重大计算机组成与结构考试及部分试题练习

考试重点：1、 cache 三种映射2、 冯. 诺依曼理论：2.1.1 IAS 计算机的普通结构（3 点）3.1 P42 页的，3 个关键性概念3、图 3-6 和图 12-6，挖空，填空题4、 3.2.1 指令的取和执行，加 3-5 那个图，要看懂5、 5.1.15.1.2，动静态 RAM 概念，区别6、 7.3.3 存储式映射，分离式映射7、 9.2.2 2 的补码表示、 booth 算法（计算题） 、浮点数8、 10.1.4 零、一、二、三地址数，概念（练习：题目 10.6）9、 11、1 寻址方式（练习：11.1 、11.2、11.3）10、 12.3.6 数据流，图 12-6,12-7,12-8 看懂，与微操作有关11、 13 章习题 13.4(重新组织图 13.6（d）中的代码顺序以减少 NOOP 数目)据说必考，答案自己找12、 14.1.2 几种限制13、 16.1 微操作14、控制存储器的作用15、 18.2.3 大型机 SMP；18.3.3 MESI 协议PS：最后一道题，12 分的送分题,二选一：一、 存储器的结构层次，要分析，答到各个方面。二、 RISC 和 CISC 的对比（各自的意思，优缺点，发展形式等）PS：反正红色的是必考的题，黑色的也是很重要的，重点不是很全，这是打听到的，学霸说的哦今年我们和软工的卷子一样，大家加油(0013)计算机组成原理复习思考题一、单项选择题1下列（ ）属于应用软件。 操作系统 编译系统 连接程序 文本处理2计算机的字长决定了（ ） 。指令直接寻址能力 计算机的运算精度计算机的运算速度 计算机的高低档次3主板上高速缓冲存储器 CACHE 是设在（ ） 。主存与 CPU 之间 主存与外存之间接口板上 CPU 内部4进位计数制中的最大数是指（ ） 。一个数允许使用的最大数码 一个数位允许使用的数码个数一个固定的常数值 数码在数据中的不同位置5相联存贮器是按（ ）进行寻址的存贮器。 地址方式 堆栈方式 内容指定方式 地址方式与堆栈方式6总线中地址线的作用是（ ） 。 用于选择存储器单元 用于选择进行信息传输的设备 用于选择存储器单元及用于选择进行信息传输的设备 地址信号7某计算机字长 32 位，其存储容量为 128KB，若按字编址，那么它的寻址范围是（ ） 。 064K 016K 08K 032K8基址寻址方式中，操作数的有效地址等于（ ） 。 堆栈指示器内容加上位移量 程序计数器内容加上位移量 基值寄存器内容加上位移量 变址寄存器内容加上位移量9目前大多数集成电路生产中，所采用的基本材料为（ ） 。 单晶硅 非晶硅 锑化钼 硫化镉10 CRT 的分辨率为 10241024 像素，像素颜色数为 512，则刷新存储器容量是（ ） 。 256KB 512KB 2MB 1MB11 CPU 内由许多部件组成，其核心部件是（ ） 。 累加寄存器 算术运算部件 ALU 部件 多路开关12用某个寄存器中操作数的寻址方式称为（ ）寻址。 直接 间接 寄存器直接 寄存器间接13. 二级高速缓冲存储器 CACHE 是设在（ ） 。 主存与 CPU 之间 主存与外存之间 接口板上 CPU 内部14.主-辅存储器的目的是（ ） 。 解决 CPU 和主存之间的速度匹配问题 扩大主存储器的容量 扩大 CPU 中通用寄存器的数量 既扩大主存储容量又扩大 CPU 通用寄存器数量15.在机器数（ ）中，零的表示形式是唯一的。 原码 补码 移码 反码16.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用（ ） 。 通用寄存器 堆栈 存储器 外存17DMA 传送是实现（ ）之间信息高速传送的一种方式。 CPU 与 IO 接口电路 内存与外设 CPU 与内存 内存与内存18磁盘转速提高一倍，则（ ） 。 平均等待时间缩小一半 其存取速度也提高一倍 影响查道时间 存取速度不变19用补码表示的定点小数，其表示范围为（ ） 。 1X1 1X1 1X1 1X120直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度由快到慢的顺序列是（ ） 。 直接、立即、间接 直接、间接、立即立即、直接、间接 不确定21符号不相同的两数相减是（ ） 。 一定会产生溢出的 可能产生溢出的 一定不产生溢出 以上都不是22某 SRAM 芯片，存储容量为 64K16 位，该芯片的地址线和数据线数目为（ ） 。 64 ， 16 16，16 64，8 16，6423闪速存储器称为（ ） 。 光盘 固态盘 硬盘 软盘24指令周期是指（ ） 。 CPU 从主存取出一条指令的时间 CPU 执行一条指令的时间 CPU 从主存取出一条指令加上 CPU 执行这条指令的时间 时钟周期时间；25浮点数比定点小数和整数的使用（ ） 。 差不多 更复杂 更方便 更慢26符号相同的两数相减是（ ） 。 会产生溢出的 是不会产生溢出的 不一定产生溢出 以上都不是27常用的虚拟存储系统由（ ）两级存储器组成，其中辅存是磁表面存储器。 cache主存 主存辅存 cache辅存 通用寄存器主存28要用 25616 位的存储器芯片组成 4K 字节存储器，需要这样的存储器芯片数为（ ） 。 2 4 8 1629磁盘上的磁道是（ ） 。 记录密度不同的同心圆 记录密度相同的同心圆 一条阿基米德螺线 两条阿基米德螺线30系统总线中地址线的功能是（ ） 。 选择主存单元地址 选择进行信息传输的设备 选择外存地址 指定主存和 I/O 设备接口电路的地址31在 CPU 中跟踪指令后继地址的寄存器是（ ） 。 主存地址寄存器 程序计数器 指令寄存器 状态条件寄存器32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是（ ） 。 节约元件 运算速度快 物理器件的性能决定 信息处理方便33贮存器是计算机系统的记忆设备，它主要用来（ ） 。 存放数据 存放程序 存放数据和程序 存放微程序34磁盘驱动器向盘片磁层记录时采用（ ）方式写入。 并行 串行 并串行 串并行35DMA 方式指直接依靠硬件实现主机 IO 设备间（ ）数据直接传送。 软件 位 成组 块36运算器的主要功能是进行（ ）运算。 逻辑 算术 初等函数 逻辑与算术37用于对某个操作数在内存的寻址方式称为（ ）寻址。 直接 间接 寄存器直接 寄存器间接38 DMA 方式指直接依靠硬件实现主机 IO 设备间（ ）数据直接传送。软件 位 成组 块39动态 RAM 刷新时间一般小于或等于（ ）的时间内进行一次。 2ns 2s 2ms 2s40发生中断请求的条件是（ ） 。 一条指令执行结束 一次 I/O 操作结束 机器内部发生故障 一次 DMA 操作结束41定点原码运算是（ ） 。 补码运算 仅数值运算 数值、符号运算后邻接 类似二进制运算42下述 I/O 控制方式，哪种主要由程序实现（ ） 。 PPU（外围处理机） 中断方式 DMA 方式 通道方式二、填空题1 （ 6525） 10 =（ ） 16。2设X 补 1011，则 X（真值）为 。3 （3C4） 16（ ） 2 。4广泛使用的_和_都是半导体随机读写存储器,前者速度快,后者速度慢。5一条指令分为 和_ _两部份。6沿磁盘半径方向单位长度的磁道数称为 单位长度磁道所能记录二进制信息的位数叫 。7浮点数的尾数码部份，在机器中多采用 表示。8堆栈按结构不同,分为_堆栈和_堆栈。9相联存储器是按_访问的存储器，在 cache 中用来存放 _.10磁盘一般采用 磁记录方式，而磁带一般采用 磁记录方式。11布尔代数有“与” 、 、 三种基本逻辑关系。12动态 RAM 刷新一般有 和 _ 两种。13在微程序控制器中一组实现一定操作功能的微命令的组合构成一条 而一条机器指令的功能是由若干条 组成。14设 X（真值）-01001，则X 补 为 。 。15主存与 cache 的地址映射有_，_，_三种方式。16中断有软中断、 、 。.17 AR 寄存器存放的是 _， MDR 寄存器用来存放 _。18完成一条指令一般分为 周期和 周期。19半导体 SRAM 靠_存贮信息，半导体 DRAM 则是靠_存贮信息。20重写型光盘分_和_两种。21中断向量地址是_地址。22. 机器周期基本上是根据 确定。23堆栈的栈底是 ，堆栈的栈顶 。24一个 16 位的浮点数，阶码用 6 位表示，尾数用 10 位（含一位符号位）表示，阶的基数为 2，阶码用补码表示，尾数用原码表示，则其浮点数表示的最大值为 最小正值为 。25微程序控制器是一种 控制器。三、简答题1两数的浮点数相加减后，为什么用阶码判别溢出？2写出浮点数加减运算步骤。3简述补码加减运算溢出的三种检测方法。4在寄存器寄存器型，寄存器 存储器型和存储器 存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？5简述主存储器中动态和静态存储器的异同。6简述微程序与硬布线控制的计算机异同。7指令和数据均以二进制代码形式放在主存中，请问 CPU 如何区别它们是指令还是数据？8简述补码运算与原码运算的不同。9简述激光打印机工作原理。10简述中断处理步骤。11操作数的编址方式有哪些？12简述 DMA 方式和程序中断方式区别13一个计算机系统中的总线，大致分为哪几类。14简述计算机 CPU 流水线工作原理及流水线阻塞原因，并举三个因素分析。15外围设备的 I/O 控制分哪几类？。16简述硬盘头盘组件密封原因。17 CPU 内部有哪些部件组成？其功能是什么？18简述 CRT 对一屏字符（字符显示窗口 815, 字符点阵 78，一屏字符为 8025 个字）工作原理。19简述堆栈的作用。20 DRAM 存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？四、计算题1已知 x = -0.01111 y = +0.11001 用补码计算 x补 ， -x补 ，y 补 ，-y 补 ，x+y, x-y。2求十进制数-113 的原码表示，反码表示，补码表示和移码表示（用 8 位二进制表示，并设最高位为符号位，真值为 7 位） 。3机器数字长为 8 位（含 1 位符号位） ，当 X= -100（十进制）时，其对应的二进制表示，写出(X) 原 表示及(X) 补 表示。4某硬盘内有 10 片盘片，每盘片有 2 个记录面，每个记录面有 6000 磁道，每道分为 32个扇区，每扇区 512 字节，磁盘转速 5400 转/ 分，求硬盘内有多少个存储面，有多少个柱面，硬盘的存储容量是多少，数据传输率是多少。5设计算机的存储器为 6464 位，直接地址映像的 cache 容量为 2字，每块 4 字，问： cache 地址的标志字段、块号和块内地址字段分别有多少位？ cache 中可装入多少块数据？6设有一个具有 20 位地址和 32 位字长的存储器，问： (1)该存储器能存储多少个字节的信息？(2)如果存储器由 256k8 位的 SRAM 芯片组成，需多少片？(3)需多少位地址作芯片选择？7用 16K16 位的 SRAM 芯片构成 64K32 位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。8计算机系统的内存储器由 cache 和主存构成，cache 的存取周期为 50 纳秒，主存的存取周期为 400 纳秒。已知在一段给定的时间内，CPU 访问了 cache 的1、3、5、7、3、4、6 块，访问了主存 1003、1004、1005 地址。问：(1) cache 的命中率是多少？(2) CPU 访问内存的平均时间是多少纳秒？9 某机字长 16 位，定位表示，尾数 15 位，数符 1 位，问：(1) 定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？(2)定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？10已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为 51264（位） ，微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共 4 个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式。画出微指令采用水平型格式，微指令中的三个字段分别应多少位？画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。11机器数字长为 8 位（含 1 位符号位） ，若机器数为 FF（十六进制） ，当它分别表示原码、补码、反码和移码时，等价的十进制整数分别是多少？12某机器有 5 级中断 L0L4, 中断响应次序 L0 最高，L4 最低，现改为中断处理次序从高到低为 L0、L3、L4、L1、L2，问：(1)各级中断处理程序的中断级屏蔽值如何设置。(2)5级中断同时发出中断请求，按更改后次序画出进入各级中断处理程序的过程示意图。(0013) 计算机组成原理复习思考题答案一单项选择题123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142二填空题二填空题答案：1；41.01 2；-0.101 3；111100.01 4；SRAM，DRAM 5；操作码，地址码 6 ；道密度, 位密度 7；补码 8；寄存器，存储器 9；内容，部分主存内容 10；随机，顺序 11 ；或,非 12；集中、分布刷新 13；微指令 14；1.0111 15； 直接相联、组相联、全相联 16； 内中断,外中断 17；地址、数据 18；取指令、执行 19；触发器 mos 电容 20；磁光型、相变型 21； 中断服务程序入口 22；微操作时间 23； 栈底不变，栈顶可变 24； +232 （1-2 -10） 、+2 42 25；软件三 简答题见教材。四 计算题1. 解：X 补 =1.10001 -X 补 =0.01111 Y 补 =0.11001 -Y 补 =1.00111X+Y=+0.01010 X-Y 结果发生溢出2原码 11110001 反码 10001110 补码 10001111 移码 00001111311111111 ，100000014存储面=20 个记录面 柱面=6000硬盘的存储容量=32*6000*32*512B 数据传输率=(5400/60) *(32*512)B/s55 位,9 位,2 位 512 块。6 4MB 16 片 （3 ）2 位地址线作芯片片选选择7所需芯片总数（64K32）（16K16）= 8 片 因此存储器可分为 4 个模块，每个模块 16K32 位，各模块通过 A15、A14 进行 2：4 译码。8(1)0.7 ； (2)190ns9. (1)+215 -1、-1； (2) +(1-2-15 )、-2 -15。10. (1)51、4、9 位 ； (2) 见教材。11原码 -127、补码 -1、 反码 0 和移码+112见教材。 试卷 A一、填空题：（每空 1 分，共 15 分）1、原码一位乘法中，符号位与数值位（ ） ，运算结果的符号位等于（ ） 。2、码值 80H：若表示真值 0，则为（ ）码；若表示真值 128 ，则为（ ）码。3、微指令格式分为（ ）型微指令和（ ）型微指令，其中，前者的并行操作能力比后者强。4、在多级存储体系中，Cache 存储器的主要功能是（ ） 。5、在下列常用术语后面，写出相应的中文名称：VLSI( ), RISC( ), DMA( ), DRAM( )。6、为了实现 CPU 对主存储器的读写访问，它们之间的连线按功能划分应当包括（ ） ， （ ） （ ） 。7、从计算机系统结构的发展和演变看，近代计算机是以（ ）为中心的系统结构。二、单项选择题：（每题 2 分，共 40 分）1、寄存器间接寻址方式中，操作数处于（ ）中。A、通用寄存器 B、主存 C、程序计数器 D、堆栈2、 CPU 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3、若一台计算机的字长为 2 个字节，则表明该机器（ ） 。A、能处理的数值最大为 2 位十进制数。B、能处理的数值最多由 2 位二进制数组成。C、在 CPU 中能够作为一个整体加以处理的二进制代码为 16 位。D、在 CPU 中运算的结果最大为 2 的 16 次方4、在浮点数编码表示中， （ ）在机器数中不出现，是隐含的。A、基数 B、尾数 C、符号 D、阶码5、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，并产生有关的操作控制信号，以解释执行该指令。6、虚拟存储器可以实现（ ） 。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周期D、扩大外存储器的存储空间7、 32 个汉字的机内码需要（ ） 。A、 8 字节 B、64 字节 C、32 字节 D、16 字节8、相联存储器是按（ ）进行寻址的存储器。A、地址指定方式 B、堆栈指定方式C、内容指定方式 D、地址指定方式与堆栈存储方式结合9、状态寄存器用来存放（ ） 。A、算术运算结果 B、逻辑运算结果C、运算类型 D、算术逻辑运算指令及测试指令的结果状态10、在机器数（ ）中，零的表示形式是唯一的。A、原码 B、补码 C、补码和移码 D、原码和反码11、计算机的存储器采用分级方式是为了（ ） 。A、减少主机箱的体积 B、解决容量、价格、速度三者之间的矛盾C、保存大量数据方便 D、操作方便12、有关 Cache 的说法正确的是（ ） 。A、只能在 CPU 以外 B、CPU 内外都可以设置 CacheC、只能在 CPU 以内 D、若存在 Cache，CPU 就不能再访问主存13、在定点二进制运算中，减法运算一般通过（ ）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14、堆栈常用于（ ） 。A、数据移位 B、程序转移 C、保护程序现场 D、输入、输出15、计算机系统的层次结构从内到外依次为（ ） 。A、硬件系统、系统软件、应用软件 B、系统软件、硬件系统、应用软件C、系统软件、应用软件、硬件系统 D、应用软件、硬件系统、系统软件16、一个指令周期通常由（ ）组成。A、若干个节拍 B、若干