网络大专作业《计算机原理》作业二

《计算机组成原理》 作业2

一. 选择题：

1. 主存储器和CPU之间增加cache的目的是___A___； A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B.扩大主存储器的容量

C.扩大CPU中通用寄存器的数量

D.既扩大主存容量又扩大CPU中通用寄存器的数量

2. 某机器字长32位，存储容量1MB，按字编址，它的寻址范围是__C__。 A. 1M B. 512KB C. 256K D. 256KB

3．某计算机字长是16位，它的存储容量是64KB，按字编址，它的寻址范围是__A__

A.32K B.32KB C.64K D.64KB

4. 计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是___D___ A.便于读写数据 B.减小机箱的体积

C.便于系统升级 D.解决存储容量，价格和存取速度之间矛盾

5. 相联存储器是按___C_进行寻址的存储器。

A. 地址指定方式 B. 堆栈存取方式

C. 内容指定方式 D. 地址指定与堆栈存取方式结合

6. 在cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为___A__。

A. 全相联映射 B. 直接映射 C. 组相联映射 D. 混合映射

7. 对于某个寄存器中操作数的寻址方式称为_C_寻址。

A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器间接

8. 程序控制类指令的功能是___D___。 A. 进行算术运算和逻辑运算

B. 进行主存与CPU之间的数据传送 C. 进行CPU和I/O设备之间的数据传送 D. 改变程序执行的顺序

9. 若使8 bit寄存器A最高位清0，可采用__A__； A. A?7FH?A B. A?80H?A C. A?80H?A D. A?80H?A

10. 微程序存放在__A_中。

A. 控制存储器 B. RAM

C. 指令寄存器 D. 内存储器

11. 微周期指的是__A_所需要的时间；

A. 执行一条微命令 B. 执行一条微指令 C. 执行一段微程序 D. 执行一条机器指令

12. 在CPU中，跟踪指令后继地址的寄存器是B__； A. 主存地址寄存器 B. 程序计数器

C. 指令寄存器 D. 状态寄存器

13. 以下四种类型指令中，执行时间最长的是__C；

A. RR型 B. RS型 C. SS型 D. 程序控制指令

14. 指令周期是指____D__。

A. CPU从主存取出一条指令的时间 B. CPU执行一条指令的时间

C. CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D. 时钟周期时间

15. 同步控制是____C__。

A. 只适用于CPU控制的方式 B. 只适用于外围设备控制的方式 C. 由统一时序信号控制的方式

D. 所有指令控制时间都相同的方式

二. 填空题：

1. CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为__指令寄存器____，保存下条指令地址的寄存器为__程序计数器__，保存CPU访存地址寄存器为__内存地址寄存器_。

2. 计算机系统中的存储器分为__内存____和___外存____。在CPU执行程序时，必须将指令存放在_内存_中。

3. 在同一微周期中_不可能同时出现__的微命令，称之为互斥的微命令；在同一微周期中__可以同时出现__的微命令，称之为相容的微命令。显然，___相容微命令_不能放在一起译码。

4. 计算机存储器的最小单位为___比特__，1KB容量的存储器能够存储____8192_个这样的基本单位。

5. 对存储器的要求是___容量大____、___速度快 成本低 _；为了解决这三方面的矛盾，计算机采用_____多级___体系结构。

6. 指令的格式是由_操作码 _____和__地址码__组成的。

7. 计算机指令系统往往具有多种寻址方式，操作数就是指令的一部分称为___立即 __寻址，操作数地址在指令中称为__直接 ___寻址，当操作数地址在寄存器中，就采用_寄存器__寻址方式。

8. 在寄存器间接寻址方式中，有效地址存放在__寄存器___中，而操作数存放在_内存单元___中。

9. 在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条___微指令_，它由__操作控制___和___顺序控制___两部分组成。

10. 微程序控制器的核心部件是_控制存储器__，它是一种__只读__存储器。

11. CPU周期也称为_机器周期_，一个CPU周期包含若干个____时钟周期_。

三．名词解释：

1．存储容量 1．内存储器中能存储的信息总字节数称为内存容量。

2. 相联存储器

2．是一种按内容访问存储器。

3. 全相联映像

3．每一个主存块可映像到任何cache块。

4. 组相联映像

4．将存储空间分成若干组，各组之间是直接映像，而组内各块之间是全相联映像。

5. 寻址方式

5．对指令地址码进行编码，以得到操作数在存储器中地址的方式。

6. 指令系统

6．一台计算机能执行的全部指令的集合称为这台计算机指令系统。

四. 问答题和计算题：

1. 试述主存和辅存的区别？

1．答：主存—用于存放正在运行的程序或数据，它的速度快但成本高。

辅存—采用磁盘、磁带、光盘。它的速度较慢，但存储容量大，成本低。

2. 一个较完善的指令系统应包括哪几类指令？

2．答：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. 请用图示说明三级存储体系分别由那些部分组成，并比较cache—主存和主存—辅存这两个存储层次的相同点和不同点。

3．解：

Cache—主存和主存—辅存两个存储层次相同点包括：

1）二者都是为了提高存储系统的性能价格比而构造的。

2）都是利用了程序运行时的局部性原理把最近常用的信息块从相对慢速而大容量的存储器调入相对高速而小容量存储器。

两个存储层的不同点包括：

1）目的不同：cache主要解决主存与CPU速度差异问题。 虚存主要解决存储容量的问题

2）数据通路不同：CPU与cache和主存之间可直接访问；辅存与CPU不存在直接的数据通路；辅存的内容只能通过调整方式进入主存。CPU才可以访问。

3）透明性不同：cache的管理完全由硬件完成；辅存的管理由软件（操作系统）和硬件共同完成。

4. 简述存储器芯片中地址译码方式？

4．答：地址译码的方式有两种：单译码方式和双译码方式；

单译码方式—只用一个译码电路；每个字选择一个对应的存储单元，如存储单元为1024，则有1024条译码线。

双译码方式—采用两个地址译码器，分别产生行选通。

5. 设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：

1）按字节编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？ 解：1）按字节编址1MB=220×8，地址寄存器为20位，数据寄存器为8位，编址范围为00000H~FFFFFH；

2）按半字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？

按半字编址1MB=220×8=219×16，地址寄存器为19位，数据寄存器为16位，编址范围为00000H~7FFFFH；

3）按字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？

按字编址1MB=220×8=218×32，地址寄存器为18位，数据寄存器为32位，编址范围为00000H~3FFFFH；

6. 机器字长是32位，要求存储器能存入4M个字

1）存储容量有多少？

2）需要多少片2M×8位RAM芯片组成？

3）若存储器以字节编址，则地址寄存器需多少位？ 解：1）存储容量为4M×32=128M

4M32??2?4?8片 2）

2M8 3）4M×32=222×4×8=224×8，则地址寄存器需要24位

7. 假设某计算机指令长度为32位，具有二地址，一地址，零地址3种指令格式，每个操作数地址规定用8位表示，若操作码字段固定为8位，现已设计出K条二地址指令，L条零地址指令，那么这台计算机最多能设计出多少条单地址指令？

解：∵操作码字段固定为8位，28=256条指令

∴单地址指令=256-K-L

8. 已知某计算机有80条指令，平均每条指令由12条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。设微指令长度为32位，请算出控制存储器容量。

解：微指令所占的单元总数=(12+79×11)×32=881×32

控制存储器容量可选1K×332