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一、填空题

1．对存储器的要速度快，_容量大_____，_价位低_____。为了解决这方面的矛盾，计算

机采用多级存储体系结构。

2．指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素，它的____格式__和___功能___不仅直

接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。

3．CPU 中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器，__程序_计数器，_地址__寄存器，通

用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。

4．完成一条指令一般分为取指周期和执行周期，前者完成取指令和分析指令操作，

后者完成执行指令操作。

5．常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和寄存器之间，或寄存器和存储器之

间的数据传送。

6．微指令格式可分为垂直型和水平型两类，其中垂直型微指令用较长的微程序结

构换取较短的微指令结构。

7．对于一条隐含寻址的算术运算指令，其指令字中不明确给出操作数的地址，其中一个

操作数通常隐含在累加器中

8．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点

规格化数对应的十进制真值围是：最大正数为 2^127(1-2^－23) ，最小正数为 2^－

129 ，最大负数为 2^－128(-2^－1-2^－23) ，最小负数为 -2^127 。

9．某小数定点机，字长 8 位（含 1 位符号位），当机器数分别采用原码、补码和反码时，

其对应的真值围分别是 -127/128 ～+127/128 -1 ～+127/128 -127/128 ～+127/128

（均用十进制表示）。

10．在 DMA 方式中，CPU 和 DMA 控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是停止

CPU 访问主存、周期挪用和 DMA 和 CPU 交替访问主存。

11．设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码 Booth

算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。

12．设浮点数阶码为 8 位（含 1 位阶符），尾数为 24 位（含 1 位数符），则 32 位二进制补

码浮点规格化数对应的十进制真值围是：最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数

为。

13．一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和完毕阶段

四个阶段。

14．CPU 采用同步控制方式时，控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。

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15．在组合逻辑控制器中，微操作控制信号由指令操作码、时序和状态条件决定。

15.32 位字长的浮点数，其中阶码 8 位（含 1 位阶符），基值为 2，尾数 24 位（含 1 位数

符），则其对应的最大正数是，最小的绝对值是；若机器数采用补码表示，且尾数为规格化

形式，则对应的最小正数是，最小负数是。（均用十进制表示）

16．CPU 从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫指令周期，它通常包含若干个机

器周期，而后者又包含若干个节拍。机器周期和节拍组成多级时序系统。

17．假设微指令的操作控制字段共 18 位，若采用直接控制，则一条微指令最多可同时启

动 18 个微操作命令。若采用字段直接编码控制，并要求一条微指令能同时启动 3 个

微操作，则微指令的操作控制字段应分 3 段，若每个字段的微操作数相同，这样的微指令

格式最多可包含 192 个微操作命令。

18．在组合逻辑控制器中，微操作控制信号由指令操作码、时序和状态条件决定。

19．I/O 与主机交换信息的控制方式中，程序查询方式 CPU 和设备是串行工作的。程序中

断和 DMA 方式 CPU 和设备是并行工作的，前者传送与主程序是并行的，后者传送和主机

是串行的。

20．设 n =16 位（不包括符号位在），原码两位乘需做 8 次移位，最多做 9 次加法；

补码 Booth 算法需做 16 次移位，最多做 17 次加法。

一、简答题：

1.主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？

存储器的性能指标主要是存储容量、存储速度和存储器带宽。

存储容量是指在主存能存放二进制代码的总位数。存储速度是由存取时间和存取周期来表示

的。存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所需的全部时间。

存储周期是指存储器进行连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需的最小间隔

时间。存储器带宽是指单位时间存储器存取的信息量。

2.请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。

指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。

机器周期也称为 CPU 周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取

指时间（或访存时间）。时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或 T 周期，是处理

操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周

期组成。

3.CPU 响应中断应具备哪些条件？

(1)在 CPU 部设置的中断允许触发器必须是开放的。

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(2)外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。

(3)外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至 CPU。

(4)当上述三个条件具备时，CPU 在现行指令完毕的最后一个状态周期响应中断。

4.从计算机的各个子系统的角度分析，指出提高整机速度的措施。

针对存储器，可以采用 Cache-主存层次的设计和管理提高整机的速度；

针对存储器，可以采用主存-辅存层次的设计和管理提高整机的速度；

针对控制器，可以通过指令流水或超标量设计技术提高整机的速度；

针对控制器，可以通过超标量设计技术提高整机的速度；

针对运算器，可以对运算方法加以改进，如进位链、两位乘除法；

针对 I/O 系统，可以运用 DMA 技术来减少 CPU 对外设访问的干预。

5. 控制器中常采用哪些控制方式，各有何特点？

答：控制器常采用同步控制、异步控制和联合控制。

同步控制即微操作序列由基准时标系统控制，每一个操作出现的时间与基准时标保持一致。

异步控制不存在基准时标信号，微操作的时序是由专用的应答线路控制的，即控制器发出某

一个微操作控制信号后，等待执行部件完成该操作时所发回的“回答”或“终了”信号，再开始

下一个微操作。联合控制是同步控制和异步控制相结合的方式，即大多数微操作在同步时序

信号控制下进行，而对那些时间难以确定的微操作，如涉与到 I/O 操作，则采用异步控制。

6. 指令和数据都以二进制代码存放在存中，CPU 如何区分它们是指令还是数据？

指令和数据的区分：

（1）从主存中取出的机器周期不同，取指周期取的是指令，分析取数或执行周期取的是数

据。

（2）取指令和取数据时地址的来源不同，指令地址来自程序计数器 PC，数据地址来自地

址形成部件

7. 请说明 SRAM 的组成结构，与 SRAM 相比 DRAM 在电路组成上有什么不同之处？

SRAM 存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM 还需要有动态

刷新电路。

8．说明微程序控制器中微指令的地址有几种形成方式。

（1）直接由微指令的下地址字段指出。

（2）根据机器指令的操作码形成。

（3）增量计数器法。

（4）根据各种标志决定微指令分支转移的地址。

（5）通过测试网络形成。

（6）由硬件产生微程序入口地址。

9．外围设备要通过接口与CPU相连，接口有哪些功能？

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