计算机组成原理试卷及答案

期末试卷一一.选择题（每小题1分，共20分）1.目前我们所说的个人台式商用机属于_____。A.巨型机B.中型机C.小型机D.微型机2.（2000）10化成十六进制数是______。A．（7CD）16B.（7D0）16C.（7E0）16D.（7F0）163.下列数中最大的数是______。A．（10011001）2B.（227）8C.（98）16D.（152）104.______表示法主要用于表示浮点数中的阶码。A.原码B.补码C.反码D.移码5.在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是______。A.BCD码B.16进制C.格雷码D.ASCⅡ码6.下列有关运算器的描述中，______是正确的。A.只做算术运算，不做逻辑运算B.只做加法C.能暂时存放运算结果D.既做算术运算，又做逻辑运算7.EPROM是指______。A.读写存储器B.只读存储器C.可编程的只读存储器D.光擦除可编程的只读存储器8.Intel80486是32位微处理器，Pentium是______位微处理器。Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４９.设［X］补=1.x1x2x3x4,当满足______时，X>-1/2成立。Ａ．x1必须为1，x2x3x4至少有一个为1Ｂ．x1必须为1，x2x3x4任意Ｃ．x1必须为0，x2x3x4至少有一个为1Ｄ．x1必须为0，x2x3x4任意10.CPU主要包括______。A.控制器B.控制器、运算器、cacheC.运算器和主存D.控制器、ALU和主存11.信息只用一条传输线，且采用脉冲传输的方式称为______。A.串行传输B.并行传输C.并串行传输D.分时传输12.以下四种类型指令中，执行时间最长的是______。A.RR型B.RS型C.SS型D.程序控制指令13.下列______属于应用软件。A.操作系统B.编译系统C.连接程序D.文本处理14.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。A.增加内存容量B.提高内存可靠性C.解决CPU和主存之间的速度匹配问题D.增加内存容量，同时加快存取速度15.某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用______作为存储芯片。A.SRAMB.闪速存储器C.cacheD.辅助存储器16.设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，这种寻址方式的有效地址为______。A.EA=(X)+DB.EA=(X)+(D)C.EA=((X)+D)D.EA=((X)+(D))17.在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为______。A.隐含寻址B.立即寻址C.寄存器寻址D.直接寻址18.下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。A.PPU(外围处理机)方式B.中断方式C.DMA方式D.通道方式19.系统总线中地址线的功能是______。A.用于选择主存单元地址B.用于选择进行信息传输的设备C.用于选择外存地址D.用于指定主存和I/O设备接口电路的地址20.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。A.一个指令周期B.一个机器周期C.一个时钟周期D.一个存储周期二.填空题（每空1分，共20分）1.数控机床是计算机在A.______方面的应用，邮局把信件自动分拣是在计算机B.______方面的应用。2.汉字的A.______、B.______、C.______是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码。3.闪速存储器特别适合于A.______微型计算机系统，被誉为B.______而成为代替磁盘的一种理想工具。4.主存储器的性能指标主要是A.______、B.______、存储周期和存储器带宽。5.条件转移、无条件转移、转子程序、返主程序、中断返回指令都属于A.______类指令，这类指令在指令格式中所表示的地址不是B.______的地址，而是C.______的地址。6.从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型，A.______，B.______。7.运算器的两个主要功能是：A.______，B.______。8.PCI总线采用A.______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与B.______相连。9.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对A.______的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和B.______之间进行。三.简答题（每小题5分，共20分）说明计算机系统的层次结构。请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。四.应用题（每小题5分，共40分）机器数字长为8位（含1位符号位），当X=-127（十进制）时，其对应的二进制表示，(X)原表示，(X)反表示，(X)补表示，(X)移表示分别是多少？已知x=0.1011,y=-0.0101,求x+y=?,x-y=?用16k×8位的SRAM芯片构成64K×16位的存储器，要求画出该存储器的组成逻辑框图。提高存储器速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。若机器字长36位，采用三地址格式访存指令，共完成54种操作，操作数可在1K地址范围内寻找，画出该机器的指令格式。举例说明存储器堆栈的原理及入栈、出栈的过程。试画出三总线系统的结构图。若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为3B,桢频为72Hz,计算刷新存储器带宽应是多少？期末试卷一答案一.选择题1.D2.B3.A4.D5.D6.D7.D8.D9.A10.B11.A12.C13.D14.C15.B16.A17.B18.B19.D20.D二.填空题1.A.自动控制B.人工智能2.A.输入编码（或输入码）B.内码（或机内码）C.字模码3.A.便携式B.固态盘4.A.存储容量B.存取时间5.A.程序控制类B.操作数C.下一条指令6.A.寄存器—寄存器型B.寄存器—存储器型7.A.算术运算B.逻辑运算8.A.集中式B.中央仲裁器9.A.总线B.I/O设备（或输入输出设备）三.简答题计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。四.应用题1.二进制表示为-01111111[X]原=11111111[X]反=10000000[X]补=10000001[X]移=000000012.[x]补=00.1011[x]补=00.1011+[y]补=11.1011+[-y]补=00.010100.011001.0000x+y=+0.0110x-y产生溢出3.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。图C1.14.措施有：=1\*GB3①采用高速器件，=2\*GB3②采用cache（高速缓冲存储器），=3\*GB3③采用多体交叉存储器，=4\*GB3④采用双端口存储器，=5\*GB3⑤加长存储器的字长。操作码需用6位，操作数地址码需用10位。格式如下6101010OPD1D2D3OP:操作码6位D1：第一操作数地址，10位D2：第二操作数地址，10位D3：第三操作数地址，10位所谓存储器堆栈，是把存储器的一部分用作堆栈区，用SP表示堆栈指示器，MSP表示堆栈指示器指定的存储器的单元，A表示通用寄存器。入栈操作可描述为（A）→MSP,(SP-1)→SP出栈操作可描述为（SP+1）→SP,(MSP)→AI/O接口I/O接口IOP（通道）CPU7．三总线结构如下图所示：I/O接口I/O接口IOP（通道）CPU系统总线内存中线内存内存总线内存中线内存I/O总线图C1.28．解：刷存所需带宽=分辨率×每个像素点颜色深度×刷新速率，故刷存带宽为：1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s.期末试卷二选择题（每空1分，共20分）将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为______。A.数值计算B.辅助设计C.数据处理D.实时控制目前的计算机，从原理上讲______。指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放指令和数据都以二进制形式存放指令和数据都以十进制形式存放根据国标规定，每个汉字在计算机内占用______存储。A.一个字节B.二个字节C.三个字节D.四个字节下列数中最小的数为______。A.（101001）2B.（52）8C.（2B）16D.（44）10存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于______。A.存放程序B.存放软件C.存放微程序D.存放程序和数据设X=—0.1011，则[X]补为______。A.1.1011B.1.0100C.1.0101D.1.10017.下列数中最大的数是______。A.（10010101）2B.（227）8C.（96）16D.（143）10计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。A.巴贝奇B.冯.诺依曼C.帕斯卡D.贝尔在CPU中，跟踪后继指令地指的寄存器是______。A.指令寄存器B.程序计数器C.地址寄存器D.状态条件寄存器10.Pentium-3是一种______。A.64位处理器B.16位处理器C.准16位处理器D.32位处理器11.三种集中式总线控制中，______方式对电路故障最敏感。A.链式查询B.计数器定时查询C.独立请求12.外存储器与内存储器相比，外存储器______。A.速度快，容量大，成本高B.速度慢，容量大，成本低C.速度快，容量小，成本高D.速度慢，容量大，成本高13.一个256K×8的存储器，其地址线和数据线总和为______。A.16B.18C.26D.2014.堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，MSP为SP指示的栈顶单元。如果进栈操作的动作顺序是（A）→MSP，(SP)-1→SP。那么出栈操作的动作顺序应为______。A.(MSP)→A，(SP)+1→SPB.(SP)+1→SP，(MSP)→AC.(SP-1)→SP，(MSP)→AD.(MSP)→A，（SP）-1→SP15.当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。A.统一编址法B.单独编址法C.两者都是D.两者都不是16.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序中断方式一般适用于随机出现的服务为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作17.下面叙述中，______是正确的。A.总线一定要和接口相连B.接口一定要和总线相连C.通道可以替代接口D.总线始终由CPU控制和管理18.在下述指令中，I为间接寻址，______指令包含的CPU周期数最多。A.CLAB.ADD30C.STAI31D.JMP2119.设寄存器位数为8位，机器数采用补码形式（含一位符号位）。对应于十进制数-27，寄存器内为______。A.27HB.9BHC.E5HD.5AH20.某存储器芯片的存储容量为8K×12位，则它的地址线为____。A.11B.12C.13D.14二.填空题（每空1分，共20分）计算机软件一般分为两大类：一类叫A.______,另一类叫B.______。操作系统属于C.______类。一位十进制数，用BCD码表示需A.______位二进制码，用ASCII码表示需B.______位二进制码。主存储器容量通常以KB表示，其中K=A.______;硬盘容量通常以GB表示，其中G=B.______。RISC的中文含义是A.______,CISC的中文含义是B.______。主存储器的性能指标主要是存储容量、A.______、B.______和C.______。由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。指令寻址的基本方式有两种，A.______方式和B.______方式。存储器和CPU连接时，要完成A.______的连接；B.______的连接和C.______的连接，方能正常工作。操作控制器的功能是根据指令操作码和A.______，产生各种操作控制信号，从而完成B.______和执行指令的控制。三.简答题（每题5分，共20分）指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。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？应用题（每题5分，共40分）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）。某机指令格式如图所示：OPXD15109870图中X为寻址特征位，且X=0时，不变址；X=1时，用变址寄存器X1进行变址；X=2时，用变址寄存器X2进行变址；X=3时，相对寻址。设（PC）=1234H，（X1）=0037H,(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址（均用十六进制表示，H表示十六进制）(1)4420H(2)2244H(3)1322H(4)3521H(5)6723H将十进制数354eq\o(\s\do-4(５),\s\do4(８))转换成二进制数、八进制数、十六进制数和BCD数。浮点数格式如下：1位阶符，6位阶码，1位数符，8位尾数，请写出浮点数所能表示的范围（只考虑正数值）。现有一64K×2位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的存储器,应如何安排地址线和数据线引脚的数目，使两者之和最小。并说明有几种解答。异步通信方式传送ASCII码，数据位8位，奇校验1位，停止位1位。计算当波特率为4800时，字符传送的速率是多少？每个数据位的时间长度是多少？数据位的传送速率是多少？已知某8位机的主存采用半导体存储器，地址码为18位，采用4K×4位的SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条形式，问：若每个模块条为32K×8位，共需几个模块条？每个模块条内有多少片RAM芯片?主存共需多少RAM芯片？CPU需使用几根地址线来选择各模块？使用何种译码器？画出中断处理过程流程图。期末试卷二答案选择题：1.C2.C3.B4.A5.D6.C7.B8.B9.B10.A11.A12.B13.C14.B15.A16.A17.B18.C19.C20C二.填空题：A.系统软件B.应用软件C.系统软件2.A.4B.73.A.210B.2304.A.精简指令系统计算机B.复杂指令系统计算机5.A.存取时间B.存储周期C.存储器带宽6.A.字向B.位向7.A.顺序寻址方式B.跳跃寻址方式8.A.地址线B.数据线C.控制线9.A.时序信号B.取指令三.简答题：时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。(1)外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。主要优点是数据数据速度快寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。应用题1.原码11110001反码10001110补码10001111移码000011112.（1）0020H（2）1166H（3）1256H（4）0058H（5）1257H3.（1）（354eq\o(\s\do-4(５),\s\do4(８))）10=（162.A）16（2）（354eq\o(\s\do-4(５),\s\do4(８))）10=（101100010.1010）2（3）（354eq\o(\s\do-4(５),\s\do4(８))）10=（542.5）8（4）（354eq\o(\s\do-4(５),\s\do4(８))）10=（001101010100.011000100101）BCD4.最小值2-111111×0.00000001最大值2111111×0.11111111设地址线x根，数据线y根，则2x·y=64K×2若y=1x=17y=2x=16y=4x=15y=8x=14因此，当数据线为1或2时，引脚之和为18共有2种解答每个字符格式包含十个位，因此字符传送速率4800波特/10=480字符/秒每个数据位时间长度T=1/4800=0.208ms数据位传送速率8×480=3840位/秒(218×8）/（32k×8）=8，故需8个模块(32k×8）/（4k×4）=16，故需16片芯片共需8×16=128片芯片为了选择各模块，需使用3:8译码器即3根地址线选择模条。

8．中断处理过程流程图如图C2.1所示。取指令执行指令取指令执行指令否中断中断是响应中断响应中断关中断，即“关中断，即“中断屏蔽”置位断转移到中断服务子程序周转移到中断服务子程序期保存CPU现场保存CPU现场中设备服务断设备服务服恢复CPU现场务恢复CPU现场子程开中断，即“中断屏蔽开中断，即“中断屏蔽”复位图C2.1期末试卷三选择题（每小题1分，共20分）1.完整的计算机系统应包括______。A.运算器、存储器、控制器B.外部设备和主机C.主机和实用程序D.配套的硬件设备和软件系统2.下列数中最小的数为______。A.（101001）2B.（52）8C.（101001）BCDD.（233）163.设X=－0.1011，则〔Ｘ〕补为______。A.1.1011B.1.0100C.1.0101D.1.10014.机器数______中,零的表示形式是唯一的。A.原码B.补码C.移码D.反码5.在计算机中，普遍采用的字符编码是______。A.BCD码B.16进制C.格雷码D.ASCⅡ码6.运算器的主要功能是进行______。A.逻辑运算B.算术运算C.逻辑运算和算术运算D.只作加法7.存储器是计算机系统中的记忆设备,它主要用来______。A.存放数据B.存放程序C.存放数据和程序D.存放微程序8.某计算机的字长16位,它的存储容量是64KB,若按字编址,那么它的寻址范围是______。A.64KB.32KC.64KBD.32KB9.用32位字长（其中1位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是______。A.0≤│N|≤1-2-32B.0≤│N|≤1-2-31C.0≤│N|≤1-2-30D.0≤│N|≤1-2-29用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。A.直接B.间接C.寄存器直接D.寄存器间接程序控制类指令的功能是______。A.进行算术运算和逻辑运算B.进行主存和CPU之间的数据传送C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送D.改变程序执行的顺序中央处理器（CPU）是指______。A.运算器B.控制器C.运算器、控制器和cacheD.运算器、控制器和主存储器计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时______。A.减少了信息传输量B.提高了信息传输的速度C.减少了信息传输线的条数在集中式总线仲裁中,______方式对电路故障最敏感。A.链式查询B.计数器定时查询C.独立请求在微型机系统中,外围设备通过______与主板的系统总线相连接。A.适配器B.设备控制器C.计数器D.寄存器3．5英寸软盘记录方式采用______。A.单面双密度B.双面双密度C.双面高密度D.双面单密度为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方式是采用______。A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存周期挪用方式多用于______方式的输入输出中。A.DMAB.中断C.程序传送D.通道MO型光盘和PC型光盘都是______型光盘。A.只读B.一次C.重写并行I/O标准接口SCSI中，一个主适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。A.6B.7～15C.8D.10二.填空题（每小题1分，共20分）存储A.______并按B.______顺序执行,这是冯•诺依曼型计算机的工作原理。计算机的A.______是计算机B.______结构的重要组成部分,也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。一个定点数由A.______和B.______两部分组成。CPU能直接访问A.______和B.______,但不能直接访问磁盘和光盘。指令格式是指令用A.______表示的结构形式,通常格式中由操作码字段和B.______字段组成。主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、A.______和B.______。RISC机器一定是A._______CPU,但后者不一定是RISC机器,奔腾机属于B.______机器。计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用：A.______传送、B.______传送和C.______传送。软磁盘和硬磁盘的A.______记录方式基本相同,但在B.______和C.______上存在较大差别。简答题（每小题5分，共20分）说明计数器定时查询工作原理。什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者有什么关系？应用题（每小题5分，共40分）1.已知：X=0.1011,Y=－0.0101,求[X/2]补,[X/4]补[－X]补，[Y/2]补,[Y/4]补，[－Y]补机器数字长8位（含1位符号位），若机器数为81（十六进制），当它分别表示原码、补码、反码和移码时，等价的十进制数分别是多少？用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析指令格式特点：15107430OP源寄存器目标寄存器CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。(1)标明图中四个寄存器的名称。(2)简述指令从主存取到控制器的数据通路。(3)数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。图C3.1总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，画出读数据的同步时序图。举出三种中断向量产生的方法。CD－ROM光盘的外缘有5mm的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60分钟。请计算模式2情况下光盘存储容量是多少？期末试卷三答案选择题1.D2.C3.C4.B、C5.D6.C7.C8.B9.B10.C11.D12.C13.C14.A15.A16.C17.B18.A19.C20.B填空题1.A.程序B.地址2.A.软件B.系统3.A.符号位B.数值域4.A.cacheB.主存5.A.二进制代码B.地址码6.A.存储周期B.存储器带宽7.A.流水B.CISC8.A.并行B.串行C.复用9.A.存储原理B.结构C.性能简答题1.计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。2.为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大。3.外围设备的I/O控制方式分类及特点：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。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。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。4.指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。应用题1.解：[X]补=0.1011[X/2]补=0.01011[X/4]补=0.001011[－X]补=1.0101[Y]补=1.1011[Y/2]补=1.11011[Y/4]补=1.111011[－Y]补=0.01012.原码：-1，补码：-127，反码：-126，移码：+1。3.所需芯片总数（64K×32）÷（16K×16）=8片因此存储器可分为4个模块，每个模块16K×32位，各模块通过A15、A14进行2：4译码图C3.24.解：（1）操作数字段OP可以指定64种基本操作（2）单字长（16位）二地址指令（3）源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器（各指定16个），所以是RR型指令，两个操作数均在通用寄存器中（4）这种指令结构常用于算术/逻辑运算类运算指令，执行速度最快。5.答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器AR，d为程序计数器PC；（2）PC→AR→主存→缓冲寄存器DR→指令寄存器IR→操作控制器（3）存储器读：M→DR→ALU→AC存储器写：AC→DR→M6.分五个阶段：总线请求，总线仲裁，寻址（目的地址），信息传送，状态返回（或错误报告）。时序图：图C3.37.（1）由编码电路实现，直接产生。（2）由硬件产生一个“位移量”，再加上CPU某寄存器里存放的基地址（3）向量地址转移法：由优先级编码电路产生对应的固定地址码，其地址中存放的是转移指令，通过转移指令可以转入设备各自的中断服务程序入口。8.解：扇区总数=60×60×75=270000模式2存放声音、图像等多媒体数据，其存储容量为270000×2336/1024/1024=601MB期末试卷四一、填空题，每空一分，本题共15分1．若[x]补=11101100(单符号位)，则[x/2]补=____________，[x]补的模为____________。2．动态存储器的刷新是按__________(填行或列)进行；若存储单体的容量为64K，采用双译码且地址线平均送到两个译码器中,则刷新地址计数器的模为__________。3．设指令中形式地址为D,基址寄存器为BX，则基址寻址方式时，有效地址E=__________。4.若被传送的数据为11011011，假设采用偶校验技术，则校验位C=__________。5．“地址线单双向传输”这句话描述了总线的__________特性。6．冯偌依曼计算机的基本原理包括__________和__________。7．磁盘的平均存取时间由___________时间和平均等待时间组成，对于7200转的磁盘而言，其平均等到时间约为_________ms(取整数)。8、在微指令格式设计过程中，有8个互斥型的微命令被分配到一组，当该组采用编码方法表示时，微指令格式的相关字段至少需要________位。9．设计一个64位全并行的ALU需要_________片先行进位部件74182。10．片选信号为101时，选定一个128K´8位的存储芯片，则该芯片的所在存储单元空间的首地址为，末地址为。二、名词解释，每题2分，共10分中断组相联映射3、指令系统4、规格化5、水平型微指令三、简答与论述题,本题共34分l.简要说明采用层次结构存储系统的目的和原理；目前存储系统分哪几个层次?它们在存储系统中所起的作用分别是什么?(8分)2．什么是总线？总线的仲裁方式解决什么问题？简述常见的控制方式及其特点。（8分）3．什么是寻址方式？计算机系统为什么需要采用多种寻址方式？画出间接寻址方式的寻址示意图。（8分）4．简述微程序控制器的设计思想。(10分)四、判断正误并改正你认为错误的命题(只能修改画线部分)(1*5=5分)1、Cache对系统程序员透明（）2、浮点数的精确度由阶码的位数决定()3、控存中存放解释指令执行的微程序和数据()4、指令操作码字段的位数决定了指令系统中指令的数量()5、多操作数指令可以是单字长指令(）五、计算题,本题共21分1、设X=27×（29/32），Y=25×（5/8），阶码为3位，尾数为5位(均不包含符号位)，用变形补码计算X+Y，要求按照计算机中浮点数的运算方法写出详细运算步骤。(8分)2、设x＝-0.01011，y＝0.01011，用变形补码计算2x-y(5分)3、已知X=+0.1101Y=+0.1011用补码一位乘法求X´Y，要求写出详细过程（8分）六、已知CPU结构如下图所示，其中包括一个累加器AC、一个状态寄存器和其他几个寄存器。各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传递方向。试完成以下工作：①写出图中四个寄存器A、B、C、D的名称和作用；②简述完成指令ADDY的数据通路（Y为存储单元地址，本指令功能为(AC)+(Y)→（AC）。（15分）+1+1MM——主存储器CAACBD状态寄存器操作控制器ALUID期末试卷四答案一、填空（每空1分，共15分）(数据部分按照参考答案,文字部分意思符合即可)1）11110110，282）行，283）（BX）+D4).05．功能和电气6)存储程序,程序控制7)寻道,48)49)．510)．0A000H,0BFFFFH二、名词解释（每小题2分，共10分。）(评分要求:按照与所给参考答案的符合度给分)1、中断是一种I/O方式,是指发生外部或异常时间后,暂时停止CPU执行的程序,并在保护断点后执行处理外部或异常时间的程序,并在该程序执行完毕后又返回被终止的程序的过程.2、组相联映射是一种主存与CACHE之间数据映射的方法,该方法中主存和CACHE都分组,且CHACHE组内还分行,映射时,数据块所在主存的组和CHACHE的组之间按照直接映射方式进行,CACHE的组确定后,主存的该数据块则可以被映射到在该组的任意行.3、指令系统任何计算机所包含的全部指令的集合.指令系统与计算机的硬件结构和性能紧密相关.4、规格化就是对浮点数尾数进行处理的一种方法,该方法规定,当浮点数的尾数双符号位与最高数据位不一致时候,采用左移或右移尾数,同时同步增大或减少阶码,直到将浮点数的尾数双符号位变化成最高数据位一致.5、水平型微指令一次能定义并执行多个微操作的微指令称为水平型微指令,一般有操作控制字段、判别测试字段和直接地址字段三部分组成，相对于垂直型微指令而言具有灵活、并行操作能力强等优点。三、简答与论述题l.要点：1)目的:满足执行程序对高速度、大容量存储空间的需要（2分）2)原理：局部性原理(2分)3)目前分成CHCHE-----主存—辅存三个层次(2分)其中前者解决主存速度慢的问题，后者解决主存容量小的不足.(各1分,共2分)2.要点:1)总线是计算机各大部件之间的连接线，分为数据总线、地址总线和控制总线三类.(1分)2)总线的仲裁解决多部件争用总线的问题(1分)3)常见的仲裁方式包括：串行连接查询、计数器定时查询和独立请求三种方式，(3分)特点分别为系统容易扩展，但速度慢、优先级固定、单点故障明显；优先级灵活，没有单点故障，但速度慢；优先级灵活、响应速度快，没有单点故障。(3分)3．要点：1)寻找操作数据或指令地址的方法.(1分)2)多种寻址方式的目标是为了解决指令中操作数字段位数不够,从而限制了寻址范围和操作数大小,另外,设置多种寻址方式也为程序设计提供了一定的灵活性.(4分)3)间接寻址图(3分)4．要点:在分析特定CPU结构和相关硬件环境的基础上(这句话很重要,2分),仿照程序设计的方法，画出在特定硬件环境下每条指令的指令周期流程图(2分),把完成每条指令所需要的操作控制信号进行优化和时间同步编写成微指令，然后存放到一个只读存储器(控存)中(3分)。每条机器指令对应一段微程序，当机器执行程序时依次读出每条指令所对应的微指令,执行每条微指令中规定的微操作,从而完成指令的功能,重复这一过程,直到该程序的所有指令完成(2分).微程序控制器的设计采用了存储技术和程序设计技术，使复杂的控制逻辑得到简化，从而推动了微程序控制器的广泛应用.(1分)四、判断正误，（对错误命题只判断不改正或改正不正确均不得分每小题1分，共5分）1、Ö2、´修改成:浮点数的精确度由尾数的位数决定或:浮点数的范围由阶码的位数决定3、´修改成:控存中存放解释指令执行的微程序4、Ö5、Ö五、计算题（本题三道小题，共21分）1.要点：设阶码和尾数均采用双符号位表示,则[X]补=0011100.11101[Y]补=0010100.101(1分)求出阶差:DE=[X]阶码+[-Y]阶码=00111+11011=00010,阶差为2,移动Y的尾数与X对齐[Y]补=0011100.00101(1分)求出尾数和00.11101+00.00101=01.00010(2分)规格化并判断结果溢出因为尾数运算的双符号位不同,因此,需要对结果进行左移规格化,并将阶码加1,则[X+Y]补=01000,00.10010(2分)由于阶码的双符号位不同,因此,该浮点运算结果发生溢出,且是正溢出(2分)2、要点:解;[X]补=11.10101,[Y]补=00.01011[2X]补=11.01010,[-Y]补=11.10101(2分)[2X]补+[-Y]补=10.11111(2分)结果的双符号位不同,故运算结果溢出.。（1分）3、要点:1)[X]补=0.1101,[Y]补=0.1011,[-X]补=1.0011(1分)2)按照补码一位乘法的运算过程正确,且得到[XY]补=0.10001111(6分)3)求出真值(1分)六.设计综合题（15分）1)A：DR(数据缓冲寄存器，缓冲数据)B：IR(指令寄存器，存放指令)C：AR（地址寄存器，存放访问主存的地址）D：PC（程序计数器，用于表示指令地址)得分要点：指出了各代表的寄存器名称和相应的作用每项各1分，共8分2)指令的数据通路:IR(B)®AR(C)®MM®DR(A)®ALU®AC7分得分要点：只要通路正确,其他表现形式也可给分,但如果只用了A、B、C、D等来表示，则不给分。期末试卷五一．选择题（每小题1分，共20分）1.对计算机的产生有重要影响的是______。A．牛顿维纳图灵B．莱布尼兹布尔图灵C．巴贝奇维纳麦克斯韦D．莱布尼兹布尔克雷2.定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是______。A．-215─215-1B．-215-1─215-1C．-215+1─215D．-215─2153.下列数中最小的数是______。A．（101001）2B．（52）8C．（2B）16D．（44）104.已知X<0且[X]原=X0.X1X2…Xn，则[X]补可通过______求得。A．各位求反，末位加1B．求补C．除X0外各位求反末位加1D．[X]反-15.运算器虽有许多部件组成，但核心部件是______。A．数据总线B．算术逻辑运算单元C．多路开关D．累加寄存器6.EPROM是指______。A．读写存储器B．只读存储器C．可编程的只读存储起器D．光擦除可编程的只读存储器7.某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是______。A．0─4MBB．0─2MBC．0─2MD．0─1M8.双端口存储器所以能高速进行读写，是因为采用______。A．高速芯片B．两套相互独立的读写电路C．流水技术D．新型器件9.单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用______。A．堆栈寻址方式B．立即寻址方式C．隐含寻址方式D．间接寻址方式10.指令周期是指______。A．CPU从主存取出一条指令的时间B．CPU执行一条指令的时间C．CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间D．时钟周期时间11.同步控制是______。A．只适用于CPU控制的方式B．只适用于外围设备控制的方式C．由统一时序信号控制的方式D．所有指令控制时间都相同的方式12.从信息流的传送效率来看，______工作效率最低。A．三总线系统B．单总线系统C．双总线系统D．多总线系统13.一个256K×8的DRAM芯片，其地址线和数据线总和为A．16B．18C．26D．3014.算术右移指令执行的操作是______。A．符号位填0，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位B．符号位不变，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位C．进位标志位移至符号位，顺次右移1位，最低位移至进位标志位D．符号位填1，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位15.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。A．每一条机器指令由一段微指令编成的微程序来解释执行B．每一条机器指令由一条微指令来执行C．一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D．一条微指令由若干条机器指令组成16.以下描述中基本概念不正确的是______。A．PCI总线是层次总线B．PCI总线采用异步时序协议和分布式仲裁策略C．Futurebus+总线能支持64位地址D．Futurebus+总线适合于高成本的较大规模计算机系统17.计算机的外围设备是指______。A．输入/输出设备B．外存储器C．远程通信设备D．除了CPU和内存以外的其它设备18.CRT的颜色数为256色，则刷新存储器每个单元的字长是______。A．256位B．16位C．8位D．7位19.通道对CPU的请求形式是______。A．自陷B．中断C．通道命令D．跳转指令20.中断向量地址是______。A．子程序入口地址B．中断服务例行程序入口地址C．中断服务例行程序入口地址的指示器D．中断返回地址二．填空题（每空1分，共20分）1.按IEEE754标准，一个浮点数由A.______、B.______、C.______三个域组成。2.闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及A.______能力，因此作为B.______用于便携式电脑中。3.寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用A.______型和B.______型，前者比后者执行速度快。4.堆栈是一种特殊的A.______寻址方式，它采用B.______原理。按构造不同，分为寄存器堆栈和C.______堆栈。5.当今的CPU芯片除了包括定点运算器和控制器外，还包括A.______、B.______、运算器和C.______管理等部件。6.奔腾CPU中L2级cache的内容是A.______的子集，而B.______内容又是L2级cache的子集。7.为了解决多个A.______同时竞争总线B.______，必须具有C.______部件。8.并行I/O接口A.______和串行I/O接口B.______是两个目前最具权威性和发展前景的标准接口。三．简答题（每题5分，共20分）1.什么是闪速存储器？它有哪些特点？2.说明总线结构对计算机系统性能的影响。3.什么是CISC？CISC指令系统的特点是什么？4.指令和数据均存放在内存中，CPU如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？四．应用题（每题5分，共40分）1.设[X]补=X0.X1X2…Xn，求证：[X/2]补=X0.X0X1X2…Xn。2.某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1,低位来的进位信号为C0，请按串行进位方式写出C4C3C2C1的逻辑表达式。3.存储器容量为32字，字长64位，模块数m=8，用交叉方式进行组织。存储周期T=200ns,数据总线宽度为64位，总线传输周期τ=50ns。问该存储器的带宽是多少？4.指令格式结构如下所示，试分析指令格式特点。1512119865320OP寻址方式寄存器寻址方式寄存器源地址目标地址5.用时空图法证明流水CPU比非流水CPU具有更高的吞吐率。6.某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？7.一个基本的DMA控制器应包括哪些逻辑构件？8.某刷新存储器所需的带宽为160MB/S。实际工作时，显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。问刷存总带宽应为多少？为达到这样的刷存带宽，应采取何种技术措施？期末试卷五答案一．选择题1.B2.A3.A4.C5.B6.D7.C8.B9.C10.C11.C12.B13.C14.B15.A16.B17.D18.C19.B20.C二．填空题1.A.符号位B.阶码C.尾数2.A.瞬时启动B.固态盘3.A.RRB.RS4.A.数据B.先进后出C.存储器5.A.cacheB.浮点C.存储6.A.主存B.L1级cache7.A.主设备B.控制权C.总线仲裁8.A.SCSIB.IEEE1394三．简答题1.解：闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。2.（1）最大存储容量单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响（2）指令系统双总线系统，必须有专门的I/O指令系统单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令（3）吞吐量总线数量越多，吞吐能力越大3.CISC是复杂指令系统计算机的英文缩写。其特点是：指令系统复杂庞大，指令数目一般多达2、3百条。寻址方式多指令格式多指令字长不固定可访存指令不加限制各种指令使用频率相差很大各种指令执行时间相差很大大多数采用微程序控制器4.从时间上讲,取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）。四．应用题1.证明：因为X=-X0+Xi2-i所以X/2=-X0/2+1/2Xi2-I=-X0+X0/2+1/2Xi2-i=-X0+Xi2-（i+1）由于X/2=-X0+Xi2-（i+1）根据补码与真值的关系便有：[X/2]补=X0.X0X1X2…Xn2.串行方式：C1=G1+P1C0C2=G1+P2C1C3=G3+P3C2C4=G4+P4C3其中G1=A1B1P1=A1⊕B1G2=A2B2P2=A2⊕B2G3=A3B3P3=A3⊕B3G4=A4B4P4=A4⊕B43.解：连续读出m=8个字的信息量是：q=64位×8=512位连续读出8个字所需的时间是：t=T+（m–1）τ=200+7×50=5.5×10-7s交叉存储器的带宽是:W=q/t=512/（5.5×10-7s）≈93×107位/s4.（1）OP字段指定16种操作（2）单字长二地址指令（3）每个操作数可以指定8种寻址方式（4）操作数可以是RR型、RS型、SS型5.解：时空图法：假设指令周期包含四个子过程：取指令（IF）、指令译码（ID）、执行运算（EX）、结果写回（WB），每个子过程称为过程段（Si），这样，一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下，数据从一个过程段流向相邻的过程段。S1S2S3S4WBEXIDIF入→WBEXIDIF指令周期流程(c)流水CPU时空图(b)非流水CPU时空图(c)流水CPU时空图(b)非流水CPU时空图图C5.1 图C5.1（b）表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。图C5.1（c）表示流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。比较后发现：流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令，而非流水CPU仅执行2条指令，因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。6.解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个周期传送的数据量用D表示，根据总线带宽定义，有：Dr=D/T=D×f=4B×33×106/s=132MB/s7.答：应当包括：内存地址计数器字计数器数据缓冲寄存器“DMA请求”标志“控制/状态”逻辑中断机构等逻辑构件8.解：刷存总带宽160MB/S×100/50=320MB/S可采用如下技术措施：（1）使用高速的DRAM芯片组成刷存（2）刷存采用多体交叉结构（3）加大刷存至显示控制器的内部总线宽度（4）刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开期末试卷六一．选择题（每小题1分，共20分）1.我国在______年研制成功了第一台电子数字计算机，第一台晶体管数字计算机于______年完成。A.1946，1958B.1950，1968C.1958，1961D.1959，19652.目前大多数集成电路生产中，所采用的基本材料为______。A.单晶硅B.非晶硅C.锑化钼D.硫化镉3.下列数中最大的数是______。A.（100110001）2B.（227）8C.（98）16D.（152）104.______表示法主要用于表示浮点数中的阶码。A.原码B.补码C.反码D.移码5.用32位字长（其中1位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是______。A.0≤│N|≤1-2-32B.0≤│N|≤1-2-31C.0≤│N|≤1-2-30D.0≤│N|≤1-2-296.定点运算器用来进行______。A.十进制数加法运算B.定点数运算C.浮点数运算D.即进行定点数运算也进行浮点数运算7.某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为____。A.64，16B.16，64C.64，8D.16，168.闪速存储器称为______。A.光盘B.固态盘C.硬盘D.软盘9.二地址指令中，操作数的物理位置不可能安排在______。A.栈顶和次栈顶B.两个主存单元C.一个主存和一个寄存器D.两个寄存器10.堆栈寻址方式中，设A为累加寄存器，SP为堆栈指示器，Msp为SP指示器的栈顶单元，如果操作的动作是：（A）→Msp，（SP）－1→SP，那么出栈操作的动作为：A.（Msp）→A，（SP）+1→SPB.（SP）+1→SP，（Msp）→AC.（SP）－1→SP，（Msp）→AD.（Msp）→A，（SP）－1→SP11.中央处理器（CPU）是包含______。A.运算器B.控制器C.运算器.控制器和cacheD.运算器、控制器和主存储器12.指令寄存器的作用是______。A.保存当前指令的地址B.保存当前正在执行的指令C.保存下一条指令D.保存上一条指令13.下面描述的RISC机器基本概念中正确的表达是______。A.RISC机器不一定是流水CPUB.RISC机器一定是流水CPUC.RISC机器有复杂的指令系统D.CPU配备很少的通用寄存器14.在______的微型计算机中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。A.单总线B.双总线C.三总线D.多总线15.描述当代流行总线结构中基本概念不正确的句子是______。A.当代流行总线结构是标准总线B.当代总线结构中，CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连C.系统中只允许有一个这样的模块D.PCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI设备16.磁盘驱动器向盘片磁层记录时采用______方式写入。A.并行B.串行C.并—串行D.串—并行17.一台计算机对n个数据源进行分时采集，送入主存，然后分时处理。采集数据时最好方案是使用______。A.堆栈缓冲区B.一个指针的缓冲区C.两个指针的单缓冲区D.n个指针的n个缓冲区18.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用______。A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存19.下述I/O控制方式中，_____主要由程序实现。A.PPU（外围处理机）B.中断方式C.DMA方式D.通道方式20.在下述指令中，______指令包含的周期数最多。A.RR型B.RS型C.SS型D.零地址指令二．填空题（每空1分，共20分）1.计算机软件一般分为两大类：一类叫A.______，另一类叫B.______。操作系统属于C.______类。2.一位十进制数，用BCD码表示需要A.______位二进制码，用ASCⅡ码表示需要B.______位二进制码。3.虚拟存储器指的是A.______层次，它给用户提供了一个比实际B.______空间大的多C.______空间。4.不同机器有不同的A.______，RISC指令系统是B.______指令系统的改进。5.流水CPU中的主要问题是A.______相关、B.______相关和C.______相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。6.总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻由A.______信号确定，总线周期的长度是B.______的。7.不同的CRT显示标准所支持的最大A.______和B.______数目是不同的。8.数组多路通道允许A.______个设备进行B.______型操作，数据传送单位是C.______。三．简答题（每小题5分，共20分）1.主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？集中式仲裁有哪几种方式？在计算机中，CPU管理外围设备有几