文件管理 · 2022年9月13日

大学计算机组成原理教程习题|计算机组成原理第7章习题指导

A. 《计算机组成原理》课程练习题

http://wenku..com/view/2724161ec5da50e2524d7f77.html都有。

B. 计算机组成原理第7章习题指导

第7章习题指导

一、假设指令字长为16位,操作数的地址码为6位,指令有零地址、一地址、二地址三种格式。

1、设操作码固定,若零地址指令有P种,一地址指令有Q种,则二地址指令最多有几种:

解答:根据操作数地址码为6位,则二地址指令中操作码的位数为16 – 6 – 6 = 4。这4位操作码可有24=16种操作。由于操作码固定,则除去了零地址指令P种,一地址指令Q种,剩下二地址指令最多有16 – P – Q种。

2、采用扩展操作码技术,若二地址指令有X种,零地址指令有Y种,则一地址指令最多有几种:

解答:采用扩展操作码技术,操作码位数可变,则二地址、一地址和零地址的操作码长度分别为4位、10位和16位。可见二地址指令操作码每减少一种,就可多构成26种一地址指令操作码;一地址指令操作码每减少一种,就可多构成26种零地址指令操作码。

因二地址指令有X种,则一地址指令最多有24 X×26种。设一地址指令有M种,则零地址指令最多有24 X×26 M()[()]×26种。根据题中给出零地址指令有Y种,即Y=(24 X)×26 M[]×26,则一地址指令 M=24 X×26 Y×26。

二、设相对寻址的转移指令占3个字节,第一字节为操作码,第二、三字节为相对位移量(补码表示),而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。每当CPU从存储器取出一个字节时,即自动完成 (PC) + 1 → PC。

1、若PC当前值为240(十进制),要求转移到290(十进制),则转移指令的第二、三字节的机器代码是:

解答:PC当前值为240,该指令取出后PC值为243,要求转移到290,即相对位移量为290 –243 = ()47,转换成补码为2FH。由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式,故该转移指令的第二字节为2FH,第三字节为00H。

2、若PC当前值为240(十进制),要求转移到200(十进制),则转移指令的第二、三字节的机器代码是:

解答:PC当前值为240,该指令取出后PC值为243,要求转移到200,即相对位移量为200 – 243= – 43,转换成补码为D5H,由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式,故该转移指令的第二字节为D5H,第三字节为FFH。

三、设某机共能完成110种操作,CPU有8个通用寄存器(16位),主存容量为4M字,采用寄存器 存储器型指令。

1、欲使指令可直接访问主存的任一地址,指令字长应取多少位,画出指令格式:

解答:欲使指令可直接访问4M字存储器的任一单元,采用寄存器 存储器型指令,该机指令应包括22位的地址码、3位寄存器编号和7位操作码,即指令字长取22 + 3 + 7 =32位,指令格式为7322A。

2、若在上述设计的指令字中设置一寻址特征位X,且X = 1表示某个寄存器作基址寄存器,画出指令格式。试问基址寻址可否访问主存的任一单元,为什么,如不能,提出一种方案,使其可访问主存的任一位置:

解答:上述指令格式中增设一寻址特征位,且X = 1表示某个寄存器作基址寄存器RB。其指令格式为731318XRB由于通用寄存器仅16位,形式地址18位,不足以覆盖4M地址空间。

可将RB寄存器内容左移6位,低位补0,形成22位基地址,然后与形式地址相加,所得的有效地址即可访问4M字存储器的任一单元。

3、若主存容量扩大到4G字,且存储字长等于指令字长,则在不改变上述硬件结构的前提下,可采用什么方法使指令可访问存储器的任一位置:

解答:若主存容量扩大到4G字,且存储字长等于指令字长,则在不改变上述硬件结构的前提下,采用一次间址即可访问存储器的任一单元,因为间址后得到的有效地址为32位,232=4G。

四、某机主存容量为4M×16位,且存储字长等于指令字长,若该机指令系统能完成97种操作,操作码位数固定,且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式。

1、画出一地址指令格式并指出各字段的作用:

解答:一地址指令格式为 OP 操作码字段,共7位,可反映97种操作;M 寻址方式特征字段,共3位,可反映6种寻址方式;A 形式地址字段,共16 – 7 – 3 = 6位。

2、该指令直接寻址的最大范围:

解答:直接寻址的最大范围为26 = 64。

五、设某机配有基址寄存器和变址寄存器,采用一地址格式的指令系统,允许直接和间接寻址,且指令字长、机器字长和存储字长均为16位。

1、若采用单字长指令,共能完成105种操作,则指令可直接寻址的范围是多少。一次间址的寻址范围是多少,画出其指令格式并说明各字段的含义:

在单字长指令中,根据能完成105种操作,取操作码7位。因允许直接和间接寻址,且有基址寄存器和变址寄存器,故取2位寻址特征位,其指令格式为:727 其中OP为操作码,可完成105种操作.

M为寻址特征,可反映四种寻址方式;AD为形式地址。 这种指令格式可直接寻址27 = 128,一次间址的寻址范围是216 = 65536。

2、若存储字长不变,可采用什么方法直接访问容量为16MB的主存:

容量为16MB的存储器,正好与存储字长为16位的8M存储器容量相等,即16MB=8M×16位。欲使指令直接访问16MB 的主存,可采用双字长指令。

其操作码和寻址特征位均不变,其格式为7 2 7 AD1AD2,其中形式地址为AD1∥AD2,7+16=23位。223=8M,即可直接访问主存的任一位置。

C. 计算机组成原理习题(要求过程详解)

第三题:[y]补=0.00101B [x]补= 1.10001 + [-y]补= 1.11011(这地方应该有横线,其实就是一个算式) [x-y]补=11.01100(在上面的算式中在"11."前一个1下面画一横线,然后写丢掉)因为Cs+1异或Cs=11 所以无溢出 有真值x-y=0.10100B 不好意思,我只会第三题

D. 求文档: 计算机组成原理课后习题答案

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E. 《计算机组成原理》课程练习题1

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F. 计算机组成原理习题求解(cathe)

《计算机组成原理》课程简介 华南理工大学 黄钦胜 编 《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门主干课程。从课程的地位来说,它的先导课程是数字逻辑、数字电路,后续课程是操作系统、系统结构等。可见,本课程起着承上启下和继往开来的作用。 一. 本课程的学习目的 1.通过本课程的学习,掌握单台计算机硬件系统各部件的组成及工作原理。 2.掌握由各部件组成整机的工作原理,从而较好地建立起计算机的整机概念。所谓整机概念,简单地说,就是在脑子里有一台运转起来的计算机。它包括运转起来的计算机各部件组成整机的方法及执行指令过程各部件之间的信息流动(空间概念)和各部件在时间上的密切配合及协调工作(时间概念)。 3.掌握计算机系统硬件分析,设计和调试的技能。二. 本课程的主要学习内容 1.中央处理器CPU的组成原理 主要的内容是数据与文字在计算机中的表示、运算方法和运算器、控制器、指令系统和总线系统。 2.存储器系统的组成及输入输出系统 主要的内容是高速缓冲存储器Cache、主存储器、外存储器和由他们组成的多级存储系统,常用的输入/输出设备和输入/输出系统。 三.本课程的主要特点:要求有较扎实的基础,知识面广; 在课程间承上启下,课程内各部分密切相关; 3.概念多、抽象、难度大。 根据以上的特点,要求在学习《计算机组成原理》课前先修《数字逻辑和数字系统》和《数字电路》等课程。 四.本课程的学习方法学习本课程必须弄清硬件系统各部件的组成及工作原理,要在理解的基础上记住有关的原理、概念和术语。 解决好各章的顺序渐进学习和各部分紧密相关的问题,解决的方法主要是通过听课和不断的学习、复习,有意识有目的地围绕“整机概念”这一最大的难点主动地学习。 理论联系实际,实践出真知。 认真听课,依时按质完成一定量的习题,解决似懂非懂的问题。 不要把《计算机组成原理》作为纯粹的硬件课程来学习,可能的话,分析某计算机系统的监控程序或PC的基本输入输出系统(BIOS)。 五. 主要的参考文献 1.黄钦胜 朱娟,计算机组成原理,电子工业出版社,2003年。 2.黄钦胜等,计算机组成原理习题与题解,电子工业出版社,2004年。 第1章 计算机系统概论内容提要: 计算机系统是一个由软件和硬件组成的、用以实现数据处理的、非常复杂的自动化设备。本章讲述:计算机的分类和应用,计算机硬件、软件的概念和组成,计算机系统主要性能指标及按功能划分的多级层次结构。1.1 计算机的发展、分类和应用1.1.1 计算机的发展1.电子计算机,人类计算工具的伟大发明2. 电子数字计算机的飞速发展50多年来计算机发展经历的五个阶段。小结:前四代分代的主要标志是按所使用的主要逻辑元件分。1.1.2 计算机的分类1.电子模拟计算机(Analogical Computer)2.电子数字计算机(Digital Computer) 用断续(离散)的物理状态(如电压高低等)代表运算的数字、符号的计算装置。 特点:不连续量,不连续地跳动计算。1.1.3 计算机的应用 凡能归结为算术运算的计算或能严格规格化的数都可由计算机来求解。计算机的硬件 1.2.1 冯·诺依曼计算机的设计思想采用二进制数表示指令、数据及其它非数据信息 2. 存储程序控制 存储程序——将解题程序(连同必须的原始数据)预先存入存储器; 程序控制——控制器依据存储的程序,控制全机自动、协调的完成解题任务。计算机系统的组成 (1) 硬件:计算机系统使用的电子线路和物理装置。 (2) 软件:计算机系统中使用的各种程序及全部文档的总称。1.2.2 硬件各部件的组成及主要功能1.存储器(Memory):存储程序和数据信息的部件。 (1)功能:存储信息。 (2)组成: ① 存储体MB——存储元件的有序集合,存储二进制代码; ② 地址寄存器AR——寄存访问内存储器的地址码; ③ 数据寄存器DR——暂存要写入MB或从MB读出的代码; ④ 读写控制电路——控制存储器进行读或写的操作。 (3)几个术语: ① 单元地址:存储单元的地址编号; ② 存储单元:存放一个字(或字节)的编址单元; ③ 存储容量:存储单元的总数。 例如64KB 即64×1024×8位; 常用容量单位:1KB = 210 B = 1024B 1MB = 210KB 1GB = 210MB 1TB = 210GB 2.运算器(ALU):实现算术运算和逻辑运算功能的部件。 (1)功能: 运算——完成数字信息的加工、寄存、移位等。 (2)组成: ① 加法器(或还有乘、除法器); ② 寄存器组;输入输出门。 3.控制器(Control Unit):向计算机各部件发出控制信息的部件。(1)功能:控制指令的读出、解释和执行、中断事件的处理等 。(2)组成: ① 指令部件: 程序计数器PC——提供要执行的指令地址; 指令寄存器IR——寄存现行指令; 指令译码器ID——解释现行指令,产生相应的控制电位。 ② 时序部件:产生计算机运行所需的时序信号。 ③ 微操作信号发生器:产生执行指令的微操作控制信号。 (3)有关术语和概念: ① 中央处理器(CPU)——包括运算器(ALU)和控制器(CU); ② 主机——指CPU和内存储器; ③ 计算机中的信息流: 指令流——在取指令周期,从内存à控制器(IR)的信息流; 数据流——在执行周期,内存ßà运算器的信息流。 4.输入/输出(I/O)设备 5.适配器(I/O接口): I/O设备与主机之间互相连接(缓冲)的部件。 此外,硬设备还有控制台(Console)、电源(Power Supply)等。1.3 计算机系统的软件(图1.5)1.3.1 软件的组成与分类 1.系统程序:使用和管理计算机系统的程 序。 2.应用程序:用户开发并使用的各种程序。1.3.2 软件的发展 计算机语言发展的方向: 标准化、积木化、产品化,最终是向自然语言发展,并能自动生成程序。1.4 计算机的工作过程及主要技术指标 1. 计算机的工作过程是周而复始地取出指令、解释指令和执行指令的过程。 2. 计算机的主要技术指标 1) 字长:计算机内参加运算的数所包含的二进制位数。寄存器的位数与之相对应。 字长标志着机器表示数的精度。字长越长,精度越高。 字长通常是8的整倍数,使能存放整数个字符的编码。例如8、16、32、64位等。 2) 存储容量: 决定计算机可以处理的数据量和程序的大小; 存储容量越大,存储的信息越多,解题的功能越强。 3) 运算速度:计算机每秒钟执行指令的条数。 运算速度单位:MIPS (百万条指令每秒); 衡量:平均运算速度(吉布森(Gibson)法,混合计算法); 求法:先求平均运算时间T: 图1.7 计算机系统的层次结构示意图高级语言级汇编语言级操作系统级一般机器级微程序设计级3级2级1级4级5级编译程序汇编程序操作系统微程序微程序直接由硬件执行式中: n ——指令的种类; f i ——第i种指令出现的频度(%); t i ——第i种指令的指令周期(秒)。 则平均运算速度: V=1/T;1.5 计算机系统的层次结构1.5.1 多级组成的计算机系统 1.微程序设计级:微指令直接由硬件执行。 2.一般机器级(机器语言级):由微程序 解释机器指令系统,属硬件级。 3.操作系统级:由操作系统程序实现。 4.汇编语言级:由汇编程序支持执行。 5.高级语言级:由高级语言编译程序支持执行。1.5.2 软件与硬件的逻辑等价性: 1.机器功能的软硬件划分:取决于价格,速度,可靠性,存储容量,变更周期等; 2.软件和硬件在逻辑功能上是等效的:合理分配软硬件之功能是计算机总体结构的重要内容;