機(jī)組復(fù)習(xí)題(附參考答案).doc

計(jì)算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)題6.121、下列數(shù)中最小的數(shù)是（ B ）。A （1010010）2 B （00101000）BCD C （512）8 D（235）162、某機(jī)字長(zhǎng)16位，采用定點(diǎn)整數(shù)表示，符號(hào)位為1位，尾數(shù)為15位，則可表示的最大正整數(shù)為（ ），最小負(fù)整數(shù)為（ A ）。 A +（215-1），-(215-1) B +(215-1),-（216-1）C +（214-1），-(215-1) D +(215-1), -(1-215)3、運(yùn)算器雖由許多部件組成，但核心部分是（ B ） A 數(shù)據(jù)總線 B 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 C 多路開關(guān) D 累加寄存器4、在定點(diǎn)運(yùn)算器中，無論采用雙符號(hào)位還是采用單符號(hào)位，都必須要有溢出判斷電路，它一般用（ C ）來實(shí)現(xiàn) A 與非門 B 或非門 C 異或門 D 與或非門5、立即尋址是指（ B ） A 指令中直接給出操作數(shù)地址 B 指令中直接給出操作數(shù)C 指令中間接給出操作數(shù) D 指令中間接給出操作數(shù)地址6、輸入輸出指令的功能是（ C ） A 進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算B 進(jìn)行主存與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送C 進(jìn)行CPU與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送D 改變程序執(zhí)行的順序7、微程序控制器中，機(jī)器指令與微指令的關(guān)系是（ D ） A 一段機(jī)器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行B 一條微指令由若干條機(jī)器指令組成C 每一條機(jī)器指令由一條微指令來執(zhí)行D 每一條機(jī)器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行8、相對(duì)指令流水線方案和多指令周期方案，單指令周期方案的資源利用率和性價(jià)比（ A ） A 最低 B 居中 C 最高 D 都差不多9、某一RAM芯片，其容量為10248位，除電源端和接地端外，連同片選和讀/寫信號(hào)該芯片引出腿的最小數(shù)目為（ B ） A 23 B 20 C 17 D 1910、在主存和CPU之間增加Cache的目的是（ C ）。 A 擴(kuò)大主存的容量 B 增加CPU中通用寄存器的數(shù)量C 解決CPU和主存之間的速度匹配 D 代替CPU中寄存器工作11、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入輸出接口是（ B ）之間的交接界面。 A CPU與存儲(chǔ)器 B 主機(jī)與外圍設(shè)備 C 存儲(chǔ)器與外圍設(shè)備D CPU與系統(tǒng)總線12、在采用DMA方式的I/O系統(tǒng)中，其基本思想是在（ B ）之間建立直接的數(shù)據(jù)通路。A CPU與存儲(chǔ)器 B 主機(jī)與外圍設(shè)備 C 外設(shè)與外設(shè) D CPU與主存11、馮諾依曼計(jì)算機(jī)中指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中，CPU區(qū)別它們的依據(jù)是（ C ）A. 指令操作碼的譯碼結(jié)果 B. 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式C. 指令周期的不同階段 D. 指令和數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)單元12、一個(gè)C語(yǔ)言程序在一臺(tái)32位機(jī)器上運(yùn)行。程序中定義了三個(gè)變量x、y和z，其中x和z為int型，y為short型。當(dāng)x = 127，y=9時(shí)，執(zhí)行賦值語(yǔ)句z=x+y后，x、y和z的值分別是（ D ）A. x=0000007FH， y=FFF9H， z=00000076HB. x=0000007FH， y=FFF9H， z=FFFF0076HC. x=0000007FH， y=FFF7H， z=FFFF0076HD. x=0000007FH， y=FFF7H， z=00000076H13、浮點(diǎn)數(shù)加、減運(yùn)算過程一般包括對(duì)階、尾數(shù)運(yùn)算、規(guī)格化、舍入和判溢出等步驟。設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示，且位數(shù)分別為5位和7位（均含2位符號(hào)位）。若有兩個(gè)數(shù)X=2729/32，Y=255/8，則用浮點(diǎn)加法計(jì)算X+Y的最終結(jié)果是（ D ）A. 00111 1100010 B. 00111 0100010C. 01000 0010001 D. 發(fā)生溢出14、某計(jì)算機(jī)的Cache共有16塊，采用2路組相聯(lián)映射方式(即每組兩塊)，每個(gè)主存塊大小為32字節(jié)，按字節(jié)尋址，主存129號(hào)單元所在主存塊應(yīng)裝入到的Cache組號(hào)是（ C ）A. 0 B. 2 C. 4 D. 615、某計(jì)算機(jī)主存容量為64KB，其中ROM區(qū)為4KB，其余為RAM區(qū)，按字節(jié)編址?，F(xiàn)要用2K*8位的ROM芯片和4K*4位的RAM芯片來設(shè)計(jì)該存儲(chǔ)器，則需要上述規(guī)格的ROM芯片數(shù)和RAM芯片數(shù)分別是（ D ）A. 1、15 B. 2、15 C. 1、30 D. 2、3016、某機(jī)器字長(zhǎng)16位，主存按字節(jié)編址，轉(zhuǎn)移指令采用相對(duì)尋址，由兩個(gè)字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對(duì)位移量字段。假定取指令時(shí)，每取一個(gè)字節(jié)PC自動(dòng)加1。若某轉(zhuǎn)移指令所在主存地址為2000H，相對(duì)位移量字段的內(nèi)容為06H，則該轉(zhuǎn)移指令成功轉(zhuǎn)移后的目標(biāo)地址是（ C ）A. 2006H B. 2007H C. 2008H D. 2009H17、下列關(guān)于RISC的敘述中，錯(cuò)誤的是（ A ）A. RISC普遍采用微程序控制器B. RISC大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成C. RISC的內(nèi)部通用寄存器數(shù)量相對(duì)CISC多D. RISC的指令數(shù)、尋址方式和指令格式種類相對(duì)CISC少18、某計(jì)算機(jī)的指令流水線由四個(gè)功能段組成，指令流經(jīng)各功能段的時(shí)間（忽略各功能段之間的緩存時(shí)間）分別為90 ns、80 ns、70 ns和60 ns，則該計(jì)算機(jī)的CPU時(shí)鐘周期至少是（ A ）A. 90 ns B. 80 ns C. 70 ns D. 60 ns19、相對(duì)于微程序控制器，硬布線控制器的特點(diǎn)是（ D ）A. 指令執(zhí)行速度慢，指令功能的修改和擴(kuò)展容易B. 指令執(zhí)行速度慢，指令功能的修改和擴(kuò)展難C. 指令執(zhí)行速度快，指令功能的修改和擴(kuò)展容易D. 指令執(zhí)行速度快，指令功能的修改和擴(kuò)展難20、假設(shè)某系統(tǒng)總線在一個(gè)總線周期中并行傳送4字節(jié)信息，一個(gè)總線周期占用2個(gè)時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為10 MHz，則總線帶寬是（ B ）A. 10 MB/s B. 20 MB/s C. 40 MB/s D. 80 MB/s21、假設(shè)某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由Cache和主存組成。某程序執(zhí)行過程中訪存1000次，其中訪問Cache缺失（未命中）50次，則Cache的命中率是（ D ）A. 5% B. 9.5% C. 50% D. 95%22、下列選項(xiàng)中，能引起外部中斷的事件是（ A ）A. 鍵盤輸入 B. 除數(shù)為0 C. 浮點(diǎn)運(yùn)算下溢 D. 訪存缺頁(yè)二、判斷題 （每題3分，共15分）1、兩個(gè)補(bǔ)碼相加，只有在最高位都是1時(shí)有可能產(chǎn)生溢出。 （ ）2、相對(duì)尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容與偏移量之和 （ ）3、指令是程序設(shè)計(jì)人員與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)溝通的媒介，微指令是計(jì)算機(jī)指令和硬件電路建立聯(lián)系的媒介。 （ ）4、半導(dǎo)體ROM是非易失性的，斷電后仍然能保持記憶。 （ ）5、在統(tǒng)一編址方式下，CPU訪問I/O端口時(shí)必須使用專用的I/O命令。 （ ）三、應(yīng)用題43、（8分）某計(jì)算機(jī)的CPU主頻為500 MHz，CPI 為5（即執(zhí)行每條指令平均需5個(gè)時(shí)鐘周期）。假定某外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸率為0.5 MB/s，采用中斷方式與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，以32位為傳輸單位，對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序包含18條指令，中斷服務(wù)的其它開銷相當(dāng)于2條指令的執(zhí)行時(shí)間。請(qǐng)回答下列問題，要求給出計(jì)算過程。（1）在中斷方式下，CPU用于該外設(shè)I/O的時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比是多少？（2） 當(dāng)該外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到5 MB/s 時(shí)，改用DMA方式傳送數(shù)據(jù)。假定每次DMA傳送塊大小為5000 B，且DMA預(yù)處理和后處理的總開銷為500個(gè)時(shí)鐘周期，則CPU用于該外設(shè)I/O的時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比是多少？（假設(shè)DMA與CPU之間沒用訪存沖突）解：（1） 按題意，外設(shè)每秒傳送0.5MB，中斷時(shí)每次傳送4B，則每秒鐘需中斷的次數(shù)為0.5MB/4B=125103，每次中斷用時(shí)(18+2)5=100個(gè)時(shí)鐘周期，則總計(jì)用時(shí)為125103100；與CPU總的500M個(gè)時(shí)鐘周期之比為（125103100）/（500106）=2.5%，這就是外設(shè)占用時(shí)間的百分比；（2）當(dāng)外設(shè)每秒傳送5MB時(shí)改用DMA方式傳送，每次DMA傳送5000B，則每秒需要啟動(dòng)DMA的次數(shù)5MB/5000B=103，每次用時(shí)500個(gè)時(shí)鐘周期，總計(jì)用時(shí)為500103，與CPU總的500M個(gè)時(shí)鐘周期之比為（500103）/（500106）=0.1%，是外設(shè)占用時(shí)間的百分比。說明：解答此題用時(shí)鐘周期之比最簡(jiǎn)捷方便，這里的CPI是一個(gè)重要概念，用它和指令條數(shù)的乘積可以求出有關(guān)時(shí)鐘周期的數(shù)量，有的考生將其轉(zhuǎn)換為以秒為單位的時(shí)間來計(jì)算是劃不來的，顯得繁瑣。44.（13分）某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)16位，采用16位定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，部分?jǐn)?shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖中所有控制信號(hào)為1時(shí)表示有效、為0時(shí)表示無效，例如控制信號(hào)MDRinE為1表示允許數(shù)據(jù)從DB打入MDR，MDRin為1表示允許數(shù)據(jù)從內(nèi)總線打入MDR。假設(shè)MAR的輸出一直處于使能狀態(tài)。加法指令“ADD (R1,R0)”的功能為(R0)+(R1)(R1)，即將R0中的數(shù)據(jù)與R1的內(nèi)容所指主存單元的數(shù)據(jù)相加，并將結(jié)果送入R1的內(nèi)容所指主存單元中保存。下表給出了上述指令取指和譯碼階段每個(gè)節(jié)拍（時(shí)鐘周期）的功能和有效控制信號(hào)，請(qǐng)按表中描述方式用表格列出指令執(zhí)行階段每個(gè)節(jié)拍的功能和有效控制信號(hào)。時(shí)鐘功能有效控制信號(hào)C1MAR(PC)PCout，MARinC2MDRM(MAR)PC(PC)+1MemR，MDRinE PC+1C3IR(MDR)MDRout，IRinC4指令譯碼無解：請(qǐng)按表中描述方式用表格列出指令執(zhí)行階段每個(gè)節(jié)拍的功能和有效控制信號(hào)。時(shí)鐘功能有效控制信號(hào)C5MAR(R1)R1out，MARinC6MDRM(MAR)A(R0)MemR，MDRinE R0out，AinC7加運(yùn)算并存結(jié)果MDRout，Add，ACinC8MDR(AC)ACout，MDRinC9寫內(nèi)存MDRoutE，MemW詳細(xì)解釋 一條指令的執(zhí)行過程通常由取指、譯碼和執(zhí)行3個(gè)步驟完成，本題中取指用3個(gè)節(jié)拍、譯碼用1個(gè)節(jié)拍，首先要看清楚試題表格中給出的每一步的功能及其表示。 執(zhí)行加法運(yùn)算并把結(jié)果寫入主存如何完成呢？包括劃分執(zhí)行步驟、確定完成的功能、給出要提供的控制信號(hào)，這是本題的要考的內(nèi)容。為回答這個(gè)問題，首先需要看清圖中給出的部件組成情況和信息傳送的路徑。（1） 程序計(jì)數(shù)器PC可以接收來自內(nèi)總線的內(nèi)容，還有增1計(jì)數(shù)功能，用到的控制信號(hào)是PCin，PC的內(nèi)容可以送到內(nèi)總線，用到的控制信號(hào)是PCout；（2） 指令寄存器IR可以接收來自內(nèi)總線的內(nèi)容，用到的控制信號(hào)是IRin；（3） 讀寫存儲(chǔ)器用到的地址信息只能由存儲(chǔ)器的地址寄存器MAR經(jīng)地址總線AB提供，地址寄存器MAR只能接收內(nèi)總線上的信息，用到的控制信號(hào)是MARin，MAR的輸出一直處于使能狀態(tài)；（4） 讀存儲(chǔ)器時(shí)，要向存儲(chǔ)器提供讀命令MemR，讀出的數(shù)據(jù)將通過數(shù)據(jù)總線DB送入存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寄存器MDR，用到的控制信號(hào)是MDRinE；MDR的內(nèi)容可以送到內(nèi)總線，用到的控制信號(hào)是MDRout；（5）寫存儲(chǔ)器時(shí)，要向存儲(chǔ)器提供寫命令MemW，寫入的數(shù)據(jù)將由MDR通過數(shù)據(jù)總線DB送到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)引腳，用到的控制信號(hào)是MDRoutE；上面給出的5點(diǎn)說明在指令的取指步驟中已經(jīng)見到，在指令的執(zhí)行過程中還會(huì)用到在前面說過的3到5這3點(diǎn)和接下來的將要說到的6、7這兩點(diǎn)的內(nèi)容。（6） R0、R1都有送內(nèi)容到內(nèi)總線的路徑，用到的控制信號(hào)分別是R0out和R1out；R0、R1都有接受內(nèi)總線內(nèi)容的能力，用到的控制信號(hào)分別是R0in和R1in。（7） ALU完成加法運(yùn)算的2個(gè)數(shù)據(jù)只能是工作寄存器A和內(nèi)總線的內(nèi)容，執(zhí)行加法需要給出控制信號(hào)Add；而累加器A只能接受內(nèi)總線上的內(nèi)容，用到的控制信號(hào)時(shí)Ain；運(yùn)算結(jié)果需要保存到累加器AC中，用到的控制信號(hào)是ACin；AC的內(nèi)容可以送到內(nèi)總線，用到的控制信號(hào)是ACout； 接下來是劃分執(zhí)行步驟、確定每一步完成的功能、需要提供的控制信號(hào)。這是由指令的功能和計(jì)算機(jī)硬件的實(shí)際組成情況和信息傳送的可用路徑共同決定的?；驹瓌t是步驟越少越好，硬件電路上要能支持，可以有很多種方案，答題時(shí)一定要參照已經(jīng)給出的答題格式，即取指和譯碼執(zhí)行過程的那張表的內(nèi)容，但不必把這張表的已有內(nèi)容再抄一遍。劃分指令執(zhí)行步驟，確定每一步完成的功能、給出需要提供的控制信號(hào)：請(qǐng)注意，（R0）+（R1）所表示的是用R0寄存器的內(nèi)容和用R1作地址從主存中讀出來的數(shù)據(jù)完成加法運(yùn)算，而（R1）所表示的是把R1的內(nèi)容作為主存儲(chǔ)器的地址完成寫主存操作。為防止出現(xiàn)誤解，試題中還特地對(duì)此進(jìn)行了文字說明。加法指令“ADD (R1,R0)”的功能為(R0)+(R1)(R1)，即將R0中的數(shù)據(jù)與R1的內(nèi)容所指主存單元的數(shù)據(jù)相加，并將結(jié)果送入R1的內(nèi)容所指主存單元中保存。即這條指令的功能是先到主存儲(chǔ)器取數(shù)，之后運(yùn)算，再將結(jié)果寫回主存儲(chǔ)器。解釋：（答題時(shí)不必寫這段解釋性內(nèi)容，有了上述的表格內(nèi)容即可）（1）要執(zhí)行相加運(yùn)算，需要把存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)讀出來，為此首先傳送地址信息，即把R1的內(nèi)容經(jīng)內(nèi)總線送入MAR，用到的控制信號(hào)是R1out，MARin。（2）啟動(dòng)讀主存操作，讀出的內(nèi)容送入MDR，用到的控制信號(hào)是MemR，MDRinE，還可同時(shí)把R0的內(nèi)容經(jīng)內(nèi)總線送入A，用到的控制信號(hào)是R0out，Ain。（3）執(zhí)行加法運(yùn)算，即A的內(nèi)容與MDR的內(nèi)容相加，并把結(jié)果保存到AC，用到的控制信號(hào)是MDRout，Add，ACin。（4）要把AC的內(nèi)容寫入主存，由于R1的內(nèi)容已經(jīng)在MAR中，地址已經(jīng)有了，但需要把寫入的數(shù)據(jù)（已經(jīng)在AC）中）經(jīng)內(nèi)總線送入MDR；用到的控制信號(hào)是ACout, MDRin；（5）給出寫主存的命令,執(zhí)行寫存儲(chǔ)器的操作,用到的控制信號(hào)是MDRoutE，MemW。這幾個(gè)步驟是有先后次序的，前面的完成了，下一步才可