、周期中，一组实现一定功能的微命令的组合构成一条微指令，有序的微指令序列构成一段微程序。微程序的作用是实现一条对应的机器指令，即每一条机器指令是由一段（或一个）微程序来解释执行的。答案：B6.微地址是指微指令（）。A.在主存的存储位置 B.在堆栈的存储位置C.在磁盘的存储位置 D.在控制存储器的存储位置分析：微程序控制的基本思想是：把指令执行所需要的所有控制信号存放在控制存储器中，需要时从这个存储器中读取，即把操作控制信号编成微指令，存放在控制存储器中。一条机器指令的功能通常用许多条微指令组成的序列来实现，这个微指令序列称为微程序。微指令在控制存储器中的存储位置称为微地址。答案：D7.在微程序控制中，把操作控制信号编成（）。A.微指令B.微地址C.操作码D.程序分析：微程序控制的基本思想是：把指令执行所需要的所有控制信号存放在控制存储器中，需要时从这个存储器中读取，即把操作控制信号编成微指令，存放在控制存储器中。一条机器指令的功能通常用许多条微指令组成的序列
