计算机组成原理试题及答案

计算机组成原理试题一一、选择题（共20分，每题1分）1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自__C____。A．立即数和栈顶；B．暂存器；C．栈顶和次栈顶；D．累加器。2．__C___可区分存储单元中存放的是指令还是数据。A．存储器；B．运算器；C．控制器；D．用户。3．所谓三总线结构的计算机是指_B____。A．地址线、数据线和控制线三组传输线。B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线；C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线；D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是__B____。A．128K；B．64K；C．64KB；D．128KB。5．主机与设备传送数据时，采用____A__，主机与设备是串行工作的。A．程序查询方式；B．中断方式；C．DMA方式；D．通道。6．在整数定点机中，下述第___B___种说法是正确的。A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1；B．三种机器数均可表示-1；C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同；D．三种机器数均不可表示-1。7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是___C___。A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）；B．程序计数器内容加上形式地址；C．变址寄存器内容加上形式地址；D．以上都不对。8．向量中断是___C___。A．外设提出中断；B．由硬件形成中断服务程序入口地址；C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址D．以上都不对。9．一个节拍信号的宽度是指__C____。A．指令周期；B．机器周期；C．时钟周期；D．存储周期。10．将微程序存储在EPROM中的控制器是__A____控制器。A．静态微程序；B．毫微程序；C．动态微程序；D．微程序。11．隐指令是指___D___。A．操作数隐含在操作码中的指令；B．在一个机器周期里完成全部操作的指令；C．指令系统中已有的指令；D．指令系统中没有的指令。12．当用一个16位的二进制数表示浮点数时，下列方案中第___B__种最好。A．阶码取4位（含阶符1位），尾数取12位（含数符1位）；B．阶码取5位（含阶符1位），尾数取11位（含数符1位）；C．阶码取8位（含阶符1位），尾数取8位（含数符1位）；D．阶码取6位（含阶符1位），尾数取12位（含数符1位）。13．DMA方式____B__。A．既然能用于高速外围设备的信息传送，也就能代替中断方式；B．不能取代中断方式；C．也能向CPU请求中断处理数据传送；D．内无中断机制。14．在中断周期中，由___D___将允许中断触发器置“0”。A．关中断指令；B．机器指令；C．开中断指令；D．中断隐指令。15．在单总线结构的CPU中，连接在总线上的多个部件___B___。A．某一时刻只有一个可以向总线发送数据，并且只有一个可以从总线接收数据；B．某一时刻只有一个可以向总线发送数据，但可以有多个同时从总线接收数据；C．可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时从总线接收数据；D．可以有多个同时向总线发送数据，但可以有一个同时从总线接收数据。16．三种集中式总线控制中，___A___方式对电路故障最敏感。A．链式查询；B．计数器定时查询；C．独立请求；D．以上都不对。17．一个16K×8位的存储器，其地址线和数据线的总和是____D__。A．48；B．46；C．17；D．22．18．在间址周期中，____C__。A．所有指令的间址操作都是相同的；B．凡是存储器间接寻址的指令，它们的操作都是相同的；C．对于存储器间接寻址或寄存器间接寻址的指令，它们的操作是不同的；D．以上都不对。19．下述说法中___B___是正确的。A．EPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种；B．EPROM是可改写的，但它不能用作为随机存储器用；C．EPROM只能改写一次，故不能作为随机存储器用；D．EPROM是可改写的，但它能用作为随机存储器用。20．打印机的分类方法很多，若按能否打印汉字来区分，可分为___C___。A．并行式打印机和串行式打印机；B．击打式打印机和非击打式打印机；C．点阵式打印机和活字式打印机；D．激光打印机和喷墨打印机。二、填空（共20分，每空1分）1．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为2127(1-2－23)，最小正数为2－129，最大负数为2－128(-2－1-2－23)，最小负数为-2127。2．指令寻址的基本方式有两种，一种是顺序寻址方式，其指令地址由程序计数器给出，另一种是跳跃寻址方式，其指令地址由指令本身给出。3．在一个有四个过程段的浮点加法器流水线中，假设四个过程段的时间分别是T1=60ns﹑T2=50ns﹑T3=90ns﹑T4=80ns。则加法器流水线的时钟周期至少为90ns。如果采用同样的逻辑电路，但不是流水线方式，则浮点加法所需的时间为280ns。4．一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须增加。尾数右移1位，阶码加1。5．存储器由m（m＝1，2，4，8…）个模块组成，每个模块有自己的地址和数据寄存器，若存储器采用模m编址，存储器带宽可增加到原来的m倍。6．按序写出多重中断的中断服务程序包括保护现场、开中断、设备服务、恢复现场和中断返回几部分。三、名词解释(共10分，每题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实现的最基本操作。2．快速缓冲存储器答：快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器，它对用户是透明的。只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。3．基址寻址答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。4．流水线中的多发技术答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。5．指令字长答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。四、计算题（5分）设机器数字长为8位（含1位符号位），设A＝649，B＝3213，计算[AB]补，并还原成真值。计算题答：[A+B]补＝1.1011110，A+B＝（-17/64）[A-B]补＝1.1000110，A-B＝（35/64）五、简答题（共20分）1．异步通信与同步通信的主要区别是什么，说明通信双方如何联络。（4分）答：同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。2．为什么外围设备要通过接口与CPU相连？接口有哪些功能？（6分）答：外围设备要通过接口与CPU相连的原因主要有：（1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。（2）I/O设备种类繁多，速度不一，与CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。（3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。（4）I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。（5）CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。（6）I/O设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。六、问答题（共15分）1．设CPU中各部件及其相互连接关系如下图所示。图中W是写控制标志，R是读控制标志，R1和R2是暂存器。（8分）WRMARR2R1ACCMDRPCIR微操作命令形成部件ALU存储器内部总线BusCPU（1）假设要求在取指周期由ALU完成(PC)+1→PC的操作（即ALU可以对它的一个源操作数完成加1的运算）。要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。（2）写出指令ADD#α（#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC中）在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。（1）由于(PC)+1→PC需由ALU完成，因此PC的值可作为ALU的一个源操作数，靠控制ALU做＋1运算得到(PC)+1，结果送至与ALU输出端相连的R2，然后再送至PC。此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0PC→MAR，1→RT1M(MAR)→MDR，(PC)+1→R2T2MDR→IR，OP(IR)→微操作命令形成部件T3R2→PC（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0Ad(IR)→R1；立即数→R1T1(R1)+(ACC)→R2；ACC通过总线送ALUT2R2→ACC；结果→ACC2．DMA接口主要由哪些部件组成？在数据交换过程中它应完成哪些功能？画出DMA工作过程的流程图（不包括预处理和后处理）答：DMA接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、中断机构和DMA控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA接口的功能有：（1）向CPU提出总线请求信号；（2）当CPU发出总线响应信号后，接管对总线的控制；（3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针）；（4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送；（5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA传送是否结束；（6）发DMA结束信号，向CPU申请程序中断，报告一组数据传送完毕。DMA工作过程流程如图所示。发送主存地址传送一个字测试传送是否结束？DMA结束是否修改地址指针和字计数器DMA请求DMA响应七、设计题（10分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ作访存控制信号（低电平有效），用WR作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列芯片及各种门电路（门电路自定），如图所示。画出CPU与存储器的连接图，要求：（1）存储芯片地址空间分配为：最大4K地址空间为系统程序区，相邻的4K地址空间为系统程序工作区，最小16K地址空间为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。74138译码器DnD0RAM:1K×4位2K×8位8K×8位16K×1位4K×4位ROM:2K×8位8K×8位32K×8位G12BGCBA7Y6Y0Y2AGAkA0DnD0WECSRAMAmA0CSROMPD/Progr2AG2BG7Y0YG1，，为控制端C,B,A为变量控制端……为输出端（1）主存地址空间分配：6000H～67FFH为系统程序区；6800H～6BFFH为用户程序区。（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？（3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。答：（1）主存地址空间分配。（2分）A15…A11…A7……A00000000000001111111111111110111100000000000111111111111111111111最大4寇988K2K×8位ROM2片00000000000001111111111111110111相邻4K4K×4位RAM2片1111111111111100000000000000010011111111111110000000000000000000最小16K8K×8位RAM2片（2）根据主存地址空间分配最大4K地址空间为系统程序区，选用2片2K×8位ROM芯片；（1分）相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空