計(jì)算機(jī)組成原理期末考試試題及答案 (2)

1、計(jì)算機(jī)組成原理試題一、選擇題（共20分，每題1分）1零地址運(yùn)算指令在指令格式中不給出操作數(shù)地址，它的操作數(shù)來(lái)自_C_。A立即數(shù)和棧頂；B暫存器；C棧頂和次棧頂；D累加2_C_可區(qū)分存儲(chǔ)單元中存放的是指令還是數(shù)據(jù)。A存儲(chǔ)器；B運(yùn)算器；C控制器；D用戶。3所謂三總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)是指_B_。A地址線、數(shù)據(jù)線和控制線三組傳輸線。BI/O總線、主存總統(tǒng)和DMA總線三組傳輸線；CI/O總線、主存總線和系統(tǒng)總線三組傳輸線；D設(shè)備總線、主存總線和控制總線三組傳輸線。4某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)是32位，它的存儲(chǔ)容量是256KB，按字編址，它的尋址范圍是_B_。A128K；B64K；C64KB；D128KB。5主機(jī)與設(shè)備傳送

2、數(shù)據(jù)時(shí)，采用_A_，主機(jī)與設(shè)備是串行工作的。A程序查詢方式；B中斷方式；CDMA方式；D通道。6在整數(shù)定點(diǎn)機(jī)中，下述第_B_種說(shuō)法是正確的。A原碼和反碼不能表示 -1，補(bǔ)碼可以表示 -1；B三種機(jī)器數(shù)均可表示 -1；C三種機(jī)器數(shù)均可表示 -1，且三種機(jī)器數(shù)的表示范圍相同；D三種機(jī)器數(shù)均不可表示 -1。7變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址是_C_。A基址寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量）；B程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加上形式地址；C變址寄存器內(nèi)容加上形式地址；D以上都不對(duì)。8向量中斷是_C_。A外設(shè)提出中斷；B由硬件形成中斷服務(wù)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斷服務(wù)程序入口地址D以上都不對(duì)

3、。9一個(gè)節(jié)拍信號(hào)的寬度是指_C_。A指令周期；B機(jī)器周期；C時(shí)鐘周期；D存儲(chǔ)周期。10將微程序存儲(chǔ)在EPROM中的控制器是_A_控制器。A靜態(tài)微程序；B毫微程序；C動(dòng)態(tài)微程序；D微程序。11隱指令是指_D_。A操作數(shù)隱含在操作碼中的指令；B在一個(gè)機(jī)器周期里完成全部操作的指令；C指令系統(tǒng)中已有的指令；D指令系統(tǒng)中沒(méi)有的指令。12當(dāng)用一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)表示浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，下列方案中第_B_種最好。A階碼取4位（含階符1位），尾數(shù)取12位（含數(shù)符1位）；B階碼取5位（含階符1位），尾數(shù)取11位（含數(shù)符1 位）；C階碼取8位（含階符1位），尾數(shù)取8位（含數(shù)符1位）； D階碼取6位（含階符1位），尾數(shù)取12

4、位（含數(shù)符1位）。13DMA方式_B_。A既然能用于高速外圍設(shè)備的信息傳送，也就能代替中斷方式；B不能取代中斷方式；C也能向CPU請(qǐng)求中斷處理數(shù)據(jù)傳送；D內(nèi)無(wú)中斷機(jī)制。14在中斷周期中，由_D_將允許中斷觸發(fā)器置“0”。A關(guān)中斷指令；B機(jī)器指令；C開(kāi)中斷指令；D中斷隱指令。15在單總線結(jié)構(gòu)的CPU中，連接在總線上的多個(gè)部件_B_。A某一時(shí)刻只有一個(gè)可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且只有一個(gè)可以從總線接收數(shù)據(jù)；B某一時(shí)刻只有一個(gè)可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有多個(gè)同時(shí)從總線接收數(shù)據(jù)；C可以有多個(gè)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且可以有多個(gè)同時(shí)從總線接收數(shù)據(jù)；D可以有多個(gè)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有一個(gè)同時(shí)從總線接收數(shù)據(jù)

5、。16三種集中式總線控制中，_A_方式對(duì)電路故障最敏感。A鏈?zhǔn)讲樵儯籅計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢；C獨(dú)立請(qǐng)求；D以上都不對(duì)。17一個(gè)16K×8位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是_D_。A48；B46；C17；D2218在間址周期中，_C_。A所有指令的間址操作都是相同的；B凡是存儲(chǔ)器間接尋址的指令，它們的操作都是相同的；C對(duì)于存儲(chǔ)器間接尋址或寄存器間接尋址的指令，它們的操作是不同的；D以上都不對(duì)。19下述說(shuō)法中_B_是正確的。AEPROM是可改寫的，因而也是隨機(jī)存儲(chǔ)器的一種；BEPROM是可改寫的，但它不能用作為隨機(jī)存儲(chǔ)器用；CEPROM只能改寫一次，故不能作為隨機(jī)存儲(chǔ)器用；DEPROM是可改

6、寫的，但它能用作為隨機(jī)存儲(chǔ)器用。20打印機(jī)的分類方法很多，若按能否打印漢字來(lái)區(qū)分，可分為_(kāi)C_。A并行式打印機(jī)和串行式打印機(jī)；B擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī)；C點(diǎn)陣式打印機(jī)和活字式打印機(jī)；D激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。二、填空（共20分，每空1分）1設(shè)浮點(diǎn)數(shù)階碼為8位（含1位階符），尾數(shù)為24位（含1位數(shù)符），則32位二進(jìn)制補(bǔ)碼浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制真值范圍是：最大正數(shù)為 2127(1-223) ，最小正數(shù)為 2129 ，最大負(fù)數(shù)為 2128(-21-223) ，最小負(fù)數(shù)為 -2127 。2指令尋址的基本方式有兩種，一種是 順序 尋址方式，其指令地址由 程序計(jì)數(shù)器 給出，另一種是 跳躍 尋址方式

7、，其指令地址由 指令本身 給出。3在一個(gè)有四個(gè)過(guò)程段的浮點(diǎn)加法器流水線中，假設(shè)四個(gè)過(guò)程段的時(shí)間分別是T1 = 60nsT2 = 50nsT3 = 90nsT4 = 80ns。則加法器流水線的時(shí)鐘周期至少為 90ns 。如果采用同樣的邏輯電路，但不是流水線方式，則浮點(diǎn)加法所需的時(shí)間為280ns 。4一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，當(dāng)其尾數(shù)右移時(shí)，欲使其值不變，階碼必須 增加 。尾數(shù)右移1位，階碼 加1 。5存儲(chǔ)器由m（m1，2，4，8）個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊有自己的 地址 和 數(shù)據(jù) 寄存器，若存儲(chǔ)器采用 模m 編址，存儲(chǔ)器帶寬可增加到原來(lái)的 m 倍。6按序?qū)懗龆嘀刂袛嗟闹袛喾?wù)程序包括 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 、 開(kāi)中斷 、 設(shè)備

8、服務(wù)|。 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 和中斷返回幾部分。1AA2127(1-223)B2129C2128(-21-223) D-2127三、名詞解釋(共10分，每題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實(shí)現(xiàn)的最基本操作。2快速緩沖存儲(chǔ)器 答：快速緩沖存儲(chǔ)器是為了提高訪存速度，在CPU和主存之間增設(shè)的高速存儲(chǔ)器，它對(duì)用戶是透明的。只要將CPU最近期需用的信息從主存調(diào)入緩存，這樣CPU每次只須訪問(wèn)快速緩存就可達(dá)到訪問(wèn)主存的目的，從而提高了訪存速度。3基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內(nèi)容。 4流水線中的多發(fā)技術(shù) 答：為了提高流水線的性能，設(shè)法

9、在一個(gè)時(shí)鐘周期（機(jī)器主頻的倒數(shù)）內(nèi)產(chǎn)生更多條指令的結(jié)果，這就是流水線中的多發(fā)技術(shù)。5指令字長(zhǎng) 答：指令字長(zhǎng)是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。四、計(jì)算題（5分）設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位（含1位符號(hào)位），設(shè)A，B，計(jì)算AB補(bǔ)，并還原成真值。計(jì)算題 答：A+B補(bǔ)1.1011110，A+B （-17/64）A-B補(bǔ)1.1000110，A-B （35/64）五、簡(jiǎn)答題（共20分）1異步通信與同步通信的主要區(qū)別是什么，說(shuō)明通信雙方如何聯(lián)絡(luò)。（4分）同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時(shí)鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時(shí)序，統(tǒng)一的傳輸周期進(jìn)行信息傳輸，通信雙方按約定好的時(shí)序聯(lián)絡(luò)。后者沒(méi)有公共時(shí)鐘，沒(méi)有固定的傳輸周

10、期，采用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方?jīng)]有相互制約關(guān)系；半互鎖方式通信雙方有簡(jiǎn)單的制約關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠性最高。2為什么外圍設(shè)備要通過(guò)接口與CPU相連？接口有哪些功能？（6分）答：外圍設(shè)備要通過(guò)接口與CPU相連的原因主要有： （1）一臺(tái)機(jī)器通常配有多臺(tái)外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號(hào)（地址），通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的選擇。 （2）I/O設(shè)備種類繁多，速度不一，與 CPU速度相差可能很大，通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，達(dá)到速度匹配。 （3）I/O設(shè)備可能串行傳送數(shù)據(jù)，而CPU一般并行傳送，通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換。 （

11、4）I/O設(shè)備的入/出電平可能與CPU的入/出電平不同，通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。 （5）CPU啟動(dòng)I/O設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號(hào)，通過(guò)接口可傳送控制命令。 （6）I/O設(shè)備需將其工作狀況（“忙”、“就緒”、“錯(cuò)誤”、“中斷請(qǐng)求”等）及時(shí)報(bào)告CPU，通過(guò)接口可監(jiān)視設(shè)備的工作狀態(tài)，并保存狀態(tài)信息，供CPU查詢。 可見(jiàn)歸納起來(lái)，接口應(yīng)具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設(shè)備狀態(tài)的功能以及傳送數(shù)據(jù)的功能（包括緩沖、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換）。六、問(wèn)答題（共15分）1設(shè)CPU中各部件及其相互連接關(guān)系如下圖所示。圖中W是寫控制標(biāo)志，R是讀控制標(biāo)志，R1和R2是暫存器。（8分）（1）假設(shè)要求在取指周期由

12、ALU完成 (PC) + 1PC的操作（即ALU可以對(duì)它的一個(gè)源操作數(shù)完成加1的運(yùn)算）。要求以最少的節(jié)拍寫出取指周期全部微操作命令及節(jié)拍安排。答：由于 (PC) + 1PC需由ALU完成，因此PC的值可作為ALU的一個(gè)源操作數(shù)，靠控制ALU做1運(yùn)算得到 (PC) + 1，結(jié)果送至與ALU輸出端相連的R2，然后再送至PC。此題的關(guān)鍵是要考慮總線沖突的問(wèn)題，故取指周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下：T0 PCMAR，1RT1 M(MAR)MDR，(PC) + 1R2T2 MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3 R2PC（2）寫出指令A(yù)DD # （#為立即尋址特征，隱含的操作數(shù)在ACC中）在執(zhí)行

13、階段所需的微操作命令及節(jié)拍安排。答：立即尋址的加法指令執(zhí)行周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下：T0 Ad(IR)R1 ；立即數(shù)R1T1 (R1) + (ACC)R2 ；ACC通過(guò)總線送ALUT2 R2ACC ；結(jié)果ACC2DMA接口主要由哪些部件組成？在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中它應(yīng)完成哪些功能？畫(huà)出DMA工作過(guò)程的流程圖（不包括預(yù)處理和后處理）答：DMA接口主要由數(shù)據(jù)緩沖寄存器、主存地址計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器、設(shè)備地址寄存器、中斷機(jī)構(gòu)和DMA控制邏輯等組成。在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，DMA接口的功能有：（1）向CPU提出總線請(qǐng)求信號(hào)；（2）當(dāng)CPU發(fā)出總線響應(yīng)信號(hào)后，接管對(duì)總線的控制；（3）向存儲(chǔ)器發(fā)地址信號(hào)（并能自動(dòng)修

14、改地址指針）；（4）向存儲(chǔ)器發(fā)讀/寫等控制信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；（5）修改字計(jì)數(shù)器，并根據(jù)傳送字?jǐn)?shù)，判斷DMA傳送是否結(jié)束；（6）發(fā)DMA結(jié)束信號(hào)，向CPU申請(qǐng)程序中斷，報(bào)告一組數(shù)據(jù)傳送完畢。DMA工作過(guò)程流程如圖所示。七、設(shè)計(jì)題（10分）設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用作訪存控制信號(hào)（低電平有效），用作讀寫控制信號(hào)（高電平為讀，低電平為寫）?，F(xiàn)有下列芯片及各種門電路（門電路自定），如圖所示。畫(huà)出CPU與存儲(chǔ)器的連接圖，要求：（1）存儲(chǔ)芯片地址空間分配為：最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，最小16K地址空間為用戶程序區(qū)；（2）指出選用的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量

15、；（3）詳細(xì)畫(huà)出片選邏輯。（1）主存地址空間分配：6000H67FFH為系統(tǒng)程序區(qū)；6800H6BFFH為用戶程序區(qū)。答：（1）主存地址空間分配。（2分） A15 A11 A7 A0最大4K 2K×8位ROM 2片相鄰4K 4K×4位RAM 2片最小16K 8K×8位RAM 2片（2）合理選用上述存儲(chǔ)芯片，說(shuō)明各選幾片？2）根據(jù)主存地址空間分配最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，選用2片2K×8位ROM芯片；（1分）相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，選用2片4K×4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空間為用戶程序區(qū)，選用2片8K×8位R

16、AM芯片。（1分）（3）詳細(xì)畫(huà)出存儲(chǔ)芯片的片選邏輯圖。答案：一、選擇題（共20分，每題1分）1C 2C 3B 4B 5A 6B 7C8C9C10A11D12B13B14D15B16A17D18C19B20C二、填空（共20分，每空1分）1AA2127(1-223)B2129C2128(-21-223) D-21272A 順序 B程序計(jì)數(shù)器C跳躍 D 指令本身3A90nsB280ns4AA增加B加15A地址B數(shù)據(jù)C模mDm6A保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) B開(kāi)中斷 C設(shè)備服務(wù)D恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)三、名詞解釋(共10分，每題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實(shí)現(xiàn)的最基本操作

17、。2快速緩沖存儲(chǔ)器答：快速緩沖存儲(chǔ)器是為了提高訪存速度，在CPU和主存之間增設(shè)的高速存儲(chǔ)器，它對(duì)用戶是透明的。只要將CPU最近期需用的信息從主存調(diào)入緩存，這樣CPU每次只須訪問(wèn)快速緩存就可達(dá)到訪問(wèn)主存的目的，從而提高了訪存速度。3基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內(nèi)容。4流水線中的多發(fā)技術(shù)答：為了提高流水線的性能，設(shè)法在一個(gè)時(shí)鐘周期（機(jī)器主頻的倒數(shù)）內(nèi)產(chǎn)生更多條指令的結(jié)果，這就是流水線中的多發(fā)技術(shù)。5指令字長(zhǎng)答：指令字長(zhǎng)是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。四、（共5分）計(jì)算題 答：A+B補(bǔ)1.1011110，A+B （-17/64）A-B補(bǔ)1.1000110，A-B （35

18、/64）五、簡(jiǎn)答題（共20分）1（4分）答：同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時(shí)鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時(shí)序，統(tǒng)一的傳輸周期進(jìn)行信息傳輸，通信雙方按約定好的時(shí)序聯(lián)絡(luò)。后者沒(méi)有公共時(shí)鐘，沒(méi)有固定的傳輸周期，采用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方?jīng)]有相互制約關(guān)系；半互鎖方式通信雙方有簡(jiǎn)單的制約關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠性最高。2（6分，每寫出一種給1分，最多6分）答：外圍設(shè)備要通過(guò)接口與CPU相連的原因主要有： （1）一臺(tái)機(jī)器通常配有多臺(tái)外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號(hào)（地址），通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的選擇。 （2）I/O

19、設(shè)備種類繁多，速度不一，與 CPU速度相差可能很大，通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，達(dá)到速度匹配。 （3）I/O設(shè)備可能串行傳送數(shù)據(jù)，而CPU一般并行傳送，通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換。 （4）I/O設(shè)備的入/出電平可能與CPU的入/出電平不同，通過(guò)接口可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。 （5）CPU啟動(dòng)I/O設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號(hào)，通過(guò)接口可傳送控制命令。 （6）I/O設(shè)備需將其工作狀況（“忙”、“就緒”、“錯(cuò)誤”、“中斷請(qǐng)求”等）及時(shí)報(bào)告CPU，通過(guò)接口可監(jiān)視設(shè)備的工作狀態(tài)，并保存狀態(tài)信息，供CPU查詢。 可見(jiàn)歸納起來(lái)，接口應(yīng)具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設(shè)備狀態(tài)的功能以及傳送數(shù)據(jù)的功能（包括緩沖

20、、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換）。4（5分）答：（1） 根據(jù)IR和MDR均為16位，且采用單字長(zhǎng)指令，得出指令字長(zhǎng)16位。根據(jù)105種操作，取操作碼7位。因允許直接尋址和間接尋址，且有變址寄存器和基址寄存器，因此取2位尋址特征，能反映四種尋址方式。最后得指令格式為：727OPMAD其中 OP 操作碼，可完成105種操作；M 尋址特征，可反映四種尋址方式；AD形式地址。這種格式指令可直接尋址27 = 128，一次間址的尋址范圍是216 = 65536。（2） 雙字長(zhǎng)指令格式如下：727OPMAD1AD2其中 OP、M的含義同上；AD1AD2為23位形式地址。這種格式指令可直接尋址的范圍為223 = 8M。（3） 容量為8MB的存儲(chǔ)器，MDR為16位，即對(duì)應(yīng)4M×16位的存儲(chǔ)器?？刹捎秒p字長(zhǎng)指令，直接訪問(wèn)4M存儲(chǔ)空間，此時(shí)MAR取22位；也可采用單字長(zhǎng)指令，但RX和RB取22位，用變址或基址尋址訪問(wèn)4M存儲(chǔ)空間。六、 （共15分）問(wèn)答題1（8分）答：（1）由于 (PC) + 1PC需由ALU完成，因此PC的值可作為ALU的一個(gè)源操作數(shù)，靠控制ALU做1運(yùn)算得到 (PC) + 1，結(jié)果送至與ALU輸出端相連的R2，然后再送至PC。此題的關(guān)鍵是要考慮總線