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1、计算机组成原理习题 计算机组成原理习题一 选择题：1用16位字长（其中一位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是_。A.0N1-2-（16+1） B.0N1-2-16 C.0N1-2-（16-1） D.0N12. 运算器虽有许多部件组成，但核心部件是_。A.数据总线 B.算术逻辑运算单元 C.多路开关 D.累加寄存器3. 某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是_。A. 1M B. 4MB C. 4M D. 1MB4. 常用的虚拟存贮系统由_两级存贮器组成，其中辅存是大容量的磁表面存贮器。A.主存-辅存 B.快存-主存 C.快存-辅存 D.通用寄存器-主存5.

2、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以外，另一个数常需采用_。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6. 为确定下一条微指令的地址，通常采用断定方式，其基本思想是_。A.用程序计数器PC来产生后继微指令地址B.用微程序计数器PC来产生后继微指令地址C.通过微指令顺序控制字段由设计者指定或由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址D.通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址7没有外存贮器的计算机监控程序可以存放在_。A RAM B ROM C RAM 和 ROM D CPU8在定点二进制运算其中，减法运算一般通过_来实现A 原

3、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9某计算机字长32位，其存储容量为 4 MB，若按半字编址，它的寻址范围是_。A 04MB B 02MB C 02M D 01MB10.在虚拟存贮器中，当程序正在执行时，由_完成地址映射。A 程序员 B 编译器 C 装入程序 D 操作系统11.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是_。 A 实现存贮程序和程序控制 B 缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C 可以直接访问外存 D 提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度12用于笔记本电脑的外存储器一般是_。 A 软磁盘 B 硬磁盘 C

4、固态盘 D 光盘 13周期挪用方式常用于_方式的输入/输出中 。A DMA B 中断 C 程序传送 D 通道 14计算机硬件能直接执行的只有_。A.符号语言 B 机器语言 C 汇编语言 D 机器语言和汇编语言15.假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是_。A.11001011 B.11010110 C.11000001 D.110010016运算器的主要功能是进行_。A.逻辑运算 B.算术运算 C.逻辑运算与算术运算 D.初等函数的运算17某计算机字长16位，它的存贮容量是64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是_。A.64K B.32K C.64KB D.32KB

5、18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.扩大主存贮器的容量C.扩大CPU中通用寄存器的数量 D.扩大外存的容量19用于对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20系统总线中地址线的功能是_。A.选择主存单元地址 B.选择进行信息传输的设备C.选择外存地址 D.指定主存和I/O设备接口电路的地址21在微型机系统中，外围设备通过_与主板的系统总线相连接。A.适配器 B.设备控制器 C.计数器 D.寄存器22 某寄存器中的值有时是地址，因此只有计算机的_才能识别它。A.译码器 B.判别程序 C.

6、指令 D.时序信号23 存贮单元是指_。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24 相联存贮器是按_进行寻址的存贮器。A.地址指定方式 B.堆栈存取方式 C.内容指定方式 D.地址指定与堆栈25 寄存器间接寻址方式中，操作数处在_。A.通用寄存器 B.主存单元 C.程序计数器 D.堆栈7 26 操作控制器的功能是_。A.产生时序信号 B.从主存取出一条指令 C.完成指令操作的译码D.从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生有关的操作控制信号，以解释执行该指令27通道对CPU的请求形式是_。A.自陷

7、 B.中断 C.通道命令 D.跳转指令28 某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数是_。A.+（231-1） B.+（230-1） C.+231 D.+23229 在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有_，它一般用_来实现。A.译码电路 与非门 B.编码电路 或非门C.溢出判断电路 异或门 D.移位电路 与或非门30 双端口存储器所以能高速进行读写，是因为采用_。A.高速芯片 B.两套相互独立的读写电路C.流水技术 D.新型器件31 多总线结构的计算机系统，采用_方法，对提高系统的吞吐能力最有效。A.多端口存贮器 B.提高主存的速度C.交叉

8、编址多模存贮器 D.高速缓冲存贮器32 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33下列表达式中正确的运算结果为_。A.（10101）2（2）10=（20202）2B.（10101）3（2）10=（20202）3C.（10101）3（3）10=（30303）3D.（101010）3-（20202）3=（11011）334某计算机字长为32位，其存储容量为16M32位，它的地址线和数据线的总和是_。A.16 B. 32 C. 64 D. 5635程序控制类指令的功能是_。A.进行算术运算和逻辑运算 B.进行主存与CPU之间的数据传送C.进行CPU和I/O

9、设备之间的数据传送 D.改变程序执行的顺序36由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用_来规定。A.主存中读取一个指令字的最短时间 B.主存中读取一个数据字的最长时间C.主存中写入一个数据字的平均时间 D.主存中取一个数据字的平均时间37系统总线中控制线的功能是_。A.提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号B.提供数据信息C.提供时序信号D.提供主存、I/O接口设备的响应信号38 _表示法主要用于表示浮点数中的阶码。A.原码 B.补码 C.反码 D.移码39.X补=1.X1X2X3X4，当满足_时，X -1/2成立。A.X1=1，X2X4至少有

10、一个为1 B.X1=1，X2X4任意C.X1=0，X2X4至少有一个为1 D.X1=0，X2X4任意40主存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来_。A.存放数据 B.存放程序 C.存放微程序 D.存放数据和程序41以下四种类型指令中，执行时间最长的是_。A.RR型指令 B.RS型指令 C.SS型指令 D.程序控制指令42单地址指令为了完成两个数的算术运算，除地址指明的一个操作数外，另一个操作数常采用_寻址方式。A.堆栈 B.立即 C.隐含 D.间接43下述I/O控制方式中，_主要由程序实现。A.PPU方式 B.中断方式 C.DMA方式 D.通道方式44从器件角度看，计算机经历了四代变化。但

11、从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于_型计算机。A.并行 B.冯.诺依曼 C.智能 D.实时处理45下列数中最大的数是_。A.（10011001）2 B.（227）8 C.（98）16 D.（152）1046EPROM是指_。A.读写存储器 B.只读存储器 C.闪速存储器 D.光擦除可编程只读存储器47流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路所组成。和具备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.吞吐能力小于前者的吞吐能力 D.吞吐能力大于前者的吞吐能力48在集中式总线仲裁中，_方式响应时间最快，_方式对电路故障最敏感。A.菊

12、花链 B.独立请求 C.计数器定时查询 二填空题（每小题3分，共15分）1IEEE754标准，一个浮点数由A_、阶码E、尾数M三个域组成。其中阶码E的值等于指数的B_加上一个固定C_。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 CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做A_，它常用若干个B_来表示，而后者又包含有若干个C_。 4.每一种外设都是在它自己的A_控制下进行工作，而A则通过B_和C_相连，并受C控制。5. 在计算机系统中，CPU对外围设备的管理处程序查询方式、程序中断方式外，还有A_方式，B_方式，和C_方式。6存储器

13、的技术指标有A_、B_、C_和存储器带宽。7寻址方式根据操作数的A_位置不同，多使用B_型和C_型。8.PCI总线采用A_协议和B_仲裁策略，具有C_能力。9.计算机系统中的存储器分为A_和B_。在CPU执行程序时，必须将指令存放在C_中。10 为了实现运算器的A_，采用了B_进位、C_乘除法等并行技术。11 闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及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。12 CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为A_，保存下一条执行的指令的地址的寄存器为B_，保存CPU访存地址的寄存器为C_。13 Cache是一种A_存储器，是为了

14、解决CPU和主存之间B_不匹配而采用的一项重要的硬件技术。现发展为C_体系。14 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。15 并行处理技术已经成为计算机发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段概括起来，主要有三种形式：A_并行；B_并行；C_并行。16 为了解决多个A_同时竞争总线，B_必须具有C_部件。17.多个用户共享主存时，系统应提供A_。通常采用的方法是B_保护和C_保护，并用硬件来实现。18RISC指令系统最大特点是：A_；B_固定；C_种类少。19流水CPU是以A_为原理构造的处理器，是一种非

15、常B_的并行技术。目前的C_微处理器几乎无一例外地使用了流水技术。20.衡量总线性能的重要指标是A_。它定义为本身所能达到的最高B_。PCI总线的指标可达C_。21.计算机系统中，下列部件都能够存储信息：主存CPU内的通用寄存器cache磁带磁盘。按照CPU存取速度排列，由快到慢依次为A_，其中，内存包括B_；属于外存的是C_。22.总线同步定时协议中，事件出现在总线的A_由B_信号确定，C_周期的长度是固定的。23 Cache是一种A_存储器，是为了解决CPU和B_之间C_上不匹配而采用的一项重要硬件技术。24当今的CPU芯片除了包括定点运算器、操作控制器外，还包括A_、B_运算器和C_管理

16、部件。25按照总线仲裁电路的A_不同，总线仲裁有B_仲裁和C_仲裁两种方式。26DMA和CPU分时使用内存的三种方式是：A_，B_，C_。27中断处理需要有中断A_，中断B_产生，中断C_等硬件支持。28.字符信息是A_数据，它处理B_领域的问题。国际上采用的字符系统是七单元的C_码。29.指令格式中，操作码字段表征指令的A_，地址码字段指示B_。微型机中多采用C_混合方式的指令格式。30并行处理技术已经成为计算机技术发展的主流。从原理上概括，主要有三种形式：A_并行，B_并行，C_并行。31总线有A_特性、B_特性、C_特性、D_特性，因此必须标准化。三简答题1. 高速缓冲存储器在计算机系统

17、中的主要作用是什么？用什么类型的存储器芯片实现，为什么？高速缓冲存储器与主存在读/写原理方面有何区别？2. 高速缓冲存储器有哪三种主要的映像方式？从地址影射和地址变换比较它们各自的组成特点3. 简要说明指令周期、CPU周期和时钟周期三者之间的关系4. 一般情况下，怎么区分从内存取出的机器字是数据字还是指令字？三综合题（9分）1.证明： x+y移=x移+y补 （mod 2n+1）;由移码定义有x移=2n + x 2n x -2n ,同时由补码的定义y补=2n+1+y x移+y补=2n + x+2n+1+y =2n+1+(2n+(x+y) 即 x+y移 = x移+y补 (mod 2n+1) 2.某

18、机主存容量为64K*16位，才用单字长，单地址指令，共有60条。试采用直接，间接，变址这四种寻址方式设计指令格式，并说明每一种寻址方式的寻址范围及有效地址计算方法。P1913某机采用微程序控制器设计，已知每条机器指令的执行过程均可分解成8条微指令组成的微程序，该机指令系统采用6位定长操作码格式，控制存储器至少能容纳多少条微指令，如何确定机器指令操作码与该指令微程序的起始地址的对应关系，请给出具体方案。P274 4.（9分）证明 -Y补 = +-Y。解：因为 x y补 = x 补 + -y 补 所以 -y 补 = x - y 补 - x 补 又因为 y 补 + x 补 = x + y 补 (1)

19、 所以 y 补 = x + y 补 - x 补 (2)(1) + (2) : y 补 + -y 补 = x y 补 + x + y 补 - x 补 - x 补 = x 补- y 补 + x 补 + y 补- x 补 - x 补 = 0 所以：- y 补 = -y 补M5（10分）参见图B12.1的数据通路，画出指令“STA,R1,(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）地址的存储器单元中。标出各微操作信号序列。 图B12.1解： PCAR PCO ，G ，ARi MDR 取 R / W = 1 (读) 指 DRIR DRO ，G ，IRi 译码 R2AR R2O ，

20、G ，ARi 执 R1DR 行 指 R1O , G , DRi 令 DRM R / W = 0 (写)图B12.36(10分) 机器字长32位，主存容量为1MB，16个通用寄存器，共32条指令，请设计双地址指令格式，要求有立即数、直接、寄存器、寄存器间接、变址、相对六种寻址方式。解：根据题意，有32种操作码，故OP字段占5位，16个通用寄存器各占4位（源、目的）；寻址模式字段X占3位；剩余字段D为立即数和直接寻址使用，指令格式如下：5位 3位 4位 4位 16位OPX源目的D寻址模式定义如下： X=000, 立即数=D X=001, 直接寻址，E=D X=010, 寄存器直接寻址 X=011,

21、 寄存器间接寻址, E=(R) X=100, 变址寻址，E=(R) +D X=101, 相对寻址，E=(PC)+D十（9分）请在下表中填写CISC和RISC的主要特征对比比较内容CISCRISC指令系统指令数目指令格式寻址方式指令字长可访存指令各种指令使用频率各种指令执行时间优化编译实现程序源代码长度控制器实现方式软件系统开发时间解：根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低。如下图：、比较内容CISCRISC指令系统复杂、庞大简单、精简指令数目一般大于200一般小于100指令格式一般大于4一般小于4寻址方式一般大于4一般小于4指令字长不固定等长可访存指令不加限定只有LOAD/STOR

22、E指令各种指令使用频率相差很大相差不大各种指令执行时间相差很大绝大多数在一个周期内完成优化编译实现很难较容易程序源代码长度较短较长控制器实现方式绝大多数为微程序控制绝大部分为硬布线控制软件系统开发时间较短较长7、（9分）一台处理机具有如下指令格式：。 6位 2位 3位 3位OPX源寄存器目标寄存器地址 其格式表明有8个通用寄存器（长度16位），X为指定的寻址模式，主存最大容量为256 K字1） 假设不用通用寄存器也能直接访问主存的每一个操作数，并假设操作码域OP=6位，请问地址码域应该分配多少位？指令字长度应有多少位？解：因为218=256K字，地址域=18位操作码域=6位指令长度=18+3+

23、3+6+2=32位8、（10分）假设某计算机的运算器框图如图B13.1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，Q端输出，其读写控制如下表所示： 读控制 写控制RRA0RA1选择WWA0WA1选择111100011X0101xR0R1R2R3不读出111100011x0101xR0R1R2R3不写入CLR 图B13.1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（不编码）。解：微指令字长12位，微指令格式如下：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11RA0RA1WA0WA1RWLDSALDS

24、BSBALUBALUCLR各字段意义如下：RA0RA1读R0R3的选择控制。 WA0WA1写R0R3的选择控制。LDSA打入SA的控制信号。 LDSB打入SB的控制信号。SBALU传送SB的控制信号。BALU传送B的控制信号。CLR清暂存器SB为零的信号。 一段微程序结束，转入取机器指令的控制信号。R 通用寄存器读命令 W通用寄存器写命令(2)流程图如图B13.2。解：微指令字长12位，微指令格式如下：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11RA0RA1WA0WA1RWLDSALDSBSBALUBALUCLR各字段意义如下：RA0RA1读R0R3的选择控制。 WA0WA1写R0R3的

25、选择控制。LDSA打入SA的控制信号。 LDSB打入SB的控制信号。SBALU传送SB的控制信号。BALU传送B的控制信号。CLR清暂存器SB为零的信号。 一段微程序结束，转入取机器指令的控制信号。R 通用寄存器读命令 W通用寄存器写命令9、（9分）CPU响应中断应具备哪些条件？画出中断处理过程流程图。解：条件：（1）在CPU中的中断屏蔽触发器IM必须是开放的。(2）外设有中断请求时，中断请求触发器IR必须处于“1”状态，保持中断请求信号。（3）外设接口中中断允许触发器EI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机器周期响应中断

26、。 流程图如下：10、（9分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次数为200次。已知cache存取周期为40ns，主存存取周期为160ns。求：1Cache 命中率H。2Cache/主存系统的访问效率e。3平均访问时间Ta。解： 命中率 H = Nc/（Nc+Nm） = 5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96 主存慢于cache的倍率 R = Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率：（）+（）.平均访问时间 .n11、（9分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知cache存取周期为50ns，主存为250ns，求cache / 主存系统的效率和平均访问时间。解 ：命中率 H = Ne / （NC + Nm） = 3800 / (3800 + 200) = 0.95主存慢于cache的倍率 ：r = tm / tc = 250ns / 50ns = 5访问效率 ：e = 1 / r + (1 r)H = 1 / 5 + (1 5)0.95 = 83.3%