组成原理答案已修改.docx
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组成原理答案已修改
一、单项选择题
1.计算机系统中的存储器系统是指___A_____。
A.主存储器和外存储器B.ROM存储器
C.主存储器D.RAM存储器
2.完整的计算机系统应包括____D____。
A.运算器、存储器、控制器
B.外部设备和主机
C.主机和实用程序
D.配套的硬件设备和软件系统
3.在机器数中，___C_____的零的表示是唯一的。
A.原码B.反码
C.补码D.原码和反码
4.下列数中最大的是____B____。
A.（10010101）2B.（227）8
C.（96）16D.（143）5
5.计算机采用分级存储体系的主要目的是_____D___。
A.便于读写数据B.减小机箱的体积
C.便于系统升级D.解决存储器容量、价格和速度间的矛盾
6.和外存相比，内存的特点是____C____。
A.容量大、速度快、成本低B.容量大、速度慢、成本高
C.容量小、速度快、成本高D.容量小、速度快、成本低
7.指令系统中采用不同寻址方式的目的是____B____。
A.实现存储程序和程序控制B.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性
C.可以直接访问外存D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
8.中央处理器是指__D______。
A.运算器和控制器B.控制器
C.运算器D.运算器、控制器和存储器
9.操作控制器的功能是_D______。
A.产生时序信号B.从主存取出一条指令
C.完成指令操作译码D.从主存取出指令，完成指令操作译码，产生有关的控制信号
10.系统总线中地址线的功能是____B____。
A.用于选择主存单元B.用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址
C.用于选择进行信息传输的设备D.用于传送物理地址和逻辑地址
11.在微型计算机系统中，外围设备通过__A______与计算机主板的系统总线相连。
A.适配器B.缓冲器C.计数器D.寄存器
12.中断发生时，由硬件保护片更新程序计数器PC，而不是由软件完成，主要是为了______C__。
A.提高CPU的执行速度B.节省内存
C.能进入中断处理程序并能正确返回原程序D.使中断处理程序易于编制，不易出错
13.冯·诺依曼计算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.存储器按内部选择地址
14.计算机内的信息以二进制方式表示的理由是____C____。
A.节约电子元件B.运算速度快
C.物理器件性能所致D.信息可以高速处理
15.计算机系统采用补码运算的目的是___D_____。
A.简化计算机的设计B.提高运算速度
C.与手工运算保持一致D.提高运算的精度
16.定点16位计算机，采用2的补码形式表示16位带符号二进制整数，可以表示的数的范围是____D____。
A.-32767～+32767B.-32768～+32768
C.-32767～+32768D.-32768～+32767
？
17.存储单元是指____C____。
A.存放一个二进制信息位的存储元B.存放一个机器字的所有存储元集合
C.存放一个字节的所有存储元集合D.存放两个字节的所有存储元集合
18.变址寻址方式中，操作数的有效地址为___C_____。
A.基址寄存器内容加上形式地址（位移量）B.堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）
C.变址寄存器内容加上形式地址（位移量）D.程序计数器内容加上形式地址（位移量）
？
19.下面关于RISC技术的描述中，正确的是____D____。
A.RISC的主要目标是减少指令数量
B.为了实现兼容，新设计的RISC系统是从原来CISC系统中选取一部分指令组成的
C.采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期比较简单的情况
D.RISC设有独立的乘、除法指令和浮点运算指令
20.同步控制是____D____。
A.只适用于CPU控制的方式B.只适用于外设控制的方式
C.所有指令执行都相同的方式D.由统一时序信号控制的方式
21.CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是___B_____。
A.地址寄存器B.程序计数器
C.指令寄存器D.状态条件寄存器
22.数据总线的宽度由总线的____A____定义。
A.物理特性B.电气特性
C.功能特性D.时间特性
23.计算机外围设备是指___D_____。
A.输入/输出设备B.外存设备
C.远程通信设备D.除了主机以外的所有设备
？
24.如果认为CPU等待设备的状态信号是处于非工作状态（即踏步等待），那么下面几种主机与外设数据传送方式中，主机与外设是串行工作的是__A____。
A.程序查询方式B.中断方式
C.通道方式D.DMA方式
25．主存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来___D_____。
A.存放数据B.存放程序C.存放微程序D.存放数据和程序
26．用来管理计算机系统资源并调度用户作业程序的软件叫做__A____。
A．操作系统B．调度机程序C．系统程序D．支撑软件
27.寄存器间接寻址方式的操作数保存在__A____中。
A．主存单元B．通用寄存器
C．程序计数器D．堆栈
28．运算器虽然由很多部件组成，但是其核心部件是___B__.
A.数据总线B.算术逻辑单元C.多路开关D.累加寄存器
29．计算机硬件可以直接执行的语言是_B___。
A.符号语言B.机器语言
C.机器语言和汇编语言D.汇编语言
30．针对8位二进制定点整数，下列说法中___A___是正确的。
A．-127的补码为10000000B．-128的补码等于10000000
C．+1的移码等于-127的反码D．0的补码等于1的反码
31.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是__A__。
A.每一条机器指令由一段微指令组成的微程序解释执行
B.每一条机器指令由一条微指令来执行
C.一段机器指令组成的程序可以由一条微指令来执行
D.一条微指令由若干条机器指令组成
32．计算机使用总线结构的主要优点是___C__。
A.减少了信息传送量B.提高了信息传送速度
C.减少了信息传输线的数量D.缩短了存储器的访问周期
33.程序控制类指令的功能是___D__。
A.进行算术运算和逻辑运算
B.进行主存和CPU之间的数据传送
C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送
D.改变程序执行的顺序
34．主存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来____D____。
A.存放数据B.存放程序
C.存放微程序D.存放数据和程序
35.寄存器间接寻址方式的操作数保存在___A___中。
A．主存单元B．通用寄存器
C．程序计数器D．堆栈
36．CPU主要包括___D__。
A.控制器B.运算器
C.A和BD.C和高速存储器
37．下述I/O控制方式中，_B____主要由程序实现。
A.PPU方式B.中断方式C.DMA方式D.通道方式
38．从器件角度看，计算机经历了四代变化，但是从计算机系统结构上看，至今绝大多数计算机还是__B__结构的计算机。
A.并行B.冯·诺依曼C.智能D.实时处理
39．下列数中最小的是__A__。
A.（101001）2B.（52）8C.（2B）16D.（44）10
40.定点16位字长的计算机，采用2进制补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是__A___。
A.（-215）—（215-1）B.-（215-1）--（215-1）
C.（-215+1）--（215）D.（-215）--（215）
41.指令周期是指___D__。
A.CPU从主存取出一条指令的时间B.时钟周期时间
C.CPU执行一条指令的时间D.A和C
42.在CPU中，跟踪指令后继地址的寄存器是_B___。
A.主存地址寄存器B.程序计数器
C.指令寄存器D.状态条件寄存器
43.为了便于实现多级中断，保存中断现场最有效的方法是采用__B___。
A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存
44.单地址指令为了完成两个数的算术运算，除了地址码字段指明一个操作数外，另一个操作数通常采用__A__寻址方式。
A.隐含B.堆栈C.立即D.间接
45.在下列有关补码运算的描述中，正确的是_B___。
A.补码加减法运算时符号位不能参与运算
B.补码加法运算中只有同符号数相加才可能产生溢出
C.补码减法运算中只有同符号数相减才可能产生溢出
D.补码加减法运算无法通过符号位来判断是否溢出
46.在下面有关浮点运算器的描述中，正确的是__C___。
A.尾数部件在某种情况下可能处理阶码
B.阶码部件可以实现加、减、乘、除四种运算
C.阶码部件只进行阶码的相加、相减和比较操作
D.尾数部件只进行乘、除运算
二、简答题
1.DRAM为什么要刷新？
刷新方式有几种方式？
答：
（1）DRAM刷新的目的是为了补充存储元的漏电；
（2）刷新方式有三种：
集中式刷新；分散式刷新；异步式刷新。
2.RISC指令系统的最大特点是什么？
答：
（1）指令数量少，简单；
（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少
（3）只有存数、取数指令访问内存
3.CPU中包含哪几种主要寄存器？
答：
（1）指令寄存器IR；
（2）程序计数器PC；（3）地址寄存器AR；
（4）缓冲寄存器DR；（5）累加寄存器AC；（6）状态条件寄存器PSW
4.简述总线结构对计算机性能的影响。
答
（1）影响最大存储容量；
（2）影响指令系统；
（3）影响吞吐量。
5.简述计算机存储器分级结构的含义和组成。
答：
为了解决存储器容量、速度、价格差异而提出存储器分级结构，一般为三级存储体系，即Cache—主存—外存。
Cache解决CPU与主存的速度问题，主存与一部分外存构成虚拟存储器，解决了主存容量问题。
6.指令的寻址方式有几种？
答：
（1）顺序寻址方式：
指令地址在PC寄存器中，程序执行时PC依次增量；
（2）跳跃寻址方式：
程序转移执行顺序时，后续指令地址不是由PC指出，而是由指令指出。
7.什么是指令周期？
答：
从取指令到指令执行完毕的整个过程，分为取指周期和执行周期，由若干个CPU周期组成。
8.什么是总线？
总线可以分成几类？
答：
（1）总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共数据通道。
（2）分为内部总线、系统总线、I/O总线三类。
10．说明总线结构对计算机系统性能的影响。
答：
（1）影响最大存储容量；
（2）影响指令系统；（3）影响影响总线的吞吐量。
11．CPU中有哪些寄存器，其主要功能是什么？
答：
（1）指令寄存器IR：
保存正在执行的指令；
（2）程序计数器PC：
跟踪下一条指令的地址；
（3）地址寄存器AR：
保存CPU访存的地址；
（4）缓冲寄存器DR：
暂存CPU和外界交换的数据；
（5）通用寄存器：
暂存用户数据；
（6）状态条件寄存器：
记录指令执行的状态。
12．一个完整的指令系统应该包括哪几类指令？
答：
数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈操作指令、字符串处理指令、特权指令。
13．计算机管理外围设备有几种方式？
答：
（1）程序查询方式；
（2）程序中断方式；（3）DMA方式；（4）通道方式；
（5）外围处理机方式。
13．计算机管理外围设备有几种方式？
答：
（1）程序查询方式；
（2）程序中断方式；（3）DMA方式；（4）通道方式；
（5）外围处理机方式。
14．简述Cache的基本工作原理。
答：
（1）CPU发出访存请求，发出访存地址
（2）查CAM，判断该地址的内容是否在Cache中
（3）如果在Cache中，则对Cache进行访存操作，并结束，否则执行下一步
（4）CPU访问主存
（5）将主存地址相邻页面更新到Cache。
15．简述虚拟存储器的概念。
答：
将主存和一部分外存合在一起统一编址就形成了虚拟存储器，有操作系统专门的虚拟存储器控制程序控制。
可以扩充主存的容量。
21．数字电子计算机和外设进行数据交换有几种方式？
答：
程序查询方式；中断方式；DMA方式；通道方式；外围处理机方式。
三、分析题
1.下图所示为某SRAM的写入时序图，时序设计并不合理，请分析此时序的不合理之处，并提出改进建议。
答：
1.不合理之处：
地址信号在写过程中有变化；数据信号在写过程中有变化。
（4分）
2.改进建议：
可以有多种方案，但是核心是保证地址信号始终稳定有效。
（3分）
2.下图所示为4位二进制对2求补电路的逻辑图，请分析它的工作原理。
答：
说明：
本题的分析方式可以有多种，可以通过逻辑表达式分析的方式，也可以从工作过程分析的方式来分析。
但应该包括以下几个要点，切中要点即可得分。
1.数学模型：
求补过程是寻找最低位的‘1’，然后将这个‘1’后面的高位二进制变反。
2.如何寻找最低位的‘1’：
由图中的或门实现。
3.如何对二进制变反：
和‘1’进行异或操作。
4.E为求补模式，‘1’为求补，‘0’为不求补，并由图中与门来控制模式。
3.分析题
下图所示为某SRAM芯片的读操作时序，请分析它的工作原理。
答：
（1）地址有效；
（2）片选有效；（3）数据输出
（4）片选禁止，数据输出维持；（5）地址信号停止
4.下图所示为1位BCD码加法器的逻辑图，请分析它的工作原理。
答：
说明：
本题的分析方式可以有多种，但应该包括以下几个要点，切中要点即可得分。
1.数学模型：
两个1位BCD码数据相加时可能会超出BCD码表示范围，所以在必要的时候需要进行加6调整（3分）
2.如何判断是否需要调整：
当和大于9时（包括大于15的情况）需要进行加6调整，判断逻辑表达式为
（4分）
3.如何进行调整：
当需要调整时Ci+1为1，则电路最上方的加法逻辑会加上0110，即执行了加6调整。
（3分）
55
6．下图所示为静态RAM写周期时序图，请分析它的工作原理。
（13分）
答：
1．下图所示为一位BCD码加法器的逻辑框图，请分析它的工作原理。
在采用十进制运算时，和大于9便产生进位，但BCD码运算只有当和大于15时才产生进位，所以当和数大于9时需要对和数加6调整。
加6调整的逻辑为：
当需要进行加6调整时，一定有最终向前进位，所以Ci+1既被当作加6调整逻辑，又被当作最终向前进位信号。
五、存储器设计
1.CPU的地址总线为16位，数据总线为8位。
请用16K*8的SRAM芯片设计一个64K*8的存储系统。
（1）设计这样的存储系统需要多少片16K*8的存储芯片？
并说明每一个存储芯片工作的地址区间
（2）画出存储系统与CPU的连接逻辑图
答：
1.需要4片，每一片工作的地址区间为：
1#:
0～16K-1；2#:
16K～32K-1；3#:
32K～48K-1；4#:
48K～64K-1。
2.连接逻辑图
地址译码逻辑可以有多种设计方式，使用2:
4译码器、3:
8译码器、直接逻辑设计均可得分，下图为2:
4译码器的地址译码逻辑，另外两个与其相似。
2.存储器设计
CPU的地址总线为16位，数据总线为16位。
请用32K*8的SRAM芯片设计一个64K*16的存储系统。
（1）设计这样的存储系统需要多少片16K*8的存储芯片？
并说明每一个存储芯片工作的地址区间
（2）画出存储系统与CPU的连接逻辑图
答：
1.需要4片，每两片为1组，每一组工作的地址区间为：
1组:
0～32-1；2组:
32K～64K-1。
2.连接逻辑图
存储器设计
3.请使用1K×8的SRAM芯片组成4K×8的存储系统，画出存储器系统和CPU的连接逻辑图，并指明每一个芯片的工作地址区间。
其中CPU的访存请求信号为MREQ，低电平有效。
答：
1＃：
0～1K-1；2＃：
1K～2K-1；3＃：
2K～3K-1；4＃：
3K～4K-1
4.请用2K*4的静态RAM芯片设计出4K*8的存储系统，画出存储系统与CPU连接的逻辑图，并说明每一个芯片工作的地址空间。
答：
工作地址空间：
1#,2#：
0～2K-1
3#,4#：
2K～4K-1
5.请使用1K×8的SRAM芯片组成4K×8的存储系统，画出存储器系统和CPU的连接逻辑图，并指明每一个芯片的工作地址区间。
其中CPU的访存请求信号为MREQ，低电平有效。
答：
两个芯片的工作地址空间相同，为0～4K-1（0000H～0FFFH）
6.请用2K*4的静态RAM芯片设计出4K*8的存储系统，画出存储系统与CPU连接的逻辑图，并说明每一个芯片工作的地址空间。
答：
各芯片工作的地址区间：
1#:
0000H—1FFFH共8KROM
2#:
2000H—3FFFH共8KRAM
3#:
4000H—5FFFH共8KRAM
4#:
F800H--0FFFFH共2KRAM
六、综合设计（13分×1＝13分）
1.现有下图所示的8位单总线模型机数据通路，假设所有的立即数都由最下方的8位数据开关输入，ALU执行算术加法的控制信号为S3=1，S2=0，S1=0，S0=1，M=0，
=1，存储芯片中已存满数据，8位数据开关可以瞬间送出8位数据。
请回答以下问题：
（1）在此数据通路的基础上设计一种微程序控制使用的微指令格式。
（2）设计指令ADD[01H]，[02H]执行的动作序列（不考虑取指令动作），用方框流程图的形式描述。
该指令执行加法运算，从存储器[01H]单元内取出的一个字节加上从[02H]单元内取出的一个字节，结果保存回[01H]单元。
答：
1.
（1）将数据通路中的各个控制信号总结成一个水平微指令，位序可以不同，但是应该至少包含13个微命令，完整可得3分；
（2）设计了顺序控制字段可得2分。
2.说明：
本题的设计方式有多种，但是应该包含三个部分：
①从存储器取数打入DR2，②从存储器取数打入DR1，③执行加法运算并保存结果。
方框流程图的设计完成ADD指令要求即可得满分，基本结构正确得6分。
如果没有使用方框流程图的形式而是采用动作序列的形式描述，最高得7分。
（1）从[02H]取数送至DR2
L，
H，
H；
8位数据开关置数为02H，LDARH，发T3，地址打入AR；
H，
L，WEL，读出数据；
LDDR1L，LDDR2H，发T4，数据打入DR2。
（2）从[01H]取数送至DR1
L，
H，
H；
8位数据开关置数为01H，LDARH，发T3，地址打入AR；
H，
L，WEL，读出数据；
LDDR1H，LDDR2L，发T4，数据打入DR1。
（3）执行加法并保存结果（此时AR内容为01H）
H，
L，S3H，S2L，S1L，S0H，ML，
H，做加法
L；WEH，发T3，写入存储器。
H,
H,
H。
指令执行结束。
2.综合设计（13分×1＝13分）
现有下图所示的8位单总线模型机数据通路，请回答下问题：
（1）在此数据通路的基础上设计取指令操作的操作动作序列。
（2）在此数据通路的基础上设计指令ADD[01H]执行的微程序，用方框流程图的形式描述，并做简要说明。
该指令为1次访存指令，指令功能是将存储器01H单元的一个字节数据和累加器中的数据做加法，结果保存在累加器中。
答：
1.PCAR，PC+1，ARABUS，RD，DRDBUS，IRDR。
也可以用文字叙述，但是操作顺序不能出错。
满分6分。
2.微程序和说明如下所示，微程序设计正确得5分，文字说明合理得2分。
3.综合设计
有下图所示的运算器数据通路，拥有3个通用寄存器，可以实现三种运算（算术加法、算术减法、直接通过ALU），并在图上标出了各个控制信号。
（1）请据此设计一种微指令格式，并说明各个控制位的作用。
（2）请设计一个微程序，可以在此数据通路上实现十进制加法，画出微程序的方框语言流程图。
答：
信号如下图所示，标出其中信号即可（5分）。
微指令格式（5分）：
方框语言流程图（10分）：
综合设计答题要点（共20分）
2.见图2，根据图1所标出的控制信号设计微指令，（5分）
1.见图1，需要标出各个控制信号（6分）；
1－13位为控制信号，各个控制信号与微指令的位一一对应；
14-18位为公共控制信号，所涉及的部件可以不在图1中标出；
19位为测试位，至少有1位；
20-23位为微地址，至少有4位。
3.见图3，根据数据通路设计方框语言流程图。
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