大学计算机基础第四章习题与解析.docx
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大学计算机基础第四章习题与解析
第4章冯.诺依曼计算机：
机器级程序及其执行
1、关于“图灵机”，下列说法不正确的是_____。
（A）图灵机给出的是计算机的理论模型；
（B）图灵机的状态转移函数，其实就是一条指令，即在q状态下，当输入为X时，输出为Y，读写头向右（R）、向左（L）移动一格或不动（N），状态变为p；
（C）图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路；
（D）凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了的问题人和算法也解决不了；
（E）上述有不正确的。
答案：
E
解释：
本题考核基本的图灵机模型。
20世纪30年代，图灵提出了图灵机模型，建立了指令、程序及通用机器执行程序的理论模型，奠定了计算理论的基础，因此（A）正确；选项（B）是图灵机的五元组形式的指令集，是一个行动集合，又称状态转移函数，因此正确；图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构造其图灵机（即算法和程序）来解决，因此（C）正确；（D）为图灵可计算性问题，正确。
综上，本题答案为（E）。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
2、关于“图灵机”和“计算”，下列说法不正确的是_____。
（A）计算就是对一条两端可无限延长的纸带上的一串0和1，一步一步地执行指令，经过有限步骤后得到的一个满足预先规定的符号串的变换过程；
（B）“数据”可被制成一串0和1的纸带送入机器中进行自动处理，被称为数据纸带；处理数据的“指令”也可被制作成一串0和1的纸带送入机器中，被称为程序纸带；机器一方面阅读程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据进行变换处理。
（C）计算机器可以这样来制造：
读取程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据做相应的变换，这就是图灵机的基本思想；
（D）上述有不正确的。
答案：
D
解释：
本题考核对图灵机思想的理解。
（A）（B）（C）均叙述正确，（D）错误。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
3、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{0,1,X,Y,B}，其中B为空白字符；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5}，其中S1为起始状态，S5为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，direction可以为R（向右移动）、L（向左移动）、N（停留在原处）。
该图灵机的功能是_____。
（A）识别是否如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同；
（B）识别是否如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串；
（C）将形如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同，转换为XYXY，XYXYXYXY的形式；
（D）将形如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串转换为XXXYYY，XXXXYYYY的形式。
答案：
D
解释：
本题考核图灵机模型及其应用。
根据本题中的描述及状态转移图，可以看到该图灵机是将一个0、1串中的0转换成X，1转换成Y。
接着，具体来看S1、S2、S3的转移，一个串从S1开始，当遇到第一个0，将0转换成X，然后向右移一位，进入状态S2，该状态检测下一位是否为1，当不是的话，什么都不做，直接向右移一位，知道遇到第一个1，遇到以后，将1转换成Y，向左移动，进入到状态S3，该状态回溯0、1串，直到遇到X，然后指向在其右侧的符号，返回到S1状态。
这个过程即为一个左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串，每次都寻找排在最前面的一个0和一个1，将它们分别转换成X，Y，直到所有的0和1转换为X和Y。
因此，答案（D）正确。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
4、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{0,1,X,Y,B}，其中B为空白字符；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6}，其中S1为起始状态，S6为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，direction可以为R（向右移动）、L（向左移动）、N（停留在原处）。
该图灵机的功能是_____。
（A）识别是否如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同；
（B）识别是否如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串；
（C）将形如0101，01010101的0、1串，即一个0接续一个1，且0的个数和1的个数相同，转换为XYXY，XYXYXYXY的形式；
（D）将形如000111，00001111的0、1串，即左侧连续0的个数和右侧连续1的个数相同的0、1串转换为XXXYYY，XXXXYYYY的形式。
答案：
B
解释：
本题考核对图灵机思想的理解。
该图灵机由上题衍生出来，即类似（A）（C）中的间隔字符串无法通过S4，而类似（B）（D）中的字符串可以运行至S4将0、1串变更为X、Y串，但在S5状态中图灵机又将X、Y串变回0、1串，因此该图灵机不是用来转换字串的，该图灵机是用来检验字串的，因此（B）正确。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
5、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{V，C，+，=，“空格”，；}；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7}，其中S1为起始状态，S7为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，null表示什么也不写，direction可以为R（向右移动）、L（向左移动）、N（停留在原处）。
该图灵机的功能是_____。
（A）能够识别“V=C+C；”形式的符号串；
（B）能够识别“V=C；”形式的符号串；
（C）能够将符号串中的空格去除掉；
（D）上述全部能够识别。
答案：
D
解释：
本题考核图灵机模型及其应用。
选项（A）的状态转移顺序为S1->S2->S3->S4->S5->S6->S7；选项（B）为S1->S2->S3->S4->S7；选项（C）从每个状态中可以看出，遇到空格不做工作，直接指向下一符号，即跳过空格。
因此选项（A）（B）（C）均正确，本题答案为（D）。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
6、下图为用状态转换图示意的一个图灵机，其字母集合为{V，C，+，=，“空格”，；}；状态集合{S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7}，其中S1为起始状态，S7为终止状态；箭头表示状态转换，其上标注的如表示输入是in时，输出out，向direction方向移动一格，同时将状态按箭头方向实现转换，其中in,out均是字母集中的符号，null表示什么也不写，direction可以为R（向右移动）、L（向左移动）、N（停留在原处）。
关于该图灵机的功能，说法不正确的是_____。
（A）既能够识别“V=C+C；”形式的符号串，又能识别“V=V+C；”形式的符号串；
（B）既能够识别“V=C；”形式的符号串，又能识别“V=V；”形式的符号串；
（C）既能够识别“V=V+C；”形式的符号串，又能识别“V=C+V；”形式的符号串；
（D）上述说法不正确，即有该图灵机不能识别的符号串形式。
答案：
D
解释：
本题考核对图灵机思想的理解。
该图灵机由上题衍生出来，因此可以识别“V=C+C；”、“V=C；”再分别将“V=V+C；”、“V=V”、“V=C+V；”代入图灵机，也均可正常运行至终结状态，因此（A）（B）（C）正确，所以（D）不正确。
具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。
7、关于“存储程序”，下列说法不正确的是_____。
（A）将“指令”和“数据”以同等地位保存在存储器中，以便于机器自动读取自动处理；
（B）之所以将“程序”和“数据”事先存储于存储器中，是因为输入的速度满足不了机器处理的速度，为使机器连续自动处理，所以要“存储程序”；
（C）依据“存储程序”原理，机器可由四大部分构成：
运算器、存储器、输入设备和输出设备；
（D）冯.诺依曼计算机的本质就是“存储程序、连续自动执行”。
答案：
C
解释：
本题考核程序和数据如何被存储、如何被执行的。
指令和数据以同等地位保存在存储器中，可以便于机器自动读取自动处理。
因为输入的速度满足不了机器处理的速度，所以将“程序”和“数据”事先存储于存储器中，方便机器连续自动处理。
冯.诺依曼计算机的本质就是“存储程序、连续自动执行”。
依据“存储程序”原理，机器可由五大部件构成，为运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，C选项缺少控制器所以错误。
具体内容请参考第四章视频之“冯·诺依曼计算机：
思想与构成”及“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
8、关于“冯.诺依曼计算机”的结构，下列说法正确的是_____。
（A）冯.诺依曼计算机仅需要三大部件即可：
运算器、控制器和存储器；
（B）一般，个人计算机是由中央处理单元（CPU）、存储器、输入设备和输出设备构成，没有运算器和控制器，所以它不是冯.诺依曼计算机；
（C）以“运算器”为中心的冯.诺依曼计算机和以“存储器”为中心的冯.诺依曼计算机是有差别的，前者不能实现并行利用各个部件，受限于运算器；后者可以实现并行利用各个部件；
（D）冯.诺依曼计算机提出“运算”和“存储”完全没有必要。
答案：
C
解释：
本题考核冯.诺依曼计算机的思想及构成。
冯.诺依曼计算机需要五大部件：
运算器、控制器、存储器、、输入设备、输出设备。
个人计算机中同样包含运算器和控制器。
并且以“运算器”为中心的冯.诺依曼计算机和以“存储器”为中心的冯.诺依曼计算机确实是有差别的，前者不能实现并行利用各个部件，受限于运算器；后者可以实现并行利用各个部件。
所以C选项正确。
具体内容请参考第四章视频之“冯·诺依曼计算机：
思想与构成”以及第四章课件。
9、下图是一个存储器的简单模型。
围绕该存储器模型，回答下列问题。
（1）下列说法不正确的是_____。
（A）该存储器可存取4个4位的存储单元；
（B）该存储器其中的一个存储单元的内容是1010；
（C）该存储器既可读出，又可写入；
（D）该存储器的地址码分别是00，01，10和11。
答案：
C
解释：
本题考核存储器内部的实现。
该存储器只可读出，无法写入，所以C错误。
该存储器可存取4个4位存储单元。
内容分别为1001、0111、1010、0101。
地址码分别为00、01、10、11.
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
（2）内容为1010的存储单元的地址编码A1A0是_____。
（A）00；（B）01；（C）10；（D）11；（E）没有该存储单元。
答案：
C
解释：
本题考核存储器内部的实现。
根据2-4地址译码器的应用，当地址线和数据线间连接有二极管时，则存储的是1，否则，存储的是0。
1010的存储单元对应W2地址编码为C选项10。
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
（3）A1A0为01的存储单元，其内容D3D2D1D0是_____。
（A）0101；（B）1010；（C）0111；（D）1110；（E）没有该存储单元。
答案：
C
解释：
本题考核存储器内部的实现。
根据2-4地址译码器的应用，当地址线和数据线间连接有二极管时，则存储的是1，否则，存储的是0。
01的存储单元W1由图可知内容为C选项0111。
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
10、下图是一个存储器的简单模型。
围绕该存储器模型，回答下列问题。
（1）当A1A0=10时，D5D4D3D2D1D0的内容是_____。
（A）100101；（B）011101；（C）101010；（D）010101；（E）都不对。
答案：
C
解释：
本题考核存储器内部的实现。
根据2-4地址译码器的应用。
当地址线和数据线间连接有二极管时，则存储的是1，否则，存储的是0。
A1A2=10时为W2，由图可知为C选项101010。
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
（2）当存储单元的内容是100101时，其存储单元的地址编码A1A0是_____。
（A）00；（B）01；（C）10；（D）11；（E）没有该存储单元。
答案：
A
解释：
本题考核存储器内部的实现。
根据2-4地址译码器的应用，当地址线和数据线间连接有二极管时，则存储的是1，否则，存储的是0。
存储单元内容为100101时，对应的地址编码为W0，所以为A选项00。
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
11、下图是一个存储器的简单模型-与或阵列图。
请回答下列问题。
（1）围绕该存储器模型，请写出由A1、A0产生W3、W2、W1、W0的逻辑表达式，书写正确的是_____。
（A）W00=（NOTA1）OR（NOTA0）；
（B）W01=（NOTA1）ANDA0；
（C）W10=A1OR（NOTA0）；
（D）W11=A1AND（NOTA0）。
答案：
B
解释：
本题考核存储矩阵的逻辑控制关系。
同一地址线上各连接点之间是“与”关系。
所以B选项正确。
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
（2）围绕该存储器模型，请写出由W3、W2、W1、W0产生D4、D3、D2、D1、D0的逻辑表达式，书写不正确的是_____。
（A）D4=W00ORW01ORW11；
（B）D3=W10ORW11；
（C）D2=W01ORW10；
（D）D1=W00ORW01ORW11；
（E）D0=W00ORW10；
答案：
D
解释：
本题考核存储矩阵的逻辑控制关系。
同一条数据线上各连接点之间是“或”关系。
所以应为D1=W00ORW10ORW11。
D选项错误。
具体内容请参考第四章视频之“自动存取：
存储器的工作原理”以及第四章课件。
12、已知一个存储器芯片M的4位二进制地址编码为A3A2A1A0，其8条数据线为D7D6D5D4D3D2D1D0，回答下列问题。
（1）下列说法正确的是_____。
（A）该存储器共有28即256个存储单元；
（B）该存储器共有24即16个存储单元；
（C）该存储器存储单元的位数，即字长为4位；
（D）该存储器的存储容量为248字节。
答案：
B
解释：
本题的考查点是：
存储器存储数据的方式，以及字节的概念。
地址编码相当于“房间”的钥匙，，一个地址编码对应一个“房间”，即一个存储单元。
四位的地址编码就对应了24=16个存储单元，故B正确，A不正确。
数据线相当于“房间”内的床位。
8条数据线就对应了8个“床位”，即字长为8位，故C不正确。
16个房间，每个房间8个床位，一共可以存储16*8位的数据。
8位数据为一个字节，故一共可以存储16*8/8=16个字节的数据。
故D不正确。
具体内容请参考第四章视频“3.自动存储，存储器的工作原理”以及第四章课件。
（2）如果需要构造256个存储单元且每个存储单元的字长为16位的存储器，问下列说法正确的是_____。
（A）总计需要M芯片16个；
（B）总计需要M芯片8个；
（C）总计需要M芯片32个；
（D）总计需要M芯片64个。
答案：
C
解释：
本题的考查点是：
存储器存储数据的方式。
一个M芯片可以存储24*8=128位的数据。
想要构造的存取器一共可以存储256*16位数据。
所以一共需要256*16/128=32个M芯片。
所以C正确。
具体内容请参考第四章视频“3.自动存储，存储器的工作原理”以及第四章课件。
（*3）如果需要构造64个存储单元且每个存储单元的字长为16位的存储器，该存储器的6位二进制地址编码线为B5B4B3B2B1B0，16条数据线为E15~E0，问下列说法正确的是_____。
（A）总计需要M芯片8个；将B3B2B1B0分别连接到8个M芯片的A3A2A1A0上；将B5B4用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线，每一条控制两个M芯片；将8个芯片任意分成两组，将E15~E8和E7~E0分别连接到这2个组中的每个芯片的D7~D0上。
（B）总计需要M芯片16个，分成8组，每组两个；将B3B2B1B0分别连接到16个M芯片的A3A2A1A0上；将B5B4B3用一个3-8译码器进行译码形成8条控制线，每一条控制一组中的两个M芯片；将E15~E8分别连接到这8个组中的第一个芯片的D7~D0上，而将E7~E0分别连接到这8个组中的另一个芯片的D7~D0上。
（C）总计需要M芯片8个，分成4组，每组两个；将B3B2B1B0分别连接到8个M芯片的A3A2A1A0上；将B5B4用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线，每一条控制一组中的两个M芯片；将E15~E8分别连接到这4个组中的第一个芯片的D7~D0上，而将E7~E0分别连接到这4个组中的另一个芯片的D7~D0上。
（D）总计需要M芯片8个，分成2组，每组4个；将B3B2B1B0分别连接到8个M芯片的A3A2A1A0上；将B5B4用一个2-4译码器进行译码形成4条控制线，每2条控制线控制一组M芯片；将E15~E8分别连接到第一组每个芯片的D7~D0上，而将E7~E0分别连接到第2组每个芯片的D7~D0上。
答案：
C
解释：
本题的考查点是：
存储器存储数据的方式。
64个存储单元且每个存储单元的字长为16位的存储器一共可以存储64*16位的数据，一个M芯片可以存储128位数据，故需要64*16/128=8个M芯片。
B不正确。
M的字长为8位，想要构成16位的字长，则必须两个M芯片为一组，一共分为四组。
故D不正确。
一个M芯片有24=16个存储单元，相当于4位地址编码，对应B3B2B1B0。
剩下的B5B4组成译码器，可以组成2*2=4条控制线，每一条控制线控制了24个地址编码。
4条控制线就控制了4*24=64个地址编码，即形成了64个存储单元。
满足了题目的要求。
故C正确，A不正确。
具体内容请参考第四章视频“3.自动存储，存储器的工作原理”以及第四章课件。
13、已知某机器的指令集合及指令格式如下表示意。
机器指令
对应的功能
操作码
地址码
取数
将号存储单元的数，取出送到运算器的寄存器A中；是任何一个十位的存储单元的地址；
000001
0000000100
存数
将运算器的寄存器A中的数，保存到号存储单元中；是任何一个十位的存储单元的地址；
000010
0000010000
加法
将运算器中寄存器A的数，加上号存储单元的数，结果保留在运算器的寄存器A中；
000011
0000001010
乘法
将运算器中寄存器A的数，乘以号存储单元的数，结果保留在运算器的寄存器A中。
000100
0000001001
打印
打印指令
000101
0000001100
停机
停机指令
000110
0000000000
已经编制好并存储在存储器中的一段程序如下表示意，请阅读这段程序，并回答下述问题。
对应的十进制地址
存储单元的地址
存储单元的内容
操作码
地址码
0
0000000000000000
000001
0000001000
1
0000000000000001
000100
0000001001
2
0000000000000010
000011
0000001010
3
0000000000000011
000100
0000001000
4
0000000000000100
000011
0000001011
5
0000000000000101
000010
0000001100
6
0000000000000110
000101
0000001100
7
0000000000000111
000110
8
0000000000001000
0000000000000111
9
0000000000001001
0000000000000010
10
0000000000001010
0000000000000110
11
0000000000001011
0000000000000011
12
0000000000001100
（1）关于存储器存放的内容，下列说法正确的是_____。
（A）3号存储单元存放的是数据，而8号存储单元存放的是指令；
（B）3号存储单元存放的是数据，而8号存储单元存放的是数据；
（C）3号存储单元存放的是指令，而8号存储单元存放的是数据；
（D）3号存储单元存放的是指令，而8号存储单元存放的是指令。
答案：
C
解释：
本题的考查点是：
机器指令的格式。
3号单元存储的内容为0001000000001000，其中前6位为000100，为操作码，表示乘法指令，因此三号存储单元存储的是指令。
而三号存储单元中存储的地址码为000001000，换成十进制为8，指向8号存储单元。
查阅乘法指令的功能，发现3号存储单元里的乘法指令是将运算器中寄存器A的数，乘以8号存储单元的数，结果保留在运算器的寄存器A中。
。
由此可知，8号存储单元存储的是数据。
另外，单看8号存储单元的内容，发现没有操作码，由此也可以判断其为数据。
故C正确。
具体内容请参考第四章视频以及第四章课件。
（2）存储器1号存储单元中存放的指令功能是_____。
（A）将运算器中寄存器A的数，加上9号存储单元的数2，结果保留在运算器的寄存器A中；
（B）将运算器中寄存器A的数，乘以9号存储单元的数7，结果保留在运算器的寄存器A中；
（C）将运算器中寄存器A的数，乘以10号存储单元的数6，结果保留在运算器的寄存器A中；
（D）将运算器中寄存器A的数，乘以9号存储单元的数2，结果保留在运算器的寄存器A中。
答案：
D
解释：
本题的考查点是：
机器指令的格式。
1号单元存储的内容为：
0001000000001001，其中000100为操作码，表示乘法指令。
后面的0000001001为地址码，转换成
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