計(jì)算機(jī)組成原理習(xí)題課

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1、1．什么是指令周期？什么是機(jī)器周期？什么是時(shí)鐘周期？三者之間的關(guān)系如何？指令周期是完成一條指令所需的時(shí)間。包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時(shí)間。機(jī)器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執(zhí)行過(guò)程中的歸一化基準(zhǔn)時(shí)間，通常等于取指時(shí)間（或訪存時(shí)間）。時(shí)鐘周期是時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。一個(gè)指令周期由若干個(gè)機(jī)器周期組成，每個(gè)機(jī)器周期又由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。2．描述外設(shè)進(jìn)行DMA操作的過(guò)程及DMA方式的主要優(yōu)點(diǎn)。(1)外設(shè)發(fā)出DMA請(qǐng)求(2)CPU響應(yīng)請(qǐng)求，DMA控制器從CPU接管總線的控制(3)由DMA控制器執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作(4)向CPU報(bào)告DMA操作

2、結(jié)束(5)主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度快3．某機(jī)指令格式如圖所示：OPXD15109870圖中X為尋址特征位，且X=0時(shí)，不變址；X=1時(shí)，用變址寄存器X1進(jìn)行變址；X=2時(shí)，用變址寄存器X2進(jìn)行變址；X=3時(shí)，相對(duì)尋址。設(shè)（PC）=1234H，（X1）=0037H,(X2)=1122H，請(qǐng)確定下列指令的有效地址（均用十六進(jìn)制表示，H表示十六進(jìn)制）(1)4420H(2)2244H(3)1322H(4)3521H(5)6723H答：（1）0020H（2）1166H（3）1256H（4）0058H（5）1257H4．浮點(diǎn)數(shù)格式如下：1位階符，6位階碼，1位數(shù)符，8位尾數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出浮點(diǎn)數(shù)所能表示的范圍（只考

3、慮正數(shù)值）。最小值2-111111×0.00000001最大值2111111×0.111111115．現(xiàn)有一64K×2位的存儲(chǔ)器芯片，欲設(shè)計(jì)具有同樣存儲(chǔ)容量的芯片，應(yīng)如何安排地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目，使兩者之和最小。并說(shuō)明有幾種解答。設(shè)地址線x根，數(shù)據(jù)線y根，則2x·y=64K×2若y=1x=17y=2x=16y=4x=15y=8x=14因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線為1或2時(shí)，引腳之和為18。共有2種解答6．異步通信方式傳送ASCII碼，數(shù)據(jù)位8位，奇校驗(yàn)1位，停止位1位。計(jì)算當(dāng)波特率為4800時(shí)，字符傳送的速率是多少？每個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間長(zhǎng)度是多少？數(shù)據(jù)位的傳送速率是多少？每個(gè)字符格式包含十個(gè)位，因此字符傳送

4、速率4800波特/10=480字符/秒每個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)間長(zhǎng)度T=1/4800=0.208ms數(shù)據(jù)位傳送速率8×480=3840位/秒7．試說(shuō)明總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響。(1)最大存儲(chǔ)容量單總線系統(tǒng)中，最大內(nèi)存容量必須小于由計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)所決定的可能的地址總線。雙總線系統(tǒng)中，存儲(chǔ)容量不會(huì)受到外圍設(shè)備數(shù)量的影響（2）指令系統(tǒng)雙總線系統(tǒng)，必須有專門的I/O指令系統(tǒng)單總線系統(tǒng)，訪問(wèn)內(nèi)存和I/O使用相同指令（3）吞吐量總線數(shù)量越多，吞吐能力越大8.CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中一個(gè)累加寄存器AC，一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其它四個(gè)寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。(1)標(biāo)明圖中四個(gè)寄存器的名

5、稱。(2)簡(jiǎn)述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。(3)數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存/取訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通路。圖C3.1答：（1）a為數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR，b為指令寄存器IR，c為主存地址寄存器，d為程序計(jì)數(shù)器PC（2）主存→緩沖寄存器DR→指令寄存器IR→操作控制器（3）存儲(chǔ)器讀：M→DR→ALU→AC存儲(chǔ)器寫(xiě)：AC→DR→M8.指令格式如下所示，其中OP為操作碼，試分析指令格式特點(diǎn)：15107430OP源寄存器目標(biāo)寄存器解：（1）操作數(shù)字段OP可以指定64種基本操作（2）單字長(zhǎng)（16位）=地址指令（3）源寄存器和目標(biāo)寄存器都是通用寄存器（各指定16個(gè)），所以是RR型指令，兩個(gè)操作數(shù)均在通用寄存器中（4

6、）這種指令結(jié)構(gòu)常用于算術(shù)/邏輯運(yùn)算類運(yùn)算指令，執(zhí)行速度最快。9.總線的一次信息傳送過(guò)程大致分哪幾個(gè)階段？若采用同步定時(shí)協(xié)議，畫(huà)出讀數(shù)據(jù)的同步時(shí)序圖。答：分五個(gè)階段：總線請(qǐng)求，總線仲裁，尋址（目的地址），信息傳送，狀態(tài)返回（或錯(cuò)誤報(bào)告）。時(shí)序圖：圖C3.310.舉出三種中斷向量產(chǎn)生的方法。答：（1）由編碼電路實(shí)現(xiàn)，直接產(chǎn)生。（2）由硬件產(chǎn)生一個(gè)“位移量”，再加上CPU某寄存器里存放的基地址（3）向量地址轉(zhuǎn)移法：由優(yōu)先級(jí)編碼電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的固定地址碼，其地址中存放的是轉(zhuǎn)移指令，通過(guò)轉(zhuǎn)移指令可以轉(zhuǎn)入設(shè)備各自的中斷服務(wù)程序入口。11.CD－ROM光盤(pán)的外緣有5mm的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)

7、的播放時(shí)間為60分鐘。請(qǐng)計(jì)算模式2情況下光盤(pán)存儲(chǔ)容量是多少？解：扇區(qū)總數(shù)=60×60×75=270000模式2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為270000×2336/1024/1024=601MB12.A、B、C是采用中斷方式交換信息的與主機(jī)連接的三臺(tái)設(shè)備，它們的中斷響應(yīng)的先后次序?yàn)锳→B→C→CPU，若使中斷處理的次序?yàn)锽→C→A→CPU，則它們的中斷屏蔽碼應(yīng)如何設(shè)置？若CPU在運(yùn)行主程