機組復(fù)習題(附參考答案).doc

計算機組成原理復(fù)習題6.121、下列數(shù)中最小的數(shù)是（ B ）。A （1010010）2 B （00101000）BCD C （512）8 D（235）162、某機字長16位，采用定點整數(shù)表示，符號位為1位，尾數(shù)為15位，則可表示的最大正整數(shù)為（ ），最小負整數(shù)為（ A ）。 A +（215-1），-(215-1) B +(215-1),-（216-1）C +（214-1），-(215-1) D +(215-1), -(1-215)3、運算器雖由許多部件組成，但核心部分是（ B ） A 數(shù)據(jù)總線 B 算術(shù)邏輯運算單元 C 多路開關(guān) D 累加寄存器4、在定點運算器中，無論采用雙符號位還是采用單符號位，都必須要有溢出判斷電路，它一般用（ C ）來實現(xiàn) A 與非門 B 或非門 C 異或門 D 與或非門5、立即尋址是指（ B ） A 指令中直接給出操作數(shù)地址 B 指令中直接給出操作數(shù)C 指令中間接給出操作數(shù) D 指令中間接給出操作數(shù)地址6、輸入輸出指令的功能是（ C ） A 進行算術(shù)運算和邏輯運算B 進行主存與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送C 進行CPU與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送D 改變程序執(zhí)行的順序7、微程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是（ D ） A 一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行B 一條微指令由若干條機器指令組成C 每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行D 每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行8、相對指令流水線方案和多指令周期方案，單指令周期方案的資源利用率和性價比（ A ） A 最低 B 居中 C 最高 D 都差不多9、某一RAM芯片，其容量為10248位，除電源端和接地端外，連同片選和讀/寫信號該芯片引出腿的最小數(shù)目為（ B ） A 23 B 20 C 17 D 1910、在主存和CPU之間增加Cache的目的是（ C ）。 A 擴大主存的容量 B 增加CPU中通用寄存器的數(shù)量C 解決CPU和主存之間的速度匹配 D 代替CPU中寄存器工作11、計算機系統(tǒng)的輸入輸出接口是（ B ）之間的交接界面。 A CPU與存儲器 B 主機與外圍設(shè)備 C 存儲器與外圍設(shè)備D CPU與系統(tǒng)總線12、在采用DMA方式的I/O系統(tǒng)中，其基本思想是在（ B ）之間建立直接的數(shù)據(jù)通路。A CPU與存儲器 B 主機與外圍設(shè)備 C 外設(shè)與外設(shè) D CPU與主存11、馮諾依曼計算機中指令和數(shù)據(jù)均以二進制形式存放在存儲器中，CPU區(qū)別它們的依據(jù)是（ C ）A. 指令操作碼的譯碼結(jié)果 B. 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式C. 指令周期的不同階段 D. 指令和數(shù)據(jù)所在的存儲單元12、一個C語言程序在一臺32位機器上運行。程序中定義了三個變量x、y和z，其中x和z為int型，y為short型。當x = 127，y=9時，執(zhí)行賦值語句z=x+y后，x、y和z的值分別是（ D ）A. x=0000007FH， y=FFF9H， z=00000076HB. x=0000007FH， y=FFF9H， z=FFFF0076HC. x=0000007FH， y=FFF7H， z=FFFF0076HD. x=0000007FH， y=FFF7H， z=00000076H13、浮點數(shù)加、減運算過程一般包括對階、尾數(shù)運算、規(guī)格化、舍入和判溢出等步驟。設(shè)浮點數(shù)的階碼和尾數(shù)均用補碼表示，且位數(shù)分別為5位和7位（均含2位符號位）。若有兩個數(shù)X=2729/32，Y=255/8，則用浮點加法計算X+Y的最終結(jié)果是（ D ）A. 00111 1100010 B. 00111 0100010C. 01000 0010001 D. 發(fā)生溢出14、某計算機的Cache共有16塊，采用2路組相聯(lián)映射方式(即每組兩塊)，每個主存塊大小為32字節(jié)，按字節(jié)尋址，主存129號單元所在主存塊應(yīng)裝入到的Cache組號是（ C ）A. 0 B. 2 C. 4 D. 615、某計算機主存容量為64KB，其中ROM區(qū)為4KB，其余為RAM區(qū)，按字節(jié)編址?，F(xiàn)要用2K*8位的ROM芯片和4K*4位的RAM芯片來設(shè)計該存儲器，則需要上述規(guī)格的ROM芯片數(shù)和RAM芯片數(shù)分別是（ D ）A. 1、15 B. 2、15 C. 1、30 D. 2、3016、某機器字長16位，主存按字節(jié)編址，轉(zhuǎn)移指令采用相對尋址，由兩個字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對位移量字段。假定取指令時，每取一個字節(jié)PC自動加1。若某轉(zhuǎn)移指令所在主存地址為2000H，相對位移量字段的內(nèi)容為06H，則該轉(zhuǎn)移指令成功轉(zhuǎn)移后的目標地址是（ C ）A. 2006H B. 2007H C. 2008H D. 2009H17、下列關(guān)于RISC的敘述中，錯誤的是（ A ）A. RISC普遍采用微程序控制器B. RISC大多數(shù)指令在一個時鐘周期內(nèi)完成C. RISC的內(nèi)部通用寄存器數(shù)量相對CISC多D. RISC的指令數(shù)、尋址方式和指令格式種類相對CISC少18、某計算機的指令流水線由四個功能段組成，指令流經(jīng)各功能段的時間（忽略各功能段之間的緩存時間）分別為90 ns、80 ns、70 ns和60 ns，則該計算機的CPU時鐘周期至少是（ A ）A. 90 ns B. 80 ns C. 70 ns D. 60 ns19、相對于微程序控制器，硬布線控制器的特點是（ D ）A. 指令執(zhí)行速度慢，指令功能的修改和擴展容易B. 指令執(zhí)行速度慢，指令功能的修改和擴展難C. 指令執(zhí)行速度快，指令功能的修改和擴展容易D. 指令執(zhí)行速度快，指令功能的修改和擴展難20、假設(shè)某系統(tǒng)總線在一個總線周期中并行傳送4字節(jié)信息，一個總線周期占用2個時鐘周期，總線時鐘頻率為10 MHz，則總線帶寬是（ B ）A. 10 MB/s B. 20 MB/s C. 40 MB/s D. 80 MB/s21、假設(shè)某計算機的存儲器系統(tǒng)由Cache和主存組成。某程序執(zhí)行過程中訪存1000次，其中訪問Cache缺失（未命中）50次，則Cache的命中率是（ D ）A. 5% B. 9.5% C. 50% D. 95%22、下列選項中，能引起外部中斷的事件是（ A ）A. 鍵盤輸入 B. 除數(shù)為0 C. 浮點運算下溢 D. 訪存缺頁二、判斷題 （每題3分，共15分）1、兩個補碼相加，只有在最高位都是1時有可能產(chǎn)生溢出。 （ ）2、相對尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于程序計數(shù)器內(nèi)容與偏移量之和 （ ）3、指令是程序設(shè)計人員與計算機系統(tǒng)溝通的媒介，微指令是計算機指令和硬件電路建立聯(lián)系的媒介。 （ ）4、半導(dǎo)體ROM是非易失性的，斷電后仍然能保持記憶。 （ ）5、在統(tǒng)一編址方式下，CPU訪問I/O端口時必須使用專用的I/O命令。 （ ）三、應(yīng)用題43、（8分）某計算機的CPU主頻為500 MHz，CPI 為5（即執(zhí)行每條指令平均需5個時鐘周期）。假定某外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸率為0.5 MB/s，采用中斷方式與主機進行數(shù)據(jù)傳送，以32位為傳輸單位，對應(yīng)的中斷服務(wù)程序包含18條指令，中斷服務(wù)的其它開銷相當于2條指令的執(zhí)行時間。請回答下列問題，要求給出計算過程。（1）在中斷方式下，CPU用于該外設(shè)I/O的時間占整個CPU時間的百分比是多少？（2） 當該外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸率達到5 MB/s 時，改用DMA方式傳送數(shù)據(jù)。假定每次DMA傳送塊大小為5000 B，且DMA預(yù)處理和后處理的總開銷為500個時鐘周期，則CPU用于該外設(shè)I/O的時間占整個CPU時間的百分比是多少？（假設(shè)DMA與CPU之間沒用訪存沖突）解：（1） 按題意，外設(shè)每秒傳送0.5MB，中斷時每次傳送4B，則每秒鐘需中斷的次數(shù)為0.5MB/4B=125103，每次中斷用時(18+2)5=100個時鐘周期，則總計用時為125103100；與CPU總的500M個時鐘周期之比為（125103100）/（500106）=2.5%，這就是外設(shè)占用時間的百分比；（2）當外設(shè)每秒傳送5MB時改用DMA方式傳送，每次DMA傳送5000B，則每秒需要啟動DMA的次數(shù)5MB/5000B=103，每次用時500個時鐘周期，總計用時為500103，與CPU總的500M個時鐘周期之比為（500103）/（500106）=0.1%，是外設(shè)占用時間的百分比。說明：解答此題用時鐘周期之比最簡捷方便，這里的CPI是一個重要概念，用它和指令條數(shù)的乘積可以求出有關(guān)時鐘周期的數(shù)量，有的考生將其轉(zhuǎn)換為以秒為單位的時間來計算是劃不來的，顯得繁瑣。44.（13分）某計算機字長16位，采用16位定長指令字結(jié)構(gòu)，部分數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖中所有控制信號為1時表示有效、為0時表示無效，例如控制信號MDRinE為1表示允許數(shù)據(jù)從DB打入MDR，MDRin為1表示允許數(shù)據(jù)從內(nèi)總線打入MDR。假設(shè)MAR的輸出一直處于使能狀態(tài)。加法指令“ADD (R1,R0)”的功能為(R0)+(R1)(R1)，即將R0中的數(shù)據(jù)與R1的內(nèi)容所指主存單元的數(shù)據(jù)相加，并將結(jié)果送入R1的內(nèi)容所指主存單元中保存。下表給出了上述指令取指和譯碼階段每個節(jié)拍（時鐘周期）的功能和有效控制信號，請按表中描述方式用表格列出指令執(zhí)行階段每個節(jié)拍的功能和有效控制信號。時鐘功能有效控制信號C1MAR(PC)PCout，MARinC2MDRM(MAR)PC(PC)+1MemR，MDRinE PC+1C3IR(MDR)MDRout，IRinC4指令譯碼無解：請按表中描述方式用表格列出指令執(zhí)行階段每個節(jié)拍的功能和有效控制信號。時鐘功能有效控制信號C5MAR(R1)R1out，MARinC6MDRM(MAR)A(R0)MemR，MDRinE R0out，AinC7加運算并存結(jié)果MDRout，Add，ACinC8MDR(AC)ACout，MDRinC9寫內(nèi)存MDRoutE，MemW詳細解釋 一條指令的執(zhí)行過程通常由取指、譯碼和執(zhí)行3個步驟完成，本題中取指用3個節(jié)拍、譯碼用1個節(jié)拍，首先要看清楚試題表格中給出的每一步的功能及其表示。 執(zhí)行加法運算并把結(jié)果寫入主存如何完成呢？包括劃分執(zhí)行步驟、確定完成的功能、給出要提供的控制信號，這是本題的要考的內(nèi)容。為回答這個問題，首先需要看清圖中給出的部件組成情況和信息傳送的路徑。（1） 程序計數(shù)器PC可以接收來自內(nèi)總線的內(nèi)容，還有增1計數(shù)功能，用到的控制信號是PCin，PC的內(nèi)容可以送到內(nèi)總線，用到的控制信號是PCout；（2） 指令寄存器IR可以接收來自內(nèi)總線的內(nèi)容，用到的控制信號是IRin；（3） 讀寫存儲器用到的地址信息只能由存儲器的地址寄存器MAR經(jīng)地址總線AB提供，地址寄存器MAR只能接收內(nèi)總線上的信息，用到的控制信號是MARin，MAR的輸出一直處于使能狀態(tài)；（4） 讀存儲器時，要向存儲器提供讀命令MemR，讀出的數(shù)據(jù)將通過數(shù)據(jù)總線DB送入存儲器的數(shù)據(jù)寄存器MDR，用到的控制信號是MDRinE；MDR的內(nèi)容可以送到內(nèi)總線，用到的控制信號是MDRout；（5）寫存儲器時，要向存儲器提供寫命令MemW，寫入的數(shù)據(jù)將由MDR通過數(shù)據(jù)總線DB送到存儲器的數(shù)據(jù)引腳，用到的控制信號是MDRoutE；上面給出的5點說明在指令的取指步驟中已經(jīng)見到，在指令的執(zhí)行過程中還會用到在前面說過的3到5這3點和接下來的將要說到的6、7這兩點的內(nèi)容。（6） R0、R1都有送內(nèi)容到內(nèi)總線的路徑，用到的控制信號分別是R0out和R1out；R0、R1都有接受內(nèi)總線內(nèi)容的能力，用到的控制信號分別是R0in和R1in。（7） ALU完成加法運算的2個數(shù)據(jù)只能是工作寄存器A和內(nèi)總線的內(nèi)容，執(zhí)行加法需要給出控制信號Add；而累加器A只能接受內(nèi)總線上的內(nèi)容，用到的控制信號時Ain；運算結(jié)果需要保存到累加器AC中，用到的控制信號是ACin；AC的內(nèi)容可以送到內(nèi)總線，用到的控制信號是ACout； 接下來是劃分執(zhí)行步驟、確定每一步完成的功能、需要提供的控制信號。這是由指令的功能和計算機硬件的實際組成情況和信息傳送的可用路徑共同決定的。基本原則是步驟越少越好，硬件電路上要能支持，可以有很多種方案，答題時一定要參照已經(jīng)給出的答題格式，即取指和譯碼執(zhí)行過程的那張表的內(nèi)容，但不必把這張表的已有內(nèi)容再抄一遍。劃分指令執(zhí)行步驟，確定每一步完成的功能、給出需要提供的控制信號：請注意，（R0）+（R1）所表示的是用R0寄存器的內(nèi)容和用R1作地址從主存中讀出來的數(shù)據(jù)完成加法運算，而（R1）所表示的是把R1的內(nèi)容作為主存儲器的地址完成寫主存操作。為防止出現(xiàn)誤解，試題中還特地對此進行了文字說明。加法指令“ADD (R1,R0)”的功能為(R0)+(R1)(R1)，即將R0中的數(shù)據(jù)與R1的內(nèi)容所指主存單元的數(shù)據(jù)相加，并將結(jié)果送入R1的內(nèi)容所指主存單元中保存。即這條指令的功能是先到主存儲器取數(shù)，之后運算，再將結(jié)果寫回主存儲器。解釋：（答題時不必寫這段解釋性內(nèi)容，有了上述的表格內(nèi)容即可）（1）要執(zhí)行相加運算，需要把存儲器中的數(shù)據(jù)讀出來，為此首先傳送地址信息，即把R1的內(nèi)容經(jīng)內(nèi)總線送入MAR，用到的控制信號是R1out，MARin。（2）啟動讀主存操作，讀出的內(nèi)容送入MDR，用到的控制信號是MemR，MDRinE，還可同時把R0的內(nèi)容經(jīng)內(nèi)總線送入A，用到的控制信號是R0out，Ain。（3）執(zhí)行加法運算，即A的內(nèi)容與MDR的內(nèi)容相加，并把結(jié)果保存到AC，用到的控制信號是MDRout，Add，ACin。（4）要把AC的內(nèi)容寫入主存，由于R1的內(nèi)容已經(jīng)在MAR中，地址已經(jīng)有了，但需要把寫入的數(shù)據(jù)（已經(jīng)在AC）中）經(jīng)內(nèi)總線送入MDR；用到的控制信號是ACout, MDRin；（5）給出寫主存的命令,執(zhí)行寫存儲器的操作,用到的控制信號是MDRoutE，MemW。這幾個步驟是有先后次序的，前面的完成了，下一步才可