计算机组成原理考研试题八及答案.docx
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计算机组成原理考研试题八及答案
计算机组成原理考研试题（八）及答案
一、选择题（共20分，每题1分）
1.零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______。
A.立即数和栈顶;
B.暂存器;
C.栈顶和次栈顶;
D.累加器。
2.______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。
A.存储器;
B.运算器;
C.控制器;
D.用户。
3.所谓三总线结构的计算机是指______。
A.地址线、数据线和控制线三组传输线。
B.I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线;
C.I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线;
D.设备总线、主存总线和控制总线三组传输线.。
4.某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是______。
A.128K;
B.64K;
C.64KB;
D.128KB。
5.主机与设备传送数据时，采用______，主机与设备是串行工作的。
A.程序查询方式;
B.中断方式;
C.DMA方式;
D.通道。
6.在整数定点机中，下述第______种说法是正确的。
A.原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1;
B.三种机器数均可表示-1;
C.三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同;
D.三种机器数均不可表示-1。
7.变址寻址方式中，操作数的有效地址是______。
A.基址寄存器内容加上形式地址（位移量）;
B.程序计数器内容加上形式地址;
C.变址寄存器内容加上形式地址;
D.以上都不对。
8.向量中断是______。
A.外设提出中断;
B.由硬件形成中断服务程序入口地址;
C.由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址
D.以上都不对。
9.一个节拍信号的宽度是指______。
A.指令周期;
B.机器周期;
C.时钟周期;
D.存储周期。
10.将微程序存储在EPROM中的控制器是______控制器。
A.静态微程序;
B.毫微程序;
C.动态微程序;
D.微程序。
11.隐指令是指______。
A.操作数隐含在操作码中的指令;
B.在一个机器周期里完成全部操作的指令;
C.指令系统中已有的指令;
D.指令系统中没有的指令。
12.当用一个16位的二进制数表示浮点数时，下列方案中第_____种最好。
A.阶码取4位（含阶符1位），尾数取12位（含数符1位）;
B.阶码取5位（含阶符1位），尾数取11位（含数符1位）;
C.阶码取8位（含阶符1位），尾数取8位（含数符1位）;
D.阶码取6位（含阶符1位），尾数取12位（含数符1位）。
13.DMA方式______。
A.既然能用于高速外围设备的信息传送，也就能代替中断方式;
B.不能取代中断方式;
C.也能向CPU请求中断处理数据传送;
D.内无中断机制。
14.在中断周期中，由______将允许中断触发器置“0”。
A.关中断指令;
B.机器指令;
C.开中断指令;
D.中断隐指令。
15.在单总线结构的CPU中，连接在总线上的多个部件______。
A.某一时刻只有一个可以向总线发送数据，并且只有一个可以从总线接收数据;
B.某一时刻只有一个可以向总线发送数据，但可以有多个同时从总线接收数据;
C.可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时从总线接收数据;
D.可以有多个同时向总线发送数据，但可以有一个同时从总线接收数据。
16.三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;
D.以上都不对。
17.一个16K×8位的存储器，其地址线和数据线的总和是______。
A.48;
B.46;
C.17;
D.22.
18.在间址周期中，______。
A.所有指令的间址操作都是相同的;
B.凡是存储器间接寻址的指令，它们的操作都是相同的;
C.对于存储器间接寻址或寄存器间接寻址的指令，它们的操作是不同的;
D.以上都不对。
19.下述说法中______是正确的。
A.EPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种;
B.EPROM是可改写的，但它不能用作为随机存储器用;
C.EPROM只能改写一次，故不能作为随机存储器用;
D.EPROM是可改写的，但它能用作为随机存储器用。
20.打印机的分类方法很多，若按能否打印汉字来区分，可分为______。
A.并行式打印机和串行式打印机;
B.击打式打印机和非击打式打印机;
C.点阵式打印机和活字式打印机;
D.激光打印机和喷墨打印机。
二、填空（共20分，每空1分）
1.设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：
最大正数为A______，最小正数为B______，最大负数为C______，最小负数为D______。
2.指令寻址的基本方式有两种，一种是A______寻址方式，其指令地址由B______给出，另一种是C______寻址方式，其指令地址由D______给出。
3.在一个有四个过程段的浮点加法器流水线中，假设四个过程段的时间分别是T1=60ns﹑T2=50ns﹑T3=90ns﹑T4=80ns。
则加法器流水线的时钟周期至少为A______。
如果采用同样的逻辑电路，但不是流水线方式，则浮点加法所需的时间为B______。
4.一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须A______。
尾数右移1位，阶码B______。
5.存储器由m（m=1，2，4，8,）个模块组成，每个模块有自己的A______和B______寄存器，若存储器采用C______编址，存储器带宽可增加到原来的D______倍。
6.按序写出多重中断的中断服务程序包括A______、B______、C______、D______和中断返回几部分。
三、名词解释（共10分，每题2分）
1.微操作命令和微操作
2.快速缓冲存储器
3.基址寻址
4.流水线中的多发技术
5.指令字长
四、计算题（5分）
设机器数字长为8位（含1位符号位），设
，计算
，并还原成真值。
五、简答题（共20分）
1.异步通信与同步通信的主要区别是什么，说明通信双方如何联络。
（4分）
2.为什么外围设备要通过接口与CPU相连?
接口有哪些功能?
（6分）
（1）写出每个中断源对应的屏蔽字。
（2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。
设每个中断源的中断服务程序时间均为20
。
4.某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址。
机器配备有如下硬件：
ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器RX和基址寄存器RB，均为16位。
（5分）
（1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少?
一次间址的寻址范围是多少?
画出其指令格式并说明各字段的含义。
（2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围又是多少?
画出其指令格式并说明各字段的含义。
（3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存?
需增设那些硬件?
六、问答题（共15分）
1.设CPU中各部件及其相互连接关系如下图所示。
图中W是写控制标志，R是读控制标志，R1和R2是暂存器。
（8分）
（1）假设要求在取指周期由ALU完成（PC）+1→PC的操作（即ALU可以对它的一个源操作数完成加1的运算）。
要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。
（2）写出指令ADD#α（#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC中）在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。
2.DMA接口主要由哪些部件组成?
在数据交换过程中它应完成哪些功能?
画出DMA工作过程的流程图（不包括预处理和后处理）
七、设计题（10分）
设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用
作访存控制信号（低电平有效），用
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。
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：
最大4K地址空间为系统程序区，相邻的4K地址空间为系统程序工作区，最小16K地址空间为用户程序区;
（2）指出选用的存储芯片类型及数量;
（3）详细画出片选逻辑。
（1）主存地址空间分配：
6000H～67FFH为系统程序区;
6800H～6BFFH为用户程序区。
（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片?
（3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。
一、选择题（共20分，每题1分）
1.C2.C3.B4.B5.A6.B7.C
8.C9.C10.A11.D12.B13.B14.D
15.B16.A17.D18.C19.B20.C
二、填空（共20分，每空1分）
1.
2.A.顺序B.程序计数器C.跳跃D.指令本身
3.A.90nsB.280ns
4.A.A.增加B.加1
5.A.地址B.数据C.模mD.m
6.A.保护现场B.开中断C.设备服务D.恢复现场
三、名词解释（共10分，每题2分）
1.微操作命令和微操作
答：
微操作命令是控制完成微操作的命令;微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。
2.快速缓冲存储器
答：
快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器，它对用户是透明的。
只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。
3.基址寻址
答：
基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。
4.流水线中的多发技术
答：
为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。
5.指令字长
答：
指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。
四、（共5分）
计算题答：
[A+B]补=1.1011110，A+B=（-17/64）
[A-B]补=1.1000110，A-B=（35/64）
五、简答题（共20分）
1.（4分）答：
同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。
后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。
不互锁方式通信双方没有相互制约关系;半互锁方式通信双方有简单的制约关系;全互锁方式通信双方有完全的制约关系。
其中全互锁通信可靠性最高。
2.（6分，每写出一种给1分，最多6分）
答：
外围设备要通过接口与CPU相连的原因主要有：
（1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。
（2）I/O设备种类繁多，速度不一，与CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。
（3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。
（4）I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。
（5）CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。
（6）I/O设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。
可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。
3.（5分）答：
（1）在中断处理次序改为D>A>C>B后，每个中断源新的屏蔽字如下表所示。
（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如下图所示。
4.（5分）答：
（1）根据IR和MDR均为16位，且采用单字长指令，得出指令字长16位。
根据105种操作，取操作码7位。
因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取2位寻址特征，能反映四种寻址方式。
最后得指令格式为：
其中OP操作码，可完成105种操作;
M寻址特征，可反映四种寻址方式;
AD形式地址。
这种格式指令可直接寻址2的7次方=128，一次间址的寻址范围是2的16次方=65536。
（2）双字长指令格式如下：
其中OP、M的含义同上;
AD1∥AD2为23位形式地址。
这种格式指令可直接寻址的范围为2的23次方=8M。
（3）容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M×16位的存储器。
可采用双字长指令，直接访问4M存储空间，此时MAR取22位;也可采用单字长指令，但RX和RB取22位，用变址或基址寻址访问4M存储空间。
六、（共15分）问答题
1.（8分）答：
（1）由于（PC）+1→PC需由ALU完成，因此PC的值可作为ALU的一个源操作数，靠控制ALU做+1运算得到（PC）+1，结果送至与ALU输出端相连的R2，然后再送至PC。
此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：
T0PC→MAR，1→R
T1M（MAR）→MDR，（PC）+1→R2
T2MDR→IR，OP（IR）→微操作命令形成部件
T3R2→PC
（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：
T0Ad（IR）→R1;立即数→R1
T1（R1）+（ACC）→R2;ACC通过总线送ALU
T2R2→ACC;结果→ACC
2.（7分）答：
DMA接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、中断机构和DMA控制逻辑等组成。
在数据交换过程中，DMA接口的功能有：
（1）向CPU提出总线请求信号;
（2）当CPU发出总线响应信号后，接管对总线的控制;（3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针）;（4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送;（5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA传送是否结束;（6）发DMA结束信号，向CPU申请程序中断，报告一组数据传送完毕。
DMA工作过程流程如图所示。
七、设计题（共10分）
（1）主存地址空间分配。
（2分）
（2）根据主存地址空间分配
最大4K地址空间为系统程序区，选用2片2K×8位ROM芯片;（1分）
相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片;（1分）
最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K×8位RAM芯片。
（1分）
（3）存储芯片的片选逻辑图（5分）
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