计算机组成原理期末模拟题

一.选择题

1.下列哪个不属于主机的组成部分？（D）

A.运算器

B.控制器

C.存储器

D.输出设备

2.计算机中有关ALU的描述，（D）是正确的。

A.只做算术运算，不做逻辑运算

B.只做加法

C.能存放运算结果

D.以上答案都不对

3.在三种集中式总线控制中，（C）式响应时间最快。

A.链式查询

B.计数器定时查询

C.独立请求

D.都一样

4.在三种集中式总线控制中，控制线最多的是（C）式。

A.链式查询

B.计数器定时查询

C.独立请求

D.都一样

5.在三种集中式总线控制中，对线路故障最敏感的是（A）式。

A.链式查询

B.计数器定时查询

C.独立请求

D.都一样

6-7.现代计算机都具有两个存储层次，分别是（B），构成缓存、主存、辅存三级存储系统。速度和容量价位分别接近（C）

A.主存-缓存层次和缓存-辅存层次

B.缓存-主存层次和主存-辅存层次

C.缓存-辅存层次和主存-辅存层次

A.前者前者

B.后者后者

C.前者后者

D.后者前者

8.某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节PC自动加1.若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的容为06H，则该转移指令成功转以后的目标地址是（C）

A.2006H

B.2007H

C.2008H

D.2009H

9.一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是（A）

A.46

B.47

C.48

D.49

10.对128*128矩阵的存储芯片进行刷新时，若存取期为0.5μs，刷新期为2ms，则对128行集中刷新共需（）μs，其余的（）μs用来读写或维持信息。（B）

A.32, 1936

B.64, 1936

C.32, 3872

D.64,3872

11.对采用低位交叉编址的多体存储器来说，第0块第1个（从0计起）地址应该编码为（D）

A.1

B.2

C.3

D.4

12.下列关于I/O设备与主机信息传送的控制式，说确的是（B）

A.若主机和设备是串行工作的，那传送数据时用程序查询式

B.在微型机系统中，主机和高速硬盘进行数据交换一般采用程序中断式

C.直接存储器存取式(DMA)的效率最高

D.以上说法均不正确

13.下列说确的是（A）

A.当中断请求触发器INTR值为1时，表示该设备向CPU提出中断请求

B.当多个中断源向CPU提出终端请求时，CPU在任瞬间能同时接受多个中断源的请求

C.CPU接受级别最高的中断源的请求，但允级别低的中断源中断正在运行的中断服务程序

D.当中断屏蔽触发器MASK值为0时，表示被屏蔽，即封锁其中断源的请求

14.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自（C）。

A.立即数和栈顶

B.暂存器

C.栈顶和次栈顶

D.程序计数器自动加+1

15.下列对各标志位理解正确的是（B）

A.负标志位（N），结果为负，N=0

B.溢出标志位（V），结果有溢出，V=1

C.进位标志位（C），最低位有进位，C=1

D.奇偶标志位（P），结果呈奇数，P=1

16.下列说确的是（A）

A.计算机操作的最小单位时间是时钟期

B.计算机主频的期是指机器期

C.一个节拍信号的宽度是机器期

D.以上说法均不正确

二.填空题

1.计算机的软件通常分两类：系统软件和应用软件。

2.为了实现按地址访问的式，主存中还必须配置两个寄存器，分别是存储器地址寄存器，存储器数据寄存器。

3.控制器由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）以及控制单元（CU）组成。

4.按系统总线传输信息的不同，可分为三类：数据总线、地址总线、控制总线。

5.总线性能指标包括总线宽度，总线带宽，总线复用，信号线数等等。

6.总线上所连接的各类设备，按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备。

7.总线判优控制可分为集中式和分布式。常见的集中控制优先权仲裁式有三种：链式查询、定时查询、独立请求。

8.异步通信分为不互锁、半互锁、全互锁三种类型。

9.根据存取式，可以将存储器分为随机存储器、只读存储器等等。

10.随机存储器随机二字表示的是能够在任意时刻在任意存储位置进行读写。

11.按在计算机系统中的作用不同，存储器主要分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器。

12.主存的技术指标有存储容量，存储速度，存储带宽。

13.常见的动态RAM基本单元电路有三管式和单管式两种。他们的共同特点是靠电容存储电荷的原理来寄存信息。电容电荷一般只能维持1~2ms，因此必须在2ms对其所有存储单元恢复一次原状态，这个过程称为再生或者刷新。

14.高速缓冲存储器的依据是什么？指令和数据在主存的地址分布不是随机的，而是相对的簇聚，使得CPU在执行程序时，访存具有相对的局部性，称为程序访问的局部性原理。

15.Cache主要由Cache存储体、地址映射变换机构、Cache替换机构几大模块组成。

16.涉及写操作的信息一致问题，一般有写直达法和写回法两种解决法。

17.地址映射法包括直接映射（固定的映射关系）、全相联映射（灵活性大的映射关系）、组相联映射（上述两种映射的折中）。

18.DMA与主存交换数据的法：停止CPU 访问主存，期挪用，DMA和CPU交替。

19.指令的一般格式是操作码字段+ 地址码字段。

20.（A1）OP（A2）->A3表达式的含义是取A1和A2中的容进行OP运算，结果存到A3 。

21.机器中常见的操作数类型有地址、数字、字符、逻辑数据等。

22.一般一个完整的指令期应包括取指、间址、执行、中断4个子期。

23.流水冲突的三种相关：结构相关、数据相关、控制相关。

24.中断服务程序入口地址的寻找有两种法：硬件向量法和软件查询法。

三.判断题

1.汇编语言具有通用性（错，由于汇编语言摆脱不了实际机器的指令系统，因此，汇编语言没有通用性）

2.DRAM进行集中刷新的时候，可以进行读写操作（错，不能进行读写操作，故刷新的这段

时间又叫访存“死区”）

3.多体模块结构的存储器采用交叉编址后，可以在不改变每个模块存取期的前提下，提高存储器的带宽（对）

4.就I/O中断来说，速度越高的I/O设备，优先级越高（对）

5.设备优先级的处理可以采用硬件法，也可以采用软件法。（对）

四.简答题

1.诺依曼计算机的特点

（1）由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；

（2）指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中；

（3）指令由操作码、地址码两大部分组成；

（4）指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；

（5）以运算器为中心（原始氏机）。

2.什么是总线？

总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

3.链式查询的控制线BR、BS、BG分别做什么用？

BS总线忙，BR总线请求，BG总线同意。

4.总线的通信控制主要解决什么问题？包括哪几种式？

总线的通信控制主要解决通信双如获知传输开始和传输结束，以及通信双如协调如配合。通常有四种式：同步通信、异步通信、半同步通信、分离式通信。

5.什么叫同步通信，同步通信有什么优缺点？

通信双由统一时标控制数据传送的称为同步通信。同步通信优点是规定明确、统一，模块间的配合简单一致。其缺点是主、从模块时间配合属于强制性“同步”，必须在限定时间完成规定的要求。

6.半同步通信有什么特点？适用于什么情况？

半同步通信既保留同步通信的基本特点，如所有的地址、数据、命令信号的发出时间，都格参照系统时钟的某个前沿开始，而接收都采用系统时钟后沿时刻来进行判断识别；又像异步通信那样，允不同速度的模块和谐工作，为此增设一条“WAIT”响应信号线，插入时钟（等待）期的措施来协调通信双的配合问题。半同步通信适用于系统工作速度不高但又包含了由多工作速度差异较大的各类设备组成的简单系统。

7.存储速度与存储带宽有什么区别？

存储速度是由存取时间和存取期来表示的，而存储带宽只与存储期密切相关，它表示单位时间存储器存取的信息量。

8.动态RAM有哪三种刷新的式，它们的特点分别是什么？

集中刷新：在最大刷新间隔时间，集中安排一段时间进行刷新；

分散刷新：在每个读/写期之后插入一个刷新期，无CPU访存死时间；

异步刷新：是集中式和分散式的折衷。

9.什么是期挪用？

每当I/O设备发出DMA请求时，I/O设备便挪用或窃取总线占用权一个或几个主存期，而DMA不请求时，CPU仍继续访问主存。

10.RISC是什么意思，与CISC比较有什么优点？

RISC是精简指令系统计算机，与CISC相比具有以下优点：充分利用VLSI芯片的面积；提高计算机运算速度；便于设计，可降低成本，提高可靠性；有效支持高级语言程序。

11.取值期和间址期的微操作分别是什么？

取值期微操作

PC→MAR 当前指令地址送MAR

1→R 启动读操作

M(MAR)→MDR 当前指令从存储器读至MDR

MDR→IR 当前指令送IR

OP(IR)→CU 指令的操作码送至CU译码

(PC+1)→PC 形成下一指令地址。

间址期微操作

Ad(IR)→MAR指令的地址码字段→MAR

1→R命令存储器读

M(MAR)→->NDR有效地址从存储器中读至MDR

五.计算题

1.主存的MAR有16位，MDR有32位，求其存储容量。

MAR的位数反映了存储单元的个数，MDR的位数反映了存储字长。

由于MAR有16位，根据2的16次为65536，表示此存储体有65536个存储单元；而MDR 为32位，表示存储容量为65536*32=2M位，也就是256KB。

2.某机字长为32位，其存储容量是64KB，按字节变址其寻址围是多少？按字编址其寻址围是多少？

存储容量是64KB时，按字节编址寻址围是64KB，按字寻址围则为64K×8 / 32=16K字。3.设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ作访存控制信号（低电平有效），用WR作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列芯片及各种门电路（门电路自定），如图所示。其中有2K×8位、8K×8位、32K×8位的ROM芯片；1K×4位、2K×8位、8K×8位、16K×1位、4K×4位的RAM芯片，画出CPU与存储器的连接图，要求：

（1）存储芯片地址空间分配为：0～8191为系统程序区；8192～32767为用户程序区。（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。

解：（1）转换成二进制地址码，确定其总容量。

（2）根据地址围的容量以及该围在计算机系统中的作用，选择存储芯片。可以得到需使用8K*8位的ROM1片，使用8K*8位的RAM3片。

（3）分配CPU的地址线。将CPU的低13位地址（这里的13由8K算得，后面同理）与8K*8位的ROM地址线相连；将CPU的低13位地址与8K*8位的RAM地址线相连。剩下的高位地址与访存控制信号MREQ共同产生存储芯片的片选信号。故可以画出片选逻辑。

4.设有4个模块组成的四体存储器结构，每个体的存储字长为32位，存取期200ns，假设数据总线宽度为32位，总线传输期为50ns，试求顺序存储和交叉存储的存储器带宽。

解：顺序存储(高位交叉编址)和交叉存储(低位交叉编址)连续读出4个字的信息量是32*4=128位。

顺序存储存储器连续读出4个字的时间：200ns*4=800ns=8*10^(-7)s

交叉存储存储器连续读出4个字的时间：200ns+50ns*(4-1)=350ns=3.5*10^(-7)s

顺序存储器带宽：128/(8*10^(-7))=16*10^7bps

交叉存储器带宽：128/(3.5*10^(-7))=37*10^7bps

5.机器数字长为8位（含1位符号位在），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。

-13/64，29/128，100，-87

27/1024、7.375、-86.5所对应的机器数。要求如下：

（1）阶码和尾数均为原码；

（2）阶码和尾数均为补码；

（3）阶码为移码，尾数为补码。

将十进制数转换为二进制：

x1=51/128=（0.011 001 1）2

=2-1（0.110 011）2

x2= -27/1024=（-0.000 001 101 1）2

=2-5（-0.110 11）2

x3=7.375=（111.011）2

=23（0.111 011）2

x4= -86.5=（-1 110.1）2

=27（-0.101 011 01）2

则以上各数的浮点规格化数为：

（1）[x1]浮=1，0001；0.110 011 000 0

（2）[x1]浮=1，1111；0.110 011 000 0

（3）[x1]浮=0，1111；0.110 011 000 0

（1）[x2]浮=1，0101；1.110 110 000 0

（2）[x2]浮=1，1011；1.001 000 0

（3）[x2]浮=0，1011；1.001 000 0

（1）[x3]浮=0，0011；0.111 011 000 0

（2）[x3]浮=0，0011；0.111 011 000 0

（3）[x3]浮=1，0011；0.111 011 000 0

（1）[x4]浮=0，0111；1.101 011 0

（2）[x4]浮=0，0111；1. 100 110 0

（3）[x4]浮=1，0111；1. 100 110 0

7.设机器数字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算下列各题。（1）A=9/64，B=-13/32，求A+B；

（2）A=19/32，B=-17/128，求A-B；

（3）A=-3/16，B=9/32，求A+B；

（4）A=-87，B=53，求A-B；

（5）A=115，B=-24，求A+B。

解：（1）A=9/64=（0.001 0010）2

B= -13/32=（-0.011 0100）2

[A]补=0.001 0010

[B]补=1.100 1100

[A+B]补= 0. 0 0 1 0 0 1 0

+ 1. 1 0 0 1 1 0 0

1. 1 0 1 1 1 1 0 ——无溢出

A+B=（-0. 0010）2 = -17/64

（2）A=19/32=（0.100 1100）2

B= -17/128=（-0.001 0001）2

[A]补=0.100 1100

[B]补=1.110 1111

[-B]补=0.001 0001

[A-B]补= 0. 1 0 0 1 1 0 0

+ 0. 0 0 1 0 0 0 1

0. 1 0 1 1 1 0 1 ——无溢出

A-B=（0.101 1101）2 = 93/128

（3）A= -3/16=（-0.001 1000）2

B=9/32=（0. 0100）2

[A]补=1.110 1000

[B]补= 0. 0100

[A+B]补= 1. 1 1 0 1 0 0 0

+ 0. 0 1 0 0 1 0 0

0. 0 0 0 1 1 0 0 ——无溢出

A+B=（0.000 1100）2 = 3/32

（4）A= -87=（-101 0111）2

B=53=（110 101）2

[A]补=1，1001

[B]补=0，011 0101

[-B]补=1，100 1011

[A-B]补= 1，0 1 0 1 0 0 1

+ 1，1 0 0 1 0 1 1

0，1 1 1 0 1 0 0 ——溢出

A-B=（-1，000 1100）2 = -140

（5）A=115=（111 0011）2

B= -24=（-11 000）2

[A]补=0，111 0011

[B]补=1，110 1000

[A+B]补= 0，1 1 1 0 0 1 1

+ 1，1 1 0 1 0 0 0

0，1 0 1 1 0 1 1——无溢出

A+B=（101 1011）2 = 91

8.按机器补码浮点运算步骤计算[x±y]补

（1）x=2-011×0.101 100，y=2-×（-0.011 100）；

（2）x=2-011×（-0.100 ），y=2-×（-0.011 111）；

（3）x=2101×（-0.100 101），y=2100×（-0.001 111)。

解：先将x、y转换成机器数形式：

（1）[x]补=1，101；0.101 100，[y]补=1，110；1.100 100 注：为简单起见，源操作数可直接写成浮点格式，不必规格化。1）对阶：

[E]补=[Ex]补+[-Ey]补=11，101+00，=11，111

[E]补<0，应Ex向Ey对齐，则：

[Ex]补+1=11，101+00，001

=11，110

[E]补+1=11，111+00，001

=00，000=0

至此，Ex=Ey，对毕。

[x]补=1，110；0. 110

2）尾数运算：

[Mx]补+[My]补= 0 0 . 0 1 0 1 1 0

+ 1 1 . 1 0 0 1 0 0

1 1 . 1 1 1 0 1 0 [Mx]补+[-My]补= 0 0 . 0 1 0 1 1 0

+ 0 0 . 0 1 1 1 0 0

0 0 . 1 1 0 0 1 0

3）结果规格化：

[x+y]补=11，110；11.111

=11，011；11. 000

（左规3次，阶码减3，尾数左移3位）

[x-y]补=11，110；00.110

已是规格化数。

4）舍入：无

5）溢出：无

则：x+y=2-101×（-0.110 000）

x-y =2-×0.110

（2）x=2-011×（-0.100010）

y=2-×（-0.011111）

[x]补=1，101；1.011 110

[y]补=1，110；1.100 001

1）对阶：

过程同1），则

[x]补=1，110；1.101 111

2）尾数运算：

[Mx]补+[My]补= 1 1 . 1 0 1 1 1 1

+ 1 1 . 1 0 0 0 0 1

1 1 . 0 1 0 0 0 0

[Mx]补+[-My]补= 1 1 . 1 0 1 1 1 1

+ 0 0 . 0 1 1 1 1 1

0 0 . 0 0 1 1 1 0 3）结果规格化：

[x+y]补=11，110；11. 000

已是规格化数。

[x-y]补=11，110；00.001 110

=11，100；00.111 000

（左规2次，阶码减2，尾数左移2位）

4）舍入：无

5）溢出：无

则：x+y=2-×（-0.110 000）

x-y =2-100×0.111 000

（3）x=2101×（-0.100 101）

y=2100×（-0.001 111）

[x]补=0，101；1.011 011

[y]补=0，100；1.110 001

1）对阶：

[E]补=[Ex]补+[-Ey]补

=00，101+11，100=00，001

[E]补>0，应Ey向Ex对齐，则：

[Ey]补+1=00，100+00，001

=00，101

[E]补+[-1]补=00，001+11，111

=00，000=0

至此，Ey=Ex，对毕。

[y]补=0，101；1.111 000（1）

2）尾数运算：

[Mx]补+[My]补= 1 1 . 0 1 1 0 1 1

+ 1 1 . 1 1 1 0 0 0（1）

1 1 . 0 1 0 0 1 1（1）

[Mx]补+[-My]补= 1 1 . 0 1 1 0 1 1

+ 0 0 . 0 0 0 1 1 1（1）

1 1 . 1 0 0 0 1 0（1）3）结果规格化：

[x+y]补=00，101；11. 011（1）

已是规格化数。

[x-y]补=00，101；11.100 （1）

=00，100；11.000 101

（左规1次，阶码减1，尾数左移1位）

4）舍入：

[x+y]补=00，101；11. 011（舍）

[x-y]补不变。

[x-y]补=00，100；11.000 101

5）溢出：无

则：x+y=2101×（-0.101 101）

x-y =2100×（-0.111 011）