计算机组成原理重点部分.docx
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计算机组成原理重点部分
《计算机组成原理》练习题
一、选择题
01.冯.诺伊曼机工作方式的基本特点是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.存储器按内容选择地址。
02.磁盘驱动器读写数据的基本存取单位为D。
A.比特B.字节C.磁道D.扇区
03.对真值0表示形式唯一的机器数是B。
A.原码B.补码和移码C.补码D.反码
04.在整数定点机中，下述第B说法正确。
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.以上说法均不对。
05.在小数定点机中，下述第A说法正确。
A.只有补码能表示-1B.只有原码能表示-1
C.三种机器数均不能表示-1D.以上说法均不对
06.汉明码具有以下第C种能力。
A.使代码在形成过程中不易出错；B.在代码出错时，只能发现错误；
C.在代码出错时，不但能发现错误，还能纠正错误。
07C
A.原码B.补码C.反码D.移码
08．若[X]补=1.x1x2…x6，其中Xi取0或1，若要X>-
，应该满足C条件。
A.x1为0，其他各位任意A.x1为1，其他各位任意
C.x1必为1，x2…x6中至少有一位为1
09.补码加减法是指C。
A.操作数用补码表示，两尾数相加减，符号位单独处理，减法用加法代替。
B.操作数用补码表示，符号位和尾数一起参加运算，结果的符号与加减相同。
C.操作数用补码表示，连同符号位直接相加减，减某数用加负某数的补码代替，结果的符号在运算中形成。
D.操作数用补码表示，由数符决定两尾数的操作，符号位单独处理。
10．两补码相加，采用一位符号位，则当D时，表示结果溢出
A.最高位有进位
B.最高位进位和次高位进位异或结果为0
C.最高位为1
D.最高位进位和次高位进位异或结果为1
11．存贮时间是指C。
A.存贮器的读出时间B.存贮器的写入时间
C.存贮器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔
D.存贮器进行连续写操作所允许的最短时间间隔
12．活动头磁盘存贮器的平均存取时间是指B。
A.最大找道时间加上最小找道时间
B.平均找道时间加上平均等待时间
C.平均找道时间D.平均等待时间
13．活动头磁盘存贮器的找道时间是指C。
A.最大找道时间B.最小找道时间
C.最大找道时间与最小找道时间的平均值
D.最大找道时间与最小找道时间之和
14．常用的虚拟存贮系统由A两级存贮器组成。
A.主存—辅存B.快存—主存
C.快存—辅存C.通用寄存器—主存
15.PROM是指C。
A）随机读写存贮器B）只读存贮器
C）可编程的只读存贮器D）可擦除可编程的只读存贮器
16．运算器由许多部件组成，其核心部件是B。
A.数据总线B.算术逻辑运算单元
C.累加寄存器D.多路开头
17．定点运算器用来进行B。
A.十进制数加法运算B.定点数运算
C.浮点数运算D.既能进行浮点运算，也能进行定点运算
18．串行运算器结构简单，其运算规律是C。
A.由低位到高位先行进行进位运算
B.由高位到低位先行进行借位运算
C.由低位到高位逐位运算D.由高位到低位逐位运算
19．指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是B。
A.实现存贮程序和程序控制
B.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性
C.可以直接访问外存
D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
20．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C。
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
21．二地址指令中，操作数的物理位置可安排在B、C、D。
A.栈顶和次栈顶B.两个主存单元
C.一个主存单元和一个寄存器D.两个寄存器
22.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于C。
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
C.变址寄存器内容加上形式地址
D.程序计数器内容加上形式地址
23．IBMPC机中采用了段寻址方式。
在寻址一个主存具体单元时，由一个基地再加上
16位的某些寄存器提供的16位偏移量来形成20位物理地址。
这个基地址由
A来提供。
A.CPU中的四个16位段寄存器之一自动左移4位
B.CPU中的累加器（16位）自动左移4位
C.CPU中的变址寄存器（16位）自动左移4位
D.指令中的直接地址（16位）自动左移4位
24．指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式，采用跳跃寻址方式，可以实现D。
A.堆栈寻址B.程序的条件转移
C.程序的无条件转移D.程序的条件转移或无条件转移
25．扩展操作码是D。
A.操作码字段外辅助操作字段的代码
B.操作码字段中用来进行指令分类的代码
C.指令格式中不同字段设置的操作码
D.一种指令优化技术，即让操作码的长度随地址数的减少而增加，不同地址数指
令可以具有不同的操作码长度
26．下列说法中B是正确的。
A.指令周期等于机器周期B.指令周期大于机器周期
C.指令周期是机器周期的两倍
27．微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是B。
A.每一条机器指令由一条微指令来执行
B.每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行
C.一段机器指令组成的程序可由一个微程序来执行
28．在微指令的控制方式中，若微操作命令个数已确定，则C。
A.直接控制方式和编码控制方式不影响微指令的长度
B.直接控制方式的微指令字长比编码控制方式的微指令字长短
C.编码控制方式的微指令字长比直接控制方式的微指令字长短
29．允许中断触发器用于C。
A.向CPU发中断请求B.指示正有中断在进行
C.开放或关闭中断系统
30．CPU响应中断的时间是A。
A.一条指令结束B.外设提出中断C.取指周期结束
31．程序计数器的位数取决于A。
A.存储器的容量B.机器字长C.指令字长
32．提出中断请求的条件是B。
A.外设提出中断B.外设工作完成和系统允许时
C.外设工作完成和中断标记触发器为“1”时
33．指令寄存器的位数取决于B。
A.存储器的容量B.指令字长C.机器字长
34．中断发生时，程序计数器内容的保护和更新，是由A完成的。
A.硬件自动B.进栈指令和转移指令
35．中断向量地址是C。
A.子程序入口地址B.中断服务程序入口地址
C.中断服务程序入口地址的地址
36．在中断响应周期，置“0”允许中断触发器是由A完成的。
A.硬件自动
B.程序员在编制中断服务程序时设置
C.关中断指令
37．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用A的时间。
A.一个指令周期B.一个机器周期C.一个存储周期
38．DMA方式中，周期“窃取”是窃取一个A。
A.存取周期B.指令周期C.CPU周期D.总线周期
39．当采用A输入操作情况下，除非计算机等待，否则无法传送数据给计算机。
A.程序查询方式B.中断方式C.DMA方式
40．I/O编址方式通常可分统一编址和不统一编址，B。
A.统一编址是指I/O地址看作是存储器地址的一部分，可用专门的I/O指令对
设备进行访问。
B.不统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的，所以I/O访问必须有专门
的I/O指令。
C.统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的，所以可用访存指令实现CPU
对设备的访问。
41．下列叙述中C是正确的。
A.程序中断方式和DMA方式中实现数据传送都需中断请求
B.程序中断方式中有中断请求,DMA方式中没有中断请求
C.程序中断方式和DMA方式中都有中断请求,但目的不同
二、填空题
01．存储器可分为主存和辅存，程序必须存于主存内，CPU才能执行其中的
指令。
02．已知十进制数x=-5.5，分别写出其8位字长定点小数（含1位符号位）和浮点数（其中阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）的各种机器数，要求定点数比例因子选取2-4，浮点数为规格化数，则定点表示法对应的[x]原为1.0101100，[x]补为1.1010100，[x]反为1.1010011，浮点表示法对应的[x]原为0,11;1.1011，[x]补为0,11;1.0101，[x]反为0,11;1.0100。
03．设浮点数字长为16位（其中阶符1位，阶码5位，数符1位，尾数9
位），对应十进制数-95的浮点规格化补码形式为，若阶码采用移码，尾数采用补码，则机器数形式为1,00111;1.。
04．按配偶原则，二进制代码1100的汉明码为0111100。
05．按配奇原则，二进制代码1100的汉明码为1010100。
06．将一个24位的二进制代码配置成汉明码需增添5位检测位，检测位的位置需设在第1，2，4，8，16位上。
07．两个n+1位（含1位符号位）的原码在机器中作一位乘运算，共需要作n次
加操作和n次右移操作，才能得到最后的乘积，乘积的符号位需通过两
数的符号位异或运算得到。
08．在浮点加减运算中，对阶时需小阶向大阶看齐，即小阶的尾数向右移位，每移一位，阶码加1，直到两数的阶码相等为止。
09．算术/逻辑运算单元74181ALU可对4位信息完成16种算术运算和16种
逻辑运算。
10．进位的逻辑表达式中有本地进位即（AiBi）和传递进位即（Ai+Bi）Ci-1两部分，影响运算速度的是传递进位。
11．进位链是指传送进位的逻辑电路。
12.CPU的功能包括指令控制、操作控制、时间控制、处理中断、数据加工。
13.动态半导体存储器的刷新一般有集中式、分散式和异步式三种方式，之所以刷新的因为有电荷泄露，需定期补充。
14．存贮器堆栈中，需要一个堆栈指示器，它是CPU中的一个专用寄存器，它指定
的主存单元就是堆栈的栈顶。
15．根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为取指周期、间址周期、
执行周期和中断周期。
16．在微程序控制器中，一条机器指令对应一个微程序，若某机有35条机器指令，
则对应36个微程序。
17．计算机中存放当前指令地址的寄存器叫程序计数器。
在顺序执行程序时，若存储器按字节编址，而指令长度为32位，则每执行一条指令后，该寄存器自动加4，当执行转移指令或中断操作时，该寄存器接收新的地址。
18．允许中断触发器用于标志CPU是否允许中断，其状态受开中断指令或关中断指令控制，当允许中断触发器为“1”状态时，表示系统开放，允许中断。
19．在串行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作在时间上是串行进行的，所以微指令周期等于取微指令时间加上执行微指令时间。
在并行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条指令的操作是重叠进行的，所以微指令周期等于执行微指令时间。
20．根据总线控制部件所处位置不同，总线的控制方式可分为如下两种：
总线控
制逻辑基本集中在一起的，称为集中式总线控制；总线控制逻辑分散在总
线上各部件的，称为分散式总线控制。
按总线上两种部件通讯时采用的同
步方式不同，总线的控制方法又可分为同步控制与异步控制，前者是
同步通讯，后者是异步通讯。
21．如果CPU处于开中断状态，一旦接受了中断请求，CPU就会自动关中断，防
止再次接受中断。
同时为了返回主程序断点，CPU需将程序计数器的内容存至
堆栈或特定存储单元中。
中断处理结束后，为了正确返回主程序运行，并
且允许接受新的中断，必须恢复寄存器内容和开中断。
22．CPU响应中断时要保护现场，包括对程序计数器（PC）内容和寄存器内容的
保护，前者通过硬件自动（或中断隐指令）实现，后者可通过软件编程实
现。
23．一次程序中断大致可分为中断请求、中断判优、中断响应、中断服务
和中断返回等过程。
24．在以DMA方式传送数据过程中，也向CPU提出中断请求，其目的是报告传送
操作结束。
由于这种方式没有破坏程序计数器（PC）和寄存器的内容，
因此一旦数据传送完毕，CPU不必恢复现场，可以立即返回主程序。
25．显示设备的种类繁多，目前微机系统配有的显示器件常见的是CRT。
按所显
示的信息分类有字符、图形和图像三大类。
26．要将一个数字显示在CRT上或用点阵打印机打印出来，通常必须先将其转换
成ASCII码，然后分别转换成光点代码或字符点阵代码。
27．微型计算机可以配置不同的显示系统，如CGA、EGA和VGA，它们反映了显示
设备的显示分辨率和颜色种类，其中VGA显示性能最好。
28．在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用内存，它们是
停止CPU访问内存、周期挪用和DMA和CPU交替访问内存。
29.总线通信的四种方式同步通信、异步通信、半同步通信、分离式通信。
3、问答题
01.冯?
诺依曼计算机的特点是什么
一、由控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备组成
二、采用二进制
三、指令组成的程序可以修改
四、指令由操作码和地址码组成
五、指令在存储器中按执行顺序存放
六、机器以运算器为中心
02．在定点机中采用单符号位，如何判断补码加减运算是否溢出？
有几种方案？
答：
定点机中采用单符号位判断补码加减运算是否溢出有两种方案。
（1）参加运算的两个操作数（减法时减数需连同符号位在内每位取反，末位加1）符号相同，结果的符号又与操作数的符号不同，则为溢出。
（2）求和时最高位进位与次高位进位异或结果为1时，则为溢出。
03．你知道有几种方法判断补码定点加减运算的溢出？
要查看结果程序状态字，书上肯定有的，两正数相加，符号状态字为负，就为溢出，两负数相加，为正也为溢出，一正一负没有溢出。
04．什么是刷新？
刷新有几种方式？
简要说明之。
动态RAM靠电容存储电荷原理存储信息，电容上的电荷要放电，信息即丢失。
为维持所存信息，需在一定时间（2ms）内，将所存信息读出再重新写人（恢复），这一过程称为刷新，刷新是一行一行进行的，由UPU自动完成。
刷新通常可分集中刷新和分散刷新两种。
集中刷新即在2ms时间内，集中一段时间对存储芯片的每行刷新一遍，在这段时间里不能对存储器进行访问，即所谓死时间。
分散刷新是将存储系统周期分为两半，前半段时间用来进行读/写操作，后半段时间用来进行刷新操作，显然整个系统的速度降低了，但分散刷新没有存储器的死时间。
还可将这两种刷新结合起来，即异步刷新，这种刷新可在2ms时间内对存储芯片的每一行刷新一遍，两行之间的刷新间隔时间为2ms/芯片的行数。
05．为什么多体交叉存储器可以提高存储器的速度？
06．试比较Cache管理中各种地址映象的方法？
07．在Cache管理中，当新的主存页需要调入Cache时，各有何特点？
哪种算法的
命中率较高？
答：
常用的算法有两种
?
?
?
（1）先入先出算法：
将最先调入的主存页替换出来。
?
?
?
（2）近期最少使用算法：
将近期最少使用的主存页替换出来。
?
?
?
第2种算法的命中率较高。
08.为什么要设置总线判优控制？
常见的集中式总线控制有几种？
各有何特点？
哪种方式响应时间最快？
哪种方式对电路故障最敏感？
答：
总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；
常见的集中式总线控制有三种：
链式查询、计数器定时查询、独立请求；
特点：
链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。
09．什么是指令字长？
什么是存储字长？
什么是机器字长？
机器字长：
是指计算机能直接处理的二进制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。
指令字长:
一个指令字中包含二进制代码的位数。
一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8位、16位、32位等。
10．比较基址寻址和变址寻址的区别。
基址寻址：
其中的形式地址是可变的，基址寄存器的内容是一定的
变址寻址：
形式地址不变，变址寄存器的内容可变因此它可用于处理数组问题
11．CPU在中断处理过程中，有几种方法可找到中断报务程序的入口地址？
①通过中断向量的方式找到②在中断服务程序中对中断申请的查询
12．中断处理过程中为什么要进行中断判优？
有几种实现方法？
若想改变原定的优
先级顺序，可采用什么措施？
13．I/O的编址方式有几种？
各有何特点？
I/O设备的编址方式有两种：
统一编址和不统一编址（单独编址）。
所谓统一编址:
即在主存地址空间划出一定的范围作为I/O地址，这样通过访存指令即可实现对I/O的访问，但是主存容量相应减少。
所谓不统一编址:
即I/O和主存的地址是分开的，I/O地址不占主存空间，故这种编址不影响主存容量，但访问I/O时必须有专用的I/O指令。
14．DMA方式中有没有中断请求？
为什么？
15．DMA方式中的中断请求和程序中断方式中的中断请求有何区别？
16．在DMA方式中，CPU和DMA控制器分时使用主存有几种方法？
简要说明之。
17.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？
4、计算题
01．已知定点数X=0.Y=0.10101101，试用它们的补码进行计算求X+Y
并指出结果是否溢出。
02．已知：
x=-0.1101，y=0.1011，用原码一位乘法求[x×y]原
03．已知：
[x]补=1.0101，[y]补=1.0011，用补码一位乘法求[x×y]补
04.设x=+11/16,y=+3/16,试用变形补码计算x+y
05.已知浮点数x=0.1111x201,y=（-0.1011）x210求x+y
06．设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？
若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？
由此可以得出什么结论？
解答：
根据机器的主频为8MHz，得：
时钟周期为1/8MHz=0.125μs，机器周期=0.125μs×2=0.25μs，
平均指令执行周期=机器周期×（每条指令平均含的机器周期数）
=0.25μs×2.5=0.625μs。
则：
（1）平均指令执行速度=
=
（MIPS）=1.6MIPS
（2）若机器主频不变，但每个机器周期含4个时钟周期，且每条指令平均含5
个机器周期，则平均指令周期为0.125μs×4×5=2.5μs，故：
平均指令执行速度=
=
（MIPS）=0.4MIPS
（3）可见机器的速度并不完全取决于主频。
只有在机器周期所含时钟周期数相同的前提下，两机的平均指令执行速度
才与它们的主频成正比。
07．某CPU的主频为8MHz，若已知每个机器周期平均含4个时钟周期，该机的平均指令执行速度为0.8MIPS，试求该机的平均指令周期及每个指令周期含几个机器周期？
若改用时钟周期为0.4μs的CPU芯片，则该机的平均指令执行速度为多少MIPS，若要得到每秒40万次的指令执行速度，则应采用主频为多少Hz的CPU芯片？
解答：
根据机器的主频为8MHz，得：
时钟周期为1/8MHz=0.125μs，机器周期=0.125μs×4=0.5μs，
（1）由平均指令执行速度为0.8MIPS，得：
平均指令执行周期=
=
=1.25μs
（2）每个指令执行周期平均含1.25μs/0.5μs=2.5个机器周期
（3）若改用主频周期为0.4μs的CPU芯片，即其主频为1/0.4=2.5MHz，则根据
平均指令执行速度与机器主频成正比（注：
前提是机器周期所含时钟周期
数相同），得平均指令执行速度为：
（0.8MIPS×2.5MHz）/8MHz=0.25MIPS。
（4）若要得到平均每秒40万次的指令执行速度，即要求其指令平均执行速度
为0.4MIPS，在机器周期也含4个时钟周期的前提下（题中隐含条件），则
所采用CPU的主频应为（0.4MIPS×8MHz）/0.8MIPS=4MHz。
08．某计算机的主频为4MHz，各类指令的平均执行时间和使用频度如下表所示，试计算该机的速度（单位用MIPS表示），若上述CPU芯片升级为6MHz，则该机的速度又为多少MIPS？
指令类别
存取
加、减、比较、转移
乘除
其他
平均指令执行时间
0.6μs
0.8us
10μs
1.4μs
使用频度
35%
50%
5%
10%
解答：
根据平均指令执行时间及使用频度，得：
（1）该机的速度为：
1/（0.6×35%+0.8×50%+10×5%+1.4×10%）=1/1.25=0.8MIPS
（2）若芯片主频改为6MHz，在机器周期所含时钟周期数相同的前提下（题中隐
含条件）则该机的速度为：
（0.8MIPS×6MHz）/4MHz=1.2MIPS
五、设计题
01．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），现有下列存储芯片：
ROM（2K×8位、4K×4位、8K×8位）
RAM（1K×4位、2K×8位、4K×8位）
及74LS138译码器和其他门电路（门电路自定）如下图所示:
试从上述规格的存储芯片中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。
要求：
（1）最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为用户程序区；
（2）说明选用的存储芯片类型及数量。
（3）详细画出片选逻辑。
解答：
第一步：
先将16进制地址范围写成2进制地址码，并确定其总容量：
第二步：
根据芯片（其地址要求在一定范围内）在计算机系统中的作用，选择存储芯片。
因地址范围0~4095为系统程序区，应选用ROM，其容量应为：
4K×8位，根据现有芯片的规格，选用2片4K×4位的ROM经位扩展构成4K×8位的ROM。
因地址范围4096~16383为用户程序区，应选用RAM，其容量应为：
12K×8位，根据现有芯片的规格，选用3片4K×8位的RAM经字扩展构成12K×8位的RAM。
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