计算机组成原理习题集.docx

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计算机组成原理习题集

《计算机组成原理》练习题

适用于计算机专业本科生

第一章概论

一、选择题

01.电子计算机主存内的ROM是指D。

A.不能改变其内的数据B.只能读出数据，不能写入数据

C.通常用来存储系统程序D.以上都是

02.有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称之为C。

A.硬件B.软件C.固件D.辅助存储

03.如果要处理速度、温度、电压等连续性数据可以使用B。

A.数字计算机B.模拟计算机C.混合计算机D.特殊用途计算机

04.邮局把信件进行自动分拣，使用的计算机技术是C。

A.机器翻译B.自然语言理解C.模式识别D.过程控制

05.冯.诺伊曼机工作方式的基本特点是B。

A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令

C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址。

06.某寄存器中的值可能是操作数，也可能是地址，只有计算机的C才能识别它。

A.译码器B.判断程序C.指令D.时序信号。

07.80年代以来，许多国家开始研究第五代计算机，这种计算机系统是B。

A.超高速巨型计算机系统B.知识信息处理系统

C.大型分布式计算机系统D.超级微型计算机群组成的计算机网。

08.计算机的算逻单元的控制单元合称为C。

A.ALUB.UPC.CPUD.CAD

09.磁盘驱动器读写数据的基本存取单位为D。

A.比特B.字节C.磁道D.扇区

二、填空题

01.计算机硬件是指计算机系统中实际物理装置的总称，软件是指控制整个计算机硬件系统工作的程序集合，固件是指具有某软件功能的硬件，一般用ROM实现。

02.数控机床是计算机在过程控制方面的应用。

03.人工智能研究用计算机模拟人类智力活动的有关理论与技术，模式识别研究

用计算机对物体、图像、语言、文字等信息进行自动识别。

04.数字计算机用来处理离散的数据，而模拟计算机用来处理连续性的数据。

05．存储器可分为主存和辅存，程序必须存于主存内，CPU才能执行其中的

指令。

第二章计算机中的信息编码

一、选择题

01.对真值0表示形式唯一的机器数是B。

A.原码B.补码和移码C.补码D.反码

02.在整数定点机中，下述第B说法正确。

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.以上说法均不对。

03.在小数定点机中，下述第A说法正确。

A.只有补码能表示-1B.只有原码能表示-1

C.三种机器数均不能表示-1D.以上说法均不对

04.32位字长的浮点数，其中阶符1位,阶码7位，数符1位，尾数23，若机器数采用原码表示，则其对应的最大正数为A，最小负数为B，最小的绝对值为F；若机器数采用补码表示，且尾数为规格化形式，则对应的最大正数为A，最小正数为C，最小负数为D。

A.2127（1-2-23）B.-2127（1-2-23）

C.2-129D.-2+127

E.2-127×2-23F.2-127×2-23

05.汉明码具有以下第C种能力。

A.使代码在形成过程中不易出错；B.在代码出错时，只能发现错误；

C.在代码出错时，不但能发现错误，还能纠正错误。

06．设X为整数，[X]补=1,x1x2x3x4x5，若要X<-16，x1~x5应满足C条件。

A.x1~x5至少有一个为1B.x1必须为0，x1~x5至少有一个为1

C.x1必须为0，x2~x5任意。

07．设X为小数，[X]原=1.x1x2x3x4，当满足下列B时，X>-

成立。

A.x1必须为0，x2~x4至少有一个为1

B.x1必为0，x2~x4任意C.x1必为1，x2~x4任意

08．设X为真值，X*为其绝对值，则等式[-X*]补=[-X]补B。

A.成立B.不成立

09．设X为真值，X*为其绝对值，满足[-X*]补=[-X]补的条件是D。

A.X任意B.X为正数

C.X为负数D.X为非负数

10．BCD码数011111000001可转换成十进制的D。

A.701B.839C.683D.有错误发生

11．以BCD码表示十进制数000~999之间的每一组码，其末端包含一个奇校验位，检测下面每一组码，其中第B组码有一个错误发生。

A.1001010110000B.0100011101100

C.0111110000011D.1000011000101

12．以BCD码表示十进制数000~999之间的每一组码，其末端包含一个奇校验位，检测下面每一组码，其中第C组码有两个错误发生。

A.1001010110000B.0100011101100

C.0111110000011D.1000011000101

13．设寄存器内容为11111111，若它等于-0，则为C

A.原码B.补码C.反码D.移码

14．若[X]补=1.x1x2…x6，其中Xi取0或1，若要X>-

，应该满足C条件。

A.x1为0，其他各位任意A.x1为1，其他各位任意

C.x1必为1，x2…x6中至少有一位为1

二、填空题

01．采用浮点表示时，若尾数为规格化形式，则浮点数的表示范围取决于阶码的位数，精度取决于尾数的位数，数符确定浮点数的正负。

02．一个浮点数，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。

03．一个浮点数，阶码的大小确定了小数点的位置，当其尾数左移时，欲使其值不变，必须使阶码减少。

04．移码常用来表示浮点数的阶码部分，移码和补码除符号位不同外，其他各位相同。

05．设浮点数字长为24位，欲表示±6万间的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取1位外，阶码应取5位，尾数应取17位。

按这样分配，这24位浮点数的溢出条件是阶码大于+31。

06．已知16位长的浮点数，欲表示±3万间的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取1位外，阶码应取4位，尾数应取10位。

这种格式的浮点数（补码形式），当阶码小于-16时，按机器零处理。

07．当0>x>-1时，满足[x]原=[x]补的x值是–0.5，当0>x>-27时，满足[x]原=[x]补的x值是-64。

08．已知十进制数x=-5.5，分别写出其8位字长定点小数（含1位符号位）和浮点数（其中阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）的各种机器数，要求定点数比例因子选取2-4，浮点数为规格化数，则定点表示法对应的[x]原为1.0101100，[x]补为1.1010100，[x]反为1.1010011，浮点表示法对应的[x]原为0,11;1.1011，[x]补为0,11;1.0101，[x]反为0,11;1.0100。

09．设浮点数字长为16位（其中阶符1位，阶码5位，数符1位，尾数9

位），对应十进制数-95的浮点规格化补码形式为0,00111;1.010000100，若阶码采用移码，尾数采用补码，则机器数形式为1,00111;1.010*******。

10．按配偶原则，二进制代码1100的汉明码为0111100。

11．按配奇原则，二进制代码1100的汉明码为1010100。

12．将一个24位的二进制代码配置成汉明码需增添5位检测位，检测位的位置需设在第1，2，4，8，16位上。

13．一个16位二进制代码的汉明码为21位，检测位的位是需设在第1，2，4，8，16位上。

14．在浮点表示时，若用全0表示机器零（尾数为0，阶码最小），则阶码应采用移码机器数形式。

在小数定点表示时，若要求数值0在计算机中唯一地表示为全“0”，则应采补码机器形式。

三、问答题

01．已知机器[y]补=y0.y1y2...yn,求[-y]补。

02．给定下列十六进制数，若将此数分别视为无符号数、原码、补码、反码和移码表示的有符号数（其符号位占一位），写出其对应的十进制数。

7FH，FFH，55H，ABH

03．若[x]补>[y]补，是否有x>y？

04．如何判断一个七位二进制整数A=a1a2a3a4a5a6a7是否是4的倍数？

第三章运算方法

一、选择题

01．原码加减法是指C。

A.操作数用原码表示，连同符号位直接相加减。

B.操作数用原码表示，尾数直接相加减，符号位单独处理。

C.操作数用原码表示，根据两数符号决定实际操作，符号位单独处理。

D.操作数取绝对值，直接相加减，符号位单独处理。

02．补码加减法是指C。

A.操作数用补码表示，两尾数相加减，符号位单独处理，减法用加法代替。

B.操作数用补码表示，符号位和尾数一起参加运算，结果的符号与加减相同。

C.操作数用补码表示，连同符号位直接相加减，减某数用加负某数的补码代替，结果的符号在运算中形成。

D.操作数用补码表示，由数符决定两尾数的操作，符号位单独处理。

03．两补码相加，采用一位符号位，则当D时，表示结果溢出

A.最高位有进位

B.最高位进位和次高位进位异或结果为0

C.最高位为1

D.最高位进位和次高位进位异或结果为1

04．在浮点机中，下列C是正确的。

A.尾数的第一数位为1时，即为规格化形式

B.尾数的第一数位与数符不同时，即为规格化形式

C.不同的机器数有不同的规格化形式

D.尾数的第一数位为0时，即为规格化形式

05．在浮点机中，判断原码规格化形式的原则是B。

A.尾数的符号位与第一数位不同

B.尾数的第一数位为1，数符任意

C.尾数的符号位与第一数位相同

D.阶符与数符不同

06．在浮点机中,判断补码规格化形式的原则是C。

A.尾数的第一数位为1，数符任意

B.尾数的符号位与第一数位相同

C.尾数的符号位与第一数位不同

D.阶符与数符不同

二、填空题

01．正数原码算术移位时，符号位不变，空位补0。

负数原码算术移位时符号位不变，空位补0。

02．正数补码算术移位时，符号位不变，空位补0。

负数补码算术左移时，符号

位不变，低位补0。

负数补码算术右移时，符号位不变，高位补1。

03．正数原码左移时，符号位不变，高位丢1，结果出错，右移时低位丢1，结果引起误差。

负数原码左移时，符号位不变，高位丢1，结果出错，右移时低位丢0，结果正确。

04．正数补码左移时，符号位不变，高位丢1，结果出错，右移时低位丢1，

结果引起误差。

负数补码左移时，符号位不变，高位丢1，结果正确，右移时低位丢1，结果引起误差。

05．两个n+1位（含1位符号位）的原码在机器中作一位乘运算，共需要作n次加操作和n次右移操作，才能得到最后的乘积，乘积的符号位需通过两数的符号位异或运算得到。

06．在补码一位乘法中，设[x]补为被乘数，[y]补为乘数，若ynyn=1（yn=1为低位）=00，应执行右移一次操作，若ynyn=1=01，应执行+[X]补，右移一位操作，若ynyn=1=10，应执行+[-X]补，右移一位操作，若ynyn=1=11，应执行右移一次操作。

若机器数字长为16位（不包括符号位），则补码乘法需作16次移位操作，最多需作17次加法操作。

07．在浮点补码二进制加减运算中，当尾数部分出现01.XX…X和10.XX…X形式时，需进行右规，此时尾数右移一位，阶码加1。

08．在浮点补码二进制加减运算中，当尾数部分出现00.0XX…X和11.1XX…X形式

时，需进行左规，此时尾数左移一位，阶码减1，直到尾数部分出现00.1XX…X或11.0XX…X为止。

09．在浮点加减运算中，对阶时需小阶向大阶看齐，即小阶的尾数向右移位，每移一位，阶码加1，直到两数的阶码相等为止。

三、问答题

01．简述算术移位和逻辑移位的区别，举例说明。

02．在定点机中采用单符号位，如何判断补码加减运算是否溢出？

有几种方案？

03．设SA和SB是参与运算的两个操作数的数符，Sf为结果的数符，试列出一位符号位的补码加减运算“不溢出”的逻辑式。

答案：

“不溢出”=

ASB+SA

B+SASBSf+

A

B

f

04．你知道有几种方法判断补码定点加减运算的溢出？

05．设机器内设有“按位加”（异或）指令，而没有“取反码”指令，如何得到一个数的反码？

06．从下列叙述中选出正确的句子：

（1）定点补码一位乘法中，被乘数也要右移。

（2）n位小数参加补码一位乘（Booth算法）时，共作n+1次运算，第n+1次不移位。

√

（3）浮点运算可由阶码运算和尾数运算两个部分联合实现。

√

（4）浮点数的阶码部分只进行阶码的加、减操作。

√

（5）浮点数的尾数部分只进行乘法和除法运算。

（6）浮点数的正负符号由阶码的正负符号决定。

更正上述叙述中错误的句子：

（1）定点补码一位乘法中，被乘数不需右移，部分积需右移。

（5）浮点数的尾数部分可作、减、乘、除运算。

（10）浮点数的正负符号由尾数的符号决定。

07．计算机中如何判断原码、补码和反码的规格化形式？

四、计算题

01．已知定点数X=0.11010101，Y=0.10101101，试用它们的补码进行计算求X+Y

并指出结果是否溢出。

02．已知：

x=-0.1101，y=0.1011，用原码一位乘法求[x×y]原

03．已知：

[x]补=1.0101，[y]补=1.0011，用补码一位乘法求[x×y]补

第四章存贮系统

一、选择题

01．存贮时间是指C。

A.存贮器的读出时间B.存贮器的写入时间

C.存贮器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔

D.存贮器进行连续写操作所允许的最短时间间隔

02．某一RAM芯片，其容量为512K×8位，除电源端和接地端，该芯片引出线的最小数目应为D。

A.23B.25C.50D.29

03．活动头磁盘存贮器的平均存取时间是指B。

A.最大找道时间加上最小找道时间

B.平均找道时间加上平均等待时间

C.平均找道时间D.平均等待时间

04．活动头磁盘存贮器的找道时间是指C。

A.最大找道时间B.最小找道时间

C.最大找道时间与最小找道时间的平均值

D.最大找道时间与最小找道时间之和

05．磁盘存贮器的等待时间通常时间是指B。

A.磁盘旋转一周所需的时间B.磁盘旋转半周所需的时间

C.磁盘旋转

周所需的时间D.磁盘旋转

周所需的时间

06．与活动头磁盘存贮器相比，固定头磁盘存贮器的特点是A。

A.不需要找道，速度快，所用磁头多

B.需要找道，速度慢，所用磁头少

C.不需要找道，速度快，所用磁头少

D.需要找道，速度慢，所用磁头多

07．交叉存贮器实质上是一种存贮器，它能执行独立的读写操作

A.模块式，并行，多个B.模块式，串行，多个

C.整体式，并行，一个D.整体式，串行，多个

08．主存贮器和CPU之间增加高速缓冲存贮器的目的是A。

A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题

B.扩大主存贮器的容量C.扩大CPU中通用寄存器的数量

D.既扩大主存容量又扩大CPU通用寄存器数量

09．常用的虚拟存贮系统由A两级存贮器组成。

A.主存—辅存B.快存—主存

C.快存—辅存C.通用寄存器—主存

三、问答题

01．试比较内存、外存、缓存、控存、虚存。

02．解释下列概念：

存储周期，存取时间、存储容量。

03．解释下列名词：

存储元、存储单元、存储单元地址、存储字、存储字长

04．内存和外存的速度指标有何不同？

为什么会有这些不同？

05．外存的技术指标一般包括哪些？

06．什么是存储密度？

什么是数据传输率？

07．存储器主要功能是什么？

如何衡量存储器的性能？

为什么要把存储系统分成若

干个层次？

主要有哪些层次？

08．什么是刷新？

刷新有几种方式？

简要说明之。

09．存储芯片内的地址译码有几种方式？

试分析它们各自的特点及应用场合。

10．为什么多体交叉存储器可以提高存储器的速度？

11．提高存储器速度可采用哪些措施？

简要说明之。

12．什么是快速缓冲存储器，它与主存有什么关系？

13．什么是“程序访问的局部性”原理？

存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理?

14．试比较Cache管理中各种地址映象的方法？

15．在Cache管理中，当新的主存页需要调入Cache时，各有何特点？

哪种算法的命中率较高？

四、计算题

01．一个双面5英寸软盘片，每面40磁道，每磁道8个扇区，每扇区512个字节，

试问盘片容量为多少？

若该盘驱动器转速为600转/分，则平均等待时间为多

少？

最大数据传输率为多少？

解答：

软盘总容量=面数×每面磁道数×每磁道扇区数×每扇区字节数

=2×40×8×512=320KB

平均等待时间为磁盘旋转一圈所需时间的一半，即：

×（60秒/600）=0.05s=50ms

因盘每秒转10圈，每转一圈读一个磁道，每一磁道的容量为512×8字

节即4096字节，故最大数据传输率为4096字节×10（/s）=40KB/s

02．设有16个固定磁头的硬盘，每磁道存储容量为62500字节，盘驱动器转速为2400

转/分，试求最大数据传输率。

解答：

磁盘转速为2400转/分=40转/秒。

16个固定磁头，每次读出16位，即2

个字节，故每转一圈读出62500×2字节，所以最大数据传输率为：

62500×2×40=5000000字节/秒。

03．磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22厘米，外径33厘米，

道密度为40/厘米，内层密度为400位/厘米，转速为2400转/分，问：

（1）共有多少个存储面可用？

（2）共有多少柱面？

（3）该磁盘组总存储容量是多少？

（4）该磁盘的最大数据传输率是多少？

解答：

（1）共有10个存储面，最上、下两个面不用。

（2）有效存储区域为一圆环，其径长为（33-22）/2=5.5。

因为道密度=40道/cm,所以共有40×5.5=220道，即共有220个柱面。

（3）内层磁道周长为2πR=3.14×22=69.08cm。

每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位。

每面的信息量=27632道/位×220道=6079040位。

故该磁盘组的总容量=6079040×10=60790400位。

（4）磁盘最大数据传输率P=N×r位/秒。

（注：

不考虑磁头径向移动所需

时间）

其中：

N为每磁道的容量=27632位

r为磁盘转速=2400转/分=40转/秒

所以该磁盘总容量P=N×r=27632×40=1105280位/秒

04．某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面。

每毫米5道，每道记录

信息12288字节，最小磁道直径为230mm，共275道，求：

（1）该磁盘存储器的存储容量。

（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度；

（3）该磁盘的最大数据传输率；

（4）平均等待时间。

解答：

（1）因每道记录信息=12288字节，

故每个记录面的信息容量=12288×275字节

该磁盘存储器的存储容量=4个记录面的信息容量=4×12288×275

=13516800（字节）

（2）最高位密度D1应按最小磁道（其半径为R1=230mm/2=115mm）计算。

故最高位密度D1=每磁道记录的信息/最小磁道的周长

=12288字节/（2πR1）=12288/（3.14×230）=17字节/mm

最高位密度D1应按最大磁道计算。

因共有275个磁道，且每毫米5道，故：

最大磁道的半径R2=R1+（275/5）=115+55=170mm

故最低位密度D2=每磁道记录的信息/最大磁道的周长

=12288字节/（2πR2）=12288/（2×3.14×170）=11.5字节/mm

（3）磁盘最大数据传输率P=N×r位/秒。

（注：

不考虑磁头径向移动所需

时间）

其中：

N为每磁道的容量=12288字节

r为磁盘转速=3000转/分=50转/秒

所以该磁盘最大数据传输率P=N×r=12288×50=614400位/秒

（4）平均等待时间=磁盘旋转半圈所需时间=

×

=

×

=

s=10ms

05．通常32K×1位的动态存储存储电路制成两个独立的128行×128列的阵列，刷

新时，对两个阵列中的相应行同时进行刷新。

设存储器的读写周期为500ns,最

大允许刷新间隔为2ms，若采用集中式刷新，其“死区”时间是多少？

，若采用

分散刷新，行与行之间的刷新间隔时间是多少？

若采用异步刷新，行与行之间

的最大刷新间隔时间是多少？

（6分）

注：

具体解答可参考教材第85页至第87页自行作出。

五、设计题

01．设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用

作访存控制信号（低电平有

效），用

作读写控制信号（高电平为读，低电平为写），现有下列存储芯片：

ROM（2K×8位、4K×4位、8K×8位）

RAM（1K×4位、2K×8位、4K×8位）

及74LS138译码器和其他门电路（门电路自定）如下图所示:

试从上述规格的存储芯片中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。

要求：

（1）最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为用户程序区；

（2）说明选用的存储芯片类型及数量。

（3）详细画出片选逻辑。

解答：

第一步：

先将16进制地址范围写成2进制地址码，并确定其总容量：

第二步：

根据芯片（其地址要求在一定范围内）在计算机系统中的作用，选择存储芯片。

因地址范围0~4095为系统程序区，应选用ROM，其容量应为：

4K×8位，根据现有芯片的规格，选用2片4K×4位的ROM经位扩展构成4K×8位的ROM。

因地址范围4096~16383为用户程序区，应选用RAM，其容量应为：

12K×8位，根据现有芯片的规格，选用3片4K×8位的RAM经字扩展构成12K×8位的RAM。

第三步：

分配CPU的地址线

将CPU的低12位地址A11~A0与3片4K×8位的RAM及2片4K×4位的ROM的地址线相连，剩下的高位地址线与访存控制信号

共同产生存储芯片的片选信号。

第四步：

片选信号的形成

根据74LS138译码器的输入逻辑关系可知，必须保证控制端G1为高电

平、

2A及

2B为低电平。

根据