计算机组成原理教学设计专题

第一篇：计算机组成原理教学设计专题

《计算机组成原理》教学设计

一、该课程应讲授的内容体系

1．基本描述

【课程中文名称】：计算机组成原理

【课程英文名称】：PRINCIPLES OF COMPUTER ORGANIZATION 【总学时】 ：68 【讲课学时】 ：52 【实验学时】 ：16 【授课对象】 ：计算机科学与技术专业、信息安全专业、生物信息技术专业

【先修课程】 ：数字电路设计 2．教学定位

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课，在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。

3．知识点与学时分配

（1）第一章计算机系统概论（2.5学时）

计算机软硬件概念、计算机系统的层次结构、计算机的基本组成、冯•诺依曼计算机的特点、计算机的硬件框图及工作过程、计算机硬件的主要技术指标和本书结构及学习指南。

（2）第二章计算机的发展及应用（0.5学时）

计算机的产生、发展及在各个不同领域的应用。

（3）第三章系统总线（3学时）

总线的基本概念、总线的分类、总线特性及性能指标、总线结构和总线的判优控制及通信控制。（4）第四章存储器（10学时）

存储器分类和存储器的层次结构；主存储器（包括半导体存储芯片简介、静态随机存取存储器和动态随机存取存储器、只读存储器、存储器与CPU的连接、存储器的校验、提高访存速度的措施）；高速缓冲存储器（包括Cache的基本结构及工作原理、Cache--主存地址映像、替换算法）；辅助存储器（包括辅助存储器的特点及主要技术指标、磁记录原理和记录方式、磁盘存储器的结构、光盘存储器的存取原理）。

（5）第五章输入输出系统（8学时）

输入输出系统的发展概况及组成、I/O与主机的编址方式、传送方式、联络方式以及设备寻址；外部设备分类及简介、I/O接口的功能及基本组成；程序查询方式的工作原理及程序查询接口电路；程序中断方式的工作原理及程序中断接口电路、中断服务流程；DMA方式的特点、DMA接口电路的功能、组成、类型及DMA 的工作过程。

（6）第六章计算机的运算方法（12学时）

计算机中有符号数（原码、补码、反码、移码）和无符号数的表示；计算机中数的定点表示和浮点表示；定点运算（算术移位和逻辑移位、补码加减、原码补码乘法、原码补码除法）及相应的硬件配置；浮点四则运算和算术逻辑单元及进位链。

（7）第七章指令系统（4学时）

机器指令的一般格式、操作数类型和操作类型、指令的地址格式和寻址方式、指令格式举例和RISC技术。

（8）第八章 CPU的结构和功能（4学时）

CPU的功能及结构框图、指令周期、指令流水和中断系统（包括引起中断的各种因素，中断系统所需解决的共性问题，如中断请求标记、中断判优、中断响应、中断服务、中断返回、多重中断等）。

（9）第九章控制单元（4学时）

微操作命令的分析（按取指周期、间址周期、执行周期和中断周期分析不同指令的微操作命令）、控制单元的外特性、多级时序系统、控制方式和控制信号实例分析。

（10）第十章控制单元的设计（4学时）

组合逻辑设计（包括组合逻辑控制单元框图、微操作节拍安排、组合逻辑设计举例）；微程序设计（包括微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序设计举例）。

二、教材选择 本课程教材选用唐朔飞编著《计算机组成原理》（高等教育出版社，2000年7月第一版）。该教材是国家教育部提出的“面向21世纪计算机类专业教学内容和课程体系改革”课题的研究成果，是教育部高等学校计算机科学教学指导委员会统一组织编写的计算机科学与技术专业“九五”规划课程系列教材之一。

该教材根本上扭转了从二进制数制码制开始，接着按运算器、存储器、控制器、输入输出系统的顺序，逐一讲述计算机中各部件的传统写法，致使学生往往学了半个学期，仍不知其所以然，直到最后才将全部的内容连贯起来。这种自底向上的讲述方法，不易激发学生主动探求知识，也不利于“以学生为主”的教学方式。

本教材定位在原理和性能分析上。首先把学生领到计算机整体框架的制高点上，然后带领学生自顶向下，由表及里，层层细化，一步一步进入到计算机的内核，更有利于学生对计算机工作原理的理解。在深化过程中，每走一步会出现一系列悬念，每一个悬念又都启发学生主动从下一篇章寻求答案。因此在大框架的指导下，在深入细化的过程中，学生自觉的加深了对计算机的理解。在此过程中，由于突出了启发式教育，学生经过主动探求，使知识掌握得更加牢固。

2000年至今，全国开始采用此教材，实践证明了该教材确实达到了编写的设想，激发了学生主动探索的积极性，引导了学生层层深化的目的。此教材2002年获全国普通高校优秀教材二等奖，至今已印刷１２次，共１５００００册。

本课程主要参考教材为教育部高等教育司推荐的国外优秀信息科学与技术系列教学用书 William Stallings, Computer Organization and Architecture Designing for Performance(Fifth Edition), 2001.8影印版。

三、课程讲授

1．重点与难点

（1）第一章计算机系统概论

重点：本章重点突出计算机组成的概貌和框架，如下图所示。

由此使学生简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由I/O→存储器→CPU→存储器→I/O的过程，是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要让学生了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度，但其最根本的组成原理还是基于冯•诺依曼的结构。

难点：本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，只要建立计算机组成的框架即可。对指令和数据都以0或1代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。

（2）第二章计算机的发展和应用

重点：使学生了解到从1946年ENIAC诞生到二十世纪五、六十年代，由于构成计算机的元器件发展变化（由电子管→晶体管→集成电路），使计算机的性能有了很大提高，每隔6至7年，计算机便更新换代一次，运算速度约提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代，自从Intel公司生产了第一个微处理器芯片后，随着集成度成倍的提高，以每隔18个月芯片上的晶体管数就翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用，以至整个社会从制造时代进入到信息时代，出现了知识大爆炸，从而要激发学生学习本课程的积极性和主动性。

（3）第三章系统总线

重点：要求学生了解随着计算机的发展，应用领域的不断扩大，I/O设备的种类和数量也越来越多。为了更好地解决I/O设备与主机之间连接的灵活性，计算机的结构从分散连接发展成总线连接。由于各个子系统都通过总线交换信息，这就产生了总线的瓶颈问题，影响了计算机的速度。为了克服总线瓶颈又产生了多总线结构，进一步为了设计简化，便于维护，有利于批量生产，又提出了各种总线标准。特别是为了解决众多部件争用总线，必须对总线进行判优控制和通信控制。

难点：为了解决总线上各模块争夺总线的使用权，解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方如何协调配合，总线的通信控制是至关重要的。

（4）第四章存储器

重点：存储器如同人的大脑具有记忆功能一样，是计算机组成的一个重要部件，它直接影响到计算机存储信息的容量和计算机的运行速度。围绕着计算机速度的提高，容量的扩大，促使存储器从基本组成元件到整体结构都在不断的发展和完善。

当今计算机大多以半导体存储器作为主存储器，以硬盘或光盘作为辅助存储器。为了更好解决存储器的速度、容量和价格/位之间的矛盾，采用Cache-主存和主存-辅存的存储器结构，使存储器的总体性能得到很大的提高。学生必须掌握各类存储器的工作原理，以及各类存储器在存储器的存储层次结构中各自起的作用。

难点：要求学生运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU的连接电路。注意要合理选用芯片，以及CPU和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接，特别是存储芯片片选逻辑的确定。

本章另一个难点是掌握不同的Cache-主存地址映象直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。

（5）第五章输入输出系统

重点：输入输出系统是人机对话和人机交互的纽带和桥梁。由于输入输出设备工作速度与计算机主机的工作速度极不匹配，为此，既要考虑到输入输出设备工作的准确可靠，又要充分挖掘主机的工作效率，因此要求学生掌握主机与I/O交换的三种控制方式，即程序查询、程序中断和DMA，以及它们各自所需的硬件及软件支持。

难点：要对处理中断的各类软、硬件技术运用自如；要认清周期窃取的含义；要分清CPU响应中断和允许周期挪用的时间。

（6）第六章计算机的运算方法

重点：要使学生认识到计算机内部的各种运算与人们习惯的运算是不同的，不仅运算方法有差异，就是数的表示也不同。要求学生掌握计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示，以及移位、定点补码加减运算、定点原码一位乘和两位乘及补码Booth算法、定点原码和补码加减交替除法，以及浮点补码加减运算。了解不同的运算方法对运算器结构的影响，以及提高运算速度采取的各种措施，包括快速进位链的设计方法。

难点：溢出判断是各种运算方法的一个难点，而定点运算和浮点运算判断溢出的方法是不同的。对于浮点运算，应特别注意区分浮点数和用补码表示的浮点规格化形式这两个概念，前者指的是真值，后者指的是机器数，由于补码规格化数的特殊约定，两者表示的数的范围是不同的。

本章的另一个难点是掌握原码和补码运算的最根本的区别在于对符号位的处理。原码乘除法结果的符号均和数值部分的运算分开进行，而补码乘除法结果的符号是在数值部分的运算过程中自动形成的。值得注意的是机器内只设加法器，故全部减法运算实质是通过加法操作实现的，这就有一个对减数求“补”的问题。原码除法中减去除数的绝对值，一律用加上除数绝对值的补码实现。应特别注意[-x]补和[-x*]补的区别，其中x*是真值x的绝对值。

本章的第三个难点是，若浮点数的阶码采用移码运算时，其运算规则和溢出判断规则与补码运算是不同的。

（7）第七章指令系统

重点：要求学生了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能，而一旦计算机的指令系统确定以后，计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求学生掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响，掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。还应了解RISC的主要特点及其与CISC的区别。

难点：要求掌握设计指令格式的方法，学会根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位数及其含义。特别是在实际机器中，指令字长不一定等于存储字长，因此应格外注意各种寻址方法和地址格式的运用。

（8）第八章 CPU的结构和功能

重点：要认识到机器的核心是CPU，通过对CPU的功能和内部结构的了解，掌握机器完成一条指令的全过程是在CPU的统一指挥下进行的，而且CPU在不同的工作周期内访存的性质是不同的。此外还应掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用，以及为了进一步提高数据的处理能力，开发系统的并行性，在现代计算机中大量采用流水技术。

难点：中断技术在现代计算机中起着重要作用。为了更好地吃透这一内容，建议结合第五章学习，便于建立整机概念。

（9）第九章 控制单元的功能

重点：理解控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令，以及指令周期、机器周期、时钟周期与操作命令的关系。

难点：CPU的控制方式，微操作命令的分析及多级时序系统。

（10）第十章 控制单元的设计

重点：要求初步掌握控制单元的两种设计方法，从而进一步理解组合逻辑控制器和微程序控制器在设计思想、硬件组成及其工作原理方面的不同。结合时序系统的概念，学会按不同指令要求，写出其相应的微操作命令及节拍安排。

难点：微程序控制是一种更规范的控制方法，学会如何确定微指令格式，编出微指令的码点是本章的难点。

2．讲授中应注意的方法等问题

本课程要求学生树立计算机的整机工作原理，及对计算机各子系统的功能及设计或选取方法有初步的认识和掌握，因此讲好本课程要做到：

 教师本身必须对本课程的基本内容非常熟悉，并能融会贯通，也即要求本身基础非常扎实。 讲授本课程必须从宏观到微观，必须自上而下地给学生讲述计算机的整机概貌，让学生首先摆脱“电脑”神秘化的枷锁，用通俗易懂的方法，使学生学会用辩证唯物主义的思维方法去认识、了解并掌握计算机的组成及其工作原理。

 在宏观认识整机概貌的基础上，带领学生逐级剖析计算机的基本组成，如系统总线、存储器、输入输出系统、中央处理器等等。而在逐级剖析过程中，既要使学生时刻不忘整机工作的需要，又要对各级子系统进行深入的了解，使之从微观角度来认识实现计算机的自动工作，各子系统必须如何组成。最后通过第四篇控制单元的学习，引导学生真正了解计算机的有条不紊、自动协调工作都是在人们事先设计好的硬件基础上完成的，并可将这些看作是组成更高级计算机的“元素”或是“细胞”，这样，才能使学生更牢固地树立唯物主义的观念去从事计算机的开拓研究工作。

 为了加大课堂上的信息量，突出教材的重点和难点，更形象的理解各种电路中信息的流动过程和工作原理以及设计思路，课堂教学上采用多媒体教学手段。在课件制作上注重动画显示，按讲课进度控制播放速度，引导学生主动思考，由表及里，层层深入。

 为了加深学生对各部分的理解和掌握，在讲授过程中，应该配置一定数量的实验和作业习题。

四、作业安排

1．指导思想

要求学生理解计算机组成的工作原理，掌握计算机的基本运算方法及基本电路的设计方法。为此，必须用适量的作业、习题，启发学生独立思考以及熟练掌握一些基础知识和基本技能。

2．作业安排

本教材每一章都附有大量的习题，根据教学进度和学时，合理选择书上习题，以达到进一步加深理解课堂讲授的内容。每一章讲授结束，收一次作业，给出成绩，并作一次集体答疑，讲解作业中的共性问题。作业成绩记入总成绩内。没有作业成绩者不得参加考试。

五、实验环节

为了加强实践环节，强调对学生个性化的培养，要求每个学生实验前必须预习，最终实验成绩按预习情况、具体操作及实验报告综合评定，实验成绩记入总成绩内。

六、考题设计

考题设计的指导思想是注重能力的考核，而不是记忆的考核。本课程考题内容应包括：基本概念，要求叙述准确；运算方法，要求掌握几种常用的方法；基本电路设计，要求掌握设计思想和设计方法；综合能力，由此衡量各类不同学生对课程的理解和掌握程度。

考试题大致可分为四种类型，重点考察学生对基本概念、基本方法、基本技术的掌握和综合应用能力。

1．概念型

此类题重点考察学生对基本概念的掌握程度，强调对概念的准确理解而不是死记硬背。此类题的基本形式可以是选择、填空、名词解释、简答。2．计算型

此类题通过计算考核学生对所学知识的理解。例如对机器数，各种运算方法，海明码的组成和纠错，磁盘存储器的容量，机器的平均指令执行速度等知识的理解。此类题的形式可以是选择、填空、计算、问答。

3．设计型

此类题用于考察学生灵活运用所讲授的基本方法和对所学知识的理解深度。例如对存储器与CPU的连接、Cache-主存的组织方式、对应不同运算方法的运算器结构框图、机器指令格式的设计、微指令格式的设计等。此类题的形式可以是画图、问答。

4．综合型

此类题考察学生对计算机整机概念的理解，对各子系统在整机中的地位和作用以及相互之间的联系，体现学生对所学知识、思维方法、设计方法的综合运用能力。例如CPU和存储器、CPU和I/O系统之间的联系；CPU如何控制程序的运行；指令系统对机器硬件配置的影响；为了提高整机的速度，各个子系统分别可采用哪些措施等等。此类题的形式可以是画图、问答。

七．成绩评定

本课程综合成绩由三部分组成：  书面考试占总成绩的80% 平时作业占总成绩的10%  实验能力占总成绩的10% 总计满分为100分

第二篇：计算机组成原理教学设计

计算机组成原理教学设计

通电学院 12电信职本班 刘玉婷 20122622

一、教材内容分析

学习计算机组成原理会为今后学习操作系统、编译原理、计算机体系结构、计算机网络、计算机容错、并行计算、分布 式系统等课程打好基础，用层次结构的观点并以信息的加工、处理为主线研究计算机硬件结构及工作原理。本书内容覆盖了教育部“高等学校计算机科学与技术专业规范”对本课程所列知识体系中的全部核心单元及部分选修单元。既强调计算机的基本概念和基础知识，又注重与实际应用相结合，并注意反映当代的最新技术。按横向方式组织课程实例，而不拘泥于某一种具体的机型，以减少局限性。注意由浅入深、循序渐进，概念讲解清楚、通俗易懂。

二、学生分析

本课程授课对象是电子专业的大三年级的学生，在此之前学生已学习过计算机基础等相关课程，而计算机组成原理是更深一步的对计算机的探讨，使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及互连构成整机的技术；培养学生对硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力，建立牢固的整机思想。使学生学懂简单、完整的单台计算机的基本部件和整机系统组成，以及计算机部件连接关系和运行机理，了解计算机系统结构的入门性知识，掌握使用和简单维护计算机系统的基本技能。

三、教学目标设计

（1）知识与技能

介绍计算机组成原理的基本概念，包括计算机系统的基本组成和它的层次结构，计算机硬件系统的5个功能部件及其功能计算机硬件的主要的技术和性能指标计算机系统的体系结构、组成和实现概述计算机系统的发展、应用与分类。

（2）过程与方法

通过课件演示、学生交流、师生交流、人机交流等形式，培养学生利用信息技术和概括表达的能力。

（3）情感与价值观

培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精神，并激发学生主动学习的兴趣。让学生在自主解决问题的过程中培养成就感，为今后学会自主学习打下良好的基础。通过小组协作活动，培养学生合作学习的意识、竞争参与意识和研究探索的精神，从而调动学生的积极性，激发学生对学习计算机组成的兴趣。

四、教学内容设计

1．了解计算机系统硬软件的组成和它们的层次关系； 2．理解计算机硬件系统的5大功能部件和各自的功能；

3．理解计算机部件的连接关系和整机运行过程的入门性知识； 4．了解3个级别的计算机语言；

5．理解计算机系统的主要性能与技术指标； 6．理解计算机“体系结构”、“组成”和“实现”各自面对的主要问题； 7．了解计算机发展历程和应用领域； 8．了解计算机系统分类。

（1）教学重点：计算机的组成概念，计算机系统中信息的表示（2）教学难点：计算机的软件及基本工作原理

五、教学策略分析

1．掌握：属于课程中最重要的内容。要求学生能够熟练运用这部分知识对相关问题做基本的分析、计算和处理，具有基本的应用能力和举一反三的能力。2．理解：属于课程中较重要的内容。要求学生能够运用这部分知识对相关问题进行简单的分析、判断和说明，具有区别或区分容易被混淆的概念的能力，以及读懂原理框图、流程图、程序语句和简单逻辑电路图的能力。

3．了解：属于课程中与上述“掌握”和“理解”部分相关的较复杂的内容，作为提高或扩大知识面的内容。要求学生对这部分知识能够初步认识、学会、记忆或简单理解，具有简要描述、叙述、说明和举例的能力。（1）师生互动探究式教学

以教学大纲为依据，渗透新的教育理念，遵循教师为主导，学生为主体的原则，以学生已有的认知水平开展教学，使得学生老师共同探究学习。（2）情景法

用直观画面和生动有趣的游戏激发学生学习的兴趣，创设和谐的学习氛围。（3）讨论法

学生分成小组形式，各个成员之间进行交流探讨。（4）练习法

有小练习来对这节课程内容进行检验，以此来观察学生是否完全掌握。（5）演示法

通过演示数字排序的一般过程，使得师生共同互动探究计算及工作原理。

六、教学过程

本课程采用远程教学和面授辅导相结合的方式开展教学。远程教学包括要求学生收看电视录像课、网上的流媒体（IP）课件、网上教学辅导、实时和非实时答疑等多种教学形式；面授辅导应考虑学生的在职和成人特点和需求，在业余时间进行有针对性的学习指导。平时作业既是学生自我检验学习水平的一种形式，也是很重要的形成性考核手段，各级电大教学点应配合面授辅导教师督促学生独立完成并及时批改和反馈，必要时应要求学生重做。

小组讨论课是在教师引领下对预先布置的主题开展讨论的一种教学活动形式。这种教学活动能够很好地激发学生的学习兴趣，各级电大教学点应配合面授辅导教师组织实施。同时，小组讨论课也是一种形成性考核形式，教师应注意把握“引领”、“提问”和“点评”等多个教学指导环节，并依据标准给予每个学生合理的学习评价。

七、教学反思

因为整个第一章在整本书占的比重比较重要，入门是关键，学好概念性的东西才会方便日后的更深入的学习，因此吸引学生的注意力是关键问题。

1、用实物观察引入课堂，以引起学生的兴趣；

2、用图片展示计算机的工作原理及构成：

3、和同学一起完成课后练习。

第三篇：计算机组成原理

《计算机组成原理》实验任务

计

识。算机原理是计算机科学与技术及相关专业的一门专业基础课，是一门重点科，在计算机硬件的各个领域中运会用到计算计原理的有关知

本实验课程的教学目的和要求是使学生通过实验手段掌握计算机硬件的组成与设计、制造﹑调试﹑制造﹑维护等多方面的技能同时训练动手的能力，也使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练.

第四篇：计算机组成原理练习题

计算机组成原理练习题--第一章

第一章习题

一、名词解释：

ALU ： ALU称为算术逻辑单元，它由组合电路构成，是计算机中进行算术运算和逻辑运算的电路。

CPU：CPU称为中央处理器，它是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。存储器： 存储器是计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。操作系统：操作系统是管理系统资源、控制其他程序的运行，并且为用户提供操作界面的系统软件

二、选择题

1.冯·诺依曼机工作方式的基本特点是(B)。

A、多指令流单数据流 B、按地址访问并顺序执行指令 C、堆栈操作 D、存储器按内部选择地址 2.计算机硬件能直接执行的只有(B)。

A、符号语言 B、机器语言 C、机器语言和汇编语言 D、汇编语言

3.输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为（D）。A.操作系统； B.存贮器； C.主机； D.外围设备。

4.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由主要是（C）A.节约元件； B.运算速度快； C.物理器件性能所致； D.信息处理方便。5.下列（D）属于应用软件。

A.操作系统； B.编译程序； C.连接程序； D.文本处理。6.下列设备中（C）不属于输出设备。A.打印机； B.磁带机；

C.光笔； D.磁盘驱动器。7.只有当程序要执行时，它才会将原程序翻译成机器语言，并且一次只能读取、翻译并执行原程序中的一行语句，此程序称为（C）A.目标程序； B.编辑程序； C.解释程序； D.汇编程序。8.“计算机辅助设计”英文缩写为（C）

A.CAI;B.CAM;C.CAD;D.CAE.9.计算机系统中的存储系统是指（D）

A.RAM存储器；B.ROM存储器；C.主存；D.主存和辅存。10.下列（D）不是输入设备。

A.硬盘驱动器；B.键盘；C.鼠标器；D.打印机。

三、填空题

1.计算机的硬件包括 运算器 存储器 控制器 适配器 输入/输出设备。

2.在计算机术语中，将运算器和控制器合在一起称为 CPU，而将 CPU 和存储器合在一起称为 主机。3.存储 程序 并按 地址 顺序执行。这是 冯·诺依曼 型计算机的工作原理，也是计算机 自动化

工作的关键。

4.计算机软件的一般分为两大类：一类叫 系统 软件，一类叫 应用 软件。其中，数据库管理系统属于 系统 软件，计算机辅助教学软件属于 应用 软件。

5.计算机系统中的存储器分为内存 和B外存。在CPU执行程序时，必须将指令存放在 内存 中。

6.输入、输出设备以及辅助存储器统称为 外围设备。

7.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为 总线。8.汇编语言是一种面向 机器 的语言，对 机器 依赖性强，用汇编语言编制程序执行速度比高级语言 快。9.数字 计算机用来处理离散的数据，而模拟 计算机用来处理连续性的数据。

10.计算机唯一能直接执行的语言是 机器 语言。

四、问答题：

什么是CPU？什么是主机？

答：在计算机中，通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（CPU）。把CPU、存储器和输入输出接口电路合在一起构成的处理系统称为主机，存储器中存储的数据和程序是怎么区分的？

答：在存储程序的计算机中，指令和数据都以二进制的形式存储在存储器中。从储器中存储的内容本身看不出它是指令还是数据，因为它们都是二进制的代码。计算机在读取指令时把从存储器中读到的信息都看作是指令，而在读取数据时则把从存储器中读到的信息都看作是操作数，所以为了不产生混乱，在软件的编制中要注意区分存储器中的信息是程序还是数据。特别是在汇编程序设计时，用高级语言设计程序一般不会产生上述的问题。有些计算机程序是专门对程序进行操作的，如编译程序和汇编程序。所以指令也可以是计算机的操作对象。有时我们把存储在计算机中的指令和数据统称为数据，因为它们都是存储在存储器中的二进制代码，都可以作为指令的操作对象。

冯·诺依曼结构计算机的特点是什么？

答：冯·诺依曼结构计算机是一种典型的计算机组织结构，将计算机硬件分为运算器、存储器、控制器、输入部件和输出部件，采用存储程序的工作方式。冯·诺依曼结构计算机的主要外部特征是：

指令和数据都以字的方式存放在同一存储器中，没有区别，由计算机的状态来确定从存储器读出的字是指令还是数据。指令送往控制单元译码，数据送往运算器进行运算。

指令按顺序串行地执行，并由控制单元集中控制，采用一个PC计数器对指令进行寻址。

存储器是一个单元定长的一维线性空间。使用低级机器语言，数据以二进制形式表示。指令中包括操作码和地址码两部分。操作数的编码格式从数据本身不能进行区别。

单处理机结构，以运算器为中心，只有一个数据流和一个指令流。

什么是指令？什么是程序？

答：指令是机器完成某种操作的命令，典型的指令通常包含操作码和地址码两部分内容。操作码用来指定所执行的某种操作（如加、传送），地址码用来表示参加操作的数的位置或运算结果应存到何处。程序是有序指令的集合，用来解决某一特定问题。

计算机组成原理练习题--第二章

第二章习题

一、名词解释

1、原码：带符号数据表示方法之一，用一个符号位表示数据的正负，0代表正号，1代表负号，其余的代码表示数据的绝对值。

2、补码：带符号数据表示方法之一，正数的补码与原码相同；负数的补码是将二进制位按位取反后再在最低位上加1。

3、反码：带符号数据表示方法之一，正数的反码与原码相同；负数的反码是将二进制位按位取反。也就是做按位求反运算。

二、选择题

1.下列数中最小的数为（C）。

A、（101001）2 B、（52）8 C、（101001）BCD D、（233）16 2.下列数中最大的数为（B）。

A、（10010101）2 B、（227）8 C、（96）16 D、（143）5 3.某数在计算机中用8421BCD码表示为0111 1000 1001，其真值为（A）。A、789 B、789H C、1929 D、11110001001B、4.“与非门”中的一个输入为“0”，那么它的输出值是（B）。A.“0”； B.“1”；

C.要取决于其他输入端的值； D.取决于正逻辑还是负逻辑。

5.下列布尔代数运算中，（C）答案是正确的。A.1+1=1； B.0+0=1； C.1+1=10；

D.以上都不对。

６．在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是__D____。A.BCD码 B.16进制 C.格雷码 D.ASCⅡ码 ７．（2000）10化成十六进制数是___B___。

A．（7CD）16 B。（7D0）16 C。（7E0）16 D。（7FO）16 ８．根据国标规定，每个汉字在计算机内占用___B___存储。

A.一个字节 B.二个字节 C.三个字节 D.四个字节

三、填空题

1.字符信息是 符号 数据，属于处理 非数值 领域的问题。国际上采用的字符系统是七单位的C ASCII 码

２．汉字的__输入编码（或输入码）_内码（或机内码）___、_ 字模码

_____、______是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码。３．一位十进制数，用BCD码表示需___4___位二进制码，用ASCII码表示需__7____位二进制码。

四、问答题

在整数定点机中，若寄存器的内容为80H，当它分别代表原码、补码、反码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少？ 答：[X]原=10000000，X=0 [X]补=10000000，X=-128 [X]反=10000000，X=-127 X=100000002=128 ２、请将十进制数（123.375）转化成二进制数、八进制数、十六进制数。二进制 1111011.011 八进制 173.3 十六进制 7B.3 计算机组成原理练习题--第三章、第四章

第三章习题

一、名词解释

上溢：指数据的绝对值太大，以至大于数据编码所能表示的数据范围。下溢：指数据的绝对值太小，以至小于数据编码所能表示的数据范围。

二、选择题

1.计算机系统中采用补码运算的目的是为了（C）。A、与手工运算方式保持一致 B、提高运算速度 C、简化计算机的设计 D、提高运算的精度 2.运算器虽有许多部件组成，但核心部分是（B）。

A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、通用寄存器

3.运算器中，减法运算一般通过（D）来实现。

A、原码运算的二进制减法器 B、补码运算的二进制减法器 C、补码运算的十进制加法器 D、补码运算的二进制加法器

4.在定点数运算中产生溢出的原因是(C)。A、运算过程中最高位产生了进位或借位 B、参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C、运算的结果的操作数超出了机器的表示范围 D、寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 5.下列有关运算器的描述中，_D_____是正确的。

A.只做算术运算，不做逻辑运算 B.只做加法

C.能暂时存放运算结果 D.既做算术运算，又做逻辑运算

6.设X=－0.1011，则〔Ｘ〕补为_C_____。A.1.1011 B.1.0100 C.1.0101 D.1.1001 7.定点运算器用来进行___B___。

A.十进制数加法运算 B.定点数运算

C.浮点数运算 D.即进行定点数运算也进行浮点数运算

三、填空题

1.一个定点数由_符号位_____和_ 数值域 _____两部分组成。

2.运算器的两个主要功能是： _算术运算 _____，_逻辑运算 _____。

四、问答题

1.用补码运算方法求x+y=？x-y=? x=0.1001 y=0.1100 1.（1）[X]补 = 00.1001 [X]补 = 00.1001 + [Y]补 = 00.1100 + [-Y]补 = 11.0100 [X+Y]补 = 01.0101 [X-Y]补 = 11.1101 因为双符号位相异，结果发生溢出。X-Y =-0.0011(2)x=-0.0100 y=0.1001

（2）

[X]补 = 11.1100 [X]补 = 11.1100 + [Y]补 = 00.1001 + [-Y]补 = 11.0111 [X+Y]补 = 00.0101 [X-Y]补 = 11.0011 所以X+Y = +0.0101 X-Y =-0.1101 第四章习题

一、名词解释

寻址方式：对指令的地址码进行编码，以形成操作数在存储器中的地址的方式。

RISC：精简指令系统计算机。采用简化的指令系统；运算指令为寄存器-寄存器型，指令以流水方式执行；使用较多的通用寄存器以减少访存；采用由阵列逻辑实现控制器；采用优化编译技术。

指令是计算机能够识别和执行的操作命令。

指令系统一台计算机或一个计算机系统，能够执行的各种指令的集合。

二、选择题

1.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（B）。A、实现存储程序和程序控制

B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、可以直接访问外存

D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度

2.二地址指令中，操作数的物理位置可安排在（C）。A、栈顶和次栈顶 B、两个主存单元 C、一个主存单元和一个寄存器 D、两个寄存器

3.对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 D、寄存器间接 4.寄存器间接寻址方式中，操作数处在（B）。

A、通用寄存器 B、主存单元 C、程序计数器 D、堆栈 5.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于（C）。A、基值寄存器内容加上形式地址（位移量）B、堆栈指示器内容加上形式地址 C、变址寄存器内容加上形式地址 D、程序计数器内容加上形式地址

6.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 7.指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式。采用跳跃寻址方式，可以实现（D）。

A、堆栈寻址 B、程序的条件转移

C、程序的无条件转移 D、程序的条件转移或无条件转移 8.位操作类指令的功能是（C）。

A、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测（0或1）B、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态强置（0或1）C、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置 D、进行移位操作

9.指出下面描述汇编语言特性的句子中概念上有错误的句子。C A、对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B、汇编语言对机器的依赖性高

C、汇编语言的源程序通常比高级语言源程序短小 D、汇编语言编写的程序执行速度比高级语言快 10.下列说法中不正确的是（C）。

A、变址寻址时，有效数据存放在主存中 B、堆栈是先进后出的随机存储器

C、堆栈指针SP的内容表示当前堆栈内所存储的数据的个数 D、内存中指令的寻址和数据的寻址是交替进行的

三、填空题

1.一台计算机所有 机器 指令的 集合，称为这台计算机的指令系统。

2.堆栈是一种特殊的数据 寻址方式，它采用先进后出 原理。按结构不同分为 寄存器 堆栈和 存储器 堆栈。

3.一个较完善的指令系统包含 数据传送 类指令，算术运算 类指令，逻辑运算 类指令，程序控制 类指令，系统控制

类指令，I/O 类指令，字符串 类指令。4.二地址指令中，操作数的物理位置有三种型式，它们是：寄存器-寄存器（RR）寄存器-存储器（RS）型、存储器-存储器（SS）型和。5.寄存器直接寻址是操作数在通用寄存器中，寄存器间接寻址是 操作数地址是通用寄存器的编号，所以指令执行的速度前者比后 操作数在主存单元中，通用寄存器中的内容作为操作数地址 快。

6.条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是程序控制 指令。

7.数据传送类指令的功能是实现 主存储器 和 寄存器 之间，或 寄存器 和 寄存器 之间的数据传送。

四、问答题

１、基址寻址方式和变址寻址方式有什么优点？

１、答：这两种寻址方式的优点是：第一，可以扩大寻址能力。因为同形式地址相比，基值寄存器的位数可以设置得很长，从而可在较大的存储空间中寻址。第二，通过变址寻址方式，可以实现程序的浮动。也就是可装入存储器中的任何位置。变址寻址可以使有效地址按变址寄存器的内容实现有规律的变化，而不会改变指令本身。

第五章习题

一、名词解释

1、RAM：

2、ROM：

3、EPROM：

4、虚拟存储器：

5、段式管理：

6、页式管理：

7、段页式管理：

8、固件： 选择题

1.存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来()。

A、存放数据 B、存放程序 C、存放数据和程序 D、存放微程序

2.计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是()。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的矛盾 3.存储周期是指()。存储器的读出时间 B、存储器的写入时间

C、存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔 D、存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 4.和外存储器相比，内存储器的特点是()。

A、容量大，速度快，成本低 B、容量大，速度慢，成本高 C、容量小，速度快，成本高 D、容量小，速度快，成本低 5.主存储器和CPU之间增加cache的目的是()。

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通用 6.采用虚拟存储器的主要目的是()。A、提高主存储器的存取速度

B、扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C、提高外存储器的存取速度 D、扩大外存储器的存储空间

7.常用的虚拟存储系统由()两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。

A、主存-辅存 B、快存-主存 C、快存-辅存 D、通用寄存器-主存

8.以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是()。

A、DRAM B、SRAM C、FLASH D、EPROM 9.虚拟段页式存储管理方案的特点为()。

A、空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接 B、空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接 C、空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接 D、空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接 10.在cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射在cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为()。

A、全相联映射 B、直接映射 C、组相联映射 D、混合映射 填空题

1.对存储器的要求是，，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用 体系结构。

2.存储器的技术指标有，,。

3.CPU能直接访问 和，但不能直接访问 和。

4.cache是一种 存储器，是为了解决CPU和主存之间 不匹配而采用的一项重要的硬件技术。现发展为 体系； 分设体系。5.主存与cache的地址映射有、、三种方式。6.半导体SRAM靠 存储信息，半导体DRAM则是靠 存储信息。

7.DRAM存储器的刷新一般有、和 三种方式，之所以刷新是因为。

8.虚拟存储器通常由 和 两级存储系统组成。为了在一台特定的机器上执行程序，必须把 映射到这台机器主存储的 空间上，这个过程称为 9..主存、快速缓冲存储器、通用寄存器、磁盘、磁带都可用来存储信息，按存取时间由快至慢排列，其顺序是。10.欲组成一个64K×16位的存储器，若选用32K×8位的存储芯片，共需 片；若选用16K×1位的存储芯片，则需 片；若选用1K×4位的存储芯片共需 片。问答题

1.试比较RAM和ROM。

解释下列概念：读时间和读周期。

提高存储器速度可采用哪些措施？简要说明之。

用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。

第五章习题答案

一、名词解释

1、随机访问存储器，能够迅速方便地访问任何地址中的内容，访问的速度与存储位置无关。

2、只读存储器，一种只能读取数据但不能写入数据的存储器。可擦写可编程的ROM，用户可以对其编程多次。

4.在内存与外存间建立的层次体系，使得程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器，主要用于解决计算机中主存储器的容量问题。5.一种虚拟存储器的管理方式，将虚拟存储空间分成段，段的长度可以任设定，并可以放大和缩小。

6.一种虚拟存储器的管理方式，将虚拟存储空间等分成固定容量的页，需要时装入内存。

7.一种虚拟存储器的管理方式，将存储空间按逻辑模块分成段，每段又成若干个页。

8.固化在硬件中（如写入ROM）的固定不变的常用软件。

二、选择题

1、C

2、D

3、C

4、C

5、A

6、B

7、A

8、C

9、D

10、A

三、填空题

1、容量大 速度快 成本低 多级存储

2、存储容量 存取时间 存储周期 存储器带宽

3、cache 主存 磁盘 光盘

4、高速缓冲 速度 多级 cache 指令cache和数据cache

5、全相联 直接 组相联

6、触发器 电荷存储器件

7、集中式 分散式 异步式 有电荷泄漏，需定期补充

8、主存 辅存 逻辑地址 物理地址 地址映射

9、通用寄存器、cache、主存、磁盘、磁带 10、4 64 256

四、问答题

1、RAM是随机存储器，在程序的执行过程中既可读出又可写入。ROM是只读存储器，在程序执行过程中只能读出信息，不能写入信息。

2、读周期是存储器进行两次连续读操作的最少时间间隔；读时间是从CPU给出地址有效信号到被选单元的内容读到数据线上的这段时间，读周期大于读时间。

3、提高存储器的速度可采取三种措施。（1）采用高速器件，选用存取周期小的芯片，整个存储器的速度便可以提高。（2）采用Cache，CPU将最近期要用的信息先调入Cache，而Cache的速度比主存快得多，这样CPU每次只需从快速缓存中取出（或存入）信息，从而缩短了访存时间，提高了存取速度。（3）采用多体交叉存储器。

4、答： 所需芯片总数（64K×32）÷（16K×16）= 8片 因此存储器可分为4个模块，每个模块16K×32位，各模块通过A15、A14进行2：4译码

第六章习题

一、名词解释 指令周期： 机器周期： 微程序： 微指令： 控制寄存器

二、选择题

1.中央处理器是指（）。

A、运算器 B、控制器

C、运算器和控制器 D、运算器，控制器和主存储器 2.在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。A、主存地址寄存器 B、程序计数器 C、指令寄存器 D、状态条件寄存器 3.操作控制器的功能是（）。

A、产生时序信号 B、从主存取出一条指令

C、完成指令操作码译码 D、从主存取出指令，完成指令操作码译码，产生有关的操作控制信号。

4.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 5.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

6.下列部件中不属于控制器的部件是（）。A、指令寄存器 B、操作控制器 C、程序计数器 D、状态条件寄存器 7.计算机操作的最小时间单位是（）。A、时钟周期 B、指令周期 C、CPU周期 D、微指令周期

三、填空题

1.中央处理器CPU具有 控制，控制，控制，加工等基本功能。

2.CPU从 取出一条指令并执行这条指令的时间和称为。3.多媒体CPU是带有 技术的处理器。

4.在CPU中，指令寄存器的作用是，程序计数器的作用是，程序状态字寄存器PSW的作用是，地址寄存器的作用是。5.控制器主要包括、、、和。6.CPU周期也称为，一个CPU周期包含若干个。

7.早期的计算机基于冯·诺依曼体系结构，采用 处理，其主要特征是。现代的计算机系统广泛采用 处理。

四、问答题

１、中央处理器有哪些基本功能？由哪些基本部件构成？

２、CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。(1)标明图中四个寄存器的名称。

(2)简述指令从主存取到控制器的数据通路。

(3)数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。第六章习题答案

一、名词解释

1、从一条指令的启动到下一条指令启动的间隔时间。指令执行中每一步操作所需的时间。

存储在控制存储器中的完成指令功能的程序，由微指令组成。控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分。存放微程序的只读存储器。

二、选择题

１、Ｃ ２、Ｂ ３、Ｄ ４、Ｃ

5、Ｂ

6、Ｄ

7、Ａ

三、填空题

１、指令 操作 时间 数据

2、存储器 指令周期

3、A、MMX

4、保存当前正在执行的一条指令 跟踪后继指令的地址

保存处理器的状态信息和中断优先级 保存CPU当前所访问的主存单元的地址

5、指令寄存器 指令译码器 程序计数器 时序发生器 操作控制器

6、机器周期 时钟周期

7、串行 指令执行过程串行完成 并行

四、问答题 １、答：

指令控制。即对程序运行的控制，保证指令序列执行结果的正确性。操作控制。即指令内操作步骤的控制，控制操作步骤的实施。数据运算。即对数据进行算术运算和逻辑运算。异常处理和中断处理。如处理运算中的溢出等错误情况以及处理外部设备的服务请求等。

计算机的中央处理器还可具有存储管理、总线管理、电源管理等扩展功能。中央处理器主要由控制器和运算器两部分构成，运算器由算术逻辑单元和各种寄存器组成。在CPU中可以有多种寄存器。如指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、数据寄存器（DR）、地址寄存器（AR）和状态寄存器（SR）。寄存器与运算器之间传递信息的线路称为数据通路。

２、答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC（2）主存→ 缓冲寄存器DR → 指令寄存器IR → 操作控制器

（3）存储器读：M → DR → ALU → AC 存储器写：AC → DR → M 第七章习题

一、名词解释 １、总线 ２、共享 ３、分时

４、分时共享 ５、接口

二、选择题

1.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时（）。A、减少了信息传输量 B、提高了信息传输的速度 C、减少了信息传输线的条数

2.系统总线中地址线的功用是（）。A、用于选择主存单元

B、用于选择进行信息传输的设备

C、用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址 D、用于传送主存物理地址和逻辑地址

3.在单机系统中，三总线结构的计算机的总线系统由（）组成。A、系统总线、内存总线和I/O总线 B、数据总线、地址总线和控制总线

C、内部总线、系统总线和I/O总线 D、ISA总线、VESA总线和PCI总线

4.在（）的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。

A、单总线 B、双总线 C、三总线 D、多种总线 5.计算机系统的输入输出接口是（）之间的交换界面 A、CPU与存储器 B、主机与外围设备 C、存储器与外围设备 D、CPU与系统总线 6.下列各种情况中，应采用异步传输方式的是（）。A、I/O接口与打印机交换信息 B、CPU与存储器交换信息 C、CPU与I/O接口交换信息 D、CPU与PCI总线交换信息

三、填空题

1.总线有 特性、特性、特性、特性，因此必须。2.微型计算机的标准总线从16位的 总线发展到32位的 总线和 总线，又进一步发展到64位的 总线。3.衡量总线性能的重要指标是。

4.在三种总线结构的计算机中，其中

和

结构的计算机，I/O设备之间的信息可以由设备直接传送，而在结构的计算机中，却不能直接进行设备到设备的传送。

5.总线是计算机系统中各部件之间进行信息传送的公共通路，为使总线可靠的工作和减轻负载，总线上的部件大都配有

电路，该电路的输出的状态是、和。

6.根据逻辑部件的连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构基本有、、三种类型，其中 吞吐能力最强。

四、问答题

1.什么是总线？如何分类？ 2.画出PCI总线结构框图。第七章习题答案

一、名词解释

１、总线是能被系统中多个部件分时共享的一组信息传输线及相关逻辑。２、共享是指总线所连接的各部件都通过它传递信息。

３、分时是指在某一时刻总线只允许有一个部件将信息送上总线。

４、分时共享是总线的主要特征，在计算机系统中，将不同来源和去向的信息在总线上分时传送，不仅可减少传输线的数量，简化控制和提高可靠性，而且便于扩充更新新的部件。

５、接口是指ＣＰＵ和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。

二、选择题

1、Ｃ ２、Ｃ ３、Ａ ４、Ａ ５、Ｂ ６、Ａ

三、填空题

1、A、物理 B、功能 C、电气 D、机械 E、标准化

2、A、ISA B、EISA C、VESA D、PCI ３、A、总线带宽

4.Ａ、片总线 Ｂ、外总线 Ｃ、内总线

5.A、三态逻辑 B、高电平C、低电平D、高阻

６、A、单总线 Ｂ、双总线 Ｃ、三总线 Ｄ、双总线

四、问答题 １、总线是计算机系统中各部件之间进行信息传送的公共通路。总线有内总线和外总线之分。一般把芯片的总线称为内总线，把同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和I/O接口间的相互连线，以及多台处理机之间的连线称为外总线。通常把这些传输线分为地址线、数据线和控制线，分别用于传输地址、数据和控制信号。

２、PCI总线结构框图

第八章习题

一、名词解释 单级中断： 多级中断： 中断屏蔽： 现场保护： 中断向量：

二、选择题

1.中断发生时，由硬件保护片更新程序计数器PC，而不是由软件完成，主要是为了()。

A、能进入中断处理程序并能正确返回原程序 B、节省内存

C、提高处理机的速度 D、使中断处理程序易于编制，不易出错 2.中断向量地址是()。

A、子程序入口地址 B、中断源服务程序入口地址 C、中断服务程序入口地址 D、中断返回地址

3.在单级中断系统中，CPU一旦响应中断，则立即关闭()标志，以防止本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。A、中断允许 B、中断请求 C、中断屏断

4.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 5.中断允许触发器用来()。

A、表示外设是否提出了中断请求 B、CPU是否响应了中断请求 C、CPU是否正在进行中断处理 D、开放或关闭可屏蔽硬中断 6.在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是()。A、在总线控制器发出的控制信号控制下完成的

B、在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的 C、由CPU执行的程序完成的 D、由CPU响应硬中断处理完成的 7.下列陈述中正确的是()。

A、中断响应过程是由硬件和中断服务程序共同完成的

B、每条指令的执行过程中，每个总线周期要检查一次有无中断请求 C、检测有无DMA请求，一般安排在一条指令执行过程的末尾 D、中断服务程序的最后一条指令是无条件转移指令

8.如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求。若要调整中断事件的响应次序，可以利用()。A、中断嵌套 B、中断向量 C、中断响应 D、中断屏蔽 9.通道程序是由()组成。A、I/O指令 B、通道指令（通道控制字）C、通道状态字 10.并行I/O标准接口SCSI中，块适配器中可以连接()台具有SCSI接口的设备。

A、6 B、7 C、8 D、10

三、填空题

1.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理除程序 方式，程序 方式外，还有 方式、方式和 方式。

2.程序中断方式是各类计算机中广泛使用一种 方式，当某一外设的数据准备就绪后，它主动向 发出请求信号，后者响应中断请求后，暂停运行主程序，自动转移到该设备的。

3.中断处理需要有中断、中断 产生、中断 等硬件支持。4.如果CPU处于中断允许状态，则可立即接受中断请求进行中断响应。一旦进入中断响应过程，CPU会立即自动，并将当前 和 的内容保存到 中。

5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使 和 并行工作。6.DMA技术的出现使得 可以通过 直接访问，与此同时，CPU可以继续执行程序。

7.通道是一个特殊功能的，它有自己的 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责 功能。

8.并行I/O接口 和串行I/O接口 是两个最具有权威性和发展前景的 技术。

9.IEEE1394是 I/O标准接口，与SCSI相比，它具有更高的 和 实时性，具有更小的 和连接的方便性。

四、问答题

１、什么是中断源？有哪些中断源？

２、中断的过程与子程序调用有哪些区别？

３、什么是中断优先级？怎样确定中断的优先级？ ４、什么是中断屏蔽？

５、CPU的中断控制部件有哪些功能？ ６、什么叫中断嵌套？ 第八章习题答案

一、名词解释

简单的处理中断方法，与多级中断对应，各种中断的优先级一样。在处理一个中断时不响应另一个中断请求，所以是单重中断。

处理多重中断的方法，采用按优先级的方法，在处理某级中断时，与它同级的中断或比它低级的中断请求不能中断它的处理，而比它优先级高的中断请求则能中断它的处理。

在处理中断时阻止其他中断。

保存CPU的工作信息，如各寄存器的值。

由发出中断请求的设备通过输入输出总线主动向CPU发出一个识别代码。

二、选择题

１、Ａ ２、Ｂ

3、Ｃ

4、Ｂ

5、Ｄ

6、Ｂ

7、Ａ

8、Ｄ

9、Ｂ

10、B

三、填空题

１、查询 中断 DMA 通道 外围处理机 ２、数据交换 CPU 中断服务程序

３、、优先级仲裁 向量 控制逻辑

４、禁止中断 程序计数器 程序状态字寄存器 堆栈 ５、CPU 外设

6、外围设备 DMA控制器 内存

7、处理器 指令和程序 数据处理

8、SCSI IEEE1394 标准接口

9、串行 数据传输率 数据传送 体积

四、问答题

１、答：（1）内部中断。由CPU的某种内部因素引起。

（2）外部中断。由中断信号引起的中断。用于处理各种定时操作和其他外围设备的操作。

（3）软件中断。由自陷（trap）指令引起，用于调用操作系统服务程序，如应用程序中需要进行输入输出操作时调用操作系统例程。２、答：中断的过程类似于子程序的调用，其区别主要有： 中断服务程序与中断时CPU正在运行的程序是相互独立的，它们之间没有确定的关系。子程序调用时转入的子程序与正在执行的程序段是同一个程序的两部分。中断一般是由硬件的信号产生的，除了软件中断。子程序调用是由转移指令引起的。

中断服务程序的地址是由硬件决定的。子程序调用由转移子程序的指令在地址码中指定子程序地址。

中断过程中要存储所有的状态信息，子程序调用时可以只保存PC的值。中断程序调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时发生的中断进行裁决等，而在一般子程序调用中则没有这种操作。

３、答：（1）中断优先级是在同时出现了几个中断请求的情况下，CPU对中断响应的顺序，优先级高的中断先得到响应。

（2）中断源的优先级是计算机用户根据中断的必要性和实时性要求制定的，同时还要兼顾操作系统的需求。通常把硬件故障的中断优先级定为最高。如电源故障的中断一般是不可屏蔽的紧急中断。而软件中断的优先级则一般较低。某些特殊的中断，如虚拟存储器管理中的页面失效中断，要求在指令没有执行完时就得到响应，因为在发生页面失效时，如不立即处理，就无法得到指令的操作数，该指令也就不可能执行完成。

４、答：中断屏蔽是一种使某个中断源的请求暂时不起作用的措施。该中断请求仍然保留，直到对它的屏蔽撤消时才可得到响应。屏蔽措施也是调整中断响应顺序的措施。常见的中断屏蔽方法是采用屏蔽寄存器。由屏蔽寄存器的输出决定是否屏蔽某一中断。屏蔽寄存器一般可以用指令修改，这样系统软件就可以对中断屏蔽进行控制。中断屏蔽的方法一般是将中断源进行分级，使得某一级的中断可以屏蔽另一级的中断，而某些级的中断不能屏蔽另一些中断的响应。分级的屏蔽通常将中断分成高低不等的中断优先级，优先级高的中断可以屏蔽优先级低的中断。在采用屏蔽寄存器的情况下，软件可以灵活地设置中断的屏蔽。５、答：CPU的中断控制部件通常具有以下功能：（１）允许和禁止中断源的请求。

（２）断点的现场和恢复中断点的现场。（３）转向相应中断源的服务程序。（４）对多个中断请求进行判优裁决。

（５）允许低级中断的服务程序被高级中断请求中断。

６、答：中断嵌套是指令在多重中断方式下，CPU在处理一个中断请求时，又被另一个中断请求所打断，进入新的中断处理过程的现象。

第九章习题

一、名词解释

1、磁道：

2、扇区：

3、调制解调器：

二、选择题

1.计算机的外围设备是指（）。A、输入/输出设备 B、外存设备

C、远程通信设备 D、除了CPU和内存以外的其它设备

2.在微型机系统中外围设备通过（）与主板的系统总线相连接。A、适配器 B、设备控制器 C、计数器 D、寄存器

3.带有处理器的设备一般称为（）设备。A、智能化 B、交互式 C、远程通信 D、过程控制

4.CRT的颜色数为256色，则刷新存储器每个单元的字长是（）。A、256位 B、16位 C、8位 D、7位 5.磁盘驱动器向盘片磁层记录数据时采用()方式写入。A、并行 B、串行 C、并一串行 D、串一并行 6.一张3.5英寸软盘的存储容量为 MB，每个扇区存储的固定数据是。

A、1.44MB，512B B、1MB，1024B C、2MB，256B D、1.44MB，128B 7.一张CD-ROM光盘的存储容量可达 MB，相当于 多张1.44MB的3.5英寸软盘。

A、400，600 B、600，400 C、200，400 D、400，200 8.以下描述中基本概念正确的句子是()。

A、硬盘转速高，存取速度快 B、软盘转速快，存取速度快 C、硬盘是接触式读写 D、软盘是浮动磁头读写 9.显示器的主要参数之一是分辨率，其含义为()。

A、显示屏幕的水平和垂直扫描频率 B、显示屏幕上光栅的列数和行数 C、可显示不同颜色的总数 D、同一幅画面允许显示不同颜色的最大数目 10.在软盘存储器中，软盘适配器是()。

A、软盘驱动器与CPU进行信息交换的通道口 B、存储数据的介质设备 C、将信号放大的设备 D、抑制干扰的设备

三、填空题

1.外围设备大体分为 设备、设备、设备、设备、设备五大类。

2.不同的CRT显示标准所支持的最大 和 数目是 的。3.温彻斯特磁盘是一种采用先进技术研制的 磁头、盘片的磁盘机，它将磁头、盘片、电机等驱动部件读写电路等组装成一个 机电一体化整体，成为最有代表性的 存储器。

4.软磁盘和硬磁盘的 原理与 方式基本相同，但在 和 上存在较大的差别。

5.光盘是近年来发展起来的一种 设备，是 不可缺少的设备。按读写性质分，光盘分 型、型、型三类

6.按所显示的信息的内容分类，显示器可以分为 显示器、显示器和 显示器三大类。

四、问答题

１、外存的技术指标一般包括哪些？

２、设有16个固定磁头的硬盘，每磁道存储容量为62500字节，盘驱动器转速为2400转／分，试求最大数据传输率。第九章习题答案

一、名词解释

1、盘片存放数据的同心圆。

2、为磁道的一部分，将每个磁道分成几个小区域，此区域即为扇区。

3、是使计算机通过电话线与其他计算机连接的设备，承担了信号转换任务。

二、选择题

１、Ｄ ２、Ａ ３、Ａ

4、Ｃ

5、Ｂ

6、Ａ

7、Ｂ

8、Ａ

9、Ｂ

10、Ａ

三、填空题

１、输入 输出 外存 数据通信 过程控制 ２、分辨率 颜色 不同

3、可移动 固定 不可拆卸 硬磁盘

4、存储 记录 结构 性能

5、外存 多媒体计算机 只读 一次 重写

6、A、字符 B、图形 C、图像

四、问答题

１、外存的技术指标一般包括：（1）记录密度（又包括道密度和位密度两种）。（2）存储容量（盘面数每个盘面的磁道数每个磁道记录的二进制代码数）。（3）平均访盘时间（包括寻找时间、等待时间和传送时间）。（4）数据传送速率（每秒钟内存入或读出二进制代码的个数）

２、磁盘转速为2400转/分=40转/秒。16个固定磁头，每次读出16位，即2个字节，故每转一圈读出62500×2字节，所以最大数据传输率为62500×2×40=5000000字节/s

一单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案并将其号码填在题干的括号内每小题

分共 分)

若十进制数据为 则其八进制数为()

A

B

C

D

若 x 补 = 则 x 原 =()

A

B

C

D

若定点整数 位含 位符号位补码表示则所能表示的绝对值最大负数为()

A

B()

C

D()

若脂用双符号位则发生正溢的特征是双符号

位为()

A

B

C

D

浮点加减中的对阶的()

A 将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码

相同

B 将较大的一个阶码调整到与较小的一个阶码

相同

C 将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同

D 将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同

原码乘法是()

A 先取操作数绝对值相乘符号位单独处理

B 用原码表示操作数然后直接相乘

C 被乘数用原码表示乘数取绝对值然后相乘

D 乘数用原码表示被乘数取绝对值然后相乘

原码加减交替除法又称为不恢复余数法因此

()

A 不存在恢复余数的操作

B 当某一步运算不够减时做恢复余数的操作

C 仅当最后一步余数为负时做恢复余数的操作

D 当某一步余数为负时做恢复余数的操作

为了缩短指令中某个地址段的位数有效的方

法是采取()

A 立即寻址

B 变址寻址

C 间接寻址

D 寄存器寻址

堆栈指针 SP 的内容是()

A 栈顶单元内容

B 栈顶单元地址

C 栈底单元内容

D 栈底单元地址

高速缓冲存储器 Cache 一般采取()

A 随机存取方式

B 顺序存取方式

C 半顺序存取方式

D 只读不写方式

若存储周期 ns 每次读出 位则该存储器的数

据传送率为()

A × 字节 / 秒

B M 字节 / 秒

C × 字节 / 秒

D M 字节 / 秒

半导体静态存储器 SRAM 的存储原理是()

A 依靠双稳态电路

B 依靠定时刷新

C 依靠读后再生

D 信息不再变化

在不同速度的设备之间传送数据()

A 必须采用同步控制方式

B 必须采用异步控制方式

C 可以选用同步方式也可选用异步方式

D 必须采用应答方式

挂接在总线上的多个部件()

A 只能分时向总线发送数据并只能分时从总线

接收数据

B 只能分时向总线发送数据但可同时从总线接

收数据

C 可同时向总线发送数据并同时从总线接收数

据

D 可同时向总线发送数据但只能分时从总线接

收数据

二简答题(每小题 分共 分)

硬连线控制器如何产生微命令?产生微命令的主要条件是哪些?

何谓中断方式?它主要应用在什么场合?请举

二例

在 DMA 方式预处理(初始化)阶段 CPU 通过

程序送出哪些信息?

总线的分类方法主要有哪几种?请分别按这几

种法说明总线的分类

(不算 CPU 中的寄存器级)存储系统一般由哪三级组成?请分别简述各层存储器的作用(存放什么内容)及对速度容量的要求

中断接口一般包含哪些基本组成?简要说明它

们的作用

三名词解释题(每小题 分共 分)

基数

DRAM

堆栈

立即寻址方式

总线

逻辑地址

微程序控制器

同步通信方式

DMA 方式

随机存取方式

四计算题(分)

请用补码一位乘中的 Booth 算法计算 x · y= ?

x= y= 列出计算过程

五设计题(共 分)

(分)画出单总线 CPU 内部框图(寄存器级)拟出加法指令 ADD R(R)的读取与执行流程源寻址方式采用寄存器间址方式

(分)用 K × / 片的存储芯片构成一个 K × 的存储器地址线 A A(低)双向数据线 D D WE 控制读写 CE 为片选输入端画出芯片级逻辑图注明各种信号线列出片选逻辑式

年(上)计算机组成原理试卷答案

计算机组成原理试卷参考答案

一单项选择题(每小题 分共 分)

B D C D B

A A C D B

A C A C B

二简答题(每小题分共分)

硬连线控制器依靠组合逻辑电路产生微命令(分)组合逻辑电路的输入是产生微命令的条件主要有A指令代码B时序信号C程序状态信息与标志位D

外部请求信号(分)

A中断方式指CPU在接到随机产生的中断请求信号后暂停原程序转去执行相应的中断处理程序以处理该随机事件处理完毕后返回并继续执行原程

序;(分)

B主要应用于处理复杂随机事件控制中低速

I/O;(分)

C例打印机控制故障处理(分)

向DMA控制器及I/O接口(分离模式或集成模式

均可)分别送出如下信息

A测试设备状态预置DMA控制器工作方式;(分)

B主存缓冲区首址交换量传送方向;(分)

C设备寻址信息启动读/写(分)

A按传送格式分为串行总线并行总线;(分)

B按时序控制方式分为同步总线(含同步扩展总

线)异步总线;(分)

C按功能分为系统总线CPU内部总线各种局部总

线(分)

A主存存放需要CPU运行的程序和数据速度较快

容量较大;(分)

BCache存放当前访问频繁的内容即主存某些页的内容复制速度最快容量较小;(发)

C外存存放需联机保存但暂不执行的程序和数据容量很大而速度较慢(分)

A地址译码选取接口中有关寄存器也就是选择

了I/O设备;(分)

B命令字/状态字寄存器供CPU输出控制命令调回接口与设备的状态信息;(分)

C数据缓存提供数据缓冲实现速度匹配;(分)

D控制逻辑如中断控制逻辑与设备特性相关的控制逻辑等(分)

三名词解释题(每小题分共分)

基数各数位允许选用的数码个数或各数位允许选用的最大数码值加(不乘位权)或产生进位的该位

数码值(不乘位权)

DRAM动态随机存取存储器即需要采取动态刷新的RAM

堆栈按先进后出(也就是后进先出)顺序存取的存储的存储组织(区)

立即寻址方式操作数直接在指令中给出(或紧跟指令给出)在读出指令时可立即获得操作数

总线一组可由多个部件分时共享的信息传输线

逻辑地址程序员编程时使用的与内存物理地址

无固定对应关系的地址

微程序控制器将执行指令所需要的微命令以代码形式编成微指令序列(微程序)存入一个控制存储器需要时从该存储器中读取按这种方式工作的控制器称为微程序控制器同步通信方式在采用这种方式的总线传输中各设备从一个公共的(统一的)时序信号中获得定时信息(或由统一的时序信号进行同步定时)或指出其明显特征是由一定频率的时钟信号定义了等间隔的时钟周期

DMA方式直接依靠硬件实现主存与外设之间的数据直接传输传输过程本身不需CPU程序干预

随机存取方式可按随机地址直接访问任一存储单元存取时间与单元位置无关

第五篇：计算机组成原理课程设计

《计算机组成原理》课程设计

任务书

中原工学院计算机学院 2007年6月

前言

“计算机组成原理”是大学本科计算机相关专业的一门核心专业基础课程，必修，在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，包括运算器、存储器、控制器和输入输出系统，其中控制器的设计是课程的重点和难点。为了让学生能融会贯通各知识点，增强对计算机系统各模块协同工作的认识，充分理解数据通路，掌握控制器的设计技术，课程设计一般也侧重于控制器的设计。考虑到学生的基础和现有实验环境，本次课程设计的题目是“微程序控制器的设计与实现”。通过该课程设计，希望学生在理论与实践相结合的基础上，加深对计算机整机概念，进一步理解计算机的内部结构和时空关系，进一步理解和掌握微程序控制器的设计思想和具体方法、步骤，从而提高自行设计、调试和分析问题的能力。课程设计题目

微程序控制器的设计与实现

目的

 巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原理，加深对计算机各模块协同工作的认识

 掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。 培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。

 尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作流程

内容

按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。

具体要求

 仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式。 根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序  将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给出测试思路和具体程序段

 尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加载、识别和解释功能。 撰写课程设计报告。

设计环境

 伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，微机，相关虚拟软件。

 VC开发环境或者Java开发环境。

课程设计时间

 1.5周

课程设计报告要求 完成设计任务后,在课程设计的最后阶段,需要总结全部设计工作,写出完整,规范的设计报告,在指定的时间内提交指导教师.课程设计报告要求有完整的格式,包括封面,目录,正文等,具体如下:

一、封面

包括:课程设计题目,姓名,学号,班级,指导教师,完成日期.二、目录

正文前必须要有目录.三、正文 正文包括的内容有: ⑴ 设计任务与要求;⑵ 设计方案(包括设计思路,采用的微指令格式，每条指令的指令流程及其微程序清单)(3)调试过程(包括实验步骤,出现的问题,解决的方法(4)小结(在整个课程设计过程中的总结和体会)(5)参考资料

成绩评定

课程设计的考核结果按优秀,良好,中等,及格和不及格来评价.对设计任务理解透彻,能够全面,正确,独立地完成设计内容所规定的任务,得出设计结果,并按时提交准确,完整,规范的设计报告,可评为优秀;按照设计任务要求能够顺利地完成任务,得出结果,按时提交较完整的,符合要求的设计报告,可评定为良好;按照设计要求完成了软件的编程与调试,基本完成了任务要求,提交符合要求的设计报告,可评为中等;基本完成设计目标,但不够完善,可能有若干小的缺陷,在帮助下能够完成任务要求,提交设计报告,可评为及格;不能完成指定的要求和任务,未提交设计报告的,评为不及格.参考资料 1.“计算机组成原理课程设计任务书” 2.“计算机组成原理” 课堂教材