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计算机组成原理期末习题集及答案

本科生期末试卷一

一.选择题（每小题1分,共10分

1.计算机系统中的存贮器系统是指______。

ARAM存贮器

BROM存贮器

C主存贮器

D主存贮器和外存贮器

2.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______。

A+（1–2-32

B+（1–2-31

C2-32

D2-31

3.算术/逻辑运算单元74181ALU可完成______。

A16种算术运算功能

B16种逻辑运算功能

C16种算术运算功能和16种逻辑运算功能

D4位乘法运算和除法运算功能

4.存储单元是指______。

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;

5.相联存贮器是按______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.变址寻址方式中,操作数的有效地址等于______。

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

7.以下叙述中正确描述的句子是:

______。

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

8.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时______。

A减少了信息传输量

B提高了信息传输的速度

C减少了信息传输线的条数

D加重了CPU的工作量

9.带有处理器的设备一般称为______设备。

A智能化

B交互式

C远程通信

D过程控制

10.某中断系统中,每抽取一个输入数据就要中断CPU一次,中断处理程序接收取样的数

据,并将其保存到主存缓冲区内。

该中断处理需要X秒。

另一方面,缓冲区内每存储N个数据,主程序就将其取出进行处理,这种处理需要Y秒,因此该系统可以跟踪到每

秒______次中断请求。

A.N/（NX+Y

B.N/（X+YNC.min[1/X,1/Y]D.max[1/X,1/Y]

二.填空题（每小题3分,共24分

1.存储A.______并按B.______顺序执行,这是C.______型计算机的工作原理。

2.移码表示法主要用于表示A.______数的阶码E,以利于比较两个B.______的大小和

C.______操作。

3.闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及A.______能力,为现有的B.______体

系结构带来巨大变化,因此作为C.______用于便携式电脑中。

4.寻址方式按操作数的A.______位置不同,多使用B.______和C.______型,前者比后者执

行速度快。

5.微程序设计技术是利用A.______方法设计B.______的一门技术。

具有规整性、可维护

性、C.______等一系列优点。

6.衡量总线性能的重要指标是A.______,它定义为总线本身所能达到的最高B.______。

PCI总线的带宽可达C.______。

7.显示适配器作为CRT和CPU的接口,由A.______存储器,B.______控制器,C.______

三部分组成。

8.DMA技术的出现使得A.______可通过B.______直接访问C.______。

三.应用题

1.（11分设机器字长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?

最大负数是多少?

（2定点原码小数表示时,最大正数是多少?

最大负数是多少?

2.（11分设存储器容量为32字,字长64位,模块数m=4,分别用顺序方式和交叉方

式进行组织。

存储周期T=200ns,数据总线宽度为64位,总线周期τ=50ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?

3.（11分指令格式如下所示,OP为操作码字段,试分析指令格式特点。

4.（11分已知某机采用微程序控制方式,其存储器容量为512×48（位,微程序在整

个控制存储器中实现转移,可控制微程序的条件共4个,微指令采用水平型格式,后继微指令地址采用断定方式,如图所示:

（1微指令中的三个字段分别应多少位?

（2画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

5.（11分画出PCI总线结构图,说明三种桥的功能。

6.（11分某机用于生产过程中的温度数据采集,每个采集器含有8位数据缓冲寄存器

一个,比较器一个,能与给定范围比较,可发出“温度过低”或“温度过高”的信号,如图B1.1所示。

主机采用外设单独编址,四个采集器公用一个设备码,共用一个接

口,允许采用两种方式访问:

（1定期巡回检测方式,主机可编程指定访问该设备中的某一采集器。

（2中断方式,当采集温度比给定范围过底或过高时能提出随机中断请求,主机应能

判别是哪一个采集器请求,是温度过低或过高。

请拟定该接口中有哪些主要部件（不要求画出完整的连线图,并概略说明在两

种方式下的工作原理。

图B1.1

本科生期末试卷一答案

一.选择题

1.D

2.B

3.C

4.B

5.C

6.C

7.A、D

8.C

9.A10.A

二.填空题

1.A.程序B.地址C.冯·诺依曼

2.A.浮点B.指数C.对阶

3.A.瞬时启动B.存储器C.固态盘

4.A.物理B.RRC.RS

5.A.软件B.操作控制C.灵活性

6.A.总线带宽B.传输速率C.264MB/S

7.A.刷新B.显示C.ROMBIOS

8.A.外围设备B.DMA控制器C.内存

三.应用题

1.解:

（1

数值=（231–110

最大负数:

数值=-（2–110

（2定点原码小数表示:

最大正数值=（1–2-3110

最大负数值=-（1–2-3110

2.解:

信息总量:

q=64位×4=256位

顺序存储器和交叉存储器读出4个字的时间分别是:

t2=mT=4×200ns=8×10–7（s

t1=T+（m–1τ=200+3×50=3.5×10–7（s

顺序存储器带宽是:

W1=q/t2=32×107（位/S

交叉存储器带宽是:

W2=q/t1=73×107（位/S

3.解:

（1操作码字段为6位,可指定26=64种操作,即64条指令。

（2单字长（32二地址指令。

（3一个操作数在原寄存器（共16个,另一个操作数在存储器中（由变址寄

存器内容+偏移量决定,所以是RS型指令。

（4这种指令结构用于访问存储器。

4.解:

（1假设判别测试字段中每一位为一个判别标志,那么由于有4个转移条件,

故该字段为4位,（如采用字段译码只需3位,下地址字段为9位,因为控制容量为512单元,微命令字段是（48–4-9=35位。

（2对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2如下:

其中微地址寄存器对应下地址字段,P字段即为判别测试字段,控制字段即为微命令子段,后两部分组成微指令寄存器。

地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码,各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1,其输出修改微地址寄存器的适当位数,从而实现微程序的分支转移。

图B1.2

5.解:

PCI总线结构框图如图B1.3所示:

图.B1.3

PCI总线有三种桥,即HOST/PCI桥（简称HOST桥,PCI/PCI桥,PCI/LAGACY桥。

在PCI总线体系结构中,桥起着重要作用:

（1它连接两条总线,使总线间相互通信。

（2桥是一个总线转换部件,可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间

上,从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。

（3利用桥可以实现总线间的卒发式传送。

6.解:

数据采集接口方案设计如图B1.4所示。

现结合两种工作方式说明上述部件的工作。

（1定期检寻方式

主机定期以输出指令DOA、设备码;（或传送指令送出控制字到A寄存器,其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器（四个B寄存器分别与四个采集器相应。

然后,主机以输入指令DIA、设备码;（或传送指令取走数据。

（2中断方式

比较结果形成状态字A',共8位,每二位表示一个采集器状态:

00正常,01过低,10过高。

有任一处不正常（A'中有一位以上为“1”都将通过中断请求逻辑（内含请求触发器、屏蔽触发器发出中断请求。

中断响应后,服务程序以DIA、设备码;或传送指令取走状态字。

可判明有几处采集数据越限、是过高或过低,从而转入相应处理。

图B1.4

本科生期末试卷二

一.选择题（每小题1分,共10分

1六七十年代,在美国的______州,出现了一个地名叫硅谷。

该地主要工业是______它也是______的发源地。

A马萨诸塞,硅矿产地,通用计算机

B加利福尼亚,微电子工业,通用计算机

C加利福尼亚,硅生产基地,小型计算机和微处理机

D加利福尼亚,微电子工业,微处理机

2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______。

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

3定点16位字长的字,采用2的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是______。

A-215~+（215-1

B-（215–1~+（215–1

C-（215+1~+215

D-215~+215

4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______。

A64,16

B16,64

C64,8

D16,6。

5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

6用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

7流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路所组成,和具有m个并行部件的CPU相比,一个m段流水CPU______。

A具备同等水平的吞吐能力B不具备同等水平的吞吐能力

C吞吐能力大于前者的吞吐能力D吞吐能力小于前者的吞吐能力

8描述PCI总线中基本概念不正确的句子是______。

AHOST总线不仅连接主存,还可以连接多个CPU

BPCI总线体系中有三种桥,它们都是PCI设备

C从桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作

D桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上

9计算机的外围设备是指______。

A输入/输出设备

B外存储器

C远程通信设备

D除了CPU和内存以外的其它设备

10中断向量地址是:

______。

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

二.填空题（每题3分,共24分

1为了运算器的A._____,采用了B._____进位,C._____乘除法流水线等并行措施。

2相联存储器不按地址而是按A.______访问的存储器,在cache中用来存放B.______,

在虚拟存储器中用来存放C.______。

3一个较完善的指令系统应包含A.______类指令,B.______类指令,C.______类指令,

程序控制类指令,I/O类指令,字符串类指令,系统控制类指令。

4硬布线器的设计方法是:

先画出A.______流程图,再利用B.______写出综合逻辑表

达式,然后用C.______等器件实现。

5当代流行的标准总线内部结构包含A.______总线,B.______总线,C.______总线,

公用总线。

6磁表面存储器主要技术指标有A.______,B.______,C.______,数据传输率。

7DMA控制器按其A.______结构,分为B.______型和C.______型两种。

8{（2616∪（6316}○+（1358的值为A.______。

三.应用题

1.（11分求证:

[X·Y]补=[X]补•（-Y0+∑=ni1Yi•2-i

2.（11分某计算机字长16位,主存容量为64K字,采用单字长单地址指令,共有64

条指令,试采用四种寻址方式（立即、直接、基值、相对设计指令格式。

3.（11分如图B2.1表示使用快表（页表的虚实地址转换条件,快表存放在相联存贮

器中,其中容量为8个存贮单元。

问:

（1当CPU按虚拟地址1去访问主存时,主存的实地址码是多少?

（2当CPU按虚拟地址2去访问主存时,主存的实地址码是多少?

（3当CPU按虚拟地址3去访问主存时,主存的实地址码是多少?

图B2.1

4.（11分假设某计算机的运算器框图如图B2.2所示,其中ALU为16位的加法器（高

电平工作,SA、SB为16位锁存器,4个通用寄存器由D触发器组成,O端输出,

其读写控制如下表所示:

要求:

（1设计微指令格式。

（2画出ADD,SUB两条微指令程序流程图。

5.（11分画出单机系统中采用的三种总线结构。

6.（11分试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。

本科生期末试卷二答案

一.选择题

1.D

2.C

3.A

4.D

5.A

6.C

7.A

8.C

9.D10.C

二.填空题

1.

A.高速性

B.先行

C.阵列。

2.

A.内容

B.行地址表

C.页表和快表。

3.

A.数据传送

B.算术运算

C.逻辑运算。

4.

A.指令周期

B.布尔代数

C.门电路和触发器。

5.

A.数据传送

B.仲裁

C.中断和同步。

6.

A.存储密度

B.存储容量

C.平均存取时间。

7.

A.组成结构

B.选择

C.多路。

8.A.（5810

三.应用题

1.证明:

设[x]补=x0x1x2…xn,[y]补=y0y1…yn

（1被乘数x符号任意,乘数y符号为正。

根据补码定义,可得

[x]补=2+x=2n+1+x（mod2

[y]补=y

所以

[x]补·[y]补=2n+1·y+x·y=2（y1y2…yn+x·y

其中（y1y2…yn是大于0的正整数,根据模运算性质有

2（y1y2…yn=2（mod2

所以

[x]补·[y]补=2+x·y=[x·y]补（mod2

即[x·y]补=[x]补·[y]补=[x]补·y○

1（2被乘数x符号任意,乘数y符号为负。

[x]补=x0.x1x2…xn

[y]补=1.y1y2…yn=2+y（mod2

由此

y=[y]补-2=0.y1y2…yn-1

所以

x·y=x（y1y2…yn-x

[x·y]补=[x（y1y2…yn]补+[-x]补

又（y1y2…yn>0,根据式○

1有[x（y1y2…yn]补=[x]补（0.y1y2…yn

所以

[x·y]补=[x]补（0.y1y2…yn+[-x]补○

2（3被乘数x和乘数y符号都任意。

将式○

1和式○2两种情况综合起来,即得补码乘法的统一算式,即[x·y]补=[x]补（0.y1y2…yn-[x]补·y0

=[x]补（-y0+0.y1y2…yn

=[x]补•（-y0+∑=ni1yi•2-i证毕

2.解:

64条指令需占用操作码字段（OP6位,这样指令余下长度为10位。

为了覆盖

主存64K字的地址空间,设寻址模式（X2位,形式地址（D8位,其指令格式如下:

X=00直接寻址有效地址E=D（256单元

X=01间接寻址有效地址E=（D（64K

X=10变址寻址有效地址E=（R+D（64K

X=11相对寻址有效地址E=（PC+D（64K

其中R为变址寄存器（16位,PC为程序计数器（16位,在变址和相对寻址时,位移量D可正可负。

3.解:

（1用虚拟地址为1的页号15作为快表检索项,查得页号为15的页在主存中

的起始地址为80000,故将80000与虚拟地址中的页内地址码0324相加,求得主存实地址码为80324。

（2主存实地址码=96000+0128=96128

（3虚拟地址3的页号为48,当用48作检索项在快表中检索时,没有检索到页号

为48的页面,此时操作系统暂停用户作业程序的执行,转去执行查页表程序。

如该页面在主存中,则将该页号及该页在主存中的起始地址写入主存;如该

页面不存在,则操作系统要将该页面从外存调入主存,然后将页号及其在主

存中的起始地址写入快表。

4.解:

各字段意义如下:

F1—读RO—R3的选择控制。

F2—写RO—R3的选择控制。

F3—打入SA的控制信号。

F4—打入SB的控制信号。

F5—打开非反向三态门的控制信号LDALU。

F6—打开反向三态门的控制信号LDALU,并使加法器最低位加1。

F7-锁存器SB清零RESET信号。

F8-一段微程序结束,转入取机器指令的控制信号。

R—寄存器读命令

W—寄存器写命令

（2ADD、SUB两条指令的微程序流程图见图B2.3所示。

5.三种系统总线结构如图B2.4:

图B2.4

6.解:

设读写一块信息所需总时间为Tb,平均找到时间为Ts,平均等待时间为TL,读写一块信息的传输时间为Tm,则:

Tb=Ts+TL+Tm。

假设磁盘以每秒r转速率旋转,每条磁道容量为N个字,则数据传输率=rN个字/秒。

又假设每块的字数为n,因而一旦读写头定位在该块始端,就能在Tm≈（n/rN秒的时间中传输完毕。

TL是磁盘旋转半周的时间,TL=（1/2r秒,由此可得:

Tb=Ts+1/2r+n/rN秒

本科生期末试卷三

一.选择题（每小题1分,共10分

1.冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是______。

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存贮器按内容选择地址

2.在机器数______中,零的表示形式是唯一的。

A原码

B补码

C移码

D反码

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原码运算的十进制加法器

D补码运算的二进制加法器

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______。

A0—4M

BB0—2MB

C0—2M

D0—1M

5.主存贮器和CPU之间增加cache的目的是______。

A解决CPU和主存之间的速度匹配问题

B扩大主存贮器容量

C扩大CPU中通用寄存器的数量

D既扩大主存贮器容量,又扩大CPU中通用寄存器的数量

6.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

7.同步控制是______。

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

8.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是______。

A.PCI总线是一个与处理器无关的高速外围设备

B.PCI总线的基本传输机制是猝发或传送

C.PCI设备一定是主设备

D.系统中只允许有一条PCI总线

9.CRT的分辨率为1024×1024像素,像素的颜色数为256,则刷新存储器的容量为______。

A512K

BB1MB

C256KB

D2MB

10.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______。

A通用寄存器

B堆栈

C存储器

D外存

二.填空题（每小题3分,共24分

1.在计算机术语中,将运算器和控制器合在一起称为A.______,而将B.______和存储器

合在一起称为C.______。

2.数的真值变成机器码可采用A.______表示法,B.______表示法,C.______表示法,移

码表示法。

3.广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器。

前者的速度比后者快,

但C.______不如后者高。

4.形式指令地址的方式,称为A.______方式,有B.______寻址和C.______寻址。

5.CPU从A.______取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B.______。

由于各种指

令的操作功能不同,各种指令的指令周期是C.______。

6.微型机算计机的标准总线从16位的A.______总线,发展到32位的B.______总线和C.

______总线,又进一步发展到64位的PCI总线。

7.VESA标准是一个可扩展的标准,它除兼容传统的A.______等显示方式外,还支持B.

______像素光栅,每像素点C.______颜色深度。

8.中断处理过程可以A.______进行。

B.______的设备可以中断C._____的中断服务程序。

三.应用题

1.（11分已知x=-0.01111,y=+0.11001,

求[x]补,[-x]补,[y]补,[-y]补,x+y=?

x–y=?

2.（11分假设机器字长16位,主存容量为128K字节,指令字长度为16位或32位,

共有128条指令,设计计算机指令格式,要求有直接、立即数、相对、基值、间接、变址六种寻址方式。

3.（11分某机字长32位,常规设计的存储空间≤32M,若将存储空间扩至256M,请

提出一种可能方案。

4.（11分图B3.1所示的处理机逻辑框图中,有两条独立的总线和两个独立的存贮器。

已

知指令存贮器IM最大容量为16384字（字长18位,数据存贮器DM最大容量是65536字（字长16位。

各寄存器均有“打入”（Rin和“送出”（Rout控制命令,但图中未标出。

设处理机格式为:

加法指令可写为“ADDX（R1”。

其功能是（AC0+（（Ri+X→AC1,其中（（Ri+X部分通过寻址方式指向数据存贮器,现取Ri