历年计算机组成与结构期末考试试题及答案1.docx
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历年计算机组成与结构期末考试试题及答案1
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______。
A．立即数和栈顶；
B．暂存器；
C．栈顶和次栈顶；
D．累加器。
2．______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______。
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______。
A．128K；
B．64K；
C．64KB；
D．128KB。
5．主机与设备传送数据时，采用______，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______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______。
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______。
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______。
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______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______。
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_____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______。
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______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______。
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，______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______。
A．48；
B．46；
C．17；
D．22．
18．在间址周期中，______。
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______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______。
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，最小正数为
，最大负数为，最小负数为。
2．指令寻址的基本方式有两种，一种是寻址方式，其指令地址由给出，另一种是寻址方式，其指令地址由给出。
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。
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。
4．一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须。
尾数右移1位，阶码。
5．存储器由m（m＝1，2，4，8…）个模块组成，每个模块有自己的和
寄存器，若存储器采用编址，存储器带宽可增加到原来的________倍。
6．按序写出多重中断的中断服务程序包括、、、
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
2．快速缓冲存储器
3．基址寻址
4．流水线中的多发技术
5．指令字长
四、计算题（5分）
设机器数字长为8位（含1位符号位），设A＝
，B＝
，计算[A
B]补，并还原成真值。
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）
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）
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）
（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。
2．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）
七、设计题（10分）
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。
（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。
计算机组成原理试题答案
（一）
一、选择题（共20分，每题1分）
1．C2．C3．B4．B5．A6．B7．C
8．C9．C10．A11．D12．B13．B14．D
15．B16．A17．D18．C19．B20．C
二、填空（共20分，每空1分）
1．A．A．2127（1-2－23）B．2－129C．2－128（-2－1-2－23）D．-2127
2．A．顺序B．程序计数器C．跳跃D．指令本身
3．A．90nsB．280ns
4．A．A．增加B．加1
5．A．地址B．数据C．模mD．m
6．A．保护现场B．开中断C．设备服务D．恢复现场
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、（共5分）
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．（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．（6分，每写出一种给1分，最多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）。
4．（5分）答：
（1）根据IR和MDR均为16位，且采用单字长指令，得出指令字长16位。
根据105种操作，取操作码7位。
因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取2位寻址特征，能反映四种寻址方式。
最后得指令格式为：
7
2
7
OP
M
AD
其中OP操作码，可完成105种操作；
M寻址特征，可反映四种寻址方式；
AD形式地址。
这种格式指令可直接寻址27=128，一次间址的寻址范围是216=65536。
（2）双字长指令格式如下：
7
2
7
OP
M
AD1
AD2
其中OP、M的含义同上；
AD1∥AD2为23位形式地址。
这种格式指令可直接寻址的范围为223=8M。
（3）容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M×16位的存储器。
可采用双字长指令，直接访问4M存储空间，此时MAR取22位；也可采用单字长指令，但RX和RB取22位，用变址或基址寻址访问4M存储空间。
六、（共15分）问答题
1．（8分）答：
（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→R
T1M（MAR）→MDR，（PC）+1→R2
T2MDR→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→R1
T1（R1）+（ACC）→R2；ACC通过总线送ALU
T2R2→ACC；结果→ACC
2．（7分）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。
七、设计题（共10分）
答：
（1）主存地址空间分配。
（2分）
A15…A11…A7……A0
最大4K2K×8位ROM2片
相邻4K4K×4位RAM2片
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地址空间为用户程序区，选用2片8K×8位RAM芯片。
（1分）
（3）存储芯片的片选逻辑图（5分）
计算机组成原理试题
（二）
一、选择题 （共 20题，每题1分， 共 20 分）
1. 在下列机器数______中，零的表示形式是唯一的。
A．原码 B．补码 C．反码 D．原码和反码 2. CRT的分辨率为1024×1024，颜色深度为8位，则刷新存储器的存储容量是______。
A．2MB B．1MB C．8MB D．1024B 3. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______来实现。
A．原码运算的二进制减法器 B．补码运算的二进制减法器 C．补码运算的十进制加法器 D．补码运算的二进制加法器 4. 在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为______。
A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址
5. 信息只用一条传输线 ，且采用脉冲传输的方式称为______。
A.串行传输 B.并行传输 C.并串行传输 D.分时传输 6. 和外存储器相比，内存储器的特点是______。
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. CPU响应中断的时间是______。
A．中断源提出请求 B．取指周期结束 C．执行周期结束。
8. EPROM是指______。
A. 读写存储器 B. 只读存储器
C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器
9. 下列数中最小的数是______。
A．（1101001）2 B．（52）8 C．（133）8 D．（30）16 10. 假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是______。
A．11001011 B．11010110 C．11000001 D．11001001 11. 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用______。
A. 堆栈寻址方式 B. 立即寻址方式 C.隐含寻址方式 D. 间
接寻址方式
12. 用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。
A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器
间接
13. 中央处理器（CPU）包含______。
A．运算器 B．控制器
C．运算器、控制器和cache D．运算器、控制器和主存储器
14. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是______。
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
15. 在集中式总线仲裁中，______方式响应时间最快。
A．链式查询 B.计数器定时查询 C.独立请求 D.以上
三种相同
16. PCI总线的基本传输机制是______。
A．串行传输 B．并行传输 C．DMA式传输 D．猝发式
传输
17. 中断向量地址是______。
A．子程序入口地址 B．中断服务子程序入口地址 C．中断服务子程序出口地址 D．中断返回地址 18. CD-ROM是______型光盘。
A．一次 B．重写 C．只读
19. 某计算机字长是16位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是______。
A．512K B．1M C．512KB
20．一个16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是______。
A．48 B．46 C．36 D.40
二、填空题（共 7 题，每空1分， 共20分）
1. 计算机系统是由______和软件两大部分组成，软件又分为_______和________。
2. 系统总线按传输信息的不同分为地址总线、________、_________三大类。
3. 四位二进制补码所能表示的十进制整数范围是______至______。
4. 半导体SRAM靠______存储信息，半导体DRAM靠______存储信息。
5. 动态RAM的刷新方式通常有_______、________、_______三种。
6. 完整的指令周期包括取指、______、______、_____四个子周期，影响指令流水线性能的三种相关分别是______相关、_______相关和控制相关。
7. Cache和主存地址的映射方式有__________、__________、_________三种。
三、简答题（共 2题，每题5分， 共10分）
1．什么叫指令？
什么叫指令系统？
2. 一次程序中断大致可分为哪几个阶段？
四、应用题（共 5 题，每题10 分， 共 50 分）
1. 设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？
若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？
由此可得出什么结论？
2．设某机有四个中断源A、B、C、D，其硬件排队优先次序为A,B,C,D，现要求将中断处理次序改为D,A,C,B。
（1）写出每个中断源对应的屏蔽字。
（2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。
设每个中断源的中断服务程序时间均为20s。
3.设机器数字长为8位（含一位符号位），若A = +15，B = +24，求[A+B]补
和[A-B]补并还原成真值。
4. 某机字长16位，存储字长等于指令字长，若存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为-64~+63,16个通用寄存器可作为变址寄存器。
设计一套指令格式，满足下列寻址类型的要求。
（1）直接寻址的二地址指令3条；
（2）变址寻址的一地址指令6条； （3）寄存器寻址的二地址指令9条； （4）直接寻址的一地址指令13条。
5．设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用-MREQ（低电平有效）作访存控制信号，R/-W作读写命令信号（高电平为读，低电评为写）。
现有8片8KX8位的RAM芯片与CPU相连，试回答：
（1）用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图；
（2）写出每片RAM的地址范围； （3）根据图
（1），若出现地址线A13与CPU断线，并搭接到高电平上,将出现什么后果？
计算机组成原理试题
（二）答案
一、选择题
1. B 2. B 3. D 4. B 5. A 6. C 7. C 8. C 9. B 10. D 11. C 12. C 13. C 14. B 15. C 16. D 17. B 18. C 19. A 20. B
二、填空题
1.硬件 系统软件 应用软件2数据 地址控制 3 +15 -16 4.触发器 电容 5集中 分散 异步 6间址 执行 中断 结构 数据 控制 7直接映射 全相连 组相连
三、简答题
1指令是计算机执行某种操作的命令，也就是常说的机器指令。
一台机器中所有机器指令的集合，称这台计算机的指令系统。
2答：
一次程序中断大致可分为五个阶段。
中断请求（1分）中断判优（1分）中断响应（1分）中断服务（1分）中断返回（1分）
四、应用题
1解：
先通过主频求出时钟周期，再求出机器周期和平均指令周期，最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。
计算如下：
时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6 =125ns 机器周期=125ns×2=250ns
平均指令周期=250ns×2.5=625ns
平均指令执行速度=1/625ns=1.6MIPS
当参数改变后：
机器周期= 125ns×4=500ns=0.5µs 平均指令周期=0.5µs×5=2.5µs
平均指令执行速度=1/2.5µs=0.4MIPS
结论：
两个主频相同的机器，执行速度不一定一样。
2
（1）在中断处理次序改为D > A > C > B后，每个中断源新的屏蔽字如表所示。
（5分）
（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如图所示（5分）
3解：
∵ A = +15 = +0001111，B = +24 = +0011000 ∴ [A]补 = 0,0001111，[B]补 = 0,0011000，[-B]补 = 1,1101000
则[A-B]补 = [A]补 + [-B]补 = 0,0001111
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