计算机组成与结构习题集.docx
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计算机组成与结构习题集
计算机组成与结构习题集
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第二章：
数字化信息的编码与数据表示
1.写出十进制数24的8421码、5211码、2421码、4311码、84-2-1码、余3码、格雷码。
8421码00100100
5211码0100011100110111
2421码10000100100010100010010000101010
4311码001110000011011000110101
84-2-1码01100100
余3码01010111
格雷码00110110
此题的十进制数数值会有变化
2.写出下列各数的原码、反码、补码、移码表示（用8位二进制数），其中MSB是最高位（又是符号位），LSB是最低位，如果是小数，小数点在MSB之后；如果是整数，小数点在LSB之后。
①-35/64②23/128③-127④用小数表示-1⑤用整数表示-1
二进制数
原码
反码
补码
移码
-35/64
-0.1000110
11000110
10111001
10111010
不存在
23/128
0.0010111
00010111
00010111
00010111
不存在
-127
-1111111
11111111
10000000
10000001
00000001
小数表示-1
-1.0000000
不存在
不存在
1.0000000
不存在
整数表示-1
-0000001
10000001
11111110
11111111
01111111
注意：
①机器数为8位，其中1位符号位，数值部分为7位
②移码只用来表示浮点数的阶码，所以只有整数形式的移码，不存在小数形式的移码。
③定点小数-1只存在补码形式
此题的十进制数数值会有变化
3、某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。
若用定点小数表示，则最大正小数为__B___。
A+（1–2-32）B+（1–2-31）C2-32D2-31
4、8位定点字长的字，采用二进制补码表示时，一个字所能表示的整数范围是__A___。
A.–128~+127B.–127~+127
C.–129~+128D.-128~+128
5、用64位字长（其中无符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是_A_。
A[0，264–1]B[0，263–1]
C[0，262–1]D[0，263]
6、设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问：
（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？
最小负数是多少？
最大正数是231-1最小负数是-（231-1）
（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？
最小负数是多少？
最大正数是1-2-31最小负数是-（1-2-31）
7、定点16位字长的字（其中1位符号位），采用二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）~+215D-215~+215
8、用32位字长（其中1位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是_以下都不对_。
A[0，1–2-32]B[0，1–2-31]C[0，1–2-30]D[0，1]
编码形式不同，所能表示的数值范围不同。
若采用补码形式，所能表示的数值范围是[-1，1-2-31]
若采用原码、反码形式，所能表示的数值范围是[-（1-2-31），1-2-31]
9、已知X为整数，且[X]补=10011011，则X的十进制数值是__B__。
A+155B–101C–155D+101
10、将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码3位，用补码表示；尾数9位，用补码表示。
①27/64②-27/64
①27/64=0.01101100B=0.1101100B*2-01
[27/64]浮=01101100111
②-27/64=-0.01101100B=-0.1101100B*2-01
[-27/64]浮=10010100111
11、若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是_C_。
A阶符与数符相同为规格化数
B阶符与数符相异为规格化数
C数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数
D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数
12、“8421码就是十进制数”的说法对吗？
为什么？
不对，“8421码”是一种4位基2码，常常用来表示1位十进制数。
二进制数是任意位基2码。
13、设有效信息为10101101，其偶校验的值为什么？
其偶校验的值为1
此题的有效信息数值会有变化
14、设有效信息为10101101，若要求海明码不仅具有一位纠错能力，还要能发现两位错，请设计其海明码（设每个校验组均采用偶校验）。
①根据对海明码的要求r取5
②海明码编排P5D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1
0101001101100
③编码P1=D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7=1⊕0⊕1⊕0⊕0=0
P2=D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7=1⊕1⊕1⊕1⊕0=0
P3=D2⊕D3⊕D4⊕D8=0⊕1⊕1⊕1=1
P4=D5⊕D6⊕D7⊕D8=0⊕1⊕0⊕1=0
P5=D1⊕D2⊕D3⊕D5⊕D6⊕D8=1⊕0⊕1⊕0⊕1⊕1=0
④海明码为：
010*********
此题的有效信息数值会有变化
15、设有效信息为10101101，选择生成多项式为1011，求其CRC码。
CRC码为：
10101101000
此题的有效信息数值会有变化
第三章：
运算方法与运算部件
1.已知x和y，用变形补码计算x+y和x-y，并对结果进行讨论。
①x=0.1101y=-0.1110
②x=-0.1011y=0.1111
③x=-0.1110y=-0.1100
①[X]补=001101[Y]补=110010
[X]补+[Y]补=001101+110010=111111无溢出
∴[X+Y]补=111111X+Y=-0.0001
[X]补+[-Y]补=001101+001110=011011溢出
②[X]补=110101[Y]补=001111
[X]补+[Y]补=110101+001111=000100无溢出
∴[X+Y]补=000100X+Y=0.0100
[X]补+[-Y]补=110101+110001=100110溢出
③[X]补=110010[Y]补=110100
[X]补+[Y]补=110010+110100=100110溢出
[X]补+[-Y]补=110010+001100=111110无溢出
∴[X-Y]补=111110X-Y=-0.0010
此题xy的数值会有变化
2、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过__D__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原码运算的十进制加法器
D补码运算的二进制加法器
3、已知x=0.1011，y=-0.0100，用下列各法求x*y。
①原码一位乘法
②原码两位乘法
③补码一位乘法（校正法）（一位判定法）
④补码一位乘法（Booth法）（两位判定法）
⑤补码两位乘法
此题xy的数值会有变化，算法可以任选一种，应注意算法的过程。
4、已知x=0.1011，y=-0.1100，用下列各法求x/y。
①原码一位除法（恢复余数法）
②原码一位除法（不恢复余数法）
③补码一位除法
此题xy的数值会有变化，算法可以任选一种，应注意算法的过程。
5、已知浮点数x=0.1011*210，y=-0.1100*211，尾数6位（含1位符号位）用补码，阶码4位（含2位符号位）用移码，求x+y、x-y、x*y、x/y。
此题xy的数值会有变化，算法可以任选一种，应注意算法的过程。
第四章：
指令系统
1、什么是指令？
什么是指令系统？
指令：
指计算机的硬件能够直接识别的命令
指令系统：
计算机系统中全部指令的集合
2、指令字中有哪些字段，各有何作用？
指令字中包含两个字段：
操作码和地址码
操作码：
用来指明操作的功能
地址码：
用来确定操作的对象在哪里、操作的结果存放在哪里、下一条指令在哪里
3、假设某计算机指令字长为32位，具有二地址、一地址、零地址3种指令格式，每个操作数地址规定为8位。
若操作码字段规定为8位，现已设计出K条二地址指令，L条一地址指令，问最多还能设计出多少条零地址指令？
28-K-L
此题的关键是“操作码字段规定为8位”，指令总数为28
4、假设某计算机指令字长为20位，具有二地址、一地址、零地址3种指令格式，每个操作数地址规定为6位。
当双操作数指令条数为最大值，单操作数指令条数也为最大值时，该计算机系统最多可有多少条指令？
其中，3种指令各有多少条？
双操作数指令28-1
单操作数指令26-1
零操作数指令26
最多可有指令（28-1）+（26-1）+26
此题的关键是“指令条数为最大值”，需要进行操作码的扩展。
5、根据操作数所在位置，指出其寻址方式：
操作数在寄存器中，为⑴寻址方式；操作数地址在寄存器中，为⑵寻址方式；操作数在指令中，为⑶寻址方式；操作数地址（主存）在指令中，为⑷寻址方式。
操作数的地址，为某一寄存器中的内容与位移量之和则可以是⑸，⑹，⑺寻址方式。
⑴寄存器⑵寄存器间接⑶立即⑷直接
⑸基址⑹变址⑺相当⑸⑹⑺可互换
6、若基址寄存器的内容为3000H，变址寄存器的内容为02B0H，指令中的地址码为1FH，当前正在执行的指令地址为3A00H，问：
基址寻址方式的访存有效地址为多少？
变址寻址方式的访存有效地址为多少？
相对寻址方式的访存有效地址为多少？
基址寻址方式的访存有效地址为3000H+1FH=301FH
变址寻址方式的访存有效地址为02B0H+1FH=02CFH
相对寻址方式的访存有效地址为3A00H+1FH=3A1FH
7、变址寻址方式中，操作数的有效地址等于__C__。
A基值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程序记数器内容加上形式地址（位移量）
8、寄存器间接寻址方式中，操作数处在__B__。
A.通用寄存器B.主存单元C.程序计数器D.堆栈
9、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进行主存与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改变程序执行顺序
10、指令系统采用不同寻址方式的目的是__B__。
A实现存贮程序和程序控制；
B缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性；
C可直接访问外存；
D提供扩展操作码的可能并降低指令译码的难度；
第五章：
中央处理器CPU
1、在CPU中，指令寄存器的作用是_⑴_，程序计数器的作用是__⑵__，程序状态字寄存器PSW的作用是__⑶__，地址寄存器的作用是__⑷__。
⑴存放当前执行的指令
⑵存放要执行的指令的地址
⑶存放程序执行的某些状态标志
⑷存放主存操作数的地址
2、微指令分为水平型微指令和____⑴____。
____⑵___可同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比_____⑶____快。
在实现微程序时，取下一条微指令和执行本条微指令一般是___⑷____进行的，而微程序之间是____⑸_____执行的。
实现机器指令的微程序一般是存放在____⑹_____中的，而用户可写的控制存储器则由____⑺____组成。
⑴垂直型微指令⑵水平型微指令⑶垂直型微指令
⑷并行（同步、同时）⑸顺序（串行）⑹只读存储器（ROM）
⑺可读写存储器（RAM）
3、指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式，采用跳跃寻址方式，可以实现__D__。
A堆栈寻址；
B程序的条件转移；
C程序的无条件转移；
D程序的条件转移或无条件转移；
4、以下叙述中正确描述的句子是：
__AD___。
A同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作
B同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作
C同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作
D同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作
5、CPU从__⑴__取出一条指令并执行这条指令的时间和称为__⑵__。
由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是__⑶__。
⑴.主存⑵.指令周期⑶.不一定相同的
6、指令周期是指__C___。
ACPU从主存取出一条指令的时间；
BCPU执行一条指令的时间；
CCPU从主存取出一条指令加上CPU执行这条指令的时间；
D时钟周期时间；
7、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
8、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是__B__。
A.每一条机器指令由一条微指令来执行
B.每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行
C.每一条机器指令组成的程序可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
9、某机采用微程序控制器设计，已知每一条机器指令的执行过程均可分解成8条微指令组成的微程序（其中取指微指令是相同的），该机指令系统采用6位定长操作码格式，问控制存储器至少应容纳多少条微指令？
26*7+1=449
控制存储器至少应容纳449条微指令
注意：
取指微指令是相同的，设置为公共的。
10、某机采用微程序控制方式，共有30个微命令，分成4个互斥类（每类中的各个微命令是互斥的）各包含5个、8个、14个和3个微命令，采用水平型编码格式的微指令格式，请设计出微指令的具体格式。
控制字段
下址
字段
XXX
XXXX
XXXX
XX
5个8个14个3个
微命令微命令微命令微命令
注意：
每一组所需要的编码数应该是微命令数+1（1个用来表示什么微命令都不发的编码）
11、某计算机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微命令信号如下：
I1：
abcde
I2：
adfg
I3：
bh
I4：
c
I5：
cegi
I6：
ahj
I7：
cdh
I8：
abh
其中，a~j为10种不同性质的微命令。
假设微指令的控制字段为8位，请设计微指令的控制字段格式。
此题的重点是要找出互斥的微命令，采用编码来表示互斥的微命令
互斥的微命令有：
aibfijbgjcfj
dijefhefjfhihi
由于每一组只能节省1位，所以应选择2组互斥的微命令用编码来表示，这2组互斥的微命令应该没有共同的元素。
可选择的互斥组对为：
bij---efhbgj---efh
dij---efhbgj---fhi
选择其中的1对互斥组用编码来表示，其余的微命令采用直接控制方式。
微指令的控制字段格式为：
XX
XX
X
X
X
X
00无00无0无0无0无0无
01b01e1a1c1d1g
10i10f
11j11h
12、同步控制是_C__。
A只适用于CPU控制的方式
B只适用于外围设备控制的方式
C由统一时序信号控制的方式
D所有指令执行时间都相同的方式
13、某机采用两级流水线组织，第一级为取指，译码，需要200ns完成操作，第二级为执行周期，大部分指令需要180ns完成操作，但有两条指令需要360ns才能完成操作，在程序运行时，这类指令所占比例为5%--10%。
由此，机器周期（即一级流水线时间）应选为____A____。
两条执行周期长的指令采用____B____的方法解决。
A200ns
B延长机器周期或另行处理
14、CPU响应中断时需要保护断点和现场，这里的断点指的是___A___，现场指的是___B___、___C___和____D___中的内容，它们通常被保存到___E___。
A当前的程序计数器PC中的内容B程序状态字
C中断屏蔽寄存器DCPU中某些寄存器E堆栈
15、堆栈结构往往用于中断处理中保护现场，它的存取方式是__________。
先入后出
16、中断处理过程中保存现场的工作是___A___。
保存现场中最基本的工作是保存断点和当前状况，其它工作是保存当前寄存器的内容等。
后者与具体的中断处理有关，常在__B___用___C___实现，前者常在__D___用___E___完成。
A必需的B中断服务程序中C进栈指令
D响应中断时E硬件
17、中断禁止与中断屏蔽有何区别？
中断禁止相对于所有的中断源起作用，中断屏蔽相对于具体的中断源起作用
18、中断向量地址是：
__A__。
A子程序入口地址B中断服务例行程序入口地址
C中断服务例行程序入口地址的指示器D中断返回地址
19、为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用__B_。
A通用寄存器B堆栈C存储器D外存
20、提高指令的执行速度的基本途径有哪些？
提高指令的执行速度是计算机系统结构设计的基本任务之一。
有以下三种途径：
⑴提高处理机的工作主频。
⑵采用RISC技术以减少指令执行的平均周期数。
⑶采用指令级并行技术，使多条指令并行执行。
这是目前和将来提高指令执行速度的主要途径。
21、实现指令级并行技术的基本方法有哪些？
实现指令级并行技术的基本方法有三种：
⑴采用流水线技术。
⑵在一个处理机中设置多个独立的功能部件。
⑶采用超长指令字技术
22、由于主存的速度比CPU慢，不能及时提供CPU所需要的指令和数据，现代计算机采取了哪些基本对策？
预取与缓冲技术、Cache技术、多体交叉存取技术
23、关于“数据相关”，现代计算机有哪些基本对策？
24、指令的解释方式有哪几种？
指令的解释方式一般分为顺序、重叠和流水三种。
25、请解释流水线的主要技术指标：
吞吐率、加速比和效率。
吞吐率:
指单位时间内能处理的指令条数或能输出的结果量。
加速比:
指采用流水线方式后的工作速度与等效的顺序串行方式的工作速度之比。
效率:
指流水线中的各功能段的利用率。
26、请解释：
多功能流水线和单功能流水线、静态流水线和动态流水线、线性流水线和非线性流水线。
多功能流水线:
通过各站间的不同联结方式可以同时或不同时地实现多种功能的流水线。
单功能流水线:
只能实现一种固定的专门功能的流水线。
静态流水线:
在同一时间内只能按一种运算的联结方式工作。
动态流水线:
在同一时间内允许按多种不同运算的联结方式工作。
线性流水线:
从输入到输出，每个功能段只允许经过一次，不存在反馈回路。
非线性流水线:
从输入到输出过程中，某些功能段将数次通过流水线
第六章：
存储器件
1、半导体SRAM和DRAM的主要差别是什么？
为什么DRAM的地址一般要分两次接收？
SRAM在不断电的前提下，其中的数据不会丢失；DRAM在不断电的前提下，其中的数据也会丢失
为了减少DRAM的地址引脚数
2、某8位微型机地址码为18位，若使用4Kx4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：
⑴该机所允许的最大主存空间是多少？
⑵若每个模块板为32Kx8位，共需几个模块板？
⑶每个模块板内有几片RAM芯片？
⑷共有多少片RAM芯片？
⑸CPU如何选择各模块板？
⑴218=256KB
⑵256KB/32KB=8个
⑶32KB/（4K*4b）=16片
⑷16*8=128片
⑸CPU采用最高3位地址线（A17A16A15）经译码器选择各模块板
3、存储单元是指_B__。
A存放一个二进制信息位的存贮元
B存放一个机器字的所有存贮元集合
C存放一个字节的所有存贮元集合
D存放两个字节的所有存贮元集合；
4、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是__B__。
A4MBB2MBC2MD1M
5、相联存贮器是按_C__进行寻址的存贮器。
A地址方式B堆栈方式
C内容指定方式D地址方式与堆栈方式
6、某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为_D__。
A64，16B16，64C64，8D16，16
7、某计算机字长16位，它的存贮容量是64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是__B___
A.64KB.32KC.64KBD.32KB
8、某计算机字长32位，其存储容量为16MB，若按双字编址，它的寻址范围是__B__。
A16MBB2MC8MBD16M
9、多体交叉存储主要解决什么问题？
采用多体交叉存储器时,主要由地址的高位部分还是低位部分来选择各个存储体？
多体交叉存储主要是为了解决主存的速度比CPU慢的问题.
采用多体交叉存储器时,主要由地址的低位部分来选择各个存储体。
10、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
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
11、用归零制（RZ）、不归零制（NRZ）、不归零制1（NRZ1）、调相制（PM）、调频制（FM）、改进制调频制（MFM）磁表面存储器记录方式，列出表示二进制序列11001011的各相应的写入电流波形。
此题二进制序列的数值会有变化，应注意各种电流波形的变化规则。
12、具有自同步能力的记录方式是_C、D__。
ANRZ0BNRZ1CPMDMFM
NRZ和NRZI制记录方式是没有自同步能力的
PM，FM，MFM记录方式是有自同步能力的。
13、试分析下图所示写电流波形属于何种记录方式。
⑴调频制（FM）⑵见1就翻的不归零制（NRZ1）⑶调相制（PM）
⑷调频制（FM）⑸不归零制（NRZ）
14、一个完整的磁盘存储器由三部分组成。
其中__A___又称为磁盘机或磁盘子系统，是独立于主机的一个完整设备，_B___是插在主机总线插槽中的一块电路板，__C_是存储信息的介质。
A驱动器B控制器
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