１０ ．分别用原码和补码加减交替法计算X ÷ Y 。 （１） X ＝ ０ ．１０１０１ ，Y ＝ ０ ．１１０１１ 解：（１） 原码除法：
因为Qs ＝ Xs 磑Y s ＝ ０ 磑０ ＝ ０ 所以X
Y ＝ ０ ．１１０００ ＋ ０ ．１１０００ × ２ － ５ ０ ．１１０１１ 补码除法： 所以X Y 补
＝ ０ ．１１００１ ＋ １ ．１１１０１ × ２ － ５ ０ ．１１０１１ X
Y ＝ ０ ．１１００１ ＋ － ０ ．０００１１ × ２ － ５ ０ ．１１０１１
第5章存储系统和结构
１ ．如何区别存储器和寄存器？ 两者是一回事的说法对吗？
解：存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数 据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。 ２ ．存储器的主要功能是什么？ 为什么要把存储系统分成若干个不同层次？ 主要有 哪些层次？
解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价 存储系统和结构格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache － 主存存储层次（Cache 存储系统） ；主存和辅存间称为主存— 辅存存储层次（虚拟存储系统） 。 ３ ．什么是半导体存储器？ 它有什么特点？
解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。
半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。半导体随机存储器存储的 信息会因为断电而丢失。
９ ．说明存取周期和存取时间的区别。
解：存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次访问
存储器操作之间所需要的最短时间。存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作 所经历的时间。存取周期一定大于存取时间。
１０ ．一个１K × ８ 的存储芯片需要多少根地址线、数据输入线和输出线？ 解：需要１０ 根地址线，８ 根数据输入和输出线。
１２ ．一个容量为１６K × ３２ 位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？ 当选用下
列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？ 存储系统和结构
１K × ４ 位，２K × ８ 位，４K × ４ 位，１６K × １ 位，４K × ８ 位，８K × ８ 位。
解：地址线１４ 根，数据线３２ 根，共４６ 根。
若选用不同规格的存储芯片，则需要：１K × ４ 位芯片１２８ 片，２K × ８ 位芯片３２ 片，
４K × ４ 位芯片３２ 片，１６K × １ 位芯片３２ 片，４K × ８ 位芯片１６ 片，８K × ８ 位芯片８ 片。 １３ ．现有１０２４ × １ 的存储芯片，若用它组成容量为１６K × ８ 的存储器。试求： （１） 实现该存储器所需的芯片数量？
（２） 若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为４K × ８ ，该存储器所需的地址
线总位数是多少？ 其中几位用于选板？ 几位用于选片？ 几位用作片内地址？ 解：（１） 需１０２４ × １ 的芯片１２８ 片。
（２） 该存储器所需的地址线总位数是１４ 位，其中２ 位用于选板，２ 位用于选片，１０ 位
用作片内地址。
１４ ．已知某机字长８ 位，现采用半导体存储器作主存，其地址线为１６ 位，若使用 １K × ４ 的SRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并采用存储模板结构形式。 （１） 若每块模板容量为４K × ８ ，共需多少块存储模板？ （２） 画出一个模板内各芯片的连接逻辑图。 解： 解：
（1） 根据题干可知存储器容量为216＝ 64KB ，
64KB/4KB=16，故共需16块存储模板。 （2） 一个模板内各芯片的连接逻辑图如所示：
１７ ．用容量为１６K × １ 的DRAM 芯片构成６４KB 的存储器。 （１） 画出该存储器的结构框图。
1 33 图５唱２１ 存储器的逻辑结构图
解：（１） 存储器的结构框图如图５唱２２ 所示。
２３ ．什么是高速缓冲存储器？ 它与主存是什么关系？ 其基本工作过程如何？ 解：高速缓冲存储器位于主存和CPU 之间，用来存放当前正在执行的程序段和数据中的活跃部分，使CPU 的访存操作大多数针对Cache 进行，从而使程序的执行速度大大 提高。
高速缓冲存储器的存取速度接近于CPU 的速度，但是容量较小，它保存的信息只是 主存中最急需处理的若干块的副本。
当CPU 发出读请求时，如果Cache 命中，就直接对Cache 进行读操作，与主存无关； 如果Cache 不命中，则仍需访问主存，并把该块信息一次从主存调入Cache 内。若此时 Cache 已满，则须根据某种替换算法，用这个块替换掉Cache 中原来的某块信
第6章中央处理器
１ ．控制器有哪几种控制方式？ 各有何特点？
解：控制器的控制方式可以分为３ 种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制 方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数
目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来 说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。 异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情
况决定，需要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了 机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。 ２ ．什么是三级时序系统？
解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每个指令周期划分为 若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作 脉冲。
３ ．控制器有哪些基本功能？ 它可分为哪几类？ 分类的依据是什么？ 解：控制器的基本功能有：
（１） 从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２） 对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。 （３） 指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３ 类，分类的依 据在于控制器的核心——— 微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。 ４ ．中央处理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所组成？
解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间
上实施正确的控制。对于冯· 诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而 形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。 中央处理器由运算器和控制器组成。
５ ．中央处理器中有哪几个主要寄存器？ 试说明它们的结构和功能。
解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控 制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、 地址指针等。专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功能的寄存器，如程序计数器PC 、 指令寄存器IR 、存储器地址寄存器MAR 、存储器数据寄存器MDR 、状态标志寄存器 PSWR 等。
７ ．以一条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的取指周期和执行周 期中的作用。
（１） 程序计数器PC ； （２） 指令寄存器IR ；
（３） 算术逻辑运算部件ALU ； （４） 存储器数据寄存器MDR ； （５） 存储器地址寄存器MAR 。
解：（１） 程序计数器PC ：存放指令地址； （２） 指令寄存器IR ：存放当前指令；
（３） 算术逻辑运算部件ALU ：进行算逻运算；
（４） 存储器数据寄存器MDR ：存放写入或读出的数据／指令；
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