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1、计算机组成原理与结构习题及答案 习题一一选择题 (每小题1分，共10分)1计算机系统中的存贮器系统是指_。A RAM存贮器B ROM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） C 2-32 D 2-313算术 / 逻辑运算单元74181ALU可完成_。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

2、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

3、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。AN / （NX + Y） B. N / （X + Y）N C .min1 / X ,

4、1 / Y D. max1 / 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

5、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。8DMA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 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多

6、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。 31 26 22 18 17 16 15 0 4.（11分）已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为51248（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： 操作控制 顺序控制 （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

7、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。 习题一答案一选择题 1. D 2. B 3. C 4. B 5. C 6. C 7. A、D 8. C 9. A 10. A二填空题1.A.程序 B.地址 C.冯诺依曼2.A.浮点

8、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.RR C.RS5.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 / S7.A.刷新 B.显示 C.ROM BIOS8.A.外围设备 B.DMA控制器 C.内存三应用题1.解：（1）定点原码整数表示： 最大正数： 数值 = （231 1）10 最大负数： 数值 = -（231 1）10 （2）定点原码小数表示： 最大正数值 = （1 2-31 ）10 最大负数值 = -（1 2-31 ）102.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

9、是： t2 = m T = 4200ns =810 7 (s) t1 = T + (m 1) = 200 + 350 = 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

10、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。5.（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B1.26.解：PCI总线结构框图如图B1.3所示： 图.B1.3PCI总线有三种桥，即

11、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。7.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）。

12、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 习题二 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

13、，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64K16位，该芯片的地址线和数据线数目为_。A 64，16

14、B 16，64 C 64，8 D 16，6 。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_。A HOST 总线不仅连接主存，还可以连接

15、多个CPUB PCI 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.

16、 _，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。7 DMA 控制器按其A. _结构，分为B. _型和C. _型两种。8 （26）16（63）16（135）8 的值为A. _。三 .应用题1.（11分）求证：

17、 X Y 补=X补 （-Y0 + Yi 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B2.14.（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

18、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， 图B2.2 其读写控制如下表所示： 读控制 R0 RA0RA1选择 1 1 1 1 0 0 0 1 1 x 0 1 0 1 x R0 R1 R2 R3 不读出 写控制 W WA0WA1选择 1 1 1 1 0 0 0 1 1 x 0 1 0 1 xR0R1R2R3不写入 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。 习题二答案 一.选择题1. D 2. C 3. A

19、4. D 5. A 6. C 7. A 8. C 9. D 10. 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.（58）10三应用题1.证明：设x补=x0x1x2xn , y补=y0y1yn（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 （mod 2） y补

20、= y 所以 x补y补 = 2n+1y + xy=2（y1y2yn）+xy其中（y1y2yn）是大于0的正整数，根据模运算性质有 2（y1y2yn）= 2 （mod 2）所以 x补y补=2+xy= xy补 （mod 2）即 xy补=x补y补=x补y （2）被乘数x 符号任意，乘数y符号为负。 x补=x0.x1x2xn y补=1.y1y2yn=2+y （mod 2）由此 y=y补2=0.y1y2yn 1所以 xy=x（y1y2yn）x xy补= x（y1y2yn）补-x补又 （y1y2yn）0，根据式 有 x（y1y2yn）补 = x补（0.y1y2yn）所以 xy补= x补（0.y1y2yn）

21、-x补 （3）被乘数x和乘数y符号都任意。将式和式两种情况综合起来，即得补码乘法的统一算式，即 xy补= x补（0.y1y2yn）x补y0 = x补（-y00.y1y2yn） =x补 （-y0 + yi 2-i ） 证毕2.解：64条指令需占用操作码字段（OP）6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（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下： 15 10 9 8 7 0 OP X D寻址模式定义如下：X= 0 0 直接寻址 有效地址 E=D（256单元）X= 0 1 间接寻址 有效地址 E= (D）（64K）X= 1 0 变址寻址 有效地址 E= (R)

22、D （64K）X= 1 1 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

23、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ROR3的选择控制。 F2写ROR3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（2）ADD、SUB两条指令的微程序流程图见图B2.3所示。 图B2.3 5三种系统总线结构如图B2.4： 图B2.

24、46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=TsTLTm。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=Ts1/2rn/rN 秒 习题三一选择题（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。

25、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_。 A 04MB B 02MB C 02M D 01M5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_。

26、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9CRT的分辨率为10241024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量为_。A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 10为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法

27、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。7VESA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