北京科技大学计算机组成原理模拟题.docx
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北京科技大学计算机组成原理模拟题
计算机组成原理模拟题
一．填空题
1.计算机软件一般分为两大类：
一类叫___系统软件___，另一类叫___应用软件___。
操作系统属于___系统软件___类。
2.主存与cache的地址映射有___全相联方式_____、___直接方式____、_____组相联方式___三种方式。
3.DMA控制器按其__组成____结构，分为___选择_型和__多路__型两种。
4.闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及___瞬间启动___能力，为现有的____瞬间启动存储器__体系结构带来巨大变化，因此作为___固态盘___用于便携式电脑中。
5.主存储器的性能指标主要是___存储容量___、___存取时间___、存储周期和存储器带宽。
6.汉字的______、______、______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。
7.RISC指令系统的最大特点是：
___指令长度固定___；___指令格式种类少___;___寻址方式___种类少。
只有取数/存数指令访问存储器。
8.存储器和CPU连接时，要完成___DB___的连接；__CB____的连接和___AB___的连接，方能正常工作。
9.衡量总线性能的重要指标是______总线带宽______，它定义为总线本身所能达到的最高____传输速率____。
PCI总线的带宽可达____132MB/s_____。
10.微型机的标准总线从16位的______总线，发展到32位的______总线和______总线，又进一步发展到64位的PCI总线。
11.计算机的______是计算机______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。
12.一个定点数由__符号位__和___数值位___两部分组成。
13.EDRAM的中文含义是_______增强动态随机存取存储器___________，RISC的中文含义是_______精简指令系统计算机___________。
14.相联存储器不按地址而是按______访问的存储器，在cache中用来存放______，在虚拟存储器中用来存放______。
15.主存储器容量通常以KB表示，其中K=__1024B____；硬盘容量通常以GB表示，其中G=___1024KB___。
16.堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用_______先进后出________原理。
按结构不同，分为___寄存器_____堆栈和______存储器_______堆栈。
17.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，__寄存器—寄存器型____，___寄存器—存储器型___。
18.由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在___字向___和__位向____两方面进行扩充才能满足实际需求。
19.奔腾CPU中L2级cache的内容是______的子集，而______内容又是L2级cache的子集。
20.磁表面存储器主要技术指标有______存储密度_______，_______存储容量__________，________平均存取时间__________，和数据传输率。
21.汉字的_输入编码_、_汉字内码__、_字模码_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。
21.
22.运算器的两个主要功能是：
_____算术运算_____，___逻辑运算_______。
23.为了解决多个___________同时竞争总线_______________，必须具有________________部件。
24.CPU能直接访问___内存储器___和___外存储器___，但不能直接访问磁盘和光盘。
25.形成指令地址的方式，称为____寻址__方式，有____顺序__寻址和___跳跃___寻址。
26.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______类指令，这类指令在指令格式中所表示的地址不是______的地址，而是______的地址。
27.CPU从__存储器____取出一条指令并执行这条指令的时间合称为___指令周期___。
由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是___不尽相同___。
二．选择题（共30分）
1.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______。
B
A．巴贝奇B．冯.诺依曼C．帕斯卡D．贝尔
2.算术/逻辑运算单元74181ALU可完成______。
C
A．16种算术运算功能
B．16种逻辑运算功能
C．16种算术运算功能和16种逻辑运算功能
D．4位乘法运算和除法运算功能
3.若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是____。
A．阶符与数符相同为规格化数
B．阶符与数符相异为规格化数
C．数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数
D．数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数
4.某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为______。
C
A．64，16B．16，64C．64，8D．16，16
5.存储单元是指______。
B
A．存放一个二进制信息位的存贮元
B．存放一个机器字的所有存贮元集合
C．存放一个字节的所有存贮元集合
D．存放两个字节的所有存贮元集合
6.交叉存贮器实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。
A
A．模块式，并行，多个B．模块式串行，多个
C．整体式，并行，一个D．整体式，串行，多个
7.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于______。
A．基值寄存器内容加上形式地址（位移量）
B．堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）
C．变址寄存器内容加上形式地址（位移量）
D．程序记数器内容加上形式地址（位移量）
8.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是______。
A．HOST总线不仅连接主存，还可以连接多个CPU
B．PCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI设备
C．以桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作
D．桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上
9.中断向量地址是：
______。
D
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
10.某计算机字长32位，其存储容量为2MB，若按半字编址，它的寻址范围是______。
C
A．4MBB．2MBC．2MD．1M
11.当采用______对设备进行编址情况下，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
12.指令周期是指______。
C
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
13.发生中断请求的条件之一是______。
C
A．一条指令执行结束B．一次I/O操作结束
C．机器内部发生故障D．一次DMA操作结束
14.同步控制是______。
D
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．所有指令执行时间都相同的方式
15.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用______。
B
A．通用寄存器B．堆栈C．存储器D．外存
16.带有处理器的设备一般称为______设备。
A
A．智能化B．交互式C．远程通信D．过程控制
17.下列数中最大的数是______。
A
A．（10011001）2B.（227）8C.（98）16D.（152）10
18.运算器的主要功能是进行______。
C
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
19.在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是______。
D
A．BCD码B．16进制C．格雷码D．ASCII码
20.下面浮点运算器的描述中正确的句子是：
______。
A．浮点运算器可用阶码部件和尾数部件实现
B．阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算
C．阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作
D．尾数部件只进行乘法和减法运算
21.假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校校验的字符码是______。
A．11001011B．11010110C．11000001D．11001001
22.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））
23.根据标准规定，每个汉字在计算机内占用______存储。
B
A．一个字节B．二个字节C．三个字节D．四个字节
24.存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于______。
D
A．存放程序B．存放软件C．存放微程序D．存放程序和数据
25.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______。
C
A．4MBB．2MBC．2MD．1M
26.双端口存储器在______情况下会发生读/写冲突。
A．左端口与右端口的地址码不同
B．左端口与右端口的地址码相同
C．左端口与右端口的数据码不同
D．左端口与右端口的数据码相同
27.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
28.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。
A．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
B．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
C．中断方式一般适用于随机出现的服务
a）D．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
29.计算机的外围设备是指______。
D
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
30.系统总线中控制线的功能是______。
A
A．提供主存、I/O接口设备的控制信号响应信号
B．提供数据信息
C．提供时序信号
D．提供主存、I/O接口设备的响应信号
31.冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是______。
B
A．多指令流单数据流B．按地址访问并顺序执行指令
C．堆栈操作D．存贮器按内容选择地址
32.完整的计算机系统应包括______。
D
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
33.下列数中最大的数是______。
A
A．（10010101）2B．（229）8C．（96）16D．（143）10
34.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
A．-215~+（215-1）B．-（215–1）~+（215–1）
C．-（215+1）~+215D．-215~+215
35.下面浮点运算器的描述中正确的句子是：
___AC___。
A．浮点运算器可用阶码部件和尾数部件实现
B．阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算
C．阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作
D．尾数部件只进行乘法和减法运算
36.Intel80486是32位微处理器，Pentium是______位微处理器。
D
A．16B．32C．48D．64
37.某计算机字长32位，其存储容量为2MB，若按半字编址，它的寻址范围是______。
C
A．4MBB．2MBC．2MD．1M
38.交叉存贮器实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。
A．模块式，并行，多个B．模块式串行，多个
C．整体式，并行，一个D．整体式，串行，多个
39.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____B__作为存储芯片。
A．SRAMB．闪速存储器C．cacheD．辅助存储器
40.______表示法主要用于表示浮点数中的阶码。
D
A．原码B．补码C．反码D．移码
41.CRT的颜色数为256色，则刷新存储器每个单元的字长是______。
C
A．256位B．16位C．8位D．7位
42.多总线结构的计算机系统，采用______方法，对提高系统的吞吐率最有效。
A
A．多端口存储器B．提高主存速度
C．交叉编址多模块存储器D．cache
43.用某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。
C
A．直接B．间接C．寄存器直接D．寄存器间接
44.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。
45.外存储器与内存储器相比，外存储器______。
A
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
三．简答题
1.说明计算机系统的层次结构。
解：
计算机系统的层次结构共分8级，从L0~L7，其中：
L0为硬联逻辑，实现微指令的控制时序，是计算机系统硬件的内核；
L1为微程序控制，根据机器指令配备一套微指令，给出微操作控制信号；
L2为机器语言级计算机，该级的机器语言就是该计算机的指令系统；
L3为操作系统，为用户提供一个操作环境；
L4为汇编语言级计算机，该级的机器语言是汇编语言，由相应级的计算机进行解释、执行；
L5为高级语言类计算机，该级的机器语言是各种高级语言，该级计算机基本上脱离了物理计算机，供程序员使用；
L6为应用语言计算机，该级的机器语言是面向非计算机专业人员直接使用的应用语言；
L7为应用系统分析和设计，是系统总体分析级，用以建立数学模型和算法，确定系统配置。
2.请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。
解：
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
3.提高存储器速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。
解：
1、提高储存密度；2、提升寻址效率；3、增大接口带宽；4、增加缓存容量；5、改变读写机制，尽量采用直接存取。
4.假设可供用户程序使用的主存容量为200KB，而某用户的程序和数据所占的主存容量超过200KB，但小于逻辑地址所表示的范围。
请问：
具有虚存与不具有虚存对用户有何影响（简单说明原因）？
解：
没有虚存，则该程序不可能运行，因为在没有虚存的系统中要运行程序时必须将程序及其要处理的数据整体调入主存，而该程序和数据的容量超过了主存的实际容量。
在具有虚存的系统中，则该程序可正常运行，因为有了虚存技术，在运行程序时，系统不是将要运行程序及其要处理的数据整体调入主存，而是采用页式、段式或段页式，将要运行的程序逐页、逐段、或逐段逐页地从外存调入主存，这样即使程序大于实际的主存容量，也可以正常运行。
5.什么是闪速存储器？
它有哪些特点？
解：
90年代INTEL公司发明的一种高密度、非易失性的读写半导体存储器。
与EPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势——在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压（某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作）；与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。
6.说明总线结构对计算机系统性能的影响。
解：
最大存储容量。
指令系统
在双总线系统中,CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令系统,这是因为操作码规定了要使用哪一条总线,所以在双总线系统中,访存操作和输入/输出操作各有不同的指令.
吞吐量
计算机系统的吞吐量是指流入,处理和流出系统的信息的速率.它取决于信息能够多快地输入内存,CPU能够多快地取指令,数据能够多快地从内存取出或存入,以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备.这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期.
7.存储系统为何要分级？
简述Cache的功能及工作原理。
8.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。
9.CPU中包含哪些主要的寄存器？
简述其功能。
解：
数据寄存器-用来储存整数数字（参考以下的浮点寄存器）。
在某些简单/旧的CPU，特别的数据寄存器是累加器，作为数学计算之用。
地址寄存器-持有存储器地址，以及用来访问存储器。
在某些简单/旧的CPU里，特别的地址寄存器是索引寄存器（可能出现一个或多个）。
通用目的寄存器（GPRs）-可以保存数据或地址两者，也就是说他们是结合数据/地址寄存器的功用。
浮点寄存器（FPRs）-用来储存浮点数字。
常数寄存器-用来持有只读的数值（例如0、1、圆周率等等）。
向量寄存器-用来储存由向量处理器运行SIMD（SingleInstruction,MultipleData）指令所得到的数据。
特殊目的寄存器-储存CPU内部的数据，像是程序计数器（或称为指令指针），堆栈寄存器，以及状态寄存器（或称微处理器状态字组）。
指令寄存器（instructionregister）-储存现在正在被运行的指令
索引寄存器（indexregister）-是在程序运行实用来更改运算对象地址之用。
10.分析题（共35分）
1.设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问：
1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？
最小负数是多少？
2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？
最小负数是多少？
解：
（1）定点原码整数表示：
最大正数：
01111111111111111111111111111111
数值=（231–1）10
最大负数：
11111111111111111111111111111111
数值=-（231–1）10
（2）定点原码小数表示：
最大正数值=（1–231）10
最大负数值=-（1–231）10
2.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16K×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：
1）若每个模块条为32K×8位，共需几个模块条？
2）每个模块条内有多少片RAM芯片?
3）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？
解：
共1条
（1）地址码18位，8位机，所以最大主存空间为（256×8）KB
所以需用模块数为（256×8）/（32×8）=8
（2）4K×4位的SRAM芯片，构成32K×8位的模块条，需（32K×8位）/4K×4位=16,即需8组SRAM，每组2条，才能构成一个模块条
（3）共需8×16=128个RAM芯片
8个模块条，所以3条（2^3）地址线来片选模块
译码器选用74138就可以
3.指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。
4.CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为4100次，主存完成存取的次数为160次。
已知cache存取周期为30ns，主存存取周期为150ns。
求：
1）Cache命中率H〖H=Nc/（Nc+Nm）〗
2）平均访问时间Ta。
5.某磁盘存储器的转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12000B,最小磁道直径为230mm,共有275道.问：
1）磁盘存储器的存储容量是多少？
2）磁盘数据传输率是多少？
解：
（1）每道记录信息容量=12000字节
每个记录面信息容量=275×12000字节
共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为：
4×275×12000字节=13200000字节
（2）磁盘传输率C=r•N
r=3000/60=50周/秒
N=12000字节（信道信息容量）
C=r•N=50×12000=600000字节/秒
6.机器数字长8位（含1位符号位），若机器数为83H，当它分别表示原码、补码、反码时，等价的十进制数分别是多少？
7.设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：
1）该存储器能存储多少个字节的信息？
2）如果存储器由512k×8位的SRAM芯片组成，需多少片？
3）需多少位地址作芯片选择？
解：
（1）220×32/8=4MB
（2）4MB/512k×8位=8片,2片构成1MB,4MB需4组
（3）2片构成1MB,4MB需4组，用2位地址作芯片选择。
8.假设某计算机指令长度为20位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，在此情况下，这台计算机地址规定用6位表示，问：
1）若操作码字段固定为8位，现已设计出m条双操作数指令，n条无操作数指令，在此情况下，这台计算机最多可以设计出多少条单操作数指令？
2）当双操作数指令条数取最大值，且此基础上单操作数指令条数也取最大值时，试计算这三类指令容许拥有的最多指令数各是多少？
9.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？
10.将十进制数
表示成为如下格式二进制浮点数：
32位浮点数，符号位1位；阶码8位，用补码表示；尾数23位，用补码表示。
11.用16k×8位的SRAM芯片如何构成64K×16位的存储器？
12.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。
13.
已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512×48（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图a所示：
1）微指令中的三个字段分别应多少位？
2）说明微程序控制器的组成及各部件功能。
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