计算机组成作业老师给的答案

巡山小妖精
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2020年08月04日 07:24
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1.3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答:机器语言由代码“0 ”、“1”组成,是机器能直接识别的一种语言,也是执行效率最高
的一种语言。汇编语言是一种面向机 器的一种语言,它用一些特殊的符号表示指令。高级语
言是面向用户的语言,接近自然语言,直观、通用 ,用具体机器无关。
1.6 画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机硬件的主要性能指标。
框图和各部件的作用见教材第9页,主要性能指标:机器字长存储容量运算速度见教材17页。
1.11指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们?
答:取指令和取数据所处的机器 周期不同:取指周期取出的是指令;执行周期取出的是数据。
取指令或数据时地址的来源不同:指令地址 来源于程序计数器;数据地址来源于地址形成部
件。
第四章
4.6某机字长为32 位,其存储容量是64KB,按字编址其寻址范围是多少?若主存以字节编址,
试画出主存字地址和字节 地址的分配情况。
答:按字编址其寻址范围是16K。图略,用低位字节的地址表示字地址和用高位字 节地址表
示字地址均可,只需标识清楚。
4.7一个容量为16K×32位的存储器,其地址 线和数据线的总和是多少?当选用下列不同规格
的存储芯片时,各需要多少片?1K×4位,2K×8位 ,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8
位。
答:数据线32根,地址线14根 ,数据线地址线总和46根。选用1K×4位芯片时需要16×8片,
选用2K×8位芯片时需要8×4 片,选用4K×4位芯片时需要4×8片,选用16K×1位芯片时需要
32片,选用4K×8位芯片时 需要4×4片,选用8K×8位芯片时需要2×4片。
4.8试比较静态RAM和动态RAM。 答:静态RMA和动态RAM都属于随机存储器,即在程序的执行过程中既可以读出又可以写入
信息 。但静态RAM靠触发器存储信息,只要电源不掉电,信息就可不丢失;动态RAM靠电容
存储电荷原理 存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息也会丢失所以需要再生。
4.9什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法。
答:动态RMA在2ms内,将所 存信息读出再重新写入,这一过程称为刷新,刷新是一行一行
进行的,由CPU自动完成。动态RAM靠 电容存储电荷原理存储信息,电容上的电荷要放电,
为了维持存储的信息,动态RMA在2ms内,需将 所存信息读出再重新写入即刷新。刷新方法
有三种:集中刷新、分散刷新和异步刷新。
4.1 1一个8K×8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成256×256形式,存取周期为0.1µs。试
问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少?
答:见教材86页和87页。
4.14某8位微型计算机地址码为18位,若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器,
试问:(1)该机所允许的最大主存空间是多少?(2)若每个模块板为32K×8位,共需几个
模块板?(3)每个模块板内共有几片RAM芯片?(4)共有多少片RAM?(5)CPU如何选择各
模块板?
答:(1)地址码为18位的8位机的最大主存空间是256K×8位。(2)共需8个模 块板。(3)每
个模块板内有16片RAM芯片。(4)共有128片RAM。(5)A
0~A
11
作为4K×4位RAM芯片本身的地
址线;A
12
~A
14
作为模块板内的片选地址。采用3—8译码器,共8个输出,每个输出选择2片RAM


芯片;A
15
~A
17
作为模块板的地址。采用3-8译 码器,其每个输出分别选择8个模块板中的某一
块。
4.17写出1100的海明码。 答:因为信息位为4位,根据海明不等式可得校验位为3位。根据海明码的编码规则可确定1100
的海明码格式为110C
3
0C
2
C
1
,若采用偶校验方式 ,则1100的海明码为1100001。具体编写方法
参考课件144-145页。
4.2 0欲传送的二进制代码为1001101,用奇校验来确定其对应的海明码,若在第6位出错,说
明纠错 过程。
答:海明码的编写与上题同。检查接收码中校验组的出错情况即可确定出错位的位置。
6.19设机器数字长为8位,用补码运算规则计算(1)A=964,B=-1332,求A+B(2)A= 1932,
B=-17128,求A-B。
答:略,具体见课件309、312页。
6.20用补码一位乘计算(1)x=0.110111,y=-0.101110.
答:略,具体见课件333页和334页。
6.21用原码加减交替法和补码加减交替法计算 x÷y(1)x=0.100111,y=0.101011
答:略,原码加减交替法见课件343页,补码加减交替法见课件355页。
6.26按机器补码浮点运算步骤计算[x+y]


(1)x=2
-011
×0.101100,y=2
-010
×(-0.011100)
答:略,具体见课件363页。
6.28如何判断定点和浮点补码加减运算结果是否溢出,如 何判断原码和补码定点除法运算结
果是否溢出?
答:定点加减运算的溢出可通过双符号位和进 位进行判断。浮点补码加减运算的溢出是根据
阶码来判断的,当阶码大于最大阶码时即为浮点数的溢出, 当阶码小于最小阶码时按机器零
处理。
8.1CPU有哪些功能?画出其结构框图并简要说明每个部件的作用。
答:见教材338页。
8.4设CPU内有这些部件:PC、IR、SP、AC、MAR、M DR和CU。试画出完成间接寻址的取数指
令“LDA @X”(将主存某地址单元的内容取至AC中)的数据流。
答:按取指周期、间址周期、执行周期进行 描述。取指周期的数据流见教材344页图8.10,
间址周期的数据流见教材344页图8.11,执 行周期的数据流图的形式可参考以上两图,内容
包括:(1)MAR送地址码至地址总线,选定存储单元 (2)CU向控制总线发控制信号,启动
读操作(3)被选定单元内容经数据总线送至MDR(4)MD R中的数据送至AC。
9.1设CPU内有这些部件:PC、IR、AC、MAR、MDR和CU。( 1)写出取值周期的全部微操作。
(2)写出减法指令SUB X、取数指令LDA X、存数指令STA X(X均为主存地址)在执行阶段
所需的全部微操作。
答:(1)PC→MAR 当前指令地址送MAR,1→R启动读操作,M(MAR)→MDR当前指令 从存储器
读至MDR,MDR→IR 当前指令送IR,OP(IR)→CU指令的操作码送至CU译码 ,(PC+1)→PC
形成下一指令地址。(2)减法指令SUB X执行阶段所需全部微操作:Ad( IR)→MAR指令的地
址码送MAR,1→R启动读操作,M(MAR)→MDR操作数从存储器中读 至MDR,(AC)-MDR→AC两
数相减结果送至AC。取数指令LDA X执行阶段所需全部微操 作:Ad(IR)→MAR指令的地址码


送MAR,1→R启动读操作,M(MAR)→ MDR操作数从存储器中读至MDR,MDR→AC操作数送AC。
存数指令STA X执行阶段所需全 部微操作:Ad(IR)→MAR指令的地址码送MAR,1→W启动写
操作,ACC→MDR写入的数 据送MDR,MDR→M(MAR)数据写入存储器中。
10.2写出完成下列指令的微操作及节拍安排。指令ADD R1,X完成将R1寄存器的内容和主存
X单元的内容相加结果存于R1的操作。
答:取指周期:T
0
PC→MAR, 1→R;T
1
M(MAR)→MDR,(PC+1)→PC;T
2
MDR→IR,OP(IR)→ID。
执行周期:T
0
Ad(IR)→MAR,1→R;T
1
M(MAR)→MDR;T
2
(R1)+(MDR)→R1。
10.10微指令的操作控制有几种编码方式?各有何特点?哪一种控制速度最快?
答:微指 令中操作控制字段主要有三种编码方式:(1)直接控制,又称直接编码,其特点是
操作控制字段的每一 位代表一个微命令,优点是简单直观,输出直接用于控制,执行速度最
快。缺点是微指令字长最长,所需 存储空间大。(2)字段直接编码控制,其特点是将微指令
操作控制字段分成几段,并使每个字段经译码 后形成各个微操作命令。每个字段中的微命令
必须是互斥的。这种编码方式缩短了微指令字长,但增加了 译码电路,使微指令的执行速度
降低。这种编码方式又称显式编码。(3)字段间接编码控制,这种方式 一个字段的某些微命
令还需由另一个字段中的某些微命令解释,故又称为隐式编码,这种编码方式更能缩 短微指
令字长。还可把直接编码和字段编码混合使用。
10.11什么是垂直型微指令?什么是水平型微指令?各有何特点?
答:水平型微指令一次 能定义并执行多个并行操作,其并行操作能力强,效率高。而且水平
型微指令的大多数微命令可直接控制 对象,故执行时间短,水平型微指令字长较长并且可用
较少的微指令来实现一条机器指令的功能。垂直型 微指令的结构类似于机器指令的结构。通
常一条微指令只能有1~2个微操作命令。因为它要经过译码后 控制对象,影响每条微指令的
执行时间。垂直型微指令字长较短,实现一条机器指令功能时需要更多条微 指令。
10.12能否说水平型微指令就是直接编码的微指令,为什么?
答:直接编码的微 指令是水平型微指令,反之则不然。水平型微指令一次能定义并执行多个
并行操作的微指令,而直接编码 的微指令是指微指令的控制字段的每一位都代表一个微命令
的微指令,水平型微指令的控制字段可以是直 接编码也可以是字段编码或者是两者混合的。
所以说水平型微指令不一定是直接编码的微指令。
10.13微指令的地址有几种形成方式?各有何特点?
答:主要有两种方式:断定方式,直 接由微指令的下地址字段指出;增量方式,增设一个微
程序计数器,微地址的形成方式类似于机器指令地 址的形成方式,要求微程序中的微指令是
顺序存储。其他也可加上通过测试网络形成微地址、由硬件产生 微程序的入口地址、根据各
种标志决定微指令分支转移的地址、根据机器指令的操作码形成微地址。(主 要的微地址形
成方式是前面说的两种)
10.15略。复习以此为例讲解过。


1.3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答:机器语言由 代码“0”、“1”组成,是机器能直接识别的一种语言,也是执行效率最高
的一种语言。汇编语言是一 种面向机器的一种语言,它用一些特殊的符号表示指令。高级语
言是面向用户的语言,接近自然语言,直 观、通用,用具体机器无关。
1.6 画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机硬件的主要性能指标。
框图和各部件的作用见教材第9页,主要性能指标:机器字长存储容量运算速度见教材17页。
1.11指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们?
答:取指令和取数据所处的机器 周期不同:取指周期取出的是指令;执行周期取出的是数据。
取指令或数据时地址的来源不同:指令地址 来源于程序计数器;数据地址来源于地址形成部
件。
第四章
4.6某机字长为32 位,其存储容量是64KB,按字编址其寻址范围是多少?若主存以字节编址,
试画出主存字地址和字节 地址的分配情况。
答:按字编址其寻址范围是16K。图略,用低位字节的地址表示字地址和用高位字 节地址表
示字地址均可,只需标识清楚。
4.7一个容量为16K×32位的存储器,其地址 线和数据线的总和是多少?当选用下列不同规格
的存储芯片时,各需要多少片?1K×4位,2K×8位 ,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8
位。
答:数据线32根,地址线14根 ,数据线地址线总和46根。选用1K×4位芯片时需要16×8片,
选用2K×8位芯片时需要8×4 片,选用4K×4位芯片时需要4×8片,选用16K×1位芯片时需要
32片,选用4K×8位芯片时 需要4×4片,选用8K×8位芯片时需要2×4片。
4.8试比较静态RAM和动态RAM。 答:静态RMA和动态RAM都属于随机存储器,即在程序的执行过程中既可以读出又可以写入
信息 。但静态RAM靠触发器存储信息,只要电源不掉电,信息就可不丢失;动态RAM靠电容
存储电荷原理 存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息也会丢失所以需要再生。
4.9什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法。
答:动态RMA在2ms内,将所 存信息读出再重新写入,这一过程称为刷新,刷新是一行一行
进行的,由CPU自动完成。动态RAM靠 电容存储电荷原理存储信息,电容上的电荷要放电,
为了维持存储的信息,动态RMA在2ms内,需将 所存信息读出再重新写入即刷新。刷新方法
有三种:集中刷新、分散刷新和异步刷新。
4.1 1一个8K×8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成256×256形式,存取周期为0.1µs。试
问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少?
答:见教材86页和87页。
4.14某8位微型计算机地址码为18位,若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器,
试问:(1)该机所允许的最大主存空间是多少?(2)若每个模块板为32K×8位,共需几个
模块板?(3)每个模块板内共有几片RAM芯片?(4)共有多少片RAM?(5)CPU如何选择各
模块板?
答:(1)地址码为18位的8位机的最大主存空间是256K×8位。(2)共需8个模 块板。(3)每
个模块板内有16片RAM芯片。(4)共有128片RAM。(5)A
0~A
11
作为4K×4位RAM芯片本身的地
址线;A
12
~A
14
作为模块板内的片选地址。采用3—8译码器,共8个输出,每个输出选择2片RAM


芯片;A
15
~A
17
作为模块板的地址。采用3-8译 码器,其每个输出分别选择8个模块板中的某一
块。
4.17写出1100的海明码。 答:因为信息位为4位,根据海明不等式可得校验位为3位。根据海明码的编码规则可确定1100
的海明码格式为110C
3
0C
2
C
1
,若采用偶校验方式 ,则1100的海明码为1100001。具体编写方法
参考课件144-145页。
4.2 0欲传送的二进制代码为1001101,用奇校验来确定其对应的海明码,若在第6位出错,说
明纠错 过程。
答:海明码的编写与上题同。检查接收码中校验组的出错情况即可确定出错位的位置。
6.19设机器数字长为8位,用补码运算规则计算(1)A=964,B=-1332,求A+B(2)A= 1932,
B=-17128,求A-B。
答:略,具体见课件309、312页。
6.20用补码一位乘计算(1)x=0.110111,y=-0.101110.
答:略,具体见课件333页和334页。
6.21用原码加减交替法和补码加减交替法计算 x÷y(1)x=0.100111,y=0.101011
答:略,原码加减交替法见课件343页,补码加减交替法见课件355页。
6.26按机器补码浮点运算步骤计算[x+y]


(1)x=2
-011
×0.101100,y=2
-010
×(-0.011100)
答:略,具体见课件363页。
6.28如何判断定点和浮点补码加减运算结果是否溢出,如 何判断原码和补码定点除法运算结
果是否溢出?
答:定点加减运算的溢出可通过双符号位和进 位进行判断。浮点补码加减运算的溢出是根据
阶码来判断的,当阶码大于最大阶码时即为浮点数的溢出, 当阶码小于最小阶码时按机器零
处理。
8.1CPU有哪些功能?画出其结构框图并简要说明每个部件的作用。
答:见教材338页。
8.4设CPU内有这些部件:PC、IR、SP、AC、MAR、M DR和CU。试画出完成间接寻址的取数指
令“LDA @X”(将主存某地址单元的内容取至AC中)的数据流。
答:按取指周期、间址周期、执行周期进行 描述。取指周期的数据流见教材344页图8.10,
间址周期的数据流见教材344页图8.11,执 行周期的数据流图的形式可参考以上两图,内容
包括:(1)MAR送地址码至地址总线,选定存储单元 (2)CU向控制总线发控制信号,启动
读操作(3)被选定单元内容经数据总线送至MDR(4)MD R中的数据送至AC。
9.1设CPU内有这些部件:PC、IR、AC、MAR、MDR和CU。( 1)写出取值周期的全部微操作。
(2)写出减法指令SUB X、取数指令LDA X、存数指令STA X(X均为主存地址)在执行阶段
所需的全部微操作。
答:(1)PC→MAR 当前指令地址送MAR,1→R启动读操作,M(MAR)→MDR当前指令 从存储器
读至MDR,MDR→IR 当前指令送IR,OP(IR)→CU指令的操作码送至CU译码 ,(PC+1)→PC
形成下一指令地址。(2)减法指令SUB X执行阶段所需全部微操作:Ad( IR)→MAR指令的地
址码送MAR,1→R启动读操作,M(MAR)→MDR操作数从存储器中读 至MDR,(AC)-MDR→AC两
数相减结果送至AC。取数指令LDA X执行阶段所需全部微操 作:Ad(IR)→MAR指令的地址码


送MAR,1→R启动读操作,M(MAR)→ MDR操作数从存储器中读至MDR,MDR→AC操作数送AC。
存数指令STA X执行阶段所需全 部微操作:Ad(IR)→MAR指令的地址码送MAR,1→W启动写
操作,ACC→MDR写入的数 据送MDR,MDR→M(MAR)数据写入存储器中。
10.2写出完成下列指令的微操作及节拍安排。指令ADD R1,X完成将R1寄存器的内容和主存
X单元的内容相加结果存于R1的操作。
答:取指周期:T
0
PC→MAR, 1→R;T
1
M(MAR)→MDR,(PC+1)→PC;T
2
MDR→IR,OP(IR)→ID。
执行周期:T
0
Ad(IR)→MAR,1→R;T
1
M(MAR)→MDR;T
2
(R1)+(MDR)→R1。
10.10微指令的操作控制有几种编码方式?各有何特点?哪一种控制速度最快?
答:微指 令中操作控制字段主要有三种编码方式:(1)直接控制,又称直接编码,其特点是
操作控制字段的每一 位代表一个微命令,优点是简单直观,输出直接用于控制,执行速度最
快。缺点是微指令字长最长,所需 存储空间大。(2)字段直接编码控制,其特点是将微指令
操作控制字段分成几段,并使每个字段经译码 后形成各个微操作命令。每个字段中的微命令
必须是互斥的。这种编码方式缩短了微指令字长,但增加了 译码电路,使微指令的执行速度
降低。这种编码方式又称显式编码。(3)字段间接编码控制,这种方式 一个字段的某些微命
令还需由另一个字段中的某些微命令解释,故又称为隐式编码,这种编码方式更能缩 短微指
令字长。还可把直接编码和字段编码混合使用。
10.11什么是垂直型微指令?什么是水平型微指令?各有何特点?
答:水平型微指令一次 能定义并执行多个并行操作,其并行操作能力强,效率高。而且水平
型微指令的大多数微命令可直接控制 对象,故执行时间短,水平型微指令字长较长并且可用
较少的微指令来实现一条机器指令的功能。垂直型 微指令的结构类似于机器指令的结构。通
常一条微指令只能有1~2个微操作命令。因为它要经过译码后 控制对象,影响每条微指令的
执行时间。垂直型微指令字长较短,实现一条机器指令功能时需要更多条微 指令。
10.12能否说水平型微指令就是直接编码的微指令,为什么?
答:直接编码的微 指令是水平型微指令,反之则不然。水平型微指令一次能定义并执行多个
并行操作的微指令,而直接编码 的微指令是指微指令的控制字段的每一位都代表一个微命令
的微指令,水平型微指令的控制字段可以是直 接编码也可以是字段编码或者是两者混合的。
所以说水平型微指令不一定是直接编码的微指令。
10.13微指令的地址有几种形成方式?各有何特点?
答:主要有两种方式:断定方式,直 接由微指令的下地址字段指出;增量方式,增设一个微
程序计数器,微地址的形成方式类似于机器指令地 址的形成方式,要求微程序中的微指令是
顺序存储。其他也可加上通过测试网络形成微地址、由硬件产生 微程序的入口地址、根据各
种标志决定微指令分支转移的地址、根据机器指令的操作码形成微地址。(主 要的微地址形
成方式是前面说的两种)
10.15略。复习以此为例讲解过。

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