2024年大学试题(计算机科学)-计算机组成原理笔试历年真题荟萃含答案

2024年大学试题(计算机科学)-计算机组成原理笔试历年真题荟萃含答案（图片大小可自由调整）答案解析附后卷I一.参考题库(共25题)1.CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否一样？为什么？2.什么是总线？它有什么用途？试举例说明。3.编写中断程序的一个重要任务是为各中断源设置中断屏蔽码。假设某处理机共有4个中断源，这4个中断源D1、D2、D3、D4的中断优先级从高到低分别是1级、2级、3级和4级。当4个中断源同时申请中断服务时，如果要求处理机响应中断服务请求和实际为各中断源服务的先后次序均为D1、D2、D3、D4，请为这4个中断源设置中断屏蔽码。4.采用补码进行加减运算（用六位二进制表示，左边二位为符号位），并使用双符号位溢出判断公式来判断结果是否溢出？若溢出，是哪一种溢出？ ①：14+（-8）=？ ②：（-11）-7=？5.某机16位字长指令格式如下： 其中：D是形式地址，采用补码表示（包括一位符号位）；M是寻址方式； M=0立即寻址； M=1直接寻址（这时D为地址，是无符号数）； M=2间接寻址； M=3变址寻址（变址寄存器Ri，16位）； M=4基址寻址（基址寄存器Rb，16位）； M=5相对寻址。写出各种寻址方式的有效地址的计算表达式。6.什么是同步控制？什么是异步控制？什么是联合控制？在同步控制方式中，什么是三级时序系统？7.已知cache命中率H=0.98，主存存取时间是cache存取时间的4倍，已知主存存取周期为200ns，求cache/主存的效率和平均访问时间。8.CPU中有哪几个最主要的寄存器？它们的主要作用是什么？9.什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？10.什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？11.Cache做在CPU芯片内有什么好处？12.外部设备有哪些主要功能？可以分为哪些大类？各类中有哪些典型设备？13.在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHZ，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率，可采取什么措施？14.一个n+1位整数原码的数值范围是（）。 A、AB、BC、CD、D15.假设机器字长为16位，用定点补码小数表示时，一个字所能表示的范围是（）。 A、AB、BC、CD、D16.一台模拟机的数据通路如图所示，其中ALU完成加、减、传送（X）三种操作，MUX是三选一多路开关，R1～R3是通用寄存器。RAM是双端口存储器，其中DRAM为数据存储器（CE1为读写使能，RD/WE#为读/写命令），IRAM为指令存储器（只读）。AR为数据地址存储器，PC为程序计数器（具有自动加1功能），IR为指令寄存器。所有的单箭头为控制微命令。画出存数指令“STA（R3），R2”的指令周期流程图，标明建立数据通路的微命令。PC中已存放指令地址，DRAM的数据地址由R3提供，写入数据由R2提供。 17.试从五个方面说明程序中断方式和DMA方式有何区别？18.某8位微型机地址码为18位，若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：CPU如何选择各模块板？19.写出1100、1101、1110、1111对应的汉明码。20.画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。21.设数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器，要求选用合适的74系列芯片，完成下列逻辑设计： 设计一个电路，实现下列操作： T0时刻完成D→总线； T1时刻完成总线→A； T2时刻完成A→总线； T3时刻完成总线→B。22.计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？23.什么叫信号线的分时复用？试比较采用专用信号线和分时复用信号线各自的优缺点？24.什么是高速缓冲存储器？它与主存是什么关系？其基本工作过程如何？25.什么是I/O接口，与端口有何区别？为什么要设置I/O接口？I/O接口如何分类？卷II一.参考题库(共25题)1.请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。 2.画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。3.设某机的指令格式、有关寄存器和主存内容如下，X为寻址方式，D为形式地址，请在下表中填入有效地址E及操作数的值。 4.静态MOS存储器与动态MOS存储器存储信息的原理有何不同？为什么动态MOS存储器需要刷新？一般有哪几种刷新方式？5.计算机的系统软件包括哪几类？说明它们的用途。6.利用1M×8位的SRAM芯片，设计一个1M×16位的存储器，画出地址总线、数据总线、控制总线（片选CS#、访存允许E#、读写命令R/W#）的连接图。数据总线、地址总线均用双线表示，标注其宽度。7.简述CPU维护的相关知识。8.PCI总线的主要性能和特点？9.计算机中设置Cache的作用是什么？能否将Cache的容量扩大，最后取代主存，为什么？10.设某机字长为32位，CPU有32个32位通用寄存器，有8种寻址方式包括直接寻址，间接寻址、立即寻址、变址寻址等，采用R—S型单字长指令格式。共有120条指令，试问：若采用间接寻址，则可寻址的最大存储空间为多少？如果采用变址寻址呢？11.试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综合性能。 （1）数据传送依赖软件还是硬件。 （2）传送数据的基本*单位。 （3）并行性。 （4）主动性。 （5）传输速度。 （6）经济性。 （7）应用对象。12.磁盘组有6片磁盘，最外两侧盘面可以记录，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层密度为400位/cm，转速3600转/分，问：盘组总存储容量是多少？13.比较程序直接控制方式、程序中断控制方式、直接存储器存取控制方式（或DMA方式）的特点。？14.冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它由哪些主要组成部分？15.x=0.1101×210、y=-0.1010×211，尾数和阶符都采用补码表示，都采用双符号位表示法。求x+y。16.指令格式如下图所示，机器字长为16位，其中OP为操作码字段，Ms和Md分别为寻址方式，Rs和Rd为通用寄存器，Ms和Rs组成了源操作数，Md和Rd组成了目的操作数。 请分析： （1）指令格式是何种指令格式？ （2）请解释说明，该指令可以指定多少种操作？ （3）若源操作数和目的操作数各有8种寻址方式，则该系统可以具有多少个通用寄存器？17.简述指令系统的分类。18.什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？19.一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256×256形式，存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？20.设有两个浮点数N1=2j1×S1，N2=2j2×S2，其中阶码2位，阶符1位，尾数4位，数符1位。设j1=（-10）2，S1=（+0.1001）2j2=（+10）2，S2=（+0.1011）2求N1×N2，写出运算步骤及结果，积的尾数占4位，要规格化结果。21.对于3.6.2节所介绍的k=8，r=4的能纠错一位的海明码，若编码为100110111100，试判断该海明码是否有误，若有，请纠正，并写出其8位正确的有效信息。22.试比较同步通信和异步通信。23.某机字长16位，CPU地址总线18位，数据总线16位，存储器按字编址，CPU的控制信号线有：MREQ#（存储器访问请求，低电平有效），R/W#（读写控制，低电平为写信号，高电平为读信号）。试问：【＊＊，★，包捷5.2，编号3.3，3.5.2】若为该机配备2K×16位的Cache，每块8字节，采用2路组相联映象，试写出对主存地址各个字段的划分（标出各个字段的位数）；若主存地址为462EH，则该地址可映象到Cache的哪一组？24.控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？25.将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？卷III一.参考题库(共25题)1.磁盘组有6片磁盘，最外两侧盘面可以记录，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层密度为400位/cm，转速3600转/分，问：共有多少柱面？2.简述常见的输入设备。3.什么是总线的数据传输率，它与哪些因素有关？4.某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面，每毫米5道，每道记录信息12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道，求：平均等待时间为多少？5.什么是微命令和微操作？什么是微指令？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？6.以模型机组成为背景，试分析下面指令，写出指令的操作流程。ADDX（R1），（R2）7.设主存容量为3个页面，进程对页面的需求序列为3，4，2，6，4，3，7，4，3，6，3，4，8，4，6，试用列表求分别采用FIFO和LRU+FIFO替换策略时的命中率。当主存容量增加到4个页面时，两替换策略命中率又是多少？8.简述数值数据的三要素？9.假设下面的值存放在指定的存储器地址和寄存器中,则指令imull$16，(%eax，%edx,4)将更新的寄存器或存储器位置，以及得到的值分别为多少？（） A、0x100；0x100B、0x104；0XabC、0x10C；0x110D、0x108；0x1410.CRT的显示适配器中有一个刷新存储器，说明其功能。刷存的容量与什么因素有关？若CRT的分辨率为1024*1024像素点，颜色深度为24位，问刷新存储器的存储容量是多少？11.为什么要设置总线标准？你知道目前流行的总线标准有哪些？什么叫plugandplay？哪些总线有这一特点？12.输入输出接口的主要功能是什么？13.CPU的地址总线16根（A15-A0，A0是低位），双向数据总线16根（D15-D0），控制总线中与主存有关的信号有/MREQ（允许访存，低电平有效），R/W（高电平读命令，低电平写命令）。主存地址空间分配如下：0～8191为系统程序区，由EPROM芯片组成，从8192起一共32k地址空间为用户程序区，最后（最大地址）4k地址空间为系统程序工作区。上述地址为10进制，按字编址。现有如下芯片： 请从上述芯片中选择芯片设计该计算机主存储器，画出主存逻辑框图，注意画选片逻辑（可选用门电路及译码器）。14.说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。15.一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？ 1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位16.已知x=0.1011，y=－0.1101，求x÷y（用补码加减交替法进行运算）。17.假设有两个整数x和y，x=-78，y=-90，采用补码形式（含最高一位为符号）表示，x和y分别存放在寄存器A和B中。另外，还有两个寄存器C和D。A、B、C、D都是8位的寄存器。 （1）寄存器A和B中的内容分别是什么？ （2）x和y相加后的结果存放在C寄存器中，寄存器C中的内容是什么？18.在中断系统中INTR、INT、EINT三个触发器各有何作用？19.设数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器，要求选用合适的74系列芯片，完成下列逻辑设计：设计一个电路，在同一时间实现D→A、D→B和D→C寄存器间的传送。20.对于次数N，下面这段代码执行了多少次加法和多少次乘法？（）A、N，NB、2N，2NC、N，2ND、2N，N21.假设int占4个字节，grid从存储器地址0开始，高速缓存开始时是空的，唯一的存储器访问是对数组grid的元素的访问，变量i、j、total_x和total_y存放在寄存器中。试确定下列代码的高速缓存的读总数和不命中率分别是多少？（）A、256，25%B、256，50%C、512，25%D、512，50%22.简单了解硬连线控制器。23.若用汉字点阵为256*256的点阵式字形码存入字库中，欲存8192个汉字， （1）需要多个存储容量？ （2）需要多少片2M*8bit存储芯片？ （3）这个专用的汉字库（专用存储器）若按16bit字长来编址的话，其地址寄存器需要多少位？24.某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面，每毫米5道，每道记录信息12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道，求：磁盘数据传输率是多少？25.现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？卷I参考答案一.参考题库1.参考答案: CPU对DMA请求和中断请求的响应时间不一样，因为两种方式的交换速度相差很大，因此CPU必须以更短的时间间隔查询并响应DMA请求。响应中断请求是在每条指令执行周期结束的时刻，而响应DMA请求是在存取周期结束的时刻。 中断方式是程序切换，而程序又是由指令组成，所以必须在一条指令执行完毕才能响应中断请求，而且CPU只有在每条指令执行周期结束的时刻才发出查询信号，以获取中断请求信号，若此时条件满足，便能响应中断请求。 DMA请求是由DMA接口根据设备的工作状态向CPU申请占用总线，此时只要总线未被CPU占用，即可立即响应DMA请求；若总线正被CPU占用，则必须等待该存取周期结束时，CPU才交出总线的使用权。2.参考答案: 总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线。 用途：实现部件之间的信息传输。如ISA、PCI、AGP等总线。3.参考答案: D1、D2、D3、D4这4个中断源设置中断屏蔽码如下表： 4.参考答案: 结果的符号是10（最高位的1自然丢失），所以溢出，且负溢出。5.参考答案:有效地址的计算表达式： 9.M=0立即寻址：无有效地址 10.M=1直接寻址：E.A＝D 11.M=2间接寻址：E.A=（D）//表示取D指向内存的内容作为地址 12.M=3变址寻址（变址寄存器Ri，16位）：E.A=（Ri）+D 13.M=4基址寻址（基址寄存器Rb，16位）：E.A=（Rb）+D 14.M=5相对寻址：E.A=（PC）+D6.参考答案: 同步控制方式是指任何指令的运行或指令中各个微操作的执行，均由确定的具有统一基准时标的时序信号所控制。每个时序信号的结束就意味着安排完成的工作已经完成，随即开始执行后续的微操作或自动转向下条指令的运行。 异步控制方式不再有统一的周期、节拍，各个操作之间采用应答方式衔接，前一操作完成后给出回答信号，启动下一个操作。 联合控制方式是同步控制与异步控制相结合的方式。通常的设计思想是：在功能部件内部采用同步方式或以同步方式为主的控制方式，在功能部件之间采用异步方式。7.参考答案:8.参考答案: （1）指令寄存器IR：指令寄存器用于存放当前正在执行的指令。当指令从主存取出后，经MDR传送到指令寄存器中，以便实现对一条指令执行的全部过程的控制。 （2）程序计数器PC://程序计数器又称指令计数器、指令地址寄存器，用于保证程序按规定的序列正确运行，并提供将要执行指令的指令地址。 （3）累加寄存器AC://用于暂存操作数据和操作结果。 （4）程序状态寄存器PSR：用于以存放程序的工作状态（如管态、目态等）和指令执行的结果特征（如ALU运算的结果为零、结果为负、结果溢出等），把它所存放的内容称为程序状态字（PSW）。PSW表明了系统的基本状态，是控制程序执行的重要依据。 （5）地址寄存器MAR：用于存放所要访问的主存单元的地址。它可以接受来自PC的指令地址，或接受来自地址形成部件的操作数地址。 （6）数据缓冲寄存器MDR（或MBR）：用于存放向主存写入的信息或从主存中读出的信息。9.参考答案: 多重中断是指：当CPU执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更紧迫的事件，CPU暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的中断，处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。 实现多重中断的必要条件是：在现行中断服务期间，中断允许触发器为1，即开中断。10.参考答案: 指令周期是指取出并执行完一条指令所需的时间。 由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，不同指令的指令周期长度都是不一致的，也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。11.参考答案: Cache做在CPU芯片内主要有下面几个好处： （1）可提高外部总线的利用率。因为Cache在CPU芯片内，CPU访问Cache时不必占用外部总线。 （2）Cache不占用外部总线就意味着外部总线可更多地支持I/O设备与主存的信息传输，增强了系统的整体效率。 （3）可提高存取速度。因为Cache与CPU之间的数据通路大大缩短，故存取速度得以提高。12.参考答案: 外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。 外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数／模转换器和键盘－软盘数据站等。13.参考答案: 1个时钟周期为1/66MHZ=0.015us 总线传输周期为0.015×4=0.06us 总线宽度为32位即4B 故总线的数据传输频率为4b/（0.06us）=66.67Mbps14.参考答案:D15.参考答案:D16.参考答案:17.参考答案:18.参考答案: CPU通过最高3位地址译码输出选择模板，次高3位地址译码输出选择芯片。地址格式分配如下： 19.参考答案: 有效信息均为n=4位，假设有效信息用b4b3b2b1表示 校验位位数k=3位，（2k>=n+k+1） 设校验位分别为c1、c2、c3，则汉明码共4+3=7位，即：c1c2b4c3b3b2b1 校验位在汉明码中分别处于第1、2、4位 c1=b4⊕b3⊕b1 c2=b4⊕b2⊕b1 c3=b3⊕b2⊕b1 当有效信息为1100时，c3c2c1=110，汉明码为0111100。 当有效信息为1101时，c3c2c1=001，汉明码为1010101。 当有效信息为1110时，c3c2c1=000，汉明码为0010110。 当有效信息为1111时，c3c2c1=111，汉明码为1111111。20.参考答案: 各部件的作用如下： 控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。 运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。 存储器：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。 输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。 输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的设备。 计算机系统的主要技术指标有： 机器字长：指CPU一次能处理的数据的位数。通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。机器字长也会影响计算机的运算速度。 数据通路宽度：数据总线一次能并行传送的数据位数。 存储容量：指能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。一般包含主存容量和辅存容量。 运算速度：通常用MIPS（每秒百万条指令）、MFLOPS（每秒百万次浮点运算）或CPI（执行一条指令所需的时钟周期数）来衡量。CPU执行时间是指CPU对特定程序的执行时间。 主频：机器内部主时钟的运行频率，是衡量机器速度的重要参数。 吞吐量：指流入、处理和流出系统的信息速率。它主要取决于主存的存取周期。 响应时间：计算机系统对特定事件的响应时间，如实时响应外部中断的时间等。21.参考答案: 三态门1受T0＋T1控制，以确保T0时刻D→总线，以及T1时刻总线→接收门1→A。三态门2受T2＋T3控制，以确保T2时刻A→总线，以及T3时刻总线→接收门2→B。T0、T1、T2、T3波形图如图所示。 22.参考答案: 计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本*部件组成。 它们各自的功能是： ①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。 ②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。 ③存储器：用来存放程序和数据。 ④运算器：对信息进行处理和运算。 ⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。23.参考答案: 信号线分时复用是指在同一信号线上，不同的时间传送不同的信息，例如，地址/数据分时复用总线，在一段时间上传输地址信息，另一段时间上传输数据信息。 专用信号线的优点是速度快，缺点是成本高；复用信号线优点是成本低，缺点是速度慢。24.参考答案: 高速缓冲存储器位于主存和CPU之间，用来存放当前正在执行的程序段和数据中的活跃部分，使CPU的访存操作大多数针对Cache进行，从而使程序的执行速度大大提高。 高速缓冲存储器的存取速度接近于CPU的速度，但是容量较小，它保存的信息只是主存中最急需处理的若干块的副本。 当CPU发出读请求时，如果Cache命中，就直接对Cache进行读操作，与主存无关；如果Cache不命中，则仍需访问主存，并把该块信息一次从主存调入Cache内。若此时Cache已满，则须根据某种替换算法，用这个块替换掉Cache中原来的某块信息。25.参考答案: IO接口一般指CPU和I/O设备间的连接部件，而端口是指I/O接口内CPU能够访问的寄存器，端口加上相应的控制逻辑即构成I/O接口。 IO接口分类方法很多，主要有： （1）按数据传送方式分有并行接口和串行接口两种； （2）按数据传送的控制方式分有程序控制接口、程序中断接口、DMA接口三种。卷II参考答案一.参考题库1.参考答案:2.参考答案: 在总线的两端分别配置三态门，就可以使总线具有双向传输功能。 3.参考答案:4.参考答案: 静态MOS存储器利用一个双稳态触发器存储一个二进制位，只要不断电就可以保持其中存储的二进制数据不丢失。 动态MOS存储器使用一个MOS管和一个电容来存储一位二进制信息。用电容来存储信息减少了构成一个存储单位所需要的晶体管的数目。 由于动态MOS存储器中的电容会产生漏电，因此DRAM存储器芯片需要频繁的刷新操作。 动态存储器的刷新方式通常有： 集中式刷新方式、分散式刷新方式、异步式刷新方式。5.参考答案: 计算机的软件包括系统软件和应用软件。 系统软件用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它可分为四类： （1）各种服务性程序，如诊数据程序、排错程序、练习程序等； （2）语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等； （3）操作系统； （4）数据库管理系统（DBMS）。 而应用软件是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序，如工程设计程序，数据加工程序，自动控制程序，企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等。6.参考答案:7.参考答案: 对于CPU的维护，主要是解决散热的问题。这里建议不要超频，或者不要超频太高。在超频的时候，也须一次超一个档位地进行，而不要一次过就大幅度提高CPU的频率。只因为超频都具有一定的危险性，如果一次超得太高，会容易出现烧坏CPU的意外。 另外，如果CPU超频太高也会容易产生CPU电压在加压的时候不能控制的现象，这时当电压的范围超过10%的时候，就会对CPU造成很大的伤害。只因增加了CPU的内核电压，就直接增加了内核的电流，这种电流的增加会产生电子迁移现象，从而缩短了CPU的寿命，甚至导致CPU内伤而烧毁。 要解决CPU的散热问题，我们可以通过不要超频太高（从维护角度来看，最好不要超频），与及采用更良好的散热措施的方法。其中，散热措施可以为CPU改装一把强劲的风扇，让机箱风扇与电源的抽风风扇形成对流，使用主机能够得到更良好的通风环境。 另外，由于CPU风扇与及风扇下面的散热片是负责通风散热的工作，要不断旋转使平静的空气形成风，因此对于空气中的灰尘也接触得较多，这样就容易在风扇与及散热片上囤积灰尘影响风扇的转速与及使到散热不佳了。所以使用一段时间后，要及时清除CPU风扇与散热片上的灰尘。8.参考答案: P.CI总线的主要性能： （1）支持10台外设； （2）总线时钟频率33.3MHz/66MHz； （3） 最大数据传输速率133MB/s； （4） 时钟同步方式； （5）与CPU 及时钟频率无关； （6）总线宽度32位（5V）/64 位（3.3V）； （7） 能自动识别外设。 P.CI总线的特点： （1）数据总线32位，可扩充到64位； （2）可进行突发（burst）式传输； （3）总线操作与处理器-存储器子系统操作并行； （4）总线时钟频率33MHZ或66MHZ，最高传输率可达528MB/S； （5）中央集中式总线仲裁； （6）全自动配臵、资源分配、PCI卡内有设备信息寄存器组为系统提供卡的信息，可实现即插即用（PNP）； （7）PCI总线规范独立于微处理器，通用性好； （8）PCI设备可以完全作为主控设备控制总线； （9）PCI总线引线：高密度接插件，分基本插座（32位）及扩充插座（64位）。9.参考答案: 计算机中设置Cache的作用是解决CPU和主存速度不匹配问题。 不能将Cache的容量扩大取代主存，原因是： （1）Cache容量越大成本越高，难以满足人们追求低价格的要求； （2）如果取消主存，当CPU访问Cache失败时，需要将辅存的内容调入Cache再由CPU访问，造成CPU等待时间太长，损失更大。10.参考答案: 间接寻址可寻址的最大存储空间为：232。变址寻址可寻址的最大存储空间为：232。11.参考答案: 比较如下： （1）程序查询、程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA主要依赖硬件。（注意：这里指主要的趋势） （2）程序查询、程序中断传送数据的基本*单位为字或字节，DMA为数据块。 （3）程序查询方式传送时，CPU与I/O设备串行工作；程序中断方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送串行进行；DMA方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送并行进行。 （4）程序查询方式时，CPU主动查询I/O设备状态；程序中断及DMA方式时，CPU被动接受I/O中断请求或DMA请求。 （5）程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；程序查询方式软件额外开销时间基本没有，因此传输速度比中断快；DMA方式基本由硬件实现传送，因此速度最快； 注意：程序中断方式虽然CPU运行效率比程序查询高，但传输速度却比程序查询慢。 （6）程序查询接口硬件结构最简单，因此最经济；程序中断接口硬件结构稍微复杂一些，因此较经济；DMA控制器硬件结构最复杂，因此成本最高； （7）程序中断方式适用于中、低速设备的I/O交换；程序查询方式适用于中、低速实时处理过程；DMA方式适用于高速设备的I/O交换；12.参考答案: 内层道周长=π×22=69.08cm 道容量=400位/cm×69.08cm=3454B 面容量=3454B×220道=759880B 盘组总容量=759880B×12面=9118560B13.参考答案: ①程序直接控制方式：直接通过I/O指令传输数据，控制简单；不能实行CPU与外设并行工作；系统中存在大量高速外设会造成数据丢失。 ②程序中断控制方式：通过中断方式传输数据。能实行CPU与外设、外设与外设并行工作；可以处理复杂事务、实现故障处理提高系统的可靠性；可以实现人机对话方便用户使用计算机。适合低速设备。 ③直接存储器存取控制方式（或DMA方式）：数据传输过程中完全有DMA控制器控制，占用CPU时间最少；只能实现简单的数据传送不能进行复杂的事务处理。适合高速成块数据传输。14.参考答案: 将解题的程序（指令序列）存放在存储器中称为存储程序，而控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算机任务叫做程序控制，存储程序并按地址顺序执行是冯·诺依曼型计算机的主要设计思想，也是机器自动工作的关键。 它由运算器，控制器，存储器，接口及I/O设备组成。15.参考答案:16.参考答案:17.参考答案: 1、数据传送指令。 2、算术运算指令。 3、逻辑运算指令。 4、程序控制指令。 5、输入输出指令。 6、字符串处理指令。 7、特权指令。 8、其他指令。18.参考答案: 总线是一种能由多个部件分时共享的公共信息传送线路。 总线传输的特点是：某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。 为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。19.参考答案: 采用分散刷新方式刷新间隔为：2ms，其中刷新死时间为：256×0.1μs=25.6μs 采用分散刷新方式刷新间隔为：256×（0.1μs+×0.1μs）=51.2μs 采用异步刷新方式刷新间隔为：2ms20.参考答案: 浮点乘法规则：N1×N2=（2j1×S1）×（2j2×S2）=2（j1+j2）×（S1×S2） 阶码求和：j1+j2=0 尾数规格化、舍入（尾数4位） N1×N2=（+0.01100011）2=（+0.1100）2×2（-01）221.参考答案: P1：D7D5D4D2D1P1=010110，偶校验错。1 P2：D7D6D4D3D1P2=000110，偶校验对。0 P3：D8D4D3D2P3=10111，偶校验对。0 P4：D8D7D6D5P4=10011，偶校验错。1 P4P3P2P1=1001B=9 结论：上述海明码对于个错误情况，有误。H9位置码D5错误，应为0。正确的有效 信息是：1000011122.参考答案: 同步通信：指由统一时钟控制的通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合。 异步通信：指没有统一时钟控制的通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。23.参考答案: a.确定地址的位数:18位 因为地址总线是18位 b.确定块内偏移：2位块的大小：8字节。 因为存储器地址是按“字”编址（即一个地址管理一个字），“字”是16位=2字节。所以，块的大小为8B/2=4字=22字，块内偏移为2位。 c.确定组索引位数：8位 Cache的容量：8K*16bit=217bit=214B 块的大小（即行的大小）：8B=23B 则，行数=Cache的容量/块的大小=214/23=29 因为“采用2路组相联映象”，所以，组数=行数/2=29/2=28，组索引需要8位。 d.确定标记位数：8位 标记位数=18-组索引位数-块内偏移位数=18-8-2=8位 e.462EH映射到哪一组？ 主存地址462EH＝0100011000101110划分为： 组索引号为：“10001011Ｂ”＝”139”组24.参考答案: 控制器的基本功能有： （1）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。 （2）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。 （3）指挥并控制CPU、主存和输入输出设备之间的数据流动。 控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3类。 分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。25.参考答案: 将指令Cache和数据Cache分开有如下好处： （1）可支持超前控制和流水线控制，有利于这类控制方式下指令预取操作的完成。 （2）指令Cache可用ROM实现，以提高指令存取的可靠性。 （3）数据Cache对不同数据类型的支持更为灵活，既可支持整数（例32位），也可支持浮点数据（如64位）。卷III参考答案一.参考题库1.参考答案: 有效存储区域=（33-22）/2=5.5cm 柱面数=40道/cm×5.5=220道2.参考答案: （1）键盘； （2）光笔、图形板和画笔（或游动标）输入； （3）鼠标器、跟踪球和操作杆； （4）触摸屏； （5）图像输入设备（摄像机和数字照相机）； （6）条形码及其技术； （7）光学字符识别（OCR）技术和语音文字输入系统。3.参考答案: 总线数据传输率即总线带宽，指单位时间内总线上传输数据的位数，通常用每秒传输信息的字节数来衡量。 它与总线宽度和总线频率有关，总线宽度越宽，频率越快，数据传输率越高。4.参考答案: 平均等待时间=1/2*60/3000=0.01s=10ms5.参考答案: 微命令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令。微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一对应的，微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的操作过程。 微指令是若干个微命令的集合。 微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序。 微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存储器中6.参考答案: 7.参考答案:主存容量分配3或4个页面时，建立下列表格： 8.参考答案: 计数进位制；小数点位置；符号。9.参考答案:C10.参考答案: 刷新存储器用于存放待显示的字符的ASCII和属性码，或图形状态下的每个象素的颜色值。 其容量与显示器的分辨率和颜色设置有关。 若CRT的分辨率为1024*1024像素点，颜色深度为24位，则刷新存储器的存储容量是：1024*1024*3=3MB。11.参考答案: 总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题； 目前流行的总线标准有：ISA、EISA、PCI等； plugandplay：即插即用，EISA、PCI等具有此功能。12.参考答案: 输入输出接口是连接外设和主机的一个“桥梁”，因此它和外设侧、主机侧各有一个接口。I/O接口的职能有五个方面： ①数据缓冲； ②错误或状态检测； ③控制和定时； ④数据格式转换； ⑤与主机和设备通