计算机组成原理复习题答案.docx

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计算机组成原理复习题答案

计算机组成原理复习题

一、选择题：

1.双字节一般指（C）二进制数。

A．1位B．32位C．16位D．8位

2.在主机中，能对指令进行译码的器件是（D）。

A．存储器B．ALUC．运算器D．控制器

3.若一个数的编码是10000000，它的真值是-127，则该编码是（D）。

A．原码B．移码C．补码D．反码

4.在I/O控制方式中，主要由程序实现的是（C）。

A．PPU方式B．DMA方式C．中断方式D．通道方式

5.在浮点数的表示范围中，（B）在机器数中不出现，是隐含的。

A．阶码B．基数C．尾数D．符号

6.指令系统采用不同的寻址方式的主要目的是（D）。

A．提高访问速度B．简化指令译码电路

C．增加内存容量D．扩大寻址范围

7.若标志寄存器Z=1，表明（C）

A．运算结果为负B．运算结果为1C．运算结果为0D．运算结果为正

8.寄存器间接寻址方式中，操作数在（B）中。

A．寄存器B．存储器C．堆栈D．CPU

9．DMA接口（B）。

A．可以用于主存与主存之间的数据交换B．内有中断机制

C．内有中断机制，可以处理异常情况D．内无中断机制

10.计算机主频的周期是指（A）

A．时钟周期B．指令周期C．工作周期D．存取周期

11.运算器是由多种部件组成的，其核心部件是（D）。

A．数据寄存器B．累加器C．多数转换器D.算术逻辑运算单元

12.使CPU与I/O设备完全并行工作方式是（C）方式。

A．程序直接传送B．中断C．通道D．程序查询

13.某计算机字长32位，存储容量为64KB，若按照字节编址，它的寻址范围是（B）

A．8KB．16KC．32KD．4K

14．目前我们所说的个人台式商用机属于（D）。

A．巨型机B．中型机C．小型机D．微型机

15．冯·诺依曼机工作方式的基本特点是（B）。

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．存储器按内容选择地址

16．CPU的组成中不包含（A）。

A．存储器B．寄存器C．控制器D．运算器

17．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．补码运算的十进制加法器D．补码运算的二进制加法器

18．某RAM芯片，其存储容器为1024K×16位，该芯片的地址线和数据线数目分别为（A）。

A．20，16B．20，4C．1024，4D．1024，16

19．在计算机系统中，记录系统运行状态的部件是（D）。

A．程序计数器B．指令寄存器C．中断寄存器D．程序状态字

20．在主存和CPU之间增加Cache的目的是（C）。

A．增加内存容量B．提高内存的可靠性

C．解决CPU与内存之间的速度匹配问题D．增加内存容量，同时加快存取速度

21．计算机的存储器采用分级方式是为了（B）。

A．减少主机箱的体积B．解决容量、价格、速度三者之间的矛盾

C．为方便保存大量数据D．操作起来更方便

22．微型机系统中，主机和高速硬盘进行数据交换一般采用（B）方式。

A．程序中断控制B．直接存储器访问（DMA）

C．程序直接控制D．通道控制

23.关于“同步控制”方式的描述正确的是（D）。

A.只适用于CPU内部的控制　　B.只适用于外围设备的控制

C.所有指令执行的时间相同　　　D.由统一时序信号控制的方式

24.某计算机指令平均运算时间是10ns（1ns=10-9s），则该机的平均运算速度是（C）。

A.1MPISB.10MPISC.100MPISD.1000MPIS

25．CPU响应中断的时间是（C）。

A．中断源提出请求B．取指周期结束

C．执行周期结束D．间址周期结束

26.在浮点数表示中，其阶码常采用哪种编码表示（D）。

A.原码B.反码C.补码D.移码

27.用8位字长的补码（其中1位符号位）表示定点小数N，能表示的数值范围是（C）

A.0≤|N|≤1-2-7B.-1≤|N|≤1-2-8C.-1≤|N|≤1-2-7D.-（1-2-7）≤|N|≤1-2-7

28.以下哪个描述是错误的（A）

A.中断的响应可以发生在一条指令执行完毕后，也可以发生在指令执行过程中

B.DMA方式在数据传输过程中接管了CPU的总线控制权

C.中断的响应次序和其处理次序可以不一致

D.程序查询的输入输出控制方式不支持多个设备并行工作

29.在I/O的控制方式中，程序查询方式、中断方式和DMA方式的优先级从低到高的排列次序是（　B　）。

A.程序查询方式、DMA方式、中断方式B.程序查询方式、中断方式、DMA方式

C.DMA方式、中断方式、程序查询方式D.中断方式、程序查询方式、DMA方式

30．直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入（A）。

A．PCB．地址寄存器C．累加器D．ALU

31．三种集中式总线控制中，（A）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

32.指令周期是指（C）。

A．CPU从主存取出一条指令的时间      B．CPU执行一条指令的时间

C．CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间    D．时钟周期时间

33．计算机中表示地址时，采用（D）。

A．原码；B．补码；C．反码；D．无符号数。

34.计算机的存储系统是指（D）

A．RAMB．ROMC．主存储器D．cache，主存储器和外存储器

35.若RAM芯片的容量是2M*8位，则该芯片引脚中地址线和数据线的数据之和是（B）

A．21B．29C．18D．不可估计

36．以下叙述（A）是错误的。

A．一个更高级的中断请求一定可以中断另一个中断处理程序的执行；B．DMA中有中断机制。

C．DMA的数据传送不需CPU控制；D．DMA和CPU必须分时使用总线；

37.如果X为负数，由[X]补求[-X]补是将（B）。

A.[X]补各值保持不变B.[X]补连同符号位一起各位变反，未位加1

C.[X]补除符号位外，各位变反，未位加1D.[X]补符号位变反，其它各位不变

38.在按字节编址的存储器中，每个编址单元中存放（B）

A.1位B.8位C.16位D.32位

39．（A）码是美国信息交换标准代码。

  A.  ASCⅡ        B. CRC           C. BCD             D. ABC

40．将十进制数转换成十六进制数：

（30）10=（B）16

  A. 20            B. 1E             C. 2E              D. 30

41.主设备是：

（C）。

A．发送数据的模块B．接收数据的模块

C．控制总线使用权的模块D．发出总线请求的模块

42.在取指周期中，是按照（D）的内容访问主存，以读取指令。

A.指令寄存器IRB.程序状态寄存器PS

C.存储器数据寄存器MDRD.程序计数器PC

43．操作数的来源，去向可以是（D）。

A．CPU内部的通用寄存器B.外围设备中的一个寄存器

C.内存储单元中的一个存储单元D.以上都对

44．直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序是（C）。

 A．直接、立即、间接B．直接、间接、立即

 C．立即、直接、间接D．立即、间接、直接

45．存放下一条欲执行指令的地址的寄存器是（B）。

A．MARB．PCC．MDRD．IR

二、填空题：

1.数值连同符号在计算机中的编码表示称之为该数据的（机器数），其原来的数值称为（真值）。

2.机器字长为32位，存储容量为1MB，若按字编址访问，其地址线需要（18）条。

3．8位二进制定点小数补码所能表示的十进制数范围是（－1）至（1－2－7），前者的二进制补码表示为（1.0000000），后者的二进制补码表示为（0.1111111）。

4．CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为（指令寄存器IR），保存下一条指令地址的寄存器为（程序计数器PC），保存CPU访存地址的寄存器为（地址寄存器AR）。

5．采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出；若结果的符号位位（01），表示发生正溢出；若为（10），表示发生负溢出。

6．一条指令通常分为（操作码）和（地址码）两部分。

7．定点运算器主要完成对（纯小数）数据与（纯整数）数据的算术和逻辑运算。

8.设字长8位（含1位符号位），真值X=-1011，则[X]原=（1，0001011）。

9.在CPU的状态寄存器中，常设置以下状态位：

（零）标志位（Z），（负）标志位（N），（溢出）标志位（V）和（辅助进位）标志位（C）。

10．CPU响应中断时要保护现场，包括对（断点）和（通用寄存器和状态寄存器）的保护，前者通过（中断隐指令）实现，后者可通过 （中断服务程序）实现。

11．运算器的技术指标一般用（主频）和（字长）表示。

12．高速缓存是设在（CPU）和（主存）之间的一种存储器，主要是为了解决两者之间的（速度）不匹配。

13．计算机软件可以分为（系统）软件和应用软件。

财务软件属于（应用）软件，杀毒软件属于（系统）软件。

1

14．在计算机术语中，将运算器、控制器合在一起，称为（中央处理器），而将（CPU）和存储器合在一起，成为（主机）。

15．磁表面存储器主要技术指标有（存储密度），（存储容量），平均存取时间，数据传输率。

16.总线按照使用的范围可分为三类：

（片内）总线是指芯片内部的总线，一般是单总线结构。

系统总线是指计算机（各部件）之间的信息传输线，一般是三总线结构：

地址总线、数据总线、（控制）总线。

（通信）总线是指计算机系统之间或与其它系统之间的信息传输线。

17.在CPU与主存之间插入高速缓存，系统的运行速度不仅没有降低，反而大大提高，主要原因是（程序访问的局部性原理）。

18.CPU与主存、高速缓存之间进行数据交换的单位是（字），主存与高速缓存之间进行数据交换的单位是（块）。

19.一次中断处理过程可简单地归纳为中断请求、中断判优、（中断响应）、（中断服务）、中断返回5个阶段。

20.I/O端口是接口中的一些（寄存器），可分别存放数据信息、地址信息、（控制信息），相应的端口分别称为数据端口、地址端口、（控制端口）。

三、解释常用英文代号的中文意思

1.PC2.IR3.ALU4.MAR5.MDR6.MIPS7.CU8.CPU9.SRAM10.DRAM11.CACHE12.DMA13.RISC14.CISC15.OP16.PSW17.INTR18.SP19.PUSH20.POP21.DACK22.DREQ23.INTA24.BUS25.FlashMEMORY26.CD-ROM27.EEPROM28.ACC29.CS30.I/O

答：

1程序计数器2指令寄存器3算术逻辑单元4存储器地址寄存器5存储器数据寄存器6每秒百万条指令7控制单元8中央处理器9静态随机存储器10动态随机存储器

11高速缓冲存储器12直接存储器访问13精简指令系统计算机14复杂指令系统计算机15操作码16程序状态字17中断请求18堆栈指针19入栈操作20出栈操作21DMA应答22DMA请求23中断应答24总线25闪存26只读光盘27电可擦除只读存储器

28累加器29片选信号30输入/输出

四、简答题

1.冯诺依曼思想包含那些要点？

答：

（1）用二进制代码表示程序和数据；

（2）计算机采用存储程序的工作方式；

（3）计算机硬件由存储器.运算器.控制器.输入设备和输出设备组成。

2.为什么要设置I/O接口？

答：

（1）设备寻址，实现不同设备的选择。

（2）数据缓冲，实现主机与外设的速度匹配。

（3）数据的串-并格式转换

（4）数据的电平转换

（5）传送来自CPU的控制命令

（6）接收来自设备的状态信息。

3.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？

答：

计算机区分指令和数据有以下2种方法：

（1）通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。

（2）通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。

4．试比较字、字节、位。

答：

字—CPU进行一次处理时的数据，一个字一般是字节的整数倍；位—计算机所能表示的最小单位，用b表示；字节—存储容量的基本单位，用B表示，1个字节=8位；

5.试比较SRAM和DRAM。

答：

P87-P88

6.试比较同步通信和异步通信。

答：

同步通信：

指由统一时钟控制的通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降。

适合于速度差别不大的场合。

异步通信：

指没有统一时钟控制的通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。

7.试从5个方面比较程序中断与DMA方式的区别。

答：

P210

8．试解释计算机硬件系统中五大部分在计算机中的功能。

答：

P9

9．什么叫中断？

什么叫DMA？

它们各应用在什么场合？

答：

P194;P202

10．试解释立即寻址、直接寻址和寄存器寻址的区别。

答：

P311;P313

11．试解释指令寻址和数据寻址的区别。

答：

P310

12.I/O有哪些编址方式？

各有何特点？

答：

常用的I/O编址方式有两种：

I/O与内存统一编址和I/O独立编址；

特点：

I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式，I/O设备和主存占用同一个地址空间，CPU可像访问主存一样访问I/O设备，不需要安排专门的I/O指令。

I/O独立编址方式时机器为I/O设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码，此时I/O地址与主存地址是两个独立的空间，CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。

13.什么是“程序访问的局部性”？

存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？

答：

程序运行的局部性原理指：

在时间上看，在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能会多次被访问；在空间上看，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比转移执行的可能性大（大约5:

1）。

存储系统中Cache—主存层次采用了程序访问的局部性原理。

14.说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。

答：

中断向量地址和入口地址的区别：

向量地址是硬件电路（向量编码器）产生的中断源的内存地址编号，中断入口地址是中断服务程序首址。

中断向量地址和入口地址的联系：

中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器（入口地址的地址），通过它访存可获得中断服务程序入口地址。

15.在计算机中为什么要采用二进制？

答：

（1）二进制在物理上容易实现。

（2）二进制运算规则比较简单。

16.总线的带宽和总线宽度有什么区别？

答：

P46.

17.Cache与主存之间的地址映射方式有几种？

各有什么特点？

答：

P117-119.

18.在中断过程中，保护现场有什么含义？

答：

P200.

19.程序查询方式与程序中断方式均通过“程序”传送数据，两者的区别是什么？

答：

（1）程序的具体含义不同。

在程序中断方式中，数据传送通过中断服务程序来实现；在程序查询方式中，数据传送通过I/O设备状态查询程序（包括测试指令、转移指令、传送指令）来实现。

（2）CPU与I/O设备工作方式不同。

在程序中断方式中，CPU与I/O设备是并行工作的，CPU的工作效率较高；在程序查询方式中，CPU与I/O设备是串行工作的，CPU的工作效率较低。

20.微程序控制器的基本思想有哪些？

答：

（1）每一条机器指令对应一个微程序，微程序保存在控制存储器中；

（2）每一个微程序由若干条微指令组成，一条微指令对应若干条微命令；（3）逐条执行每一条微指令，产生相应的控制信号，相应地完成了一条机器指令的全部操作。

五、计算分析题

1.什么是存储器的带宽？

若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？

解：

存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

存储器带宽=1/200nsX32位=160M位/秒=20MB/S

2.某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息。

字符信息的格式为一位起始位、七位数据位、一位校验位和一位停止位。

若要求每秒钟传送480个字符，那么该设备的波特率为多少？

比特率是多少？

解：

480×10=4800位/秒=4800波特；480×7=3360位/秒=3360比特

3．用变形补码计算，并使用变形补码来判断结果是否溢出？

若溢出是何种溢出。

（1）已知X=00.010110，Y=00.100101，计算[X＋Y]补

（2）已知X=11.101101，Y=11.010011，计算[X-Y]补

解：

（1）[X＋Y]补=[X]补+[Y]补=00.010110+00.100101=00.111011,无溢出。

（2）[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=11.101101+00.101101=00.011010,无溢出。

4.设浮点数格式为：

阶码5位（含1位阶符），尾数11位（含1位数符）。

写出51/128、-27/1024所对应的机器数。

要求如下：

（1）阶码和尾数均为原码。

（2）阶码和尾数均为补码。

（3）阶码为移码，尾数为补码。

解：

据题意画出该浮点数的格式：

阶符1位

阶码4位

数符1位

尾数10位

   将十进制数转换为二进制：

x1=51/128=0.0110011B=2-1*0.110011B

  x2=-27/1024=-0.0000011011B=2-5*（-0.11011B）

则以上各数的浮点规格化数为：

（1）[x1]浮=1，0001；0.1100110000

[x2]浮=1，0101；1.1101100000

（2）[x1]浮=1，1111；0.1100110000

[x2]浮=1，1011；1.0010100000

（3）[x1]浮=0，1111；0.1100110000

[x2]浮=0，1011；1.0010100000

5.设机器数字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算下列各题，判断是否溢出。

（1）A=9/64，B=-13/32，求A+B。

（2）A=19/32，B=-17/128，求A-B。

 （3）A=-3/16，B=9/32，求A+B。

 （4）A=-87，B=53，求A-B。

 解：

（1）A=9/64=0.0010010B,B=-13/32=-0.0110100B

   [A]补=0.0010010,[B]补=1.1001100

[A+B]补=0.0010010+1.1001100=1.1011110

OV=

=0，无溢出

A+B=-0.0100010B=-17/64

（2）A=19/32=0.1001100B,B=-17/128=-0.0010001B

    [A]补=0.1001100,[B]补=1.1101111,[-B]补=0.0010001

[A-B]补=0.1001100+0.0010001=0.1011101

OV=

=0，无溢出

A-B=0.1011101B=93/128B

（3）A=-3/16=-0.0011000B,B=9/32=0.0100100B

  [A]补=1.1101000,[B]补=0.0100100

[A+B]补=1.1101000+0.0100100=0.0001100

OV=

=0，无溢出

A+B=0.0001100B=3/32

（4）A=-87=-1010111B,B=53=110101B

   [A]补=10101001,[B]补=00110101,[-B]补=11001011

[A-B]补=1，0101001+1，1001011=0，1110100

OV=

=1，有溢出

6.

（1）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache/主存系统的平均访问时间？

（2）已知cache存储周期是40ns，主存存储周期是200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少？

解：

（1）命中率h＝2420/（2420+80）=96.8%

平均存取时间=h·tc+（1-h）tM=96.8%*40+（1-96.8%）*240=46.4ns

（2）50=40*h+（1-h）*240h=95%

7.假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40K次/秒，而相应的中断处理程序其执行时间为40ms，试问该外设是否可用程序中断方式与主机交换信息，为什么？

解：

该设备向CPU传送信息的时间间隔=1/40K=0.025×103=25ms<40ms则：

该外设不能用程序中断方式与主机交换信息，因为其中断处理程序的执行速度比该外设的交换速度慢。

8.有一个cache的容量为2K字，每块为16字，问：

（1）该cache可容纳多少个块？

（2）如果主存的容量是256K字，则有多少个块？

（3）主存的地址有多少位？

cache的地址有多少位？

（4）在直接映射方式下，主存中的第i块映射到cache中哪一个块？

解：

（1）cache中有2048/16=128个块。

（2）主存有256K/16=214＝16384个块。

（3）主存容量为256K＝218字，所以主存的地址有18位。

cache容量为2K=211字，所以cache字地址为11位。

（4）主存中的第i块映像到cache中第imod128个块中。

9.某机字长8位，试用如下所给芯片设计一个存储器，容量为10KB，其中RAM为高地址8KB，ROM为低地址2KB，最低地址为0（RAM芯片类型有：

4K*8位，ROM芯片有：

2K*4位）。

（1）地址线.数据线各为多少根。

（2）RAM和ROM的地址范围分别为多少？

（3）每种芯片各需