计算机组成原理与系统结构

1、 模拟 计算机组成原理与系统结构选择题第 1 题： 关于计算机体系结构及其分类，有下述说法： Flynn 分类法根据指令流和数据流的多倍性对计算机体系结构进行分 类。 除了 Flynn 分类法之外，冯泽云还提出用最大并行度对计算机体系结构 进行分类。 计算机系统结构所解决的问题是计算机系统总体上、功能上需要解决的 问题，而计算机组成要解决的是逻辑上如何具体实现的问题。 所有计算机系统都基于冯诺依曼结构。 其中，正确的说法有 。A. B. C. D. 参考答案： A计算机系统结构所解决的问题是计算机系统总体上、 功能上需要解决的问题， 而 计算机组成要解决的是逻辑上如何具体实现的问题。 例如，指

2、令系统的确定属于 计算机体系结构范畴， 而指令的具体实现则属于计算机组成范畴， 主存容量及编 址方式的确定属于计算机体系结构范畴， 而如何构成主存则属于计算机组成范畴。 有许多方法对计算机系统结构进行了分类， 除了 Flynn 分类法之外， 还有其它的 分类方法，例如，冯泽云提出用最大并行度对计算机体系结构进行分类。另外， 可按照程序流程机制将计算机体系结构分为以下三类： (1) 控制流计算机。 这是通常见到的计算机， 使用程序计数器 (PC)来确定下一条指令的地址。 指令程 序流由程序员直接控制， 其主存是共享的， 存储区可以被多指令修改， 容易产生 数据相关性，对并行性不利。 (2) 数据

3、流计算机。在冯诺依曼体系中是指 令流驱动的， 而数据流则是处于被动地位的， 这看起来合理， 但在某些时候也不 尽然。相对的是数据流驱动，即一旦数据准备好，则立即开始执行相关的指令， 非冯诺依曼体系仍然在探索中， 但对冯诺依曼体系的改良也有相当好的成果， 即流水线技术和并行计算机。 在数据流计算机中，数据不在共享的存储器 中，而是在指令间传送，成为令牌。当需要使用该数据的指令收到令牌，开始执 行之后，该令牌即消失， 执行的指令将执行的结果数据当做新的令牌发送。 这种 方式不再需要程序计数器、 共享的存储器， 但是需要甩于检测数据可用性的专门 部件，建立、识别、处理数据令牌标记，需要时间和空间开销

4、。 在其他一 些方面，数据流计算机还有一些困难需要克服。 在数据流计算机中由于没有程序 计数器，使得程序的调试和诊断变得困难； 没有共享的存储器， 也就无法控制其 分配，无法支持数组、递归等操作。 (3) 归约机 (Reductions Machine) 。归 约机又称为需求驱动， 是由对一个操作结果的需求而启动的。 归约机采用一种“惰 性计算”的方式， 操作只在另一条指令需要这个操作的结果时才执行。 比如在计 算 5+(62-10) 时，归约机并非先去计算 62，而是先计算整个算式， 碰到 (6 2-10) 再启动一个过程去计算它，最后需要计算 62，计算后一层层退回，得到 整个算术的值。

5、由于需求驱动可减少那些不必要的求值操作， 因而可以提高系统 效率。 归约机是一种面向函数式的语言，或以函数式语言为机器语言的机 器，要有函数定义存储器和表达式存储； 操作和数据合并存储。 需要大容量物理 存储器并采用大虚拟存储容量的虚拟存储器， 来满足对动态存储分配和大容量的 存储空问的需求。 综上所述，可知是错误的，其它的都正确。第 2 题： 在中断响应过程中， CPU保护程序计数器的主要目的是 。A. 使 CPU能找到中断服务程序的入口地址B. 为了实现中断嵌套C. 为了使 CPU在执行完中断服务程序时能回到被中断程序的断点处D. 为了使 CPU与 I/O 设备并行工作参考答案： C中断响

6、应过程大致如下： CPU收到中断请求信号后，如果 CPU内部的中断允许触 发器为 1，则在当前指令执行完后，响应中断。保护好被中断的主程序的断点及 现场信息，根据中断类型码从中断向量表中找到对应的中断服务程序的入口地址， 从而进入中断服务程序。中断服务程序执行完毕后， CPU返回断点处继续执行刚 才被中断的程序。 为了能返回断点处继续执行刚才被中断的程序， CPU需 具有程序计数器。 程序计数器保存了断点处的地址， 只要知道这个地址就可以返 回了。第 3 题： 程序计数器属于 CPU的部件。A. 运算器B. 控制器C. 存储器D. I/O 接口参考答案： B(1) 。保存指令执行结果CPU中，

7、保存当前正在执行的指令的寄存器是的寄存器是 (2) 。第 4 题：A. 程序计数器B. 标志寄存器 (PSW)C. 堆栈指示器D. 指令寄存器参考答案： D第 5 题：A. 程序计数器B. 标志寄存器 (PSW)C. 堆栈指示器D. 指令寄存器参考答案： B第 6 题：计算机指令系统中采用不同寻址方式可以提高编程灵活性，立即寻址是指A. 操作数包含在指令中B. 操作数的地址包含在指令中C. 操作数在地址计数器中D. 操作数在寄存器中参考答案： A立即寻址方式中，操作数就包含在指令中。例如，指令 ADDA X，200，该指令的 功能就是将寄存器 AX中的内容和立即数 200 相加，并将结果存入

8、AX。指令中的 立即数 200 是一个操作数，采用立即寻址方式取得该操作数。计算机指令系统中采用不同寻址方式的主要目的是 (1) 。在下列寻址 方式中取得操作数速度最慢的是 (2) 。第 7 题：A. 可直接访问内存或外存B. 提供扩展操作码并降低指令译码难度C. 简化汇编指令的设计D. 缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性参考答案： D第 8 题：A. 相对寻址B. 基址寻址C. 寄存器间接寻址D. 存储器间接寻址参考答案： D中央处理器是不能直接访问外存的， 所以 A 错误。多种寻址方式会使汇编指令变 得复杂，译码难度增加，所以第 (1) 空的选项 B、C 错误。常用的寻址方式有以下

9、几种： 隐含寻址：在指令中并不直接给出操作数的地址，而是隐含 着操作数的地址。例如， ADD B，表示另一个操作数的地址隐含为累加器 AC。 立即寻址：操作数在指令中。例如，“ ADD B，3”中的 3 为立即数。直接寻址：操作数地址在指令中。间接寻址：间接寻址是相对于直接寻址而言的，在间接寻址的情况下，指令地址字段中的形式地址 D 不是操作数的有效地 址，而是操作数地址的地址。寄存器寻址方式：操作数不放在内存中，而是放在 CPU的通用寄存器中。寄存器间接寻址方式：指令中的寄存器内容不是操作数，而是操作数的地址，该地址指明的操作数应在内存中。 相对 寻址：以程序计数器 PC的内容加上指令格式中

10、的形式地址 D 来形成操作数的有 效地址，即有效地址为 E=(PC)D。基址寻址方式：以基址寄存器的内容加上指令格式中的形式地址来形成操作数的有效地址，即E=(R) 变址 D。变址寻址方式：以变址寄存器的内容与偏移量 D 相加来形成操作数的有效地址， 即 E=(R) 基址 D。复合寻址方式：多种寻址方式的组合，主要有相对间接寻址、间接相对寻址、 变址间接寻址、 间接变址寻址。 本题中，相对寻址、 基址寻址和寄存器间接寻址都是在寄存器中寻找目标地址， 而存储器间接寻址则 需要多次访问速度较慢的内存，才能找到目标地址。第 9 题：对 8 位补码操作数 A5H进行 2 次算术右移的结果为 ( 不必转

11、换成十进制数)。A. D2HB. 52HC. E9HD. 69H参考答案： C先将 A5H转换成二进制数为 1010 0101 B ，算术右移一位变为 1101 0010 B ，再 算术右移一位变为 1110 1001 B ，化为十六进制数为 E9H。第 10 题：某系统总线的一个总线周期包含 3 个时钟周期，每个总线周期中可以传送 32位 数据。若总线的时钟频率为 33MHz，则总线带宽为 。A. 132Mb/sB. 33Mb/sC. 44Mb/sD. 396Mb/s参考答案： C总线带宽 =（总线频率 / 总线周期包含的时钟周期数 ）（数据量/ 总线周期 ），由于 总线的频率为 33MHz

12、，即 33 000 000Hz ，有总线频率 / 总线周期包含的时钟周期 数=11 000 000 个总线周期，则总线带宽为 11 000 000 32/8=44Mb/s。第 11 题：参考答案： BAmdahl 定律用加速比来衡量系统采用的改进措施对系统性能提高的程度。加速 比定义为 T0/Tn，其中 T0 为改进前所需的执行时间， Tn 为改进后所需的执行时 间，注意不要搞反了。第 12 题： 两次故障之间的间隔时间的平均值称为 。A. 可靠性B. MTRFC. MTBFD. MIPS参考答案： CMTBF（Mean Time Between Failure） 指两次故障之间的间隔时间的平

13、均值，也称 为平均无故障时间。第 13 题：A. 0.9801B. 0.951C. 0.9D. 0.99参考答案： A计算机执行程序所需的时间 P，可用 P=ICPIT 来估计，其中 I 是程序经 编译后的机器指令数， CPI 是执行每条指令所需的平均机器周期数， T为每个机 器周期的时间。 RISC计算机采用(1) 来提高机器的速度。它的指令系统具有 (2) 的特点。指令控制部件的构建， (3)。 RISC机器又通过采用(4) 来加快处理器的数据处理速度。 RISC的指令集使编译优化工作(5)第 14 题：A. 虽增加 CPI，但更减少 TB. 虽增加 CPI，但更减少 TC. 虽增加 T，

14、但更减少 CPID. 虽增加 I ，但更减少 CPI参考答案： D第 15 题：A. 指令种类少B. 指令种类多C. 指令寻址方式多D. 指令功能复杂参考答案： A第 16 题：A. CISC 更适于采用硬布线控制逻辑，而 RISC更适于采用微程序控制B. CISC 更适于采用微程序控制，而 RISC更适于采用硬布线控制逻辑C. CISC和 RISC都采用微程序控制D. CISC和 RISC都只采用硬布线控制逻辑参考答案： B第 17 题：A. 多寻址方式B. 大容量内存C. 大量的寄存器D. 更宽的数据总线参考答案： C第 18 题：A. 更简单B. 更复杂C. 不需要D. 不可能参考答案：

15、 B 精简指令计算机的指令种类减少， 格式简单固定， 采用硬件布线的控制逻辑， 使 用大量的寄存器， 所以编译后的机器指令要比复杂指令计算机的指令数增加， 但 是每个指令的执行需要的机器周期减小了。 从编译器的角度而言， 需要解决的问 题的复杂性并没有降低， 而指令系统的复杂度降低了， 实际上是把复杂性留给了 编译系统。第 19 题：中断向量是指 。A. 中断断点的地址B. 中断向量表起始地址C. 中断处理程序人口地址D. 中断返回地址参考答案： C中断向量法是一种识别中断源的方法， 它在主存的固定区域中开辟一个专用的中 断向量区，用硬件排队和编码器在所有请求中断服务的中断源中产生具有最高优

16、先级的中断源编号， 直接通过硬件转向这个中断源的中断服务程序入口。 该方法 不需要进入公共的中断服务程序， 从而能够实现向中断源服务程序入口地址的最 快转移。 可见，中断向量其实是指中断处理程序入口地址。第 20 题：A. 2B. 3C. 4D. 5参考答案： B某数值编码为 FFH，若它所表示的真值为 -127 ，则它是用 (1) 表示的； 若它所表示的真值为 -1 ，则它是用 (2) 表示的。第 21 题：A. 原码B. 反码C. 补码D. 移码参考答案： A第 22 题：A. 原码B. 反码C. 补码D. 移码参考答案： C原码表示又称符号一数值表示法。 正数的符号位用 0 表示，负数的

17、符号位用 1 表 示，数值部分保持不变。 反码的符号位表示法与原码相同，即符号 0 表示 正数，符号 1 表示负数。 与原码不同的是， 反码数值部分的形成和它的符号位有 关。正数， 反码的数值和原码的数值相同， 而负数反码的数值是原码的数值按位 求反。 补码的符号表示和原码相同，即 0 表示正数， 1 表示负数。正数的 补码和原码、反码相同，就是二进制数值本身。负数的补码是这样得到的：将数 值部分按位求反， 再在最低位加 1。补码的补码就是原码。移码(又称增码 )的符号表示和补码相反， 1 表示正数； 0 表示负数。移码为该数的补码但符号位 相反。常用来表示浮点数的阶码。 根据以上规则有：-1

18、27 原码： 11111111-1 原码：1 0000001-127 反码：1 0000000-1 反码：1 1111110-127 补码： 1 0000001-1 补码： 1 1111111-127 移码：0 0000001-1 移码：0 1111111第 23 题：已知汉字“大”的国标码为 3473H，其机内码为 A. 4483HB. 5493HC. B4F3HD. 7483H参考答案： C国标码又称为汉字交换码， 在计算机之间交换信息用， 用两个字节来表示， 每个 字节的最高位均为 0。汉字机内码是在设备和信息处理系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。 无论使用何种输入码， 进入计算机后

19、就立即被转换为机 内码。规则是将国标码的高位字节、低位字节各自加上 128(十进制 )或 80(十六 进制) ，也就是说，将国标码的高低位字节的最高位都从0 设置为 1。这样做的目的是使汉字机内码区别于西文的 ASCII 码，因为每个西文字母的 ASCII 的高位 均为 0，而汉字内码的每个字节的高位均为 1。我们知道， 在十六进制和二进制转换时， 1 个十六进制位对应 4 个二进制位，此题中，国标码为 3473H，于 是高字节是 34H，低字节是 73H，分别加上 80H之后得 B4H、F3H，再合并起来便 得到机内码为 B4F3H。另外，还有一种编码叫做区位码， 区位码将 GB2321-8

20、0方案中的字符按其位置划分为 94个区，每个区 94 个字符，区的编号是从 1 94，区内字符编号也是从 194。总结起来，这三种编码之间的转换规则为：机内码 =国标码的两个字节各加 80H；国标码 =区位码的两个字节各加 20H；按照国标信息交换用汉字编码字符集基本集 ( 即 GB2312)规定，一个 汉字由 (1) 个字节组成。为了达到中西文兼容的目的，区分汉字与 ASCII 码，汉字编码的最高位为 (2) 。第 24 题：A. 0B. 1C. 2D. 2.5E. 3F. 4参考答案： C第 25 题：A. 0B. 1C. 2D. 2.5E. 3F. 4参考答案： B按照国标信息交换用汉字

21、编码字符集基本集 (即 GB2312)规定，一个汉字 由 2 个字节组成。 为了达到中西文兼容的目的， 区分汉字与 ASCII 码，汉字编码 的最高位为 1。某计算机字长为 16位，运算器为 16位，有 16个16位通用寄存器， 8种寻 址方式，主存容量为 64K 字。指令中地址码由寻址方式字段和寄存器字段组成， 采用单字长指令，则该计算机最多可构成 (1) 条单操作数指令；寄存器间 接寻址的范围为 (2) K 字。第 26 题：A. 256B. 512C. 1024D. 4096参考答案： B第 27 题：A. 16B. 32C. 64D. 128参考答案： C根据题意，计算机字长为 16位

22、，运算器为 16位，有 16个 16位通用寄存器及 8 种寻址方式。单操作数指令长度为 16 位，其中寻址方式占 3 位，16个通用寄存 器占4位。剩下的 9位用来构成指令操作码， 共有 29=512种，故最多可构成 512 条指令。 由于通用寄存器是 16 位的，则寄存器间接寻址的范围为 64K字。第 28 题：某二进制无符号数 11101010，转换为三位非压缩 BCD数，按百位、十位和个位 的顺序表示，应为 。A. 00000001 00000011 00000111B. 00000011 00000001 00000111C. 00000010 00000011 00000100D.

23、00000011 00000001 00001001参考答案： C第 29 题：A. -2n (X+Y) 2n-1B. -2n-1 (X+Y)2n-1C. -2n-1-1 (X+Y) 2n-1D. -2n-1 (X+Y)2n参考答案：第 30 题：与十进制数 254 等值的二进制数是 A. 11111110B. 11101111C. 11111011D. 11101110参考答案： A第 31 题：IEEE754标准规定：单精度浮点数的最高位为符号位，后面跟8 位经偏移的阶 码移码，偏移量为 +127。尾数用原码表示，且把尾数规格化为 1. xxx x（x 为0或 1），并将 1 去掉，尾数用

24、 23位表示。根据该标准，十进制数 +178. 125 的 规格化表示形式为 。A. 0 B. 0 C. 1 D. 0 参考答案： A第 32 题：在 CRC校验中，接收端检查到有一位错误数据后，纠正的方法是 。A. 请求重新发送B. 删除数据C. 通过余数的值由接收端自行纠正D. 以上均可以参考答案： D首先看选项 A。当错误发生时请求重传这是一种非常普遍的纠错方式，它适用于 任何一种编码传输，又因为 CRC码是一种纠错码 （ 把接收到的 CRC码与生成多项 式相除，可以确定错误位置 ） ，所以选项 C也正确，所以此题只能选 D。选项 B 的“删除数据”有些让人不好理解，其实我们可以这样来看

25、，一般的数据传 输不是一个两个字节， 而是一段连续的数据， 如果有一个接收数据出错了， 我们 把它删除， 系统会认为这个数据包在传输过程中已经丢失， 这样系统会自动发出 重传请求，从而达到纠错的目的。第 33 题： 存取速度最快的是 。A. CPU内部寄存器B. 计算机的高速缓存 CacheC. 计算机的主存D. 大容量磁盘参考答案： ACPU内部各寄存器具有特定的功能和用途，最常见的寄存器功能是寄存地址、放 置计算中间结果和减少对内存的访问。这些寄存器在CPU内部的使用十分频繁，访问速度最快。通常在 CPU和主存之间设置小容量的高速缓存 Cache，依据程序 的局部性原理将访问概率高的数据存

26、放在 Cache 中，大大提高了系统的性能。 显 然，计算机主存的存取速度远远大于外部存储器如磁盘、光盘等的存取速度。 综上所述，存取速度从高到低依次为： CPU内部寄存器、 Cache、主存和磁盘。构成 4M8bit 的存储器，若采用 256K8bit 的芯片，需 (1) 片；若 采斥 512K1bit 的芯片，需 (2) 片。第 34 题：A. 8B. 16C. 32D. 64参考答案： B第 35 题：A. 8B. 16C. 32D. 64参考答案： D需要的片数分别为：8bit)=164M 8bit/(256K 4M8bit/(512K 1)=64第 36 题：如果主存容量为 位。16

27、M字节，且按字节编址，表示该主存地址至少应需要 A.16B.20C.24D.32参考答案： C第 37 题： 相联存储器的访问方式是 A. 先入先出访问B. 按地址访问C. 按内容访问D. 先入后出访问参考答案： C相联存储器 (Content Addressable Memory ，CAM是) 一种特殊的存储器，是一种 基于数据内容进行访问的存储设备。当对其写入数据时， CAM能够自动选择一个 未用的空单元进行存储； 当要读出数据时， 不是给出其存储单元的地址， 而是直 接给出该数据或者该数据的一部分内容， CAM对所有的存储单元中的数据同时进 行比较并标记符合条件的所有数据以供读取。 由于

28、比较是同时、 并行进行的， 所 以这种基于数据内容进行读 /写的机制，其速度比基于地址进行读 / 写的方式要快 许多。CAM可以用在高速缓冲存储器中，也常用来存储虚拟存储器中的段表、页表或快表。用64K8的RAM芯片和 32K16的ROM芯片设计一个 256K16的存储器， 地址范围为 00000H3FFFFH，其中 ROM的地址范围为 10000H 1FFFFH，其余为 RAM的地址。则地址线为(1) 根，数据线为 (2) 根； ROM需要 (3)片， RAM需要 (4) 片。CPU执行一段程序时， Cache完成存取的次数为 5000 次，主存完成存取的次 数为 200 次。已知 Cach

29、e的存取周期为 40ns，主存的存取周期为 160ns。其两级 存储器的平均访问时间为 (5) ns。第 38 题：A. 18B. 9C. 16D. 8参考答案： A第 39 题：A. 18B. 9C. 16D. 8参考答案： C第 40 题：A. 1B. 2C. 3D. 4参考答案： B第 41 题：A. 12B. 2C. 9D. 6参考答案： D第 42 题：A. 41B. 0.96C. 44.8D. 48参考答案： C第 43 题：使 Cache 命中率最高的替换算法是A. 先进先出算法 FIFOB. 随机算法 RANDC. 先进后出算法 FILOLRUD. 替换最近最少使用的块算法参考答案： DCache的替换算法主要有以下三种：(1)FIFO 算法：把一组中最先调入 Cache的字块替换出去，实现较简单。 (2)LRU(Least Recently Used)算法：把一 组中近期最少使用的字块替换出去，命中率较高。(3)RAND算法：用随