山东大学计算机组成原理三套题汇总

1、计算机组成原理一、名词解释1 .总线：就是多个信息源分时传送数据到多个目的地的传送通路2 .指令系统：一台计算机所能执行的全部指令的总和3 .微指令：在一个单位时间中，能实现一定操作功能的微命令的集合。4 .溢出：在定点小数机器中，数的表示范围为|x|<1.在运算过程中如出现大于1的现象1 .寻址方式：表示指令中操作数所在的方法称为寻址方式2 .指令周期：是完成一条指令所用的时间3 .虚拟存储器：是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。4 .多级中断：是指计算机系统中有相当多的中断源，根据各中断事件的轻重缓急程度不同而分成若干级别，每一中断级分配给一个优先权。1 .基本字长：是指参与运算

2、的数的基本位数，它是由加法器、寄存器、数据总线的位数决定的2 .数据通路：数字系统中，各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径3 .程序中断：在计算机执行当前程序时，系统中出现了某些紧急需处理的异常事件或特殊请求，CPU应暂时中止现行程序的执行，转去处理这些事件或特殊请求，待处理完毕后CPU自动恢复原来被子中止的程序继续运行。4 .灰度级：指所显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同。二、填空题1 .按冯诺依曼设计原则，其硬件是由（运算器）、（控制器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备）组成。2 .计算机系统是由（硬件系统）和（软件系统）两大部分构成。3 .计算机最主要的三

3、大性能指标是（基本字长）、（存储容量）、和（运算速度）。4 .一个完善的指令系统应满足（完备性）、（有效性）、（规整性）、和（兼容性）的要求。5 .堆栈的硬件是由（堆栈区）和（堆栈指针）构成，存取是按（后进先出）原则。6 .通常控制器的设计可分为（组合逻辑型）和（存储逻辑型），前者采用的核心器件是（门电路），后者采用的核心器件是（微程序控制器）。7 .主机与外设的连接方式有（辐射型连接）,（总线型连接）和（辐射，总线型连接）。8 .目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是（程序查询）和（程序中断。二、填空题1 .计算机指令的基本格式应包括（操作码）和（地址码）两部分。在间接寻址方式中，

4、地址码部分表示的是（地址内容+偏移量）；在相对寻址方式中，地址码部分表示的是（寄存器内容+位移量）。2 .按功能分类，存储器可以分为（高速缓冲存储器）、（外存储器）、（主存储器）等。3 .源数据为，若采用奇校验，则其校验位是（1）。4 .CPU响应某中断请求的条件是一条指令结束时且（没有更紧迫的任务时）、（有中断请求）和（CPU允许中断）。5 .微指令的格式有（垂直）型微指令、（水平）型微指令和混合型微指令。6 .输入输出设备的编址方式有（统一编址）和（单独编址）。二、填空题1 .计算机指令的基本格式应包括（操作码）和（地址码）两部分。根据操作数所在位置，指出其寻址方式：操作数在指令中为（立即

5、）寻址方式，操作数的存储单元地址在指令中，为（间接）寻址方式。2 .存储器地址译码电路的译码方式有（单译码方式）和（双译码方式）两种方式。3 .（361）10=（10）2=（2D2）16。4 .CPU响应可屏蔽中断应满足的三个条件是（有中断请求）、CPU允许接受中断请求和（一条指令执行完毕）。中断周期结束后进入（中断响应）周期。5 .微指令的类型通常有（垂直）型微指令、（水平）型微指令和混合型微指令。6 .通常控制器的设计可分为（组合逻辑型）和（存储逻辑型），前者采用的核心器件是（门电路），后者采用的核心器件是（控制存储器）7 .主机与外设的连接方式有（辐射型连接）、（总线型连接）和（辐射、总

6、线型连接）。8 .目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是（程序查询）和（程序中断）。三、简答题1 .简述中断的处理过程。它与程序查询方式有何不同点中断处理过程可粗略的分为以下四个过程：保护当前正在运行程序的现场；分析是何种中断，以便转去执行相应的中断处理程序；执行相应的中断处理程序；恢复被中断程序的现场。程序查询方式控制简单，但外设和主机不能同时工作，各外设之间也不能同时工作系统效率很低。因此，仅适用于CPU的速度不是很高，而且外设的种类和数目不多，数据传送率较低的情况。而中断的处理方式不仅适用于外设的数据交换，也适用于对外界的随机事件的处理。2 .按通道的工作方式，通道分哪几类简述

7、其特点。答案要点：按通道的工作方式，通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。特点：字节多路通道：1）有多个子通道，设备间可（分时）并行操作。2）数据以字节为单位交叉传送。3）适合于连接大量的低速设备。选择通道：1）被选中的外设采用独占方式使用通道。2）数据以成组（数据块）方式进行传输。3）适合于连接高速外设。数组多路通道：是将前二者的优点结合在一起的一种通道结构。数组多路通道含有多个子通道，可同时执行多个通道程序，数据以成组方式进行传送。既具有多路并行操作能力，又有很高的数据传输率，可用来连接多台中高速的外设。3 .画图说明存储系统的层次结构，并说明各种存储器的特点。答案：存储

8、系统的层次结构如图所示：4 储器的特点：1）高速缓存：存放当前要执行的程序和数据。速度快，可与CPU速度匹配；存储容量较小。成本高。5 ）主存储器：存放正在执行的程序和数据，CPU可直接访问，容量较大，速度较高，每位价格介于高速缓存和辅存之间。6 ）辅助存储器：存放当前暂不参与运行的程序和数据文件，CPU不能直接访问；容量极大而速度较低，单位成本低。三、简答题1.试分析比较DMA方式和中断传送方式的异同点，说明DMA方式为什麽不能替代中断方式。1.答案要点：相同点：1）两种方式均为目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式。2）两种方式下主机和外设之间均可实现一定程度的并行工作。不同点：1

9、）中断传送方式是通过中断服务处理程序来完成信息交换；而DMA方式则是用硬件代替软件来实现数据的传输。2）中断传送方式不仅适合于一般的信息交换，还适合对随机事件的处理。3）DMA方式适合于高速外设和主机之间的信息交换，对高速外设采用程序中断方式传送数据往往回丢失数据。DMA方式不能替代中断方式的原因：1 ）DMA方式只能用于高速外设与内存直接交换信息，却不能像中断方式那样处理随机的异常现象。2）在DMA方式的数据传输过程中，需用到中断方式。2 .何为三级存储体系结构分析采用这种结构的原因和优点答案要点：把各种不同存储容量，不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，使所存放的程序和数据按层次

10、分布在各存储器中，形成一个统一整体的存储系统。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成两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache-主存存储层次，主存和辅存间称为主-辅存存储层次。这就是三级存储体系结构。采用Cache-主存存储层次的原因和优点：在速度方面，计算机的主存和CPU一直保持了大约一个数量级的差距。显然这个差距限制了CPU速度潜力的发挥。为了弥合这个差距，设置Cache是解决存取速度的重要方法。在CPU和主存之间设置Cache,构成Cache主存层次，则从CPU的角度看，Cache-主存层次的速度接近于Cache,容量与每位价格则接近于主存。因此，解决了速度与

11、成本之间的矛盾。采用主-辅存存储层次的原因和优点：由于成本和工艺的原因，主存的存储容量受到了限制，另一方面，系统程序、应用程序及各种信息量要求主存容量越来越大。采用“主存-辅存”存储层次，程序员可用机器指令的地址对整个程序统一编址，而不必担心程序能否在主存中放得下。虚拟空间可以比实际空间大得多。从整体看，主辅存层次的速度接近于主存的速度，容量则接近于辅存的容量，而每位平均价格也接近于廉价的辅存平均价格，从而解决了大容量和低成本间的矛盾。3 .简要说明动态RAM的各种刷新方式及其特点。答案：动态RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新和透明式刷新等四种方式。集中式刷新的特点：其优点是

12、系统的存取周期不受刷新工作的影响，读写操作和刷新工作在最大刷新周期中分开进行。因此，系统的存取速度比较高。其缺点是进行刷新时必须停止读、写操作。这对主机而言是个“死区”分散式刷新的特点：刷新工作安排在系统的存储周期内进行，对主机而言不再有“死区”。但该方式加长了系统的存取周期，降低了整机运算速度。因此，分散方式刷新不适用于高速存储器。异步式刷新的特点：结合了上述两种方式的优点，充分利用了最大刷新间隔。对分散式刷新而言，它减少了刷新次数；对集中方式来说，主机的“死区”又缩短很多。因此，这种方式使用得比较多。透明式刷新的特点：该方式不占用CPU时间，对CPU而言是透明的操作；但控制线路复杂。三、简

13、答题1 .简述其中两种补码加减运算判别溢出方法的工作原理。答案：以下三种方法答对其中任意两种方法即可。方法1:两个符号相同的补码数相加，如果和的符号与加数符号相反，或者符号相反的两个补码数相减，差的符号与减数符号相同，表明运算结果溢出。方法2:两个补码数实现加减运算时，若最高数值位向符号位的进位值与符号位产生的进位输出值不相同，则表明运算结果产生了溢出。方法3:采用双符号位方案。当两位符号位的值不相同时，则表明运算结果产生了溢出。2 .字节多路通道和数组多路通道有何相同点有何不同点答案：相同点：设备间可并行操作不同点：数组多路通道字节多路通道1）连接低速设备连接中高速设备2）以字节为单位传送以

14、数据块为单位传送3）设备间并行操作一设备传数，其它设备只作辅助操作3 .CPU中设有哪些寄存器各寄存器的位数由何因素确定答案要点：CPU中设有的寄存器包括运算器中的通用寄存器，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MBR和状态标志寄存器等。PC和MAR的位数取决于要访问的地址空间的大小。IR的位数取决于指令字长。通用寄存器及存储器数据寄存器MBR的位数取决于操作数（或操作数地址）的基本字长。四、计算题已知x=,y=+,符号用双符号位表示。求1.X原=丫卜=2. X补=丫补=3. X+YF卜=X-YF卜=并分别讨论其溢出情况。1）写出补码一位乘的运算步骤。2）与

15、原码乘法运算有何不同3）写出补码乘法运算器的基本部件。参考答案：已知x=,y=+,符号用双符号位表示。答案：1.X脾=丫原=2. X卜卜=丫补=3. X+YM=X卜卜+丫补=+=结果的两个符号位相同，无溢出。X-Yh=X补+-丫）尸+咨果的两个符号位不相同为10,产生下溢。2）与原码乘法运算有何不同答案：补码乘法：运算结果的符号位无需单独处理；而原码乘法：结果的符号位需单独处理。原码乘法：位于乘数寄存器末位的乘数作为判断位；而补码乘法则是以乘数寄存器最末两位作判断位。若乘数的有效尾数n位。原码乘法须做n次加法，n次移位；而补码乘法则需n+1次加法，n次移位。3）写出补码乘法运算器的基本部件。答

16、案要点：所用的基本部件：存放部分积累加和的寄存器；存放乘数（具备移位功能）和被乘数的寄存器；加法器；移位器;计数器。四、计算题已知x=,y=,符号用双符号位表示。求1.X+Y补=X-Y卜=并分别讨论其溢出情况。答案：1.X+Y|=X卜卜+Y卜尸+二,结果的两个符号位相同，无溢出。X-Y）卜=X卜+-Y尸+二,结果的两个符号位不相同，为01,产生上溢四、计算题1 .已知x=,y=-用定点补码一位乘法计算x*y补，要求写出计算步骤。答：xxy>=,详细运算步骤略。2 .已知x=2-011x,y=2-010x（-）用浮点规格化补码加法求x+y补（阶码、尾数均用补码表示），要求写出计算步骤。答：

17、凶补=,丫补=,浮点补码格式1）判零，对阶，X尾右移阶码+1,凶补=,求和得2）规格化X+Yk左移2次阶码-2X+Y六，无溢出五、设计题采用32Kx32的RAM芯片，构成128Kx64的存储器。1 .画出存储器的逻辑框图。2 .图中标明信号线的种类、方向、条数。答案:根据题意，存储总容增为故地址总线需I7ft,而数据宽度为64位.地使用32KX32位RAM芯片，共需X片.芯片本身地址线占15位，数据线为32位,所以采用位并联与地址串联相与合的方法,将两个芯片并为一组，共组成4组,从而形成整个存储剧,14射成逻辑图如图所示,其中使用片34并码器来突现不同存琳器芯片组的选择UAilAqAi5A出采

18、用4KX8的RAM芯片，构成32Kx16的存储器。3 .画出存储器的逻辑框图，图中标明信号线的种类、方向、条数。4 .用十六进制写出该存储器占用的地址空间。答案：该存储器占用的地址空间：0000H-7FFFH（按字编址）试选用1MX4的RAM芯片，构成4MX8的存储器。完成下列各题:1 .画出存储器连线框图，图中标明信号的种类、方向和信号线的条数。14缰口LILC£1蛛4TT*4ftL_ncsnr2 .用十六进制写出存储器占用的地址空间。答案：该存储器占用的地址空间：000000H-3FFFFFH（按字编址）六、综合应用题在模型机的数据通路上，对于指令ADDX(R),(R>)+

19、,回答下列问题：1 .写出指令的执行流程。2 .写出目的周期的全部数据通路。参考答案：答案要点：1、2)指令的执行流程及目的周期的数据通路：FT0：M-MBR-IRFT1:PC+ePCJST)：POMARJSTi:MfMBR-CJST2:PC+ePCJST3：C+RfMARJST4：m-mbr-cJDTo：R2-MAR;R2-A选择器，So-3,M,DM,CPMARDTi:MfMBR-D;R/W,SMBR,MBR-B选择器，So-3,M,DM,CPDJDT2：R2+1-R2;R2-A选择器，So-3,M丁Co,DM,CPF2JET):C+AMBRJET1:MBR-MET2： PO MAR在模型机的数据通路上，对于指令SUBX(R),-(R2),回答下列问题:1 .写出指令的执行流程。2 .写出目的周期的全部数据通路。参考答案：答案要点：1、2)指令的执行流程及目的周期的数据通路：FT0:MfMBR-IRFTi：PC+ePCJST):POMARJSTi: