计算机组成原理练习题-常见问题集锦

整理出来这个的目的是，方便自己在手机上查阅。

I/O端口有哪两种编址方式？各是什么含义？

答：两种编址方式为独立编址和统一编址。独立编址是I/O端口和主存单元分别编号，不占主存单元的地址空间，I/O端口和主存单元可能有相同的编号，故需要专门的I/O指令；统一编址是I/O端口和主存单元在同一地址空间中的不同位置，可根据地址范围不同来区分访问的是I/O端口还是主存单元，故无需专门的I/O指令。

设主存容量为64MB，Cache容量为64KB，每字块有32个字节，按字节寻址。 若Cache采用四路组相联映像，求出主存地址字段中各段的位数，写出分析过程。

答：每字块有32个字节故块内地址为5位；Cache有2048块，采用四路组相联故有512组，组号有9位；标记为26-9-5=12位。

标记	组号	块大小
12	9	5

什么是RISC和CISC？试从指令数目、指令格式、寻址方式、通用寄存器数目、采用什么逻辑、采用的编译技术、对流水线的支持程度、可靠性等几方面比较异同。分别举出一个采用RISC、CISC的典型架构。

答：RISC是精简指令集计算机，CISC 复杂指令集计算机。RISC-‘和CISC相比，指令数、指令格式、寻址方式少，通用寄存器多，采用组合逻辑，采用优化的编译技术，便于实现指令流水。RISC 便于设计，成本较低，可靠性较高。
例如X86架构采用CISC，ARM和MIPS都采用RISC。

用补码运算方式计算x-y，其中x=-72，y=+88，设机器数字长8位（含1位符号位）。（1）先表示出[x]补、[y]补和[-y]补，（2）用补码运算方式计算x-y结果，（3）判断是否溢出，并给出相应的Z（零标志）、V（溢出标志）和C（进位标志）。

中断方式下，外设任何时候都可以申请中断并马上得到响应吗？

答：中断方式下，外设发出中断请求的时机是由外设接口中的中断逻辑决定，不受CPU限制。但何时响应中断与CPU执行指令过程相关。CPU总是在一条指令执行完、取下条指令之前查询有无中断请求。如果是开中断状态、且有未被屏蔽的中断请求，则在一条指令执行结束后响应。

根据导致冒险的原因的不同，流水线冒险分为哪几种？在流水线方式下，下组指令是否有冒险？为什么？

代号	指令	功能
I1	SUB R1,R2,R3	(R2-R3)→R1
I2	ADD R4,R6,R1	(R1+R6) →R4

答：流水线冒险分为结构冒险、数据冒险、控制冒险。该组指令有数据冒险。I1指令运算结果应先写入R1然后在I2指令中读出R1内容。由于I2指令进入流水线，变成I2指令在I1指令写入R1之前就读出R1内容，发生数据冒险。

CPU控制器有哪两种实现方式？各有何优缺点？

答：一是硬连线路控制器，二是微程序控制器。硬连线路控制器的优点是速度快，适合于实现简单或规整的指令系统。缺点是它是一个多输入/多输出的巨大逻辑网络，结构庞杂，实现困难，维护不易。微程序控制器采用了存储程序原理，所以每条指令都要从控存中取一次，特点是规整性、易维护、灵活，但速度慢。

某计算机的Cache共有16块，采用2路组相连映射方式，每个主存块大小为32字节，按字节编址。主存号129号单元所在主存块应装入到cache的组号是多少？给出分析过程。（Cache起始行为第0行，答案用十进制表示）

某16位机的指令格式和寻址方式如下所示，设该机有8个16位通用寄存器，加法指令ADD的操作码为234H。写出以下指令语句的机器码（要求用十六进制表示）：ADD R7，R5

写出I/O设备与主机进行数据交换的三种基本方式。每种方式下，数据是否直接和CPU交换？

答：I/O设备与主机进行数据交换有三种基本方式：程序查询方式，中断方式，DMA方式。其中，程序查询方式和中断方式外设的数据都是直接和CPU交换，DMA方式下外设的数据和主存进行直接传送。

若磁盘转速为7200 转/分，平均寻道时间为 8ms,每个磁道包含 1000 个扇区，则访问一个扇区的平均存取时间大约是（ B ）
A.8.1ms B.12.2ms C.16.3ms D.20.5ms

答：存取时间=寻道时间+延迟时间+传输时间

延迟时间等于旋转半圈的时间，1分钟7200圈，那半圈时间为 (60/7200)/2=4.17ms

传输时间等于转过一个扇区的时间即为(60/7200)/1000=0.01ms

所以为4.17+0.01+8=12.18ms，保留一位小数则为 12.2ms

名词解释：

磁盘冗余阵列（RAID）

答：将多个独立操作的磁盘按某种方式组织成磁盘阵列，以增加容量，利用类似于主存中的多体交叉技术，将数据存储在多个盘上，能过使这些盘并行工作来提高数据传输速度，并用冗余磁盘技术提高系统可靠性。

快表（TLB）

答：全称为Translation-Lookaside Buffer。用一个特殊Cache来跟踪记录最近用过的页表表项。页表表项主要用于地址转换，因为在TLB中查找页表项速度很快，所以TLB也被称为快表。TLB通常很小，一般用全相联方式或组相联方式。

指令周期

答：从取出一条指令执行到取出下一条指令执行的间隔时间。即一条指令从存储器读出到执行完成所用的全部时间，包括取指令、指令译码、计算机操作数地址、取操作数、运算、存结果、中断检测等。

程序状态字（PSW）

答：表示程序运行状态的一个二进制位序列。一般包含反映指令执行结果的标志信息（如进位标志、溢出标志、符号标志等）和设定的一些状态信息（如中断允许/禁止标志、管理程序/用户程序状态等）.

对阶

答：浮点数加减运算时，在尾数相加减前所进行的操作称为对阶。对阶时，需要比较两个阶的大小。阶小的那个数的尾数右移，阶码增加。右移一次阶码加1，直到两数的阶码相等为止。

CPI

答：全称为Cycles Per Instruction，每条指令平均时钟周期数，是衡量CPU性能的一种基本参数。

字位结构为256Kｘ4位SRAM存储芯片，其地址引脚与数据引脚之和为（ B ）
A.24 B.22 C.18 D.30

某容量为256MB的存储器由若干4M×8位的DRAM芯片构成，该DRAM芯片的地址引脚和数据引脚总数是 __________
答：注意是DRAM采用地址复用，4M=2的22次方，地址复用所以11根就行，11+8=19