計算機組成原理期末考試試題及答案文件

1、計算機組成原理期末考試試題及答案文件計算機組成原理試題一、選擇題（共20分，每題1分）1零地址運算指令在指令格式中不給出操作數(shù)地址，它的操作數(shù)來自_C_。A立即數(shù)和棧頂；B暫存器；C棧頂和次棧頂；D累加器。2_C_可區(qū)分存儲單元中存放的是指令還是數(shù)據(jù)。A存儲器；B運算器；C控制器；D用戶。3所謂三總線結(jié)構(gòu)的計算機是指_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某計算機字長是32位，它的存儲容量是256KB，按字編址，它的尋址范圍是_B_。A128K；B64K；C

2、64KB；D128KB。5主機與設(shè)備傳送數(shù)據(jù)時，采用_A_，主機與設(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)定點機中，下述第_B_種說法是正確的。A原碼和反碼不能表示-1，補碼可以表示-1；B三種機器數(shù)均可表示-1；C三種機器數(shù)均可表示-1，且三種機器數(shù)的表示范圍相同；D三種機器數(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。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

3、斷服務(wù)程序入口地址D以上都不對。9一個節(jié)拍信號的寬度是指_C_。A指令周期；B機器周期；C時鐘周期；D存儲周期。10將微程序存儲在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在一個機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)中沒有的指令。12當(dāng)用一個16位的二進(jìn)制數(shù)表示浮點數(shù)時，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

4、（含階符1位），尾數(shù)取12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請求中斷處理數(shù)據(jù)傳送；D內(nèi)無中斷機制。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機器指令；C開中斷指令；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部件_B_。A某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且只有一個可以從總線接收數(shù)據(jù)；B某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有多個同時從總線接收數(shù)據(jù)；C可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且可以有多個同時從總線接收數(shù)據(jù)；D可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可

5、以有一個同時從總線接收數(shù)據(jù)。16三種集中式總線控制中，_A_方式對電路故障最敏感。A鏈?zhǔn)讲樵?；B計數(shù)器定時查詢；C獨立請求；D以上都不對。17一個16K8位的存儲器，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凡是存儲器間接尋址的指令，它們的操作都是相同的；C對于存儲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。19下述說法中_B_是正確的。AEPROM是可改寫的，因而也是隨機存儲器的一種；BEPROM是可改寫的，但它不能用作為隨機存儲器用；CEPROM只能改寫一次，故不能作為隨機存儲器用；DE

6、PROM是可改寫的，但它能用作為隨機存儲器用。20打印機的分類方法很多，若按能否打印漢字來區(qū)分，可分為_C_。A并行式打印機和串行式打印機；B擊打式打印機和非擊打式打印機；C點陣式打印機和活字式打印機；D激光打印機和噴墨打印機。二、填空（共20分，每空1分）1設(shè)浮點數(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12723補碼浮點規(guī)格化數(shù)對應(yīng)的十進(jìn)制真值范圍是：最大正數(shù)為2(1-2)，最小 正 數(shù) 為 2 129，最 大 負(fù) 數(shù) 為 2 128(- 2 1- 2 23) ， 最小 負(fù) 數(shù) 為127- 2。2指令尋址的基本方式有兩種，一種是順序?qū)ぶ贩绞?，其指令地址由程序計?shù)

7、器給出，另一種是跳躍尋址方式，其指令地址由指令本身給出。3在一個有四個過程段的浮點加法器流水線中，假設(shè)四個過程段的時間分別是T1= 60nsT2= 50nsT3= 90nsT4= 80ns。則加法器流水線的時鐘周期至少為90ns。如果采用同樣的邏輯電路，但不是流水線方式，則浮點加法所需的時間為280ns。4一個浮點數(shù)，當(dāng)其尾數(shù)右移時，欲使其值不變，階碼必須增加。尾數(shù)右移1位，階碼加1。5存儲器由m（m1，2，4，8,）個模塊組成，每個模塊有自己的地址和數(shù)據(jù)寄存器，若存儲器采用模m編址，存儲器帶寬可增加到原來的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、開中斷、設(shè)備服務(wù)|?；謴?fù)現(xiàn)場和中斷

8、返回幾部分。1A A 2 ) B2 127(1- 2127(1- 223 129128 1- 223 127C2 (- 2 ) D- 2三、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現(xiàn)的最基本操作。2快速緩沖存儲器答：快速緩沖存儲器是為了提高訪存速度，在CPU和主存之間增設(shè)的高速存儲器，它對用戶是透明的。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。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

9、性能，設(shè)法在一個時鐘周期（機器主頻的倒數(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指令字長答：指令字長是指機器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。四、計算題（5分）設(shè)機器數(shù)字長為 8 位（含 1 位符號位） ，設(shè) A964，B1332，計算A B補，并還原成真值。計算題答：A+B補1.1011110，A+B（-17/64）A-B補1.1000110，A-B（35/64）五、簡答題（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)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時序，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序聯(lián)絡(luò)。后者

10、沒有公共時鐘，沒有固定的傳輸周期，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)備要通過接口與CPU相連？接口有哪些功能？（6分）答：外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連的原因主要有：（1）一臺機器通常配有多臺外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號（地址），通過接口可實現(xiàn)對設(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，通過接口可實現(xiàn)

11、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，通過接口可實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。（5）CPU啟動I/O設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號，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”、“錯誤”、“中斷請求”等）及時報告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。可見歸納起來，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）W微操作命令

12、形成部件CPURMARIRPC存儲器內(nèi)部總線BusMDRACCR1R2ALU（1）假設(shè)要求在取指周期由ALU完成(PC)+1PC 的操作（即ALU可以對它的一個源操作數(shù)完成加1的運算）。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的一個源操作數(shù)，靠控制ALU做1運算得到(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題，故取指周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下：T0PCMAR，1RT1M(MAR)MDR，(PC)+1R2T2MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3R2P

13、C（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：T0Ad(IR)R1；立即數(shù)R1T1(R1)+(ACC)R2；ACC通過總線送ALUT2R2ACC；結(jié)果ACC2DMA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、主存地址計數(shù)器、字計數(shù)器、設(shè)備地址寄存器、中斷機構(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提出總線請求信號；（2）當(dāng)CPU發(fā)出總線響應(yīng)信號

14、后，接管對總線的控制；（3）向存儲器發(fā)地址信號（并能自動修改地址指針）；（4）向存儲器發(fā)讀/寫等控制信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；（5）修改字計數(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，向CPU申請程序中斷，報告一組數(shù)據(jù)傳送完畢。DMA工作過程流程如圖所示。DMA請求DMA響應(yīng)發(fā)送主存地址傳送一個字修改地址指針和字計數(shù)器否測試傳送是否結(jié)束？是DMA結(jié)束七、設(shè)計題（10分）設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ作訪存控制信號（低電平有效），用WR作讀寫控制信號（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。畫出CPU與存儲器的連接圖，要

15、求：（1）存儲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）指出選用的存儲芯片類型及數(shù)量；（3）詳細(xì)畫出片選邏輯。AmA0AkA0G1Y7G2AY6CS CSG2BROMRAMPD/ProgrWECBAY0Dn D0 Dn D 074138譯碼器ROM: 2K 8位8K 8位 32K 8位 RAM: 1K 4位2K 8位 8K 8位 16K 1位 4K 4位 G1，G ，G2B為控制端2AC, B, A 為變量控制端Y , Y0 為輸出端7（1）主存地址空間分配：6000H67FFH為系統(tǒng)程序區(qū)；6800H6BFFH

16、為用戶程序區(qū)。答：（1）主存地址空間分配。（2分）A15,A11,A7,A0111111111111111111111111100101010101010101010101最大 4K 2K 8 位 ROM 2 片111100000000000011111100101010101010101010101010相鄰 4K 4K 4 位 RAM 2 片000000000000000000000110101010101010101010101010最小 16K 8K 8 位 RAM 2 片0011111111111111（2）合理選用上述存儲芯片，說明各選幾片？2）根據(jù)主存地址空間分配最大4K地址空間

17、為系統(tǒng)程序區(qū)，選用2片2K8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4K4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空間為用戶程序區(qū)，選用2片8K8位RAM芯片。（1分）（3）詳細(xì)畫出存儲芯片的片選邏輯圖。+5VG1G2AY7& G2BMREQA 15C&A 14A 13BAYY101&A12A11A10A0CPU8K8位 8K8位 4K4位RAM RAM RAM4K4位RAM2K8位ROM2K8位ROMD7D4D3D0WRA 14A 15G1G2AY 5&MREQ A13GC2BY 4A12A11BAA10A9A0A 10 A 0 A9 A 0 A 9 A02K 8 位

18、1K 4 位 1K 4 位ROM RAM RAMD 7D 7 D0 D7 D 4 D3 D 0D 4D3D 0WR答案：一、選擇題（共20分，每題1分）1C2C3B4B5A6B7C8C9C10A11D12B13B14D15B16A17D18C19B20C二、填空（共20分，每空1分）1A A 2 ) B2 127(1- 223 129127(1- 223 1291281- 223 127C2 (- 2 ) D- 22A順序B程序計數(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mD m6A保護(hù)現(xiàn)場B開中斷C設(shè)備服務(wù)D恢復(fù)現(xiàn)場三、名詞解釋(共10分，每題2分)1微操

19、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現(xiàn)的最基本操作。2快速緩沖存儲器答：快速緩沖存儲器是為了提高訪存速度，在CPU和主存之間增設(shè)的高速存儲器，它對用戶是透明的。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。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)法在一個時鐘周期（機器主頻的倒數(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指令字長答：指令字長是指機器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。四、（共5分）計算題答：A+

20、B補1.1011110，A+B（-17/64）A-B補1.1000110，A-B（35/64）五、簡答題（共20分）1（4分）答：同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時序，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序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時鐘，沒有固定的傳輸周期，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)備要通過接口與CPU相連的原因主要有：（1）一臺機器通常

21、配有多臺外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號（地址），通過接口可實現(xiàn)對設(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，通過接口可實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。（5）CPU啟動I/O設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號，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”、“錯誤”、“中斷請求”等）及時報告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?？梢姎w納起來，接口應(yīng)具有選址

22、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）。4（5分）答：（1）根據(jù)IR和MDR均為16位，且采用單字長指令，得出指令字長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。7= 128，一次間址的尋址范圍是216= 65536。這種格式指令可直接尋址2（2）雙字長指令格式如下：727OPMAD1AD2其中OP、M的含義同上；AD 1AD 2為23

23、位形式地址。23= 8M。這種格式指令可直接尋址的范圍為2（3）容量為8MB的存儲器，MDR為16位，即對應(yīng)4M16位的存儲器?？刹捎秒p字長指令，直接訪問4M存儲空間，此時MAR取22位；也可采用單字長指令，但RX和RB取22位，用變址或基址尋址訪問4M存儲空間。六、（共15分）問答題1（8分）答：（1）由于(PC) +1PC需由ALU完成，因此PC 的值可作為ALU的一個源操作數(shù)，靠控制ALU做1運算得到(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題，故取指周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下：T0PCMAR，1RT1M(MAR)MDR，(PC)+1R2T2MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3R2PC（2）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：T0Ad(IR)R1；立即數(shù)R1T1(R1)+(ACC)R2；ACC通過總線送ALUT2R2ACC；結(jié)果ACC2（7分）答：DMA接口主要由數(shù)據(jù)緩沖寄存器、主存地址計數(shù)器、字計數(shù)器、設(shè)備地址寄存器、中斷機構(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提出總線請求信號；（2）當(dāng)CPU發(fā)出總線響應(yīng)信號后，接管對總線的控制；（3