福师《计算机组成原理》复习题及参考答案.docx
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福师《计算机组成原理》复习题及参考答案
1、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），那么在下面几种主机与设备之间的数据传送中：
___A__主机与设备是串行工作的；__B__主机与设备是并行工作的；__C___主程序与设备是并行运行的。
A、程序查询方式 B、程序中断方式 C、DMA方式
2、中断向量地址是___B___。
A、子程序入口地址 B、中断服务程序入口地址
C、中断服务入口地址指示器 D、例行程序入口地址
3、利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。
在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。
该中断处理需时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，这种处理需时y秒。
因此该系统可以跟踪到每秒_ A___次的中断请求。
A、n/（n×x+y） B、n/（x+y）•n C、min（1/x,n/y）
4、采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个__C__的时间。
A、指令周期 B、机器周期 C、存储周期 D、总线周期
1、计算机的外围设备是指__D___。
A、输入/输出设备 B、外存储器
C、输入/输出设备及外存储 D、除了CPU和内存以外的其他设备
2、打印机根据印字方式可以分为_C__和_ D___两大类，在__C___类打印机，只有__A__型打印机能打印汉字，请从下面答案中选择填空。
A、针型打印机 B、活字型打印机 C、击打式 D、非击打式
3、外存储器与内存储器相比，外存储器___B___。
A.速度快，容量大，成本高 B.速度慢，容量大，成本低
C.速度快，容量小，成本高 D.速度慢，容量大，成本高
4、利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。
在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。
该中断处理需时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，这种处理需时y秒。
因此该系统可以跟踪到每秒_A_次的中断请求。
A、n/（n×x+y） B、n/（x+y）•n C、min（1/x,n/y）
1、CRT的分辨率为1024×1024像数，像数的颜色数为256，则刷新存储器容量是（c）
A．512KBB．1MBC．256MBD．8MB
2、将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有价值的信息，我们称其为（a）。
A．数据处理B．辅助设计C．实时控制D．数值计算
3、现代计算机的运算器一般通过总线结构来组织，在下面的总线结构运算器中，单总线结构的操作速度最慢，而（d）的操作速度最快。
A．双总线结构B．多总线结构
C．单总线结构D．三总线结构
4、虚拟存储器是建立在多层次存储结构上，用来解决（c）的问题。
A．存储B．外存C．主存容量不足D．外存容量不足
5、浮点数的表示范围和精度取决于（a）
A．阶码的位数和尾数的位数
B．阶码的位数和尾数采用的编码
C．阶码采用的编码和尾数采用的编码
D.阶码采用的编码和尾数的位数
6、某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用（d）作为存储芯片。
A.SRAM
B.cache
C.辅助存储器
D.闪速存储器
7、设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，这种寻址方式的有效地址为（c）。
A.EA=（X）+（D）
B.EA=（（X）+（D））
C.EA=（X）+D
D.EA=（（X）+D）
8、下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是（c）。
A.PPU（外围处理机）方式
B.通道方式
C.中断方式
D.DMA方式
9、系统总线中地址线的功能是（c）。
A.用于选择主存单元地址
B.用于选择进行信息传输的设备
C.用于指定主存和I/O设备接口电路的地址
D.用于选择外存地址
10、多处理机实现（c）级的并行。
A.指令
B.任务或过程
C.作业或程序
D.指令内部
2、虚拟存储器是建立在多层次存储结构上，用来解决（C）的问题。
A．存储B．外存C．主存容量不足D．外存容量不足
3、微程序放在（B）中。
A．RAMB．控制存储器C．指令寄存器D．内存储器
4．下列数中最小的数是（A）。
A.（50）8B.（100010）BCDC.（625）16D．（100101）2
5．多处理机的体系结构属于（B）计算机。
A.SISDB.MIMDC.SIMDD.MISD
6.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）
C.2-32D.2-31
7.存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来（C）。
A．存放数据B.存放程序C.存放数据和程序D.存放微程序
8．CPU中的译码器主要用于（D）。
A.地址译码；B.选择多路数据至ALU；
C.数据译码。
D.指令译码；
9．在以下描述的流水CPU基本概念中，正确的表述是（C）。
A．流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器
B.流水CPU一定是多媒体CPU
C.流水CPU是以时间并行性为原理构造的处理器
D.流水CPU一定是RISC机器
10．串行I/O标准接口IEEE1394的高速特性适合于新型高速硬盘和多媒体数据传送，的数据传送率不可以是（C）。
A．100兆位/秒B．200兆位/秒C.300兆位/秒D.400兆位/秒
1、在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是（A）。
A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题
B.增加内存容量，同时加快存取速度
C.提高内存可靠性
D.增加内存容量
2、微型计算机的分类通常以微处理器的（C）来划分。
A．芯片名B．寄存器数目C．字长D．规格
3、下列数中最大的是（B）。
A．（10010101）2
B．（227）8
C．（96）16
D．（143）10
4、设寄存器位数为8位，机器数采用补码形式（一位符号位），对应于十进制数-27，寄存器内为（C）。
A．（27）16
B．（9B）16
C．（E5）16
D．（5A）16
5、计算机的存储器系统是指（D）。
A．RAM存储器
B．ROM存储器
C．主存储器
D．主存储器和外存储器
6、算术/逻辑运算单元74181ALU可完成（C）。
A．16种算术运算功能
B．16种逻辑运算功能
C．16种算术运算功能和16种逻辑运算功能
D．4位乘法运算功能和除法运算功能
7、某机字长32位，存储容量1MB，若按字编址，它的寻址范围是（C）。
A．1MB
B．512KB
C．256K
D．256KB
8、常用的虚拟存储系统由（A）两级存储器组成。
A．主存—辅存
B．快存—主存
C．快存—辅存
D．通用寄存器—主存
9、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
B．堆栈指示器内容加上形式地址
C．变址寄存器内容加上形式地址
D．程序计数器内容加上形式地址
10、在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由（D）完成地址映射。
A．程序员
B．编译器
C．装入程序
D．操作系统
二、改错题（针对各小题的题意，改正其结论中错误或补充其不足。
每小题2分，共10分）
2、一个指令周期中包含若干个机器周期，一个机器周期中包含若干个时钟周期。
指令周期通常用若干个机器周期表示
3、时钟周期是处理器中处理动作的最小时间单位，通常称为一个T状态。
这是微处理器完成一步完整操作的最小时间单位。
正确
4、在指令流水线技术中，译码操作可以分为D和D两个阶段，因此又叫做二级译码。
D1和D2两个阶段
5、时钟周期是基本定时脉冲的两个沿之间的时间间隔，而基本定时脉冲是由外部振荡器产生的，通过CPU的CLK输入端输入。
考核知识点：
时钟周期的概念，参见P375。
1、微程序控制器相比，组合逻辑控制器的速度较慢。
微程序的控制器的优点是设计与实现简单些,缺点是运行速度要慢一些
组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些
2、为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，不用进行现场保护操作。
必须进行现场保护操作
3、程序计数器PC用来指示从外存中取指令。
因为程序计算器PC是用来从内存中取读指令的
4、定点表示法，小数点在数中的位置是固定不便的；浮点表示法，小数点在数中的位置是浮动可变的。
浮点表示法中小数点的位置是不固定的
5、对于浮点数，当字长一定时，分给阶码的位数越少，则表示数的范围越大。
则表示数的精度越大
1、加法器是构成运算器的基本部件，为提高运算速度，运算器一般采用串行加法器。
运算器一般采用并行加法器
3、对于浮点数，当字长一定时，分给浮点数的尾数越少，则表示数的范围越大。
表示精度越大
4、加权BCD码没有确定的位权值，因此不以按位权展开求它们所代表的十进制。
无权BCD码没有确定的位权值，因此不以按位权展开求它们所代表的十进制
5、计算机只能处理数字信息。
没错。
一切资料包括图形文字等等需要通过数字化处理后，才能够通过计算机运算
三、名词解释（每小题4分，共20分）
1、ALU算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit,ALU）是中央处理器（CPU）的执行单元，是所有中央处理器的核心组成部分
2、RISCRISC为ReducedInstructionSetComputing的缩写，中文翻译为精简执令运算集，好处是CPU核心很容易就能提升效能且消耗功率低，但程式撰写较为复杂
3、DMADMA（DirectMemoryAccess），即直接存储器存取，是一种快速传送数据的机制。
4、Cache高速缓冲存储器（Cache）其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体（RAM）来得快的一种RAM，一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术，也有快取记忆体的名称
5、指令周期指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间
2、多体交叉存储器在存储系统中采用多个DRAM，并利用它们潜在的并行性，可以把存储芯片组织为多个体，并让他们并行工作。
从而能一次读或写多个字，存储器内的各个体是按字交叉的
3、虚拟存储器在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理贮存容量大得多，可寻址的“主存储器”。
虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。
4、写回法当CPU写cache命中时，只修改cache的内容，而不立即写入主存；只有当此行被换出时才写回主存。
5、微程序微程序是英国剑桥大学教授M.V.Wilkes在1951年首先提出的，它是实现程序的一种手段,具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。
每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作。
在有微程序的系统中,CPU内部有一个控制存储器,用于存放各种机器指令对应的微程序段.当CPU执行机器指令时,会在控制存储器里寻找与该机器指令对应的微程序，取出相应的微指令来控制执行各个微操作，从而完成该程序语句的功能。
微程序设计技术，指的是利用软件技术来实现硬件设计的一门技术。
1、溢出溢出是黑客利用操作系统的漏洞，专门开发了一种程序，加相应的参数运行后，就可以得到你电脑具有管理员资格的控制权，你在你自己电脑上能够运行的东西他可以全部做到，等于你的电脑就是他的了。
2.溢出是程序设计者设计时的不足所带来的错误
2、相联存储器关联存储器，也称为按内容访问存储器，它是一种不根据地址而是根据存储内容来进行存取的存储器,可以实现快速地查找快表
3、局部性CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。
4、存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
5、垂直型微指令垂直型微指令微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令。
四、简答题（每题5分，共30分）
1、试比较基址寻址和变址寻址。
基址寻址：
其中的形式地址是可变的，基址寄存器的内容是一定的
变址寻址：
形式地址不变，变址寄存器的内容可变因此它可用于处理数组问题
2、请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。
程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些
3、提高存储器速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。
1、提高储存密度；2、提升寻址效率；3、增大接口带宽；4、增加缓存容量；5、改变读写机制，尽量采用直接存取。
5、简述中断的响应过程。
中断请求，中断响应，中断处理，中断返回
6、说明计算机有哪些基本组成部分和各部分的基本功能。
考核知识点：
计算机的组成，参见P9。
1、简述运算器的功能。
运算器由：
算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。
算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。
计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。
运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运算器中。
与ControlUnit共同组成了CPU的核心部分
2、简述主存和辅存的区别。
主存也是内存，内存可以被CPU直接访问，由RAM和ROM组成，能快速进行读写操作。
用于存放正在运行的程序和数据，它速度快但成本高。
辅存不能被CPU直接访问，用于存放那些暂时不用的程序和数据，辅存一般是由容量大、速度较慢、价格低的磁表面存储器和光存储器等充当。
3、比较同步通信和异步通信。
步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
相对于同步通信，异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时隙可以是任意的。
但是接收端必须时刻做好接收的准备（如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收）。
发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。
异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。
4、请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。
答：
程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些
5、提高存储器速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。
答：
措施有：
（1）采用高速器件；
（2）采用cache（高速缓冲存储器）；（3）采用多体交叉存储器；（4）采用双端口存储器；（5）加长存储器的字长
6、存储器容量为32字，字长64位，模块数m=8，用交叉方式进行组织。
存储周期T=200ns,数据总线宽度为64位，总线传输周期τ=50ns。
问该存储器的带宽是多少？
解：
连续读出m=8个字的信息量是：
q=64位×8=512位连续读出8个字所需的时间是：
t=T+（m–1）τ=200+7×50=5.5×10-7s交叉存储器的带宽是:
W=q/t=512/（5.5×10-7s）≈93×107位/s
1、举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。
（1）指令寄存器（IR）：
用来保存当前正在执行的一条指令。
（2）程序计数器（PC）：
用来确定下一条指令的地址。
（3）地址寄存器（AR）：
用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
（4）缓冲寄存器（DR）：
<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。
<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。
<3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。
（5）通用寄存器（AC）：
当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
（6）状态条件寄存器：
保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。
除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。
2、何谓“总线仲裁”？
一般采用何种策略进行仲裁，简要说明它们的应用环境。
连接到总线上的功能模块有主动，被动两种形态。
主方可以启动一个总线周期，而从方只能响应主方的请求。
每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但可以同一时间里有一个或多个从方。
除cpu模块外，I/O功能模块也可以提出总线请求，为了解决多个设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。
一般说，采用优先级或公平策略进行仲裁。
在多处理器系统中，对cpu模块的总线请求采用公平原则处理，对I/O模块的总线请求采用优先级策略。
3、何谓CRT的显示分辨率、灰度级？
分辨率是指显示器所能表示的像素个数。
像素越密，分辨率越高，图像越清晰。
分辨率取决于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。
同时刷新存储器要有与显示像素数相对应的存储空间，用来存储每个像素的信息。
灰度级是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。
灰度级越多，图像层次越清楚逼真。
4、CPU响应中断应具备哪些条件？
（1）在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的。
（2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。
（3）外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。
（4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。
5、说明总线结构对计算机系统性能的影响。
1）最大存储容量
单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。
双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响
（2）指令系统
双总线系统，必须有专门的I/O指令系统
单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令
（3）吞吐量
总线数量越多，吞吐能力越大
6、计算机要完成的基本功能有哪些？
数据处理和数据共享
五、计算题（10分）
设机器字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算：
A=19/32，B=-17/128，求A-B
A=19/32=（0.1001100）2B=-17/128=（-0.0010001）2[A]补=0.1001100[B]补=1.1101111[-B]补=0.0010001[A-B]补=0.1001100+0.00100010.1011101——无溢出A-B=（0.1011101）2=93/128
五、计算题（10分）
设机器字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算：
A=11/64，B=-15/32，求A+B
A补码:
00001011/01000000=0.0010110
B补码:
11110001/00100000=1.1000100
A+B=11101101/01000000=1.1011010
五、计算题（10分）
1、已知x=-0.01111，y=+0.11001，
求[x]补，[-x]补，[y]补，[-y]补，x+y=？
，x–y=？
[x]补=10+x=1.10000
[-x]补=0.01111
[y]补=0.1101
[-y]=1.00110
x+y=1.01111+0.11001=0.01000
x-y=1.01111+1.11001=1.01000
六、设计题（10分）
已知指令字长为16位，每个地址码为4位，采用扩展操作码的方式，设计15条三地址指令、15条二地址指令、15条一地址指令、16条零地址指令，画出扩展图和指令译码逻辑。
0000A1A2~1110A1A2二地址指令A1A2是地址
11110000A1~11111110A1一地址指令
111111110000X~111111111111X零地址指令
六、设计题（10分）
用16K*8位的DRAM芯片构成64K*32位存储器，要求：
（1）画出该存储器的组成逻辑框图。
（2）设存储器读/写周期为0.5μs,CPU在1μs内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理？
两次刷新的最大时间间隔是多少？
对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？
考核知识点：
存储器的构成、刷新及其与CPU的连接，参见P91。
六、设计题（10分）
要求用256K*16位SRAM芯片设计1024K*32位的存储器。
SRAM芯片有两个控制器端：
当
有效时，该片选中。
当
/R=1时执行读操作，当
/R=0时执行写操作。
考核知识点：
存储器的构成、刷新及其与CPU的连接，参见P91。
《计算机组成原理》练习册
习题一
1、比较数字计算机和模拟计算机的特点？
前者能够直接对模拟量信号进行加工处理，主要由处理连续信号的模拟电路组成；
后者能够直接对离散信号进行加工处理，主要由脉冲数字电路组成。
2、数字计算机如何分类？
分类的依据是什么？
数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3、数字计算机有哪些主要应用？
科学计算、自动控制、测量和测试、信息管理、教育和卫生、家用电器和人工智能。
4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？
它包括那些主要组成部分？
计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。
传统上将运算器和控制器成为CPU，而将CPU和存储器成为主机。
存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。
5、什么是存储容量？
什么是单元地址？
什么是数据字？
什么是指令字？
存储器所有存储单元的总数成为存储器的存储容量；存储器中是由许多存储单元组成的，每个存储单元都有编号，称为单元地址；如果某字代表要处理的数据，则称为数
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