计算机组成原理课程导学

计算机组成原理课程导学

计算机组成原理课程导学2004年08月11日　吴毓瑞云南电大计算机科学与技术专业（本科）《计算机组成原理》课程导学现代教育技术学院　吴毓瑞（更新日期：2004.8.11）一、课程名称计算机组成原理二、课程概况《计算机组成原理》是电大计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。其先修课包括数字逻辑、汇编语言程序设计等，后续课还有计算机系统结构、微型计算机系统与设计，关系密切一点的还有操作系统等课程。课程基本要求是使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的基本技能。该课程主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制，包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统（总线与接口等）与输入/输出系统设备，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍；此外，该课程的工程性、实践性、技术性比较强，还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能，这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成，要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。课程教学总学时数为90学时，5学分，其中课内学时76，实验学时14。三、课程教学大纲本课程的教学大纲请在云南广播电视大学教学辅导ＢＢＳ站（上站电话：5103514）或网站（网址：http://www.yntvu.edu.cn）上查找（下载）。四、课程教材及使用说明《计算机组成原理》，作者：王诚清华大学出版社(2004年1月第3版)。(1)该教材是本课程最主要的教学媒体，是教学及考试的基本依据。本课程教学大纲规定的具体内容，主要将通过本教材体现出来。(2)全教材共分6章，其中第一、二章内容不作为期末考试的要求，属于考试的部分只限于第3章到第5章的内容。具体要求以每一章的“本章主要教学内容”中叙述为依据，参照平时所留作业题目和“计算机组成原理”试题类型及解答。(3)教材的内容分为两个层次：掌握和了解，这两个层次的内容（章节）在教材中已经指明。应掌握的内容是课程中的核心内容，可能出现在考试试题中。属于了解的内容不作考试要求。(4)按计算机组成原理课程的教学大纲的要求，教学的重点在于计算机的基本组成原理和内部运行机制，考虑到该课程的工程性、技术性、实用性特别强的特点，许多原理必须通过一些实例（具体机型、部件、器件）和实现技术等来具体说明，大家学习时必须紧紧把握组成原理这条主线索，而不能化太多精力到这些实例的具体内容和实现中的技术细节，更不应过多地关心具体线路问题。这里要特别说明，教学计算机作为教学内容实例和教学实验的载体（设备），适当讲清楚它的有关组成、设计和实现技术是必要的，也是完成教学实验所必须的，但归根结底还是要归结到计算机基本组成原理的高度来学习。13\n(5)计算机组成原理无疑是一门硬件课程，但又不能将其作为一门纯硬件课程来对待，适当兼顾与计算机硬件关系最密切的软件入门性知识，从计算机硬软件系统完整组成来学习该课程是必要的。(6)计算机组成原理课程教学过程中，一方面要传授有关理论知识，这主要靠学习文字教材和适当教学辅导来完成；另一方面要培养学生的实验技能、动手能力、创新意识等，主要靠学生自己适当完成一些设计、完成教学实验来达到，文字教材中不会有这些方面的太多内容。(7)教材每一章后面的习题可以体现本章的要点，希望学员能主动完成，以检查自己学习有关知识的情况。五、其它教学媒体清华大学王诚教授设计的计算机组成原理多媒体教学光盘《计算机组成原理（第3版）》已由清华大学出版社与同名文字教材同步出版发行。该多媒体教学光盘对减轻教师备课与讲课负担，对方便学生自学与拓展学生的知识面，对提高教学质量与水平是很有帮助的。清华大学出版社出版发行部电话：010-62786544。六、教学进度该教学安排按照一学期18周进行，每周4学时。周次　　教学内容　　　　　　　　　　　　　　　教学实验一　　　计算机逻辑部件二　　　计算机逻辑部件三　　　计算机逻辑部件四　　　计算机逻辑部件　　　　　　　　　　　　计算机逻辑部件实验五　　　数字化编码、数制转换与数据表示检错纠错码六　　　数据的算术与逻辑运算七　　　运算器的功能、组成与设计八　　　教学计算机的运算器实验说明浮点数表示、运算和浮点运算器介绍九　　　计算机指令系统综述　　　　　　　　　　教学机使用与运算器实验指令格式与寻址方式教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计；十　　　控制器的功能、组成教学机的微程序方案的控制器设计十一　　教学机的硬布线方案的控制器设计十二　　教学机的硬布线方案的控制器设计（续）控制器教学实验说明十三　　多级结构的存储器系统综述　　　　　　　教学机控制器实验主存储器的组成与设计教学机的内存储器实例十四　　磁盘、磁带设备的组成与运行原理磁盘阵列与冗错技术　　　　　　　教学机的内存储器实验光盘机的组成与运行原理十五　　CACHE存储器的运行原理虚拟存储器的概念与实现十六　　计算机输入/输出设备综述显示器设备，针式打印机设备13\n喷墨印字机，激光印字机设备十七　　计算机输入/输出系统概述输入/输出接口的功能与组成计算机总线的功能与组成教学机的总线与输入/输出系统实例十八　　常用的输入/输出方式中断与DMA的请求、响应和处理七、课程教学重点及要求第1章概述[知识点]：概念和术语：计算机的硬件子系统和软件子系统的关系计算机体系结构和计算机组成的关系计算机硬件组成中的5大功能部件和每个部件的功能完整计算机系统的6层结构[要求]：掌握：计算机硬件组成中的5大功能部件的名称和每个部件的功能了解：完整计算机系统的6层结构第2章数字电路基础和计算机中的逻辑部件[知识点]：概念和术语：半导体，三极管，门电路，数字电路，模拟电路，现场可编程器件二极管的伏安特性，三极管的伏安特性，MOS管的伏安特性与、或、非门的功能和原理性的线路实现，几个中小规模集成电路芯片的功能与应用布尔代数，逻辑线路设计与化简技术教学计算机中的几个具体功能部件设计技术实例[要求]：本章内容不在考试范围之内第3章数据表示、运算和运算器部件[知识点]：概念和术语：数字化信息，信息编码，进位记数法，位权与有权码，数制与数制转换检错纠错编码，码距和检错纠错能力，奇偶校验码，汉明检错纠错码数据的原、反、补码表示，补码加减法运算，原码一位乘除法运算阶码，移码，尾数，规格化操作，浮点数的隐藏位，浮点数格式标准定点运算器，浮点运算器[要求]：熟练掌握：进位记数法，数制与数制转换，数据的原、反、补码表示，码距和检错纠错能力，奇偶校验码的作用和实现原理补码加减法运算，定点运算器的功能和运行原理掌握：信息编码，浮点数格式以及完成加减乘除运算的算法，浮点数的隐藏位和规格化操作，了解：汉明检错纠错码的作用和实现的数学原理（不是线路），加速乘除法运算的有关思路，浮点运算器的一般组成关于作业与教学实验：13\n本章作业较多，主要集中在数据表示，编码和数制转换，补码的加减法，浮点数据格式等方面，也有少量的原码一位乘除法运算、浮点数运算的内容，对深入理解所学知识和比较熟练地完成必要的计算很有必要，也是更好地学习运算器知识的基础，应认真完成；本章中所要求的教学实验，安排的是脱机的运算器实验的内容，作业中也有这项内容，看起来不是太难，但对掌握运算器的功能、组成、控制与使用很有成效，也是更好地学习计算机其它功能部件，特别对学好控制器部件也很重要，应认真完成。应该处理好学习知识和增长能力的关系。第4章指令、指令系统和控制器部件[知识点]：概念和术语：指令，指令系统，指令操作码，寻址方式，形式地址，有效地址精简指令集计算机（RISC），机器指令，汇编语句，汇编程序设计微程序控制器，微指令硬连线控制器，节拍发生器，CPU周期，指令周期[要求]：熟练掌握：指令操作码的编码技术，几种基本寻址方式，指令执行步骤划分、微程序控制器的功能和运行原理掌握：从形式地址到得到有效地址的处理方案，几条典型指令的执行步骤微指令下地址形成技术，硬连线控制器的功能和运行原理了解：节拍发生器，CPU周期，指令周期，汇编语句，汇编程序设计，微周期，微操作，微下地址映射关于作业与教学实验：本章的作业不是太多，而且主要围绕着教学实验内容安排。包括教学机的汇编语言程序设计，教学机的指令扩展实验内容，作业完成质量可以到教学计算机上运行检查。本章的教学实验，一个内容是汇编语言程序设计，设计完成一定功能的小程序，既用于熟悉教学机的指令系统，也为了学习简单的汇编语言程序设计方法，并为进一步学习控制器打下一点基础。教学实验的另外一项内容是扩展几条指令，重点在于通过操作教学计算机，用连续执行、单指令执行、单步骤执行3种不同的方式执行指令，看懂几条典型指令的执行步骤，每一个执行步骤中是如何控制计算机各功能部件完成指定的功能，各个步骤之间是如何实现衔接过程的，接下来才是综合应用学到的知识，设计并实现几条新指令，将其加入到原有的指令系统之中。有关控制器部件的教学实验的具体内容、操作步骤等在新版的实验指导书中有更详细的说明。第5章多级结构的存储器系统[知识点]：概念和术语：多级结构存储器，局部性原理，包含性原则，一致性原则内存储器，动态存储器器件，静态存储器器件，随机读写存储器只读存储器，多体结构存储器系统，存储器的字位扩展高速缓冲存储器，关联存储器，标志字段，命中率虚拟存储器，段式管理，段表，页式管理，页表，快速页表磁表面存储设备，存储密度，寻址时间，数据传输率，磁记录方式磁盘阵列，磁盘镜像，磁盘阵列中的数据保护，热插拔技术[要求]：熟练掌握：3级结构的存储器系统组成，局部性原理的概念，包含性原则和一致性原则的含义，动态与静态存储器器件各自的特性和应用场合，存储器的字位扩展技术、高速缓冲存储器的运行原理，虚拟存储器的概念和作用掌握：多体结构存储器系统，低位地址交叉编址的概念，高速缓存的3种映像方式，影响高速缓存命中率的因素、在虚拟存储器页式管理中，页表和快速页表各自发挥的作用了解：磁记录方式的含义，选用磁盘阵列方案的优点，磁盘阵列中的数据保护硬磁盘的原理性组成和读写原理，光盘的原理性组成和读写原理关于作业与教学实验：本章的作业偏重概念和基本原理的内容较多，有意识地放弃了一些更为具体和量化分析和计算方面的题目，目的在于突出计算机CPU部分的知识与设计技术，各章全面加重份量会造成学生负担过重。13\n针对本章的教学内容可以完成扩展内存储器容量的教学实验，在用于扩展存储器的器件插座位置插入ROM芯片，正确地给出片选信号、读写命令信号、数据信号等，写一个小程序实现对该存储器芯片的读操作功能。稍加处理，还可以实现对该ROM芯片的数据写入操作。由于本实验操作非常简单，完全可以不单独安排实验学时，而是将其安排在运算器实验或者控制器实验结束之前的十多分钟顺便完成。第6章输入输出设备和输入输出系统[知识点]：概念和术语：点阵式设备，图形，图像，阴极射线管，显示像素，分辨率，彩色显示光栅扫描方式，随机扫描方式，CRT显示器，液晶显示器针式打印机，喷墨式打印机，激光打印机总线，总线的3种类型，总线周期，总线的等待状态，成组数据传送PCI总线，EISA总线，USB总线，输入输出的数据吞吐量通用可编程接口，接口的初始化操作串行传送方式，并行传送方式，程序直接控制方式，外围处理机入出方式程序中断传送方式，中断申请，中断优先级，中断响应，中断处理与返回直接存储器存取方式（DMA），DMA周期，独占总线方式，周期挪用方式[要求]：熟练掌握：点阵式设备共有的运行原理、总线的3种类型和各自对计算机系统性能的影响掌握：显示像素，分辨率、接口卡的功能和一般组成，程序中断传送方式的工作过程、直接存储器存取方式（DMA）的工作过程，DMA周期和使用总线的方式、提高数据输入输出能力的可行途径了解：字符显示器和图形显示器的组成、运行原理，扫描方式与显示质量的关系、接口初始化操作的原理性内容和作用、3种常用的打印机的原理性组成和打印出一个点的工作过程、输入输出的数据吞吐量的计算方法关于作业与教学实验：本章的作业偏重概念和基本原理的内容较多，有意识地放弃了一些更为具体和量化分析和计算方面的题目，目的在于突出计算机CPU部分的知识与设计技术，各章全面加重份量会造成学生负担过重。受实验学时的限制，没有针对本章教学内容安排教学实验，有条件和能力的院校或者个人，可以做扩展另外一路串行接口并用其执行输入输出的实验，或者完成有关中断方面的教学实验。实验要求：学员完成教学大纲中所规定的上机实验内容（共4个实验）和机时（共１４学时），每个上机实验结束需填写实习报告，并上交指导教师评改。上机实验成绩按10%的比例计入课程学习总成绩。即每次实验满分为2.5分。有下列情形之一者不能取得本课程的学分：①缺做实验；②缺交实验报告；③实验成绩有不合格。所需完成的实验如下：(1)计算机逻辑部件实验(2)教学机使用与运算器实验(3)教学机控制器实验(4)教学机的内存储器实验作业要求：完成形成性考核册中的全部内容。九、辅导方式１、BBS站在省电大的BBS站上公布有关教学（上站电话：5103514）、教务管理（上站电话：5101804）等信息。13\n２、E-mail通过中央电大或省电大（包括分校）的E-mail（地址见教师安排）提供教学咨询及管理信息等。３、面授辅导每学期不得少于20学时，具体安排由所属辅导中心（分校）负责。４、网上辅导通过中央电大或省电大（包括分校）的网站（网址见教师安排）提供教学辅导及管理信息等。５、数据广播（VBI）由所属辅导中心（分校）负责收录、下载后提供。也可从云南广播电视大学网站（网址见后）上“数据广播”下载获取。６、下发辅导材料办学点根据自身学生的具体情况，复制或自编辅导材料以文字或光盘等形式下发学生，以方便学生自主学习。十、课程考核本课程为中央电大统设课。采用形成性考核和期末终结性考核相结合的方式，即期末考试与平时成绩相结合的考核方式，最终总成绩达到或超过60分为通过。平时成绩（作业、教学实验）占20%；期末考试占80%，为闭卷笔试考试，时间120分钟。具体考试时间由教务处另文通知。十一、教师安排王诚教授（清华大学）：Email：jsjx@cs.tsinghua.edu.cn何晓新（中央电大）：Email：hxx1@sina.com电话：010-66412233-0911（周二、四全天值班）中央电大开放教育网址：Http://www.open.edu.cn吴毓瑞（省电大）：　Email：wuyurui41@163.com电话：0871-5181529（办）、6138808（宅）（周二上午值班）云南电大网址：Http://www.yntvu.edu.cn附录：模拟试题与参考答案一1．选择题（1）下列数中最小的数是________。（A）（101001）2（B）（52）8（C）（00101001）BCD（D）（233）16（2）假定机器字长32位，采用定点小数原码表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正小数为________，最小负小数为________。（A）（B），（C），（D），2．计算题用补码运算方法计算X+Y的值及运算结果的特征（几个标志位的值）：（1）X=0.1011Y=0.1100（2）X=-0.1011Y=0.100113\n3．简答题：简述计算机运算器部件的主要功能。4．选择题（1）指令周期是指________。（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2）微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是________。（A）每一条机器指令由一条微指令来执行（B）每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行（C）一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行（D）一条微指令由若干条机器指令组成（3）在指令的寻址方式中，寄存器寻址，操作数在________中，指令中的操作数是________。（A）通用寄存器（B）寄存器编号（C）内存单元（D）操作数的地址（E）操作数地址的地址（F）操作数本身（G）指令（4）在指令的寻址方式中，存储器间接寻址，操作数在________中，指令中的操作数是________。（A）通用寄存器（B）寄存器编号（C）内存单元（D）操作数的地址（E）操作数地址的地址（F）操作数本身（G）指令5．简答题原理性地说明ADDR0,R1指令的指令格式和执行步骤。6．在教学计算机中，设计者只实现了约30条指令，留下另外约30条指令，交由实验人员选择其中若干条自己来设计指令格式、功能和执行流程，并在教学计算机上调试正确。请回答：你在设计与实现自己的指令过程中，是怎样看待和处理你的指令和已经实现的指令的关系的？至少举例说明3点。7．选择题（1）某一RAM芯片，其容量为512×8位，除电源端和接地端外，连同片选、/OE和读/写信号该芯片引出脚的最小数目应为________。（A）23（B）25（C）50（D）20（2）在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由________完成地址映射。（A）程序员相应硬件（B）编译器相应硬件（C）装入程序相应硬件（D）操作系统相应硬件13\n（3）下列说法中是正确的。（A）半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆（B）半导体RAM是易失性RAM，而静态RAM中的存储信息是不易失的（C）半导体RAM是易失性RAM，而静态RAM只有在电源不掉时，所存信息是不易失的（D）EPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种8．填空题（1）当前流行的计算机系统中，广泛采用由三种运行原理不同、性能差异很大的存储介质，来分别构建________、________和________，再将它们组成通过计算机硬软件统一管理与调度的三级结构的存储器系统。（2）CACHE存储器通常使用3种映象方式，其中________是指主存的一个字（字块）可以映像到CACHE的一个________字（字块）中，反过来。CACHE中一个字在不同时刻可能存放的是整个主存中一个________字的内容，即二者的关系是完全硬性确定的，没有任何选择余地。9．简答题高速缓存与主存在读写原理方面有何区别？10．选择题（1）在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠________来区分的。（A）不同的地址代码（B）不同的地址总线（C）不同的指令或不同的控制信号（D）上述都不对（2）为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用________。（A）通用寄存器（B）堆栈（C）存储器（D）外存11．填空题（1）计算机输入输出子系统，通常由________、________和________等3个层次的逻辑部件和设备共同组成，用于连接计算机的各个部件为一体，构成完整的整机系统，在这些部件之间实现信息的相互沟通与传送。12．简答题在教学计算机的总线设计中，提到并实现了内部总线和外部总线，这指的是什么含义？他们是如何连接起来的？如何控制二者之间的通断以及数据传送的方向？13．中断屏蔽的含义是什么？它的作用是什么？模拟试题一参考答案1．选择题（1）（C）（2）（C）2．答：1)X=0.1011Y=0.1100[X]补001011[Y]补+001100010111（溢出）2)X=-0.1011Y=0.1001[X]补110101[Y]补+00100113\n111110（无进位，结果非零，不溢出，符号位为负）3．简答题答：运算器部件是计算机五大功能部件中的数据加工部件。运算器的首要功能是完成对数据的算术和逻辑运算，由其内部的ALU承担。运算器的第二项功能是暂存将参加运算的数据和中间结果，由其内部的一组寄存器承担。另外，运算器通常还作为处理机内部传送数据的重要通路。4．选择题（1）（C）（2）（B）（3）(A，B)（4）(C，E)5．简答题答：ADDR0，R1，指令中给出操作码和R0、R1的编号，指令执行步骤：（1）程序计数器（PC）的内容送地址寄存器；（2）读内存，读出内容送指令寄存器（IR）；PC内容+1（增量）；（3）R0、R1送ALU，ALU执行加运算，运算结果存回R0寄存器；保存运算结果的特征状态。（4）检查有无中断请求，有，则响应中断，无则转入下一条指令的执行过程。6．答：例如：在指令格式、指令分组、寻址方式等安排上，新设计的指令的应该和已有指令基本相同，至少不能相互冲突；对新设计的指令，只实现其流程中具体执行步骤的控制信号，读取指令、检查中断请求等共用操作部分使用在已有指令中提供的控制信号；节拍发生器可能需要变化或修改，例如增加一个节拍状态，但不能破坏原有指令的执行；新老指令应该在同一个程序中正常执行。7.选择题（1）（D）（2）（D）（3）（C）8.填空题（1）（高速缓冲存储器，主存储器，虚拟存储器）（2）（直接映像方式，确定，确定）9．简答题答：高速缓冲存储器的运行原理，与主存储器的运行原理是有很大区别的。主存储器运行原理，是建立在每个主存地址对应主存的一个存储单元这一关系之上的。在计算机程序中，要使用主存某单元中的数据，必须在指令中给出该单元的地址。读操作时，给出这一地址后，通过译码电路，就选中主存中欲读的一个存储单元，执行读操作，读出的信息就是需要的数据。高速缓冲存储器的运行原理则完全不同，由于其存储容量很小，无法通过对原本用于读主存的地址直接进行译码来选择一个CACHE单元，而是通过映象的方法来找到所要的单元，这样CACHE的每个存储单元由3部分内容组成。第一部分内容，是CACHE的数据字段，保存从主存某一单元复制过来的数据内容。第二部分内容，是CACHE的标志字段，保存相应主存单元的地址信息，用它指明该CACHE单元的数据字段部分保存的数据是从哪一个主存单元复制过来的。第三部分内容，是CACHE单元的有效位字段，规定其值为1，表示该CACHE单元中的标志字段、数据字段的内容是有效的，为0，则说明该CACHE单元在此之前尚未使用，其标志字段、数据字段的内容是无效的。10．选择题（1）（C）（2）（B）11．填空题（1）（计算机总线，输入输出接口，输入输出设备，计算机总线）12．简答题13\n答：在教学计算机的总线设计中，CPU一侧使用的数据总线被称为内部总线，在内存储器和I/O接口一侧使用的数据总线被称为外部总线，他们经过双向三态门电路实现相互连接，而双向三态门电路本身就有一个选择接通或断开两个方向的数据信息的控制信号，还有另一个选择数据传送方向的控制信号，只要按照运行要求正确地提供出这2个控制信号即可。13．答：从CPU要不要接收中断请求，从能不能限制某些中断发生的角度，又可以把中断分成可屏蔽中断和不可屏蔽中断，那些可以被CPU通过指令限制其发出中断请求（称为屏蔽中断）的中断属于可屏蔽中断，例如对某些外围设备就可以在一段时间里执行屏蔽中断，对另外一些中断是不允许执行屏蔽中断的，例如电源掉电中断，称这类中断为不可屏蔽中断。如果由于某种事件的存在，在很短的一小段时间内，不允许CPU接收任何一个中断请求（禁止中断），靠屏蔽全部中断是不可取的。模拟试题与参考答案二1.选择题（1）下列数中最小的数是________。（A）（1010010）2（B）（512）8（C）（00101000）BCD（D）（235）16（2）某机器字长16位，采用定点小数原码表示，符号位为1位，尾数为15位，则可表示的最大正小数为________，最小负小数为________。（A）（B），（C），（D），（3）执行一条指令的顺序是________。①读取指令②执行指令③分析指令（A）①②③（B）①③②（C）③②①（D）②①③2．计算题用补码运算方法计算X+Y的值及运算结果的特征（几个标志位的值）：1)X=0.1111Y=0.11012)X=-0.1101Y=0.10113．简答题简述计算机运算器部件的主要功能。4．选择题（1）.微指令是指________。（A）一段机器指令（B）一条语句指令（C）一个微指令字（D）一条伪指令（2）在指令的寻址方式中，寄存器间接寻址，操作数在________中，指令中的操作数是________。13\n（A）通用寄存器（B）寄存器编号（C）内存单元（D）操作数的地址（E）操作数地址的地址（F）操作数本身（G）指令(3)在指令的寻址方式中，存储器直接寻址，操作数在________中，指令中的操作数是________。（A）通用寄存器（B）寄存器编号（C）内存单元（D）操作数的地址（E）操作数地址的地址（F）操作数本身（G）指令5．简答题原理性地说明条件相对转移指令的指令格式和执行步骤。6．组合逻辑（硬连线）的控制器设计控制器部件要经过哪几个阶段。7．选择题（1）某一RAM芯片，其容量为1024×8位，除电源端和接地端外，连同片选、/OE和读/写信号该芯片引出脚的最小数目应为。（A）23（B）20（C）17（D）22（2）在CACHE存储器中，当程序正在执行时，由________完成地址映射。（A）程序员（B）硬件（C）硬件和软件（D）操作系统（3）下列说法中________是正确的。（A）半导体ROM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆（B）半导体ROM是非易失性的，断电后仍然能保持记忆（C）半导体ROM是非易失性的，断电后也不能保持记忆（D）EPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种8．填空题当前流行的计算机系统中，广泛采用由三种运行原理不同、性能差异很大的存储介质来构建计算机存储体系，在CPU与________间加入________构成由硬件管理的存储结构，在主存与辅存间通过计算机硬、软件统一管理与调度组成________的另一种存储器结构。13\n9．简答题使用多体结构的主存储器的目的是什么？什么是低位地址交叉编址，其优点何在？10．选择题（1）在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指令中的________来区分的。（A）指令和不同的地址（B）指令和不同的数据（C）指令和不同的数据和地址（D）上述都不对（2）计算机中的堆栈，通常是指________一部分，但遵循先进后出的规则。（A）通用寄存器（B）虚拟存储器（C）内存（D）外存11．填空题计算机输入输出系统的硬件部分主要由________和________两部分组成，软件方面则需要有________软件的支持。12．简答题对如何使用一个硬件上已经接通的串行接口（例如INTEL8251），你知晓哪些内容？13．开中断和关中断的含义是什么？它的作用是什么？模拟试题二参考答案1.选择题（1）(C)（2）（C）（3）（B）2．答：1)X=0.1111Y=0.1101[X]补001111[Y]补+001101011100（溢出）2)X=-0.1101Y=0.1011[X]补110011[Y]补+001011111110（无进位，结果非零，不溢出，符号位为负）3．简答题13\n答：运算器部件是计算机五大功能部件中的数据加工部件。运算器的首要功能是完成对数据的算术和逻辑运算，由其内部的ALU承担。运算器的第二项功能是暂存将参加运算的数据和中间结果，由其内部的一组寄存器承担。另外，运算器通常还作为处理机内部传送数据的重要通路。4．选择题（1）.（C）（2）(C，B)(3)(C，D)5.简答题答：条件相对转移指令，指令中给出操作码和相对转移偏移值，条件转移要依据的转移判断条件；指令的执行步骤：（1）程序计数器（PC）的内容送地址寄存器；（2）读内存，读出内容送指令寄存器（IR）；PC内容+1（增量）；（3）执行条件转移指令时，要判别指定的条件，若为真，才执行：尚未修改的PC内容送ALU，相对转移偏移值送ALU，ALU执行加操作，结果送入PC；否则顺序地进入下一条指令的执行过程。6．答：(1)划分每一条指令的执行步骤，设计每一条指令的每一个执行步骤的具体操作功能；(2)确定在实现这些功能时，相关计算机各功能部件要求使用哪些控制信号；(3)需要选用什么具体逻辑线路，采用什么处理方案，来分步骤地形成并向计算机各功能部件提供出这些控制信号。7．选择题（1）（B）（2）（B）（3）（B）8．填空题（主存储器，高速缓冲存储器，虚拟存储器）9．简答题答：使用多体结构的主存储器，是为了使用可以独立读写的多个存储器，以提高对它们并行读写，快速得到多个数据的能力，缓解单个主存储器读写速度慢的矛盾。在多体结构的主存储器中，通常多选用把相邻的存储字存放在不同的存储体中，这被称为低位地址交叉的组织形式，它更符合程序运行的局部性原理，有利于同时（或时间上有覆盖）地读写地址相邻的几个存储字。10．选择题（1）（A）（2）（C）11．填空题（计算机总线，输入输出接口，操作系统）12．简答题答：使用串行接口传送数据之前，首先要对串行接口进行初始化操作，通过方式指令指定该接口电路的运行方式和控制参数，例如是同步还是异步方式，每个数据的位数，是否使用奇偶校验，停止位的位数等。接下来再通过命令指令指定接收与发送的运行要求，例如是否允许接受或发送。给出方式指令完成初始化操作的先决条件是必须在该芯片已经接收到硬件的或软件的RESET信号之后，并且仅可执行一次；给出命令指令应该在执行方式指令之后，但它却可以随时通过不同的命令指令变更芯片的运行功能。13．答：通常是在CPU内部设置一个“中断允许”触发器，只有该触发器被置为“１”状态，才允许CPU响应中断请求，该触发器被置为“0”状态，则禁止CPU响应中断请求。为此，在指令系统中，为操作“中断允许”触发器，应设置“开中断”指令（置“１”中断允许触发器）和“关中断”指令（清“０”中断允许触发器）。13