計算機(jī)組成原理試題與答案

1、下載可編輯二、填空題1 字符信息是符號數(shù)據(jù)，屬于處理（非數(shù)值）領(lǐng)域的問題，國際上采用的字符系統(tǒng)是七單位的（ ASCII）碼。 P232 按 IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，一個 32位浮點數(shù)由符號位 S（1位）、階碼 E（8位）、尾數(shù) M（23位）三個域組成。其中階碼 E 的值等于指數(shù)的真值（ e）加上一個固定的偏移值（ 127）。P173 雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于并行存儲器結(jié)構(gòu)， 其中前者采用（空間）并行技術(shù)，后者采用（時間）并行技術(shù)。 P864 衡量總線性能的重要指標(biāo)是（總線帶寬） ，它定義為總線本身所能達(dá)到的最高傳輸速率，單位是（ MB/s）。P1855 在計算機(jī)術(shù)語中，將 ALU控制器和

2、（ ）存儲器合在一起稱為（ ）。6 數(shù)的真值變成機(jī)器碼可采用原碼表示法，反碼表示法， （補碼）表示法，（移碼）表示法。 P19-P217 廣泛使用的（ SRAM）和（DRAM）都是半導(dǎo)體隨機(jī)讀寫存儲器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。 P678 反映主存速度指標(biāo)的三個術(shù)語是存取時間、 （存儲周期）和（存儲器帶寬）。P679 形成指令地址的方法稱為指令尋址，通常是（順序）尋址，遇到轉(zhuǎn)移指令時（跳躍）尋址。 P11210 CPU從（主存中 ）取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時間和稱為 （指令周期）。11 定點 32位字長的字， 采用 2的補碼形式表示時， 一個字所能表示的.專業(yè) .整理 .下載

3、可編輯整數(shù)圍是（ -2 的31次方到 2的31次方減 1 ）。P2012 IEEE754 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 64位浮點數(shù)格式中，符號位為 1位，階碼為11位，尾數(shù)為 52位，則它能表示的最大規(guī)格化正數(shù)為（+1+（1-2 ）×2 ）。13 浮點加、減法運算的步驟是（0 操作處理）、（比較階碼大小并完成對階）、（尾數(shù)進(jìn)行加或減運算） 、（結(jié)果規(guī)格化并進(jìn)行舍入處理）、（溢出處理）。P5414 某計算機(jī)字長 32位，其存儲容量為 64MB，若按字編址，它的存儲系統(tǒng)的地址線至少需要（14）條。 64×1024KB=2048KB(尋址32圍)=2048×8( 化為字的形式 )=21

4、415一個組相聯(lián)映射的Cache，有 128塊，每組 4塊，主存共有 16384塊，每塊 64 個字，則主存地址共（ 20）位，其中主存字塊標(biāo)記應(yīng)為（9）位，組地址應(yīng)為（ 5）位， Cache地址共（ 13）位。16 CPU存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫（指令周期），它通常包含若干個（ CPU周期 ），而后者又包含若干個（時鐘周期） 。P13117 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)從下至上可分為五級，即微程序設(shè)計級（或邏輯電路級）、一般機(jī)器級、操作系統(tǒng)級、 （匯編語言）級、（高級語言）級。 P1318十進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)有兩種表示形式： （字符串）形式和（壓縮的十進(jìn)制數(shù)串）形式。 前者主要用在非數(shù)值計算的

5、應(yīng)用領(lǐng)域，后者用于直接完成十進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運算。P1919一個定點數(shù)由符號位和數(shù)值域兩部分組成。按小數(shù)點位置不同， 定.專業(yè) .整理 .下載可編輯點數(shù)有（純小數(shù)）和（純整數(shù)）兩種表示方法。P1620對存儲器的要求是容量大、速度快、成本低，為了解決這三方面的矛盾，計算機(jī)采用多級存儲體系結(jié)構(gòu)，即（高速緩沖存儲器）、（主存儲器）、（外存儲器）。P6621高級的 DRAM芯片增強了基本 DRAM的功能，存取周期縮短至 20ns 以下。舉出三種高級 DRAM芯片，它們是（ FPM-DRAM）、（CDRAM）、（ SDRAM）。P7522 一個較完善的指令系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)有（數(shù)據(jù)處理）、（數(shù)據(jù)存儲）、（數(shù)據(jù)傳送）

6、、（程序控制）四大類指令。P11923 機(jī)器指令對四種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。這四種數(shù)據(jù)類型包括（地址）型數(shù)據(jù)、（數(shù)值）型數(shù)據(jù)、（字符）型數(shù)據(jù)、（邏輯）型數(shù)據(jù)。 P11024 CPU中保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器是（指令寄存器） ，指示下一條指令地址的寄存器是（程序寄存器） ，保存算術(shù)邏輯運算結(jié)果的寄存器是（數(shù)據(jù)緩沖寄存器）和（狀態(tài)字寄存器） 。P12925 數(shù)的真值變成機(jī)器碼時有四種表示方法，即（原碼）表示法， （補碼）表示法，（移碼）表示法，（反碼）表示法。 P19-P2126主存儲器的技術(shù)指標(biāo)有（存儲容量） ，（存取時間），（存儲周期），（存儲器帶寬）。P6727 cache 和主存構(gòu)成了

7、（存儲器） ，全由（ CPU）來實現(xiàn)。 P6631 直接使用西文鍵盤輸入漢字，進(jìn)行處理，并顯示打印漢字，要解決漢字的（輸入編碼）、（漢字碼 ）和（字模碼 ）三種不同用途的編碼。 P24.專業(yè) .整理 .下載可編輯三、簡答題 ( 簡答題主要從課本上的第三、五、六章出題)1. CPU 中有哪幾類主要寄存器，用一句話回答其功能。P129答： A. 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 (DR)B. 指令寄存器 (IR)C. 程序計算器 (PC)D.數(shù)據(jù)地址寄存器 (AR)E. 通用寄存器 (R0R3)F. 狀態(tài)字寄存器 (PSW)功能：執(zhí)行指令、操作、時間的控制以及數(shù)據(jù)加工。2 指令和數(shù)據(jù)都用二進(jìn)制代碼存放在存中，從時空

8、觀角度回答CPU如何區(qū)分讀出的代碼是指令還是數(shù)據(jù)。答：計算機(jī)可以從時間和空間兩方面來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，在時間上，取指周期從存中取出的是指令， 而執(zhí)行周期從存取出或往存中寫入的是數(shù)據(jù)，在空間上，從存中取出指令送控制器，而執(zhí)行周期從存從取的數(shù)據(jù)送運算器、往存寫入的數(shù)據(jù)也是來自于運算器。3 畫出分布式仲裁器的邏輯示意圖。(P195)4PCI 總線中三種橋的名稱是什么？簡述其功能。P200答： PCI 總線上有 HOST橋、 PCI/LAGACY總線橋、 PCI/PCI 橋。橋在 PCI 總線體系結(jié)構(gòu)中起著重要作用，它連接兩條總線，使彼此間相互通信。橋是一個總線轉(zhuǎn)換部件， 可以把一條總線的地址空間映射到

9、另一條總線的地址空間上。 從而使系統(tǒng)中任意一個總線主設(shè)備都能看到同樣的一份地址表。 橋可以實現(xiàn)總線間的猝發(fā)式傳送， 可使所有的存取都按 PCU的需要出現(xiàn)在總線上。 由上可見，以橋連接實現(xiàn)的 PCI 總線結(jié)構(gòu)具有很好的擴(kuò)充性和兼容性，許多總線并行工作。5畫圖說明現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。(P14)6. 簡述水平型微指令和垂直型微指令的特點。 （此題很大可能不屬于.專業(yè) .整理 .下載可編輯簡答題考試圍）答：A水平型微指令并行操作能力強，效力高，靈活性強，垂直型微指令則較差；B水平型微指令執(zhí)行一條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)行時間長；C由水平型微指令解析指令的微程序，有微指令字較長而微程序短的特點

10、，垂直型微指令則相反，微指令字較短而程序長；D水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令比較相似，相對來說，比較容易掌握。7. 一臺機(jī)器的指令系統(tǒng)有哪幾類典型指令？列出其名稱。 （此題很大可能不屬于簡答題考試圍）答：A. 數(shù)據(jù)傳送類指令 B. 算術(shù)運算類指令 C.邏輯運算類指令 D.程序控制類指令 E. 輸入輸出類指令 F. 字符串類指令 G. 系統(tǒng)控制類指令H.特權(quán)指令8. 存儲系統(tǒng)中加入 chche 存儲器的目的是什么？有哪些地址映射方式，各有什么特點？ 答： Cache 是一種高速緩沖存儲器，是為了解決 CPU和主存之間速度的不匹配。 地址映射方式有： A. 全相聯(lián)映射方式，這是一種

11、帶全部塊地址一起保存的方法， 可使主存的一塊直接拷貝到 chche 中的任意一行上，非常靈活； B. 直接映射方式：優(yōu)點是硬件簡單，成本低，缺點是每個主存塊只有一個固定的行位置可存放；C. 組相聯(lián)映射方式 : 它是前兩者的折衷方案， 適度的兼顧了二者的優(yōu)點有盡量避免其缺點，從靈活性、命中率、硬件投資來說較為理想，因而得到了普遍采用。9. 列表比較 CISC處理機(jī)和 RISC處理機(jī)的特點。（此題不屬于簡答題.專業(yè) .整理 .下載可編輯考試圍，因為老師上課沒講過 CISC處理機(jī)和 RISC處理機(jī)的特點）答：（1）指令系統(tǒng)： RISC 設(shè)計者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有簡單高效

12、的特色。對不常用的功能，常通過組合指令來完成。因此，在 RISC 機(jī)器上實現(xiàn)特殊功能時，效率可能較低。但可以利用流水技術(shù)和超標(biāo)量技術(shù)加以改進(jìn)和彌補。而CISC 計算機(jī)的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。因此，處理特殊任務(wù)效率較高（ 2） 存儲器操作： RISC對存儲器操作有限制，使控制簡單化；而CISC 機(jī)器的存儲器操作指令多，操作直接。(3 ）程序： RISC 匯編語言程序一般需要較大的存空間，實現(xiàn)特殊功能時程序復(fù)雜，不易設(shè)計；而CISC匯編語言程序編程相對簡單，科學(xué)計算及復(fù)雜操作的程序社設(shè)計相對容易，效率較高。（ 4）中斷： RISC機(jī)器在一條指令執(zhí)行的適當(dāng)?shù)胤娇梢皂憫?yīng)中斷；而

13、CISC機(jī)器是在一條指令執(zhí)行結(jié)束后響應(yīng)中斷。 （5）CPU：RISCCPU包含有較少的單元電路，因而面積小、功耗低；而CISCCPU包含有豐富的電路單元，因而功能強、面積大、功耗大。(6 ）設(shè)計周期： RISC 微處理器結(jié)構(gòu)簡單，布局緊湊，設(shè)計周期短，且易于采用最新技術(shù)；CISC 微處理器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計周期長。 （7）用戶使用： RISC 微處理器結(jié)構(gòu)簡單，指令規(guī)整，性能容易把握，易學(xué)易用；CISC微處理器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強大，實現(xiàn)特殊功能容易。 （8）應(yīng)用圍：由于RISC 指令系統(tǒng)的確定與特定的應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)，故RISC 機(jī)器更適合于專用機(jī)；而CISC機(jī)器則更適合于通用機(jī)。三、計算題（ 14分）

14、.專業(yè) .整理 .下載可編輯1、 已知 x=-001111，y=+011001, 求： x 補， -x 補， y 補， -y 補； x+y,x -y, 判斷加減運算是否溢出。2、有兩個浮點數(shù)N1=2j1×S1,N2=2j2 ×S2，其中階碼用 4位移碼、尾數(shù)用 8位原碼表示（含1位符號位）。設(shè)j1=(11)2,S1=(+0.0110011)2,j2=(-10)2,S2=(+0.1101101)2，求N1+N2，寫出運算步驟及結(jié)果。3、CPU執(zhí)行一段程序時， cache 完成存取的次數(shù)為 2420次，主存完成的次數(shù)為 80次，已知 cache 存儲周期為 40ns，主存存儲周

15、期為 200ns，求 cache/ 主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。4、某計算機(jī)的存儲系統(tǒng)由 cache、主存和磁盤構(gòu)成。 cache 的訪問時間為 15ns；如果被訪問的單元在主存中但不在 cache 中，需要用 60ns 的時間將其裝入 cache，然后再進(jìn)行訪問；如果被訪問的單元不在主存中，則需要 10ms的時間將其從磁盤中讀入主存， 然后再裝入 cache 中并開始訪問。若 cache 的命中率為 90%，主存的命中率為 60%，求該系統(tǒng)中訪問一個字的平均時間。5、 設(shè)兩個浮點數(shù) N1=2j1×S1,N2=2j2 ×S2，其中階碼 3位（移碼），尾數(shù) 4位，數(shù)符 1位。設(shè)：j1=(-10)2,S1=(+0.1001)2