計(jì)算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)題含答案

1、 計(jì)算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)題（含答案）10道選擇題，共20分1 名詞解釋（5*3=15分）1. 總線總線是連接多個(gè)部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。2. 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線指CPU，主存，I/O各大部件之間的信息傳輸線，按系統(tǒng)總線傳輸信息的不同，分為數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。3. 總線判優(yōu)主要解決在多個(gè)主設(shè)備在申請(qǐng)占用總線時(shí)，由總線控制器仲裁出優(yōu)先級(jí)別最高的設(shè)備，允許其占用總線。4. 機(jī)器字長機(jī)器字長是指CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU寄存器位數(shù)有關(guān)。5. 周期挪用6. 向量地址向量地址是硬件電路（向量編碼器）產(chǎn)生的中斷源的內(nèi)存中斷向量表表項(xiàng)地址編號(hào)。7. 多重中斷多重中斷是CPU

2、在處理中斷的過程中，又出現(xiàn)了新的中斷請(qǐng)求，此時(shí)若CPU暫停現(xiàn)行的中斷處理，轉(zhuǎn)去處理新的中斷請(qǐng)求，即多重中斷。8. 硬件向量法硬件向量法就是利用硬件產(chǎn)生向量地址，再由向量地址找到中斷服務(wù)程序的入口地址。9. 中斷隱指令及功能中斷隱指令是指在機(jī)器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動(dòng)完成的一條指令。功能：保護(hù)程序斷點(diǎn) 尋找中斷服務(wù)程序的入口地址 關(guān)中斷10. 系統(tǒng)的并行性所謂并行性包含同時(shí)性和并發(fā)性。同時(shí)性是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的事件在同一時(shí)刻發(fā)生，并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間段發(fā)生。即在同一時(shí)刻或同一時(shí)間段內(nèi)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上性質(zhì)相同或性質(zhì)不同的功能，只要在時(shí)間上存在相互重疊，

3、就存在并行性。11. 間接尋址倘若指令字中的形式地址不直接指出操作數(shù)的地址，而是指出操作數(shù)有效地址所在的存儲(chǔ)單元地址，也就是說，有效地址是由形式地址間接提供的，即為間接尋址，即EA=（A）。12. 基址尋址基址尋址需設(shè)有基址寄存器BR，其操作數(shù)的有效地址EA等于指令字中的形式地址與基址寄存器中的內(nèi)容（稱為基地址）相加，即EA=A+（BR）。13. 流水線中的多發(fā)技術(shù)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。14. 指令字長指令字長即指機(jī)器指令中含二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。15. 存儲(chǔ)器帶寬每秒從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量。16. 快速緩沖存儲(chǔ)器快速緩沖存儲(chǔ)器是為了提高訪存速度，在

4、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 次只須訪問快速緩存就可達(dá)到訪問主存的目的，從而提高了訪存速度。 17.刷新動(dòng)態(tài)RAM靠電容存儲(chǔ)電荷原理存儲(chǔ)信息，電容上的電荷要放電，信息即丟失。為了維持所存信息，需要在一定時(shí)間內(nèi)將所存信息讀出在重新寫入，這一過程稱作刷新，刷新是一行一行進(jìn)行的，由CPU自動(dòng)完成。18. 単重分組跳躍進(jìn)位單重分組跳躍進(jìn)位就是將n位全加器分成若干小組，小組內(nèi)的進(jìn)位同時(shí)產(chǎn)生，小組與小組之間采用串行進(jìn)位，這種進(jìn)位又有組內(nèi)并行、組間串行之稱。19. 雙重分組跳躍進(jìn)位雙重分組跳躍進(jìn)位就是將n位全加器分成

5、若干大組，每個(gè)大組中又包含若干小組，而每個(gè)大組內(nèi)所包含的各個(gè)小組的最高進(jìn)位是同時(shí)產(chǎn)生的，大組與大組間采用串行進(jìn)位。20. 進(jìn)位鏈傳遞進(jìn)位的邏輯電路。21. 超流水線超流水線技術(shù)是將一些流水線寄存器插入到流水線段中，好比將流水線再分道，提高了原來流水線的速度，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)一個(gè)功能部件被使用多次。22. 指令流水指令流水是指將一條指令的執(zhí)行過程分為n個(gè)操作時(shí)間大致相等的階段，每個(gè)階段由一個(gè)獨(dú)立的功能部件來完成，這樣n個(gè)部件就可以同時(shí)執(zhí)行n條指令的不同階段，從而大大提高CPU的吞吐率。23. 水平型微指令24. 微程序控制采用與存儲(chǔ)程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機(jī)器指令編寫成一

6、個(gè)微程序，每一個(gè)微程序包含若干條微指令，每一條指令包含一個(gè)或多個(gè)微操作命令。25. 字段直接編碼26. 微操作命令和微操作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 解答（5*4=20分，第六章三道題，其他兩道題）1. 總線通信控制有幾種方式，簡(jiǎn)要說明各自的特點(diǎn)。（P59）2. 完整的總線傳輸周期包括哪幾個(gè)階段？簡(jiǎn)要敘述每個(gè)階段的工作。3.同步通信與異步通信的主要區(qū)別是什么?說明通信雙方如何聯(lián)絡(luò)。 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)。后者沒有 公共時(shí)鐘，沒有

7、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。 4.5.DMA接口主要由哪些部件組成？在數(shù)據(jù)交換過程中它應(yīng)完成哪些功能？畫出DMA工作過程的流程圖（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

8、自動(dòng)修改地址指針）；（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。6.7. 8.為什么外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連？接口有那些功能？（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

9、與 CPU 的入/出電平不同，通過接口可實(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。 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。 9. 10. 11.12.能不能說機(jī)器的主頻越快，機(jī)器的速度就越快，為什么？ 不能說機(jī)器的主頻越快，機(jī)器的速度就越快。因?yàn)闄C(jī)器的速度不僅與主頻有關(guān)，還與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)、時(shí)序分配方案、ALU運(yùn)算能力、指令功能強(qiáng)弱

10、等多種因素有關(guān)，要看綜合效果。13.14.指出零的表示是唯一形式的機(jī)器數(shù)，并寫出其二進(jìn)制代碼（機(jī)器數(shù)字長自定）15.16.設(shè)機(jī)器數(shù)字長為8位（含一位符號(hào)位），若A = +15，B = +24，求A-B補(bǔ)并還原成真值 17. 18. P241例題6.1519.設(shè)浮點(diǎn)數(shù)字長為32位，欲表示±6萬間的十進(jìn)制數(shù)，在保證數(shù)的最大精度條件下，除階符、數(shù)符各取1位外，階碼和尾數(shù)各取幾位？按這樣分配，該浮點(diǎn)數(shù)溢出的條件是什么？解：若要保證數(shù)的最大精度，應(yīng)取階碼的基值=2。     若要表示±6萬間的十進(jìn)制數(shù)，由于32768（215）< 6萬 <65536（2

11、16），則：階碼除階符外還應(yīng)取5位（向上取2的冪）。     故：尾數(shù)位數(shù)=32-1-1-5=25位     25（32）     該浮點(diǎn)數(shù)格式如下：階符（1位）階碼（5位）數(shù)符（1位）尾數(shù)（25位）    按此格式，該浮點(diǎn)數(shù)上溢的條件為：階碼³2520.設(shè)機(jī)器數(shù)字長為8位（含1位符號(hào)位），設(shè)A=9/64， B=-13/32，計(jì)算A±B補(bǔ)，并還原成真值。答：A+B補(bǔ)1.1011110， A+B （-17/64） A-B補(bǔ)1.1000110， A-B （35/64）21.”在計(jì)算機(jī)中，原碼和反碼不

12、能表示-1“這種說法是否正確，為什么？22.影響流水線性能的因素主要反映在哪些方面？影響流水線性能的因素主要反映在兩方面：訪存沖突和相關(guān)問題。 訪存沖突：取指令、取操作數(shù)和存結(jié)果都要訪問存儲(chǔ)器，若在某一時(shí)間，前后流水的若干條指令同時(shí)訪存，則產(chǎn)生訪存沖突。 相關(guān)問題：指程序的相近指令之間出現(xiàn)某種關(guān)聯(lián)，使指令流水線出現(xiàn)停頓。例如：當(dāng)下一條指令需用前一條指令的結(jié)果時(shí)，必須待前面的指令流出流水線后才能執(zhí)行，包括控制相關(guān)和數(shù)據(jù)相關(guān)。23.什么是指令周期、機(jī)器周期和時(shí)鐘周期？三者有何關(guān)系? CPU每取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間叫指令周期；機(jī)器周期是在同步控制的機(jī)器中，執(zhí)行指令周期中一步相對(duì)完整的操作（

13、指令步）所需時(shí)間，通常安排機(jī)器周期長度=主存周期；時(shí)鐘周期是指計(jì)算機(jī)主時(shí)鐘的周期時(shí)間，它是計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)最基本的時(shí)序單位，對(duì)應(yīng)完成一個(gè)微操作所需時(shí)間，通常時(shí)鐘周期=計(jì)算機(jī)主頻的倒數(shù)。24.試比較同步控制，異步控制和聯(lián)合控制的區(qū)別。 同步控制是指任何一條指令或指令中任何一個(gè)微操作的執(zhí)行都是事先確定的，并且都受同一基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)的時(shí)序信號(hào)所控制的方式。異步控制無基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)信號(hào)，微操作的時(shí)序是由專門的應(yīng)答線路控制，即控制單元發(fā)出執(zhí)行某一微操作的控制信號(hào)后，等待執(zhí)行部件完成了該操作后發(fā)回“回答”或“結(jié)束”信號(hào)，再開始新的微操作。聯(lián)合控制是同步控制和異步控制相結(jié)合的方式，即大多數(shù)操作（如CPU內(nèi)部各操作）在同步時(shí)

14、序信號(hào)的控制下進(jìn)行，少數(shù)時(shí)間難以確定的微操作（如涉及I/O操作）采用異步控制。25. 說明微程序控制器中微指令的地址有幾種形成方式。26.說明計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為：微程序機(jī)器級(jí)，一般機(jī)器級(jí)（或稱機(jī)器語言級(jí)），操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語言級(jí)，高級(jí)語言級(jí)。27.馮諾依曼，運(yùn)算器為中心，其他以存儲(chǔ)器為中心。三大題（第7,8,9+10章節(jié)三道題，每個(gè)10分，第4章一道題15分，共40分） 第七章 1.1某機(jī)主存容量為 4M×16 位，且存儲(chǔ)字長等于指令字長，若該機(jī)的指令系統(tǒng)具備 97種操作。操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、立即、相對(duì)、基址五種尋址方式。（5 分）（1）畫出一地址指令格式

15、并指出各字段的作用；（2）該指令直接尋址的最大范圍（十進(jìn)制表示）；（3）一次間址的尋址范圍（十進(jìn)制表示）；（4）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）。2一條雙字長的取數(shù)指令（LDA）存于存儲(chǔ)器的 100 和 101 單元，其中第一個(gè)字為操作碼和尋址特征 M，第二個(gè)字為形式地址。假設(shè) PC 當(dāng)前值為 100，變址寄存器 XR的內(nèi)容為 100，基址寄存器的內(nèi)容為 200，存儲(chǔ)器各單元的內(nèi)容如下圖所示。寫出在下列尋址方式中，取數(shù)指令執(zhí)行結(jié)束后，累加器 AC 的內(nèi)容。8003006005007002003某機(jī)器采用一地址格式的指令系統(tǒng)，允許直接和間接尋址。機(jī)器配備有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X

16、、MQ、IR 以及變址寄存器 RX和基址寄存器 RB，均為 16 位。（5 分）（1）若采用單字長指令，共能完成 105 種操作，則指令可直接尋址的范圍是多少？一次間址的尋址范圍是多少？畫出其指令格式并說明各字段的含義。（2）若采用雙字長指令，操作碼位數(shù)及尋址方式不變，則指令可直接尋址的范圍又是多少？畫出其指令格式并說明各字段的含義。（3） 若存儲(chǔ)字長不變，可采用什么方法訪問容量為 8MB 的主存？需增設(shè)那些硬件？ 第八章 1. 某機(jī)有五個(gè)中斷源，按中斷響應(yīng)的優(yōu)先順序由高到低為 L0,L1,L2,L3,L4，現(xiàn)要求優(yōu)先順序改為 L4,L2,L3,L0,L1，寫出各中斷源的屏蔽字。 1 1 0

17、0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 12. 設(shè)某機(jī)有四個(gè)中斷源 A、B、C、D，其硬件排隊(duì)優(yōu)先次序?yàn)?A > B > C > D，現(xiàn)要求將中斷處理次序改為 D > A > C > B。（1）寫出每個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的屏蔽字。（2）按下圖時(shí)間軸給出的四個(gè)中斷源的請(qǐng)求時(shí)刻，畫出 CPU 執(zhí)行程序的軌跡。設(shè)每個(gè)中斷源的中斷服務(wù)程序時(shí)間均為 20ms。答：（1）在中斷處理次序改為D > A > C > B后，每個(gè)中斷源新的屏蔽字如表所示。（5分）（2） 根據(jù)新的處理次序，CPU執(zhí)行程序的軌跡如圖所示（5分）

18、 第九章1 CPU結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC、一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其他4個(gè)寄存器，各部件之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（1）標(biāo)明4個(gè)寄存器的名稱。（2）簡(jiǎn)述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路。（3）簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存取訪問的數(shù)據(jù)通路（1） a為MDR,b為IR,c為MAR,d為PC (2) 取指令的數(shù)據(jù)通路：PCMARMMMDRIR (3) 數(shù)據(jù)從主存取出的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為X）XMARMMMDRALUAC 數(shù)據(jù)存入主存的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為Y）Y MAR,ACMDRMM2 設(shè)CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9.4所示，此外還設(shè)有B、C、D、E、H、L六個(gè)寄存器，它們各自的輸入和輸出端都與內(nèi)部總線相通，并分別受控制信號(hào)控制（如Bi為寄存器B的輸入控制；Bo為寄存器B的輸出控制）。要求從取指令開始，寫出完成下列指令所需的全部微操作和控制信號(hào)。（1）ADD B，C；(B)+(C) ®B)（2）SUB A，H；(AC)-(H) ®AC)（3） 寄存器間接尋址的無條件轉(zhuǎn)移指令“JMP B”。（4）間接尋址的存數(shù)指令“STA X”。3.課后題9.1結(jié)合例題9.1的取數(shù)指令存 第十章1、（1）畫出主機(jī)框圖（要求畫到寄存器級(jí)）；（2）若存儲(chǔ)器