計算機組成原理樣卷及答案

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一、基礎(chǔ)學(xué)問(50分)

1、名詞解釋(10分)

機器字長

SRAM

EPROM

指令系統(tǒng)

微指令

2、挑選題(10分)

1)設(shè)字長32位，使用IEEE格式，則階碼采納______表示。

A.補碼

B.原碼

C.移碼

D.反碼

2)四片74181ALU和一片74182CLA器件相協(xié)作，具有如下進位傳遞功能______。

A.形波進位

B.組內(nèi)先行進位，組間先行進位

C.組內(nèi)先行進位，組間行波進位

D.組內(nèi)形波進位，組間先行進位

3)某SARM芯片，其存儲容量為64K×16位，該芯片的地址線數(shù)目和數(shù)據(jù)線數(shù)目分

別是___。

A.16,16B.16,64,C.64,8D.64,16

4)單地址指令中為了完成兩個數(shù)的算術(shù)運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)外，另一個

數(shù)常需采納______。

A.堆棧尋址方式

B.立刻尋址方式

C.隱含尋址方式

D.間接尋址方式微

5)程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是______。

A.每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行

B.一段機器指令組成的程序可由一條微指令執(zhí)行

C.一條微指令由若干條機器指令組成

D.每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行3、填空題(10分)

1）存儲___①___并按__②____挨次執(zhí)行，這是馮?諾依曼型計算機的工作原理。2)相聯(lián)存儲器是按③拜訪的存儲器。

3)主存與cache的地址映射有__④___、⑤、⑥三種方式。4)通常指令編碼的第一個字段是⑦。

5)異步通信方式可分為⑧、⑨、⑩三種類型。4、問答題(20分)

1)在計算機中，為什么要采納多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)2)簡述CPU的功能.3)試比較水平型微指令與垂直型微指令。4)簡述總線集中控制的優(yōu)先權(quán)仲裁方式。二、綜合應(yīng)用(50分)

1、已知X=-0.1101,Y=0.1011,試用補碼一位乘法計算X×Y(15分)

2、指令格式如下所示。OP為操作碼字段，試分析指令格式特點。(10分)

3、某32位機共有微操作控制信號52個,構(gòu)成5個相斥類的微命令組,各組分離包含4個,5個,8個15個可20個微命令,已知可判定的外部條件有CY和ZF兩個,微指令字長29位。

(1)給出采納斷定方式的水平型微指令格式

(2)控制存儲器器的容量應(yīng)為多少位?（10分）

4、某8位機采納單總線結(jié)構(gòu),地址總線16根(A15~A0,A0為低位),雙向數(shù)據(jù)總線8根

(D7~D0,,控制總線中與主存有關(guān)的有MREQ(允許訪存,低電平有效),R/W(高電平

為讀命令,低電平為寫命令)主存地址空間分配如下:0~8191為系統(tǒng)程序區(qū),由只讀存儲器芯片組成;8192~32767為用戶程序區(qū);最后(最大地址)2K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū),上述地址為十進制數(shù),按字節(jié)編址,現(xiàn)有如下存儲器芯片:

ROM:8K×8位(控制端僅有CS)

RAM(靜態(tài)):16K×1位，2K×8位，4K×8位，8K×8位

請從上述芯片中挑選適當(dāng)芯片設(shè)計該計算機存儲器,畫出主存儲器規(guī)律框圖,注重畫

出選片規(guī)律(可選用門電路及3:8譯碼器74LS138)與CPU的銜接,說明選哪些存儲器芯片,選多少?

三、基礎(chǔ)學(xué)問(50分)

1．挑選題(10分)

1）在機器數(shù)______中，零的表示形式是唯一的。A．原碼B．補碼C．移碼D．反碼

2）主存貯器和CPU之間增強cache的目的是______。A解決CPU和主存之間的速度匹配問題

15107320偏移量（16位）基值寄存器源寄存器OP

B擴大主存貯器容量

C擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量

D既擴大主存貯器容量，又?jǐn)U大CPU中通用寄存器的數(shù)量

3）某SRAM芯片，存儲容量為64K×16位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線數(shù)目為______。

A64，16

B16，64

C64，8

D16，16。

4）相聯(lián)存儲器是按______舉行尋址的存儲器。

A．地址指定方式B．堆棧存取方式

C．內(nèi)容指定方式D。地址指定與堆棧存取方式結(jié)合

5）寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)處在______。

A.通用寄存器

B.主存單元

C.程序計數(shù)器

D.堆棧

2．填空題(20分)

1）8位二進制補碼所能表示的十進制整數(shù)范圍是___(1)___至__(2)___，前者的二進制補碼表示為___(3)__，后者的二進制補碼表示為(4)。

2)移碼表示法主要用于表示(5)數(shù)的階碼E，以利于比較兩個(6)的大小

和移位操作。

3）存儲器地址譯碼方式有(7)、(8)等兩種。

4)指令操作碼字段表征指令的(9)_，而地址碼字段指示(10)。

5）CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時光叫做(11)，它常用若干個(12)

來表示，而后者又包含有若干個(13)。

6）CPU的功能主要有(14)控制，(15)控制，(16)控制和(17)加工。

7）總線集中控制的優(yōu)先權(quán)仲裁方式有(18)、(19)、(20)等三種。

3、簡答題(20分)

1)簡述CPU中的規(guī)律器件：程序計數(shù)器PC，地址寄存器MAR，指令寄存器IR

及ALU等的作用。

2)試比較水平型微指令與垂直型微指令。

3)主存與cache的地址映射方式有哪幾種?

4)何謂異步通信？異步通信有哪些方式？

四、綜合應(yīng)用(50分)

1、已知X=-0.1001,Y=0.1011,試用補碼補碼不恢復(fù)余數(shù)法求X÷Y(15分)

2、指令格式如下所示。OP為操作碼字段，試分析指令格式特點。（10分）

3

．已知某機采納微程序控制方式，其存儲器容量為512×48（位），微程序在囫圇控制存儲器中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制微程序的條件共4個，微指令采納水平型格式，后繼微指令地址采納斷定方式，如圖所示。則微指令中的三個字段分離應(yīng)多少位？（10分）4．用16K×8位的SRAM芯片構(gòu)成64K×16位的存儲器，問：①地址線、數(shù)據(jù)線各為多少根？②共需要多少片16K×8芯片

③畫出存儲器結(jié)構(gòu)圖及與CPU銜接的暗示圖？（15分）

五、基礎(chǔ)學(xué)問(50分)1.名詞解釋

機器字長：計算機一次能處理數(shù)據(jù)的為數(shù),通常與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān)。SRAM：靜態(tài)隨機存儲器。

EPROM：可編程可改寫只讀存儲器。指令系統(tǒng)：一臺計算機全部指令的集合。

微指令：在CPU周期使計算機實現(xiàn)一定操作功能的一組微命令的集合。2．挑選題：C；B；A；C；D3．填空題：

程序，地址，內(nèi)容，直接映像，全相聯(lián)映像，組相聯(lián)映像，操作碼字段，全互鎖，半互鎖，非互鎖。

4．1）為了緩解主存儲器讀寫速度慢，不能滿足CPU運行速度需要的沖突，另一方面又

要解決主存儲器容量小，存不下更多的程序和數(shù)據(jù)的難題，當(dāng)前計算機系統(tǒng)中，廣泛采納了多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)。2）CPU的主要功能：（1）指令控制（2）操作控制（3）時光控制（4）數(shù)據(jù)加工3）(1)水平型微指令比垂直型微指令，并行操作能力強，靈便性強（2）水平型微指令

執(zhí)行一條機器指令所要的微指令數(shù)目少，速度快（3）水平型微指令用較短的微程序結(jié)構(gòu)換取較長的微指令結(jié)構(gòu)（4）水平型微指令與機器指令差別大4）鏈?zhǔn)讲樵兎绞?，計?shù)器定時查詢方式，自立哀求方式二、1．解：[X]補=11.0011,[-X]補=00.1101[Y]補=0.1011

部分積乘數(shù)YnYn+1說明

00.00000.10110

+00.1101YnYn+1=10,加[-X]補00.1101

00.011011.1011右移一位得P1

00.0011010.101YnYn+1=11,右移一位得P2+11.00110010.10右移一位得P3

11.0110YnYn+1=10,加[-X]補

312622181716150偏移量變址寄存器源寄存器—OP

11.1011001

+00.110100010.1右移一位得P4

00.1000YnYn+1=01,加[X]補

00.0100

+11.0011YnYn+1=01,加[X]補

11.01110001最后一步不移位

∴[X×Y]補=1.01110001；X×Y=-0.10001111

2．解:（1）操作碼字段OP為16位，可指定26=64

（2）雙字長（32位）二地址指令，用于拜訪存儲器。

（3）一個操作數(shù)在源寄存器（共32個），另一個操作數(shù)在存儲器中（由基值寄存

器和偏移量打算）。所以是RS型指令。

控制存儲器器的容量為:2×29=256×29位

4．解:主存地址空間分配如下:

按照給定條件,選用:ROM:8K×8位芯片1片；RAM:8K×8位芯片3片；

2K×8位芯片1片；3:8譯碼器僅用Y0Y1Y2Y3和Y7的輸出端,且對最后的2K×8位選片還需加門電路譯碼

11.0111+00.1011X和Y異號，[Y]補+[X]補00.0010←00.0100+11.010111

余數(shù)與Y同號，商上1R和Q左移一位減除數(shù)，加[-Y]補11.1001←11.0010+00.10111.01.0余數(shù)與Y異號，商上0R和Q左移一位加上除數(shù)，加[Y|補11.1101←11.1010+00.1011

1.001.00

余數(shù)與Y異號，商上0R和Q左移一位加上除數(shù)，加[Y|補00.0101←00.1010

+11.01011.001

1.001

余數(shù)與Y同號，商上1R和Q左移一位減除數(shù)，加[-Y]補11.1111

1.0010

余數(shù)與Y異號，商上0

B卷參考答案

基礎(chǔ)學(xué)問

1．挑選題：B；A；D；C；B2．填空題：

（1）-27（2）+27-1（3）10000000（4）01111111（5）浮點數(shù)（6）階碼（7）單地址譯碼（8）雙地址譯碼（9）操作（10）操作數(shù)地址（11）指令周期（12）機器周期（13）時鐘周期（14）指令（15）操作（16）時序（17）數(shù)據(jù)（18）鏈?zhǔn)讲樵兎绞剑?9）計數(shù)器定時查詢方式（20）自立哀求方式3．問答題：

1）程序計數(shù)器PC：保存下一條指令的地址；地址寄存器MAR：保存當(dāng)前的訪存地址指令寄存器IR:保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令；ALU:實現(xiàn)各種算術(shù)規(guī)律運算

2)(1)水平型微指令比垂直型微指令，并行操作能力強，靈便性強（2）水平型微指令執(zhí)行一條機器指令所要的微指令數(shù)目少，速度快（3）水平型微指令用較短的微程序結(jié)構(gòu)換取較長的微指令結(jié)構(gòu)（4）水平型微指令與機器指令差別大3)直接映像，全相聯(lián)映像，組相聯(lián)映像

4)異步通信是指在總線通信時沒有統(tǒng)一的始終標(biāo)準(zhǔn),采納應(yīng)答方式完成.異步通信方式有全互鎖，半互鎖，非互鎖等三種。二、綜合應(yīng)用

解：[X]補=11.0111,[Y]補=00.1011，[-Y]補=11.0101被除數(shù)X/余數(shù)R商數(shù)Q說明

不能除盡，商為負(fù)，則商加2-4，即[X÷Y]補=1.0010+0.0001=1.0011

余數(shù)與被除數(shù)符號同為負(fù)，故：[R]補=1.1111×2-4

2.解:(1)操作碼字段為6位，可指定26=64種操作，即64條指令。

(2)單字