备，也可以每个部件有自己的时钟发生器，但是，它们都必须由CPU发出的时钟信号进行同步。
7、指令的编码格式：指令的编码格式是指指令中操作码的长度是否可以变化而形成指令的方式。指令操作码通常有两种编码格式： 固定格式和可变格式。
8、存取时间：存取时间又称存储器访问时间，是指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间。具体地说，存取时间从存储器收到有效地址开始，经过译码、驱动，直到将被访问的存储单元的内容读出或写入为止。
9、微程序：微指令的有序集合称为微程序，一般一条机器指令的功能由对应的一段微程序来实现。 10、存储设备数据传输率：存储设备在单位时间内向主机传送数据的二进制位数或字节数称为数据传输率。数据传输率（Dr）与存储设备的构造及主机接口逻辑有着密切的关系，与记录密度D和记录介质的运动速度V成正比。
11、微命令：微命令是指构成一条指令所对应的各种基本命令，它是构成控制信号序列的最小单位，微命令通常是指那些能直接作用于某部件控制门的命令。
12、指令的执行方式：指令的执行方式是指指令按何种方式执行，指令的执行方式主要有顺序执行方式、重叠执行方式、流水线方式。
13、时钟周期：时钟周期是CPU处理操作的最小时间单位，也叫T周期、T状态。
14、指令系统：是指一台计算机上全部指令的集合，也称计算机的指令集。指令系统包括指令格式、寻址方式和数据形式。一台计算机的指令系统反映了该计算机的全部功能。
四．解答下列问题
1．解答：
指令周期是执行一条指令所需要的时间。也就是从取指令开始到执行完这条指令为止的全部时间。一个指令周期由若干个机器周期组成。
CPU周期也叫机器周期。是指CPU访问一次主存或输入输出端口所需要的时间。一个CPU周期由若干个时钟周期组成。
时钟周期是CPU处理操作的最小时间单位，也叫T周期。 指令周期、CPU周期和时钟周期之间的关系如下图所示。
2．解答：
（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]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 X+Y = +0.0101 X-Y = -0.1101
3．解答：
（1）水平型微指令并行操作能力强、效率高、灵活性强，垂直型微指令则较差。 （2）水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。
（3）由水平型微指令解释指令的微程序，具有微指令字比较长，但微程序短的特点，
而垂直型微指令正好相反。
（4）水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说比较
容易掌握
4．解答：
（1）定点原码整数表示时 最大正数：（215-1）10 = （32767）10 最小负数：-（215-1）10=（-32767）10
（2）定点原码小数表示时 最大正数：（1-2-15）10 最小负数：-（1-2-15）10
5．解答：
外围设备的I/O控制方式分类及特点：
（1） 程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单 （2） 程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省
了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。
（3） 直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限
制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。
（4） 通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高
了CPU的工作效率。
外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。
6．解答：
集中式总线的控制方式主要有以下三种： 链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求总线控制方式。
链式查询方式的优点是只用很少几根线就能按一定的优先次序实现总线控制，并且这种链式结构很容易扩充设备。其缺点是对询问链的电路故障很敏感。
计数器定时查询方式的优点是：查询被程序控制，优先次序可以方便地改变。另外，当
某个设备的接口中有关键的电路出现故障时，不会影响其他设备使用总线。其缺点是： 要有一组设备地址线，从而增加了控制线的数量，而且控制也较为复杂。
7．解答：
通道的基本功能是执行通道指令，组织外围设备和内存之间的数据传输，按I/O指令要求启动外围设备，向CPU报告中断等，具体有以下5项功能。
（1） 接收CPU的I/O指令，按指令要求与指定的外围设备进行通信。 （2） 从内存取出属于该通道程序的通道指令，经译码后向设备控制器或外围设备发出各种命令。
（3） 组织外围设备与内存之间进行数据传输，并根据需要提供数据传输的缓存空间，提供数据存入内存的地址和传输的数据量。
（4） 从外围设备得到状态信息，形成并保存通道本身的状态信息，根据要求将这些状态信息送到内存的指定单元，供CPU使用。
（5） 将外围设备的中断请求和通道本身的中断请求，按次序向CPU报告。
8．解答：
设1地址指令有X条，则有下式成立：
（（24-N）*26-X）*26=M 得：X=（24-N）*26-M*2-6
9．解答：
磁记录设备的写电流波形主要有归零制、不归零制、调相制、调频制和改进的调频制等几大类。
归零制记录方式的特点是： 正向电流代表“1”，负向电流代表“0”，不论某存储元记录的代码是“0”还是“1”，记录电流都要恢复到零电流（即没有电流）。
不归零制有两种方式，一种是一般的不归零制，另一种是见“1”就翻不归零制。一般的不归零制在记录数据时，磁头线圈中不是有正向电流，就是有反向电流，即磁头线圈总是有电流流过。它的特点是： 对连续记录的“1”或“0”，写电流不改变方向。见“1”就翻的不归零制在记录数据时，磁头线圈中始终有电流。和一般的不归零制的显著不同之处是： 流过磁头的电流在记录“1”时改变方向，在记录“0”时，电流方向不变。
调相制记录方式在一个位周期的中间位置，电流由负到正变化为“1”，由正到负为“0”。
调频制在记录数字“1”时，电流不仅在位周期的中心位置翻转一次，而且在位与位之间也发生翻转。在记录数字“0”时，在位位置的中心不发生翻转，但在位与位之间的边界要翻转一次。
改进的调频制在记录“1”时，电流在位中心位置翻转一次，在记录“0”时，电流方向不翻转， 只有连续记录两个或两个以上“0”时，才在位周期的起始处翻转一次
10．建立在程序运行的局部性原理之上的，即在一小段时间内，运行的程序只使用少量的指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中在存储器的一小片存储区域中，指令顺序执行比转移执行的比例要大，故可以按对所使用的指令和数据的急迫和频繁程度，将其存入容量、速度、价格不同的存储器中，从而取得更高的性能价格比。
11．正逻辑与负逻辑是把逻辑电路中电平的高低和逻辑变量值0、1联系起来的一种概念。
正逻辑： 指定逻辑电路中高电平为“1”，低电平为“0”，称为正逻辑。 负逻辑： 指定逻辑电路中低电平为“1”，高电平为“0”，称为负逻辑。
对于一个具体的逻辑电路，判断它具有什么逻辑功能，首先要看它是用正逻辑表示的，还是用负逻辑表示的，这在分析和综合逻辑电路时要特别注意。
12． CPU主要有以下寄存器：
（1） 指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2） 程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3） 地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4） 缓冲寄存器（DR）：
<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。
<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。 （5） 通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运
算时，为ALU提供一个工作区。
（6） 状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条 件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。
五．计算题
1．解答：
（1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500B 每面信息量=3500B×220=770000B 磁盘总容量=770000B×2=1540000B （2）磁盘数据传输率，也即磁盘的带宽Dr=r·N N为每条磁道容量，N=3500B
r为磁盘转速r=3000转/60S=50转/S 所以，Dr=r×N=50/S×3500B=175000B/S
2．解答：
存储器容量为64K×16位，其地址线为16位（A15—A0），数据线也是16位（D15—D0） SRAM芯片容量为16K×8位，其地址线为14位，数据线为8位，因此组成存储器时须字位同时扩展。字扩展采用2 ：4译码器，以16K为一个模块，共4个模块。位扩展采用两片串接。逻辑框图如下图所示。
3．解答：
[X]补=11.0011，[Y]补=0.1011，[-X]补=00.1101
乘积的数值部分是两数的绝对值相乘。开始时，部分积为全“0”。所以[X*Y]补=11.01110001，结果Z=X*Y=-0.10001111。
求解过程用竖式表示如下：
4．解答：