計算機組成原理復習材料 (2)

1、14152計算機組成原理考試題型一、填空題（每空1分，共10分）二、單項選擇題（每題2分，共30分）三、多項選擇題（每題2分，共10分）四、簡答題（每題5分，共10分）五、計算題（每題10分，共30分）六、分析題（共10分） 選擇、填空、簡答：1. 組成計算機的五大部件，功能各是什么？2. 微型計算機硬件系統(tǒng)最核心的部件是 cpu 。3. CPU由算術(shù)邏輯單元和控制單元單元組成。4. 微型計算機中，控制器的基本功能是指 。5. 現(xiàn)代計算機由CPU、I/O設(shè)備及 存儲設(shè)備 組成。6. 運算器的主要功能能進行 算術(shù) 運算和 邏輯 運算。7. 隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，計算機的電子器件推陳出新，但所有種類

2、計算機依然具有“存儲程序”的特點，最早提出這種概念的是馮諾依曼。 8. 計算機的主要技術(shù)指標 。在MDR、MAR、FLOPS、CPI、MIPS中，用來評價CPU的性能的有 。9. 下面框圖是什么指令執(zhí)行過程？并指出每個標識的含義。A. 重量 B. 機器字長 C. 存儲容量 D. 運算速度10. ACC、ALU、IR、PC、MAR、MDR？作用是什么？PC：Program Counter，程序計數(shù)器，其功能是存放當前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動計數(shù) 形成下一條指令地。MAR：Memory Address Register，存儲器地址寄存器，在主存中用來存放欲訪問的存儲單元的地址。 MDR：Memo

3、ry Data Register，存儲器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，在主存中用來存放從某單元讀出、或要寫入某存儲單元的數(shù)據(jù)。 CPU：Central Processing Unit，中央處理機（器），是計算機硬件的核心部件，主要由運算器和控制器組成。 CU：Control Unit，控制單元（部件），為控制器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法運算時存放乘數(shù)、除法時存放商的寄存器。X：此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)； I/O：Input/Outp

4、ut equipment，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計算機內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。MIPS：Million Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計算機運算速度指標的一種計量單位。11. 程序計數(shù)器用于存放 正在執(zhí)行的指令的內(nèi)存地址的 。 指令寄存器 用來存放當前的指令。12. 已知一個主存儲器的MDR為32位，MAR為16位，則地址線是根，該主存儲器的大小是B。 下一條要執(zhí)行的指令的內(nèi)存地址13. 計算機更新?lián)Q代的原則是根據(jù) 。各代的標志？通常根據(jù)計算機所采用的電子元件不同而劃分為:電子管，晶體管，集成電路和大規(guī)模超大規(guī)模集成電路等相

5、四代。以微處理器為核心的微型計算機屬于第四代計算機，通常人們以微處理器為標志來劃分微型計算機，如286機、386機、486機、pemtium機。14. 微型計算機的發(fā)展通常以 微處理器 為技術(shù)標志。個人計算機屬于 微型計算機 。計算機分為微型計算機、小型計算機、中型計算機、大型計算機。 個人計算機屬于微型計算機15. CAD、CAM、CAI含義是 。 CAD即計算機輔助設(shè)計(CAD-Computer Aided Design) 利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作 。簡稱cad。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。CAD還包含：電氣CAD、外

6、貿(mào)結(jié)算CAD、加拿大元、冠狀動脈性心臟病、計算機輔助診斷、服裝CAD等含義。 CAM (computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造) 它的核心是計算機數(shù)值控制（簡稱數(shù)控），是將計算機應(yīng)用于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)。1952年美國麻省理工學院首先研制成數(shù)控銑床。數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床。此后發(fā)展了一系列的數(shù)控機床，包括稱為“加工中心”的多功能機床，能從刀庫中自動換刀和自動轉(zhuǎn)換工作位置，能連續(xù)完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運作的，只要改變程序指令就可改變加工過程，數(shù)控的這種加工靈活性稱之為“柔性”。 CAI計算機輔助

7、教學(Computer Aided Instruction ，簡稱CAI) 是在計算機輔助下進行的各種教學活動，以對話方式與學生討論教學內(nèi)容、安排教學進程、進行教學訓練的方法與技術(shù)。CAI為學生提供一個良好的個人化學習環(huán)境。綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質(zhì)量和教學效率，實現(xiàn)最優(yōu)化的教學目標。16. 1945年，馮·諾依曼機在為一臺新的計算機 EDVAC(電子離散變量計算機) 所制定的計劃中，首次提出了存儲程序的概念。17. 匯編語言、C語言、Java語言、機器語言、BASIC語言，哪個

8、可以直接在機器上運行？ 使用匯編語言編寫的程序，機器不能直接識別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機器語。18. 三總線結(jié)構(gòu)有哪三部分構(gòu)成？系統(tǒng)總線、內(nèi)存總線、I/O總線（43頁）19. 總線按連接部件的不同，分為？片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、通信總線片內(nèi)總線：也叫片總線，是同一部件內(nèi)部連接個寄存及運算部件的總線； 系統(tǒng)總線：是同一臺計算機各部件之間相互連接的總線； 系統(tǒng)總線又分為數(shù)據(jù)總線，地址總線，和控制總線，分別傳遞數(shù)據(jù)，地址和控制信號。 通信總線：負責CPU與外部設(shè)備之間的通信。 20. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種，各有何特點。 為了解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配問

9、題； 3種：鏈式查詢、計數(shù)器查詢、獨立請求； 特點： 鏈式查詢：連線簡單，易于擴充，對電路故障最敏感； 計數(shù)器查詢：優(yōu)先級設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復雜； 獨立請求：判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。21. 總線判優(yōu)控制可分為？兩種：集中式和分布式22. 集中式判優(yōu)控制分為？三種？工作原理是？速度最快的是？58頁3種：鏈式查詢、計數(shù)器查詢、獨立請求（最快）；鏈式查詢：計數(shù)器查詢：獨立請求：23. 總線通信控制通常的四種方式？同步通信，異步通信，半同步通信，分離式通信24. 連接CPU芯片內(nèi)部（寄存器與寄存器之間）的總路線是 內(nèi)部總線 。 ？25. 系統(tǒng)總線中地址

10、線的功能是 用于選擇主存單元，也可用于選擇I/O端口 。26. 在一個16位的總線系統(tǒng)中，若時鐘頻率為100MHz，總線周期為5個時鐘周期傳輸一個字。則總線帶寬是 。P6127. 若總線寬度為16位，時鐘頻率為8MHz，完成一次數(shù)據(jù)傳送需要2個總線周期，則總線帶寬是 。28. 設(shè)總線的時鐘頻率為8MHz，一個總線周期等于一個時鐘周期。如果一個總線周期中并行傳送32位數(shù)據(jù)，則總線的帶寬是 。（注意帶上單位）29. 某機字長64位，存儲器容量是32MB。若按半字編址，那么它的尋址范圍是 8M 。30. 某機字長16位，存儲器容量是64MB。若按雙字編址，那么它的尋址范圍是 。例題：1、某計算機字長

11、為32位,其存儲容量為16MB,若按雙字編址,它的尋址范圍是多少?2、某機字長為32位,存儲容量為64MB,若按字節(jié)編址.它的尋址范圍是多少?解答：我的方法是全部換算成1位2進制的基本單元來算。先計算總?cè)萘?，如第一題中是16mb中，一B為8位，也就是8個一位基本單元組成，16M=224位=224個一位基本單元。所以總的基本單元是224*8。一個字長是n位，就是說一個字是由n個一位基本單元組成。按照字來編址就是說由一個字所包含的一位基本單元的個數(shù)作為一個地址單元，它對應(yīng)一個地址。同理，雙字編址就是兩個字所包含的的基本單元數(shù)作為一個地址單元。由于一個字節(jié)（1B）永遠是8位，所以按字節(jié)編址永遠是8個

12、一位基本單元作為一個地址單元。尋址范圍就是說總共有多少個這樣的地址。第一題中一個字長是32位，對于按字編址來說一個地址單元有32個基本單元，按雙字編址則是一個地址單元有64個，按字節(jié)是8個，總?cè)萘渴?24*8個。所以按字編址的地址數(shù)是224*8/32個，按雙字是224*8/64個，按字節(jié)是224*8/8個。因此，第一題答案是221=2M。同理，第二題答案是226*8/8=226=64M。31. 在異步傳輸系統(tǒng)中，若字符格式為：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗位、2位終止位，（1）假設(shè)波特率為1200bps，則比特率為bps。（2）假設(shè)每秒傳輸120個數(shù)據(jù)幀，則比特率為。P6432. 計算機

13、的存儲器系統(tǒng)是指 主存儲器和外存儲器/cache 。33. 在存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中，主要分為兩個層次， 緩存-主存層次主要解決CPU和主存速度不匹配 問題，主存和緩存之間的數(shù)據(jù)調(diào)動是由硬件自動完成的；主存-輔存 層次主要解決存貯系統(tǒng)的容量 問題，主存和輔存之間的數(shù)據(jù)調(diào)用時由硬件和操作系統(tǒng)共同完成的。（兩個不同層次）。 34. 寄存器、主存、緩存、外存之間比較容量、速度？速度：寄存器 >cache >主存 >輔存（容量小的速度快）35. SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM的含義，哪些是易失的（掉電后信息不存儲），哪些是非易失的？RAM和ROM指的都是半導體存儲器，R

14、OM在系統(tǒng)停止供電的時候依然可以保持數(shù)據(jù)，而RAM通常都是在掉電之后就丟失數(shù)據(jù)，典型的RAM就是計算機的內(nèi)存。RAM 分為兩類：靜態(tài)SRAM，動態(tài)DRAMROM分為三類：PROM、EPROM、EPROM36. 靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM存儲信息的原理？靜態(tài)RAM是靠雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來記憶信息的；動態(tài)RAM是靠MOS電路中的柵極電容來記憶信息的。37. 動態(tài)RAM的刷新通常有三種方式： 集中式-正常讀/寫操作與刷新操作分開進行，刷新集中完成。 特點：存在一段停止讀/寫操作的死時間 適用于高速存儲器 分散式-將一個存儲系統(tǒng)周期分成兩個時間片，分時進行正常讀/寫操作和刷新操作。 特點：不存在停止讀/寫操作的

15、死時間 但系統(tǒng)運行速度降低 異步式-前兩種方式的結(jié)合，每隔一段時間刷新一次，保證在刷新周期內(nèi)對整個存儲器刷新一遍。38. 存儲容量為64K×32位，則地址線有幾根，數(shù)據(jù)線有幾根？根地址線，根數(shù)據(jù)線39. 2K×16位，地址線有幾根，數(shù)據(jù)線有幾根？根地址線，根數(shù)據(jù)線40. 16根地址線可尋址的范圍是 。41. 用什么衡量Cache的效率？命中率42. 三種地址映射方式？全相聯(lián)映射、直接相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射。緩存的地址映射中，若主存中的任一塊只能固定映射到某一緩存塊中，則稱作直接相聯(lián)映射。緩存的地址映射中，若主存中的任一塊可以映射到緩存的任意一塊中，則稱作全相聯(lián)映射。43. 在

16、 Cache-主存存儲空間中，M表示主存的塊數(shù)，C表示緩存塊數(shù)，B為塊長，則主存的塊數(shù)M與緩存的塊數(shù)C的關(guān)系為 。44. CPU執(zhí)行一段程序時，Cache完成存取的次數(shù)是3800次，訪存次數(shù)為200次，則Cache/主存系統(tǒng)的命中率為 。45. 假設(shè)Cache的工作速度是主存的5倍，且Cache被訪問命中的概率為95%，則采用Cache后，存儲器性能提高了 倍。46. 硬磁盤、ROM、軟磁盤、RAM、光盤、EPROM中，哪些屬于輔助存儲器？硬磁盤、軟磁盤、光盤一般在計算機系統(tǒng)內(nèi)的存儲元件可分為主儲存器及輔助儲存器. 前者再劃分為隨機取儲存器(Random Access Memory, RAM)

17、及只讀儲存器(Read Only Memory, ROM). 而后者就是指RAM及ROM以外的儲存器, 如硬盤, 磁盤等.47. 下列關(guān)于硬盤的說法錯誤的是 。A. 每個計算機主機有且只能有一塊硬盤B. 硬盤中的數(shù)據(jù)斷電后不會丟失C. 硬盤可以進行格式化處理D. CPU不能夠直接訪問硬盤中的數(shù)據(jù)注釋：一個主機可以安裝多塊硬盤48. I/O設(shè)備是指 輸入/輸出(Input /Output ,簡稱I/O)，指的是一切操作、程序或設(shè)備與計算機之間發(fā)生的數(shù)據(jù) 輸入/輸出設(shè)備模型 傳輸過程。 。49. 一次中斷處理的過程，可以歸納為五個階段：中斷請求、中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)和中斷返回50. 一般中

18、斷服務(wù)程序的流程分為四大部分？保護現(xiàn)場、中斷服務(wù)、恢復現(xiàn)場和中斷返回51. CPU響應(yīng)中斷的時間是 一條指令結(jié)束 。52. 總線周期的四個階段？ 申請分配階段 尋址階段 傳數(shù)階段 結(jié)束階段53. I/O設(shè)備與主機交換信息時，主要有三種方式，即：程序查詢方式、？程序中斷方式和DMA方式54. DMA的中文名稱是什么？它有何特點？DMA的英文拼寫是“Direct Memory Access”，漢語的意思就是直接內(nèi)存訪問，是一種不經(jīng)過CPU而直接從內(nèi)存了存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換模式。特點：CPU 與設(shè)備并行工作，傳送與主程序并行工作55. DMA工作時：CPU與設(shè)備并行工作，傳送與主程序并行工作56. 在

19、DMA方式中，數(shù)據(jù)傳送由 DMA硬件 控制。57. DMA接口的功能？58. 機器數(shù)中， 補碼 機器數(shù)零的表示形式是唯一的。59. 移碼常用來表示浮點數(shù)的 階碼 部分；60. 移碼和補碼比較，它們除 符號位 外，其他各位都相同。61. 某機字長8位，采用補碼形式，其中1位為符號位，則機器數(shù)能表示的范圍是 -128+127 。62. 將十進制257轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)為 101 。63. 兩個十六進制數(shù)79H和48H相加，結(jié)果是 。64. 最大的8位無符號二進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)是 255 。65. 設(shè)寄存器位數(shù)為8位，機器數(shù)采用補碼形式（含1位符號位）。將十進制數(shù)-27存于寄存器中，則寄存器內(nèi)容為

20、 E5H 。66. 設(shè)機器數(shù)字長為8位，若A30（-30），則A的原碼、反碼、補碼？67. 將+寫成二進制為 。68. 二進制數(shù)0101001轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)是 。69. 已知x補=1.11001，則x原= ；x反=；x移=；-x 補=。70. 無符號數(shù)的移位稱為邏輯移位，邏輯移位的規(guī)則是：邏輯左移時，高位移出，低位添0；邏輯右移時，高位移出，低位添171. 在算術(shù)移位中，負數(shù)的補碼移位規(guī)則是：左移，高位移丟，低位添 0 ，右移，低位移丟，高位添 1 。72. 設(shè)機器數(shù)字長8位（含1位符號位），若機器數(shù)BAH為原碼，則算術(shù)右移一位得 9DH 。73. 不論是作加法還是減法，只有實際參加操作的兩

21、個數(shù)符號相同，結(jié)果與原操作數(shù)符號 不同 ，即為溢出。74. 若在一個非“0”無符號二進制整數(shù)右邊加兩個“0”，形成一個新的數(shù)，則新數(shù)的值是原數(shù)值的 四倍 。75. 若在機器字長為8位的機器中，將一個非“0”無符號二進制整數(shù)右移兩位，形成一個新的數(shù)，則新數(shù)的值是原數(shù)值的 。76. 某機字長32位，其中1位符號位，31位表示尾數(shù)。若用定點小數(shù)表示，則最大正小數(shù)為 。若用定點小數(shù)表示，則最大正小數(shù)為 。若用定點整數(shù)表示，則最小負整數(shù)為 。77. 在原碼一位乘中，結(jié)果的符號由兩原碼符號位 異或 運算結(jié)果決定。78. 原碼一位乘的運算規(guī)則是：（1）積符由兩原碼符號位異或運算結(jié)果決定；（2）乘積的數(shù)據(jù)部分

22、由兩數(shù) 絕對值 相乘。79. 恢復余數(shù)法的特點是：當余數(shù)為負時，需要加上 除數(shù) ，將其恢復成原來的余數(shù)。80. 在原碼加減交替除法中，余數(shù)大于0，上商“1”，下一步做的運算是 。81. 浮點數(shù)加減運算的步驟是？ 82. 若浮點數(shù)的階碼和尾數(shù)都用（1、補碼/2、原碼）表示，則判斷運算結(jié)果是否為規(guī)格化數(shù)的方法是： 數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點后第1位數(shù)字相異 83. 浮點數(shù)加減法對階原則是： 。84. 在浮點機中 基數(shù) 是隱含的。85. 一條計算機指令中，通常應(yīng)該包含 操作碼和操作數(shù) 。86. 一條計算機指令中，規(guī)定其執(zhí)行功能的部分稱為 操作碼 。87. 指令尋址方式有哪些？數(shù)據(jù)尋址方式有哪些？ 指令尋址：1

23、.順序?qū)ぶ贩绞?2.跳躍尋址方式 操作數(shù)尋址：1.隱含尋址 2.立即尋址3.直接尋址4.間接尋址5.寄存器尋址方式和寄 存器間接尋址方式6.相對尋址方式7.基址尋址方式8.變址尋址方式9.塊尋址方式88. CPU每取出并執(zhí)行一條指令所需要的全部時間稱為指令周期，一條指令周期可能包含的子周期有 取指周期、間址周期、執(zhí)行周期、中斷周期 。89. 有五級流水線，分別完成取指、譯碼、執(zhí)行、訪存、寫寄存器五個階段，假設(shè)完成各個階段時間為40、60、70、90、50微秒，則流水線的時鐘周期應(yīng)該取值為 90 。計算：1. 若主存1MB，Cache為16KB，按256B分塊，請計算：（1）塊內(nèi)地址是幾位？Ca

24、che包含多少塊？主存包含多少塊？（2）若Cache主存層次采用直接映射方式，寫出映射關(guān)系式，并說明主存的第300塊將映射到Cache的哪一個塊中。2. 一個組相聯(lián)映射的Cache由64塊組成，每組內(nèi)包含4塊。主存包含4096塊，每個字塊為32字節(jié)，按字節(jié)編址。試問：（1）主存地址為幾位？（2）畫出主存的地址格式。（3）主存第128個字節(jié)所在主存塊應(yīng)裝入到Cache的哪一組？3. CPU執(zhí)行一段程序時，Cache完成存取的次數(shù)為6000次，主存完成存取的次數(shù)為300次。已知Cache存取周期tc為30ns，主存的存取周期tm為170ns。在當Cache不命中時才啟動主存的狀態(tài)下，分別求： （1

25、）Cache的命中率h。（保留4位小數(shù)）（2）平均訪問時間ta。（3）Cache主存系統(tǒng)的訪問效率e。（保留4位小數(shù)） 平均訪問時間=Cache命中率× Cache存取周期+Cache失效率×主存存取周期 Cache命中率=3800/（3800+200）=0.95 Cache失效率=10.95=0.05 50ns×0.95+250ns×0.05=60ns4. 設(shè)若主存2MB，Cache為2KB，按128B分塊。問：（1）若Cache存取周期為30ns，主存存取周期為300ns，平均命中率為97%，求平均訪問時間。（2）若Cache-主存層次采用全相聯(lián)映射

26、，則主存和Cache各分多少塊？ 塊內(nèi)地址是多少位？（3）畫出主存的地址格式。5. 設(shè)浮點數(shù)的格式如下（階碼和尾數(shù)均為補碼表示，基數(shù)為2）：EsE1E3MsM1M9即：4位階碼（包括1位階符）和10位尾數(shù)（包括1位數(shù)符）。計算：（1）將-35/64轉(zhuǎn)換為此種格式的浮點數(shù)。 （2）將15/128轉(zhuǎn)換為此種格式的浮點數(shù)。6. 將+寫成二進制定點數(shù)、浮點數(shù)及在定點機和浮點機中的機器數(shù)形式。其中數(shù)值部分均取10位，數(shù)符取1位，浮點數(shù)階碼取5位（含1位階符）。7. 已知x=0.01011，y=0.10011，用一般形式和變形補碼計算x+y、x-y，同時指出結(jié)果是否溢出。8. 原碼一位乘求x*y。（x =

27、 0.1110，y = 0.1101）9. 用Booth乘法（補碼一位乘）求（-6）×8。（設(shè)在機器中，數(shù)據(jù)表示為一位符號位和四位數(shù)值位，部分積用雙符號位表示。要求寫出每一步運算過程及運算結(jié)果）10. 設(shè) x = 0.1001，y = -0.1111，用原碼/補碼加減交替除法求x÷y。（要求寫出每一步運算過程及運算結(jié)果）分析： 1. 某機器字長為8位，試用以下所給芯片設(shè)計一個容量為10KB的存儲器。其中RAM為高8KB，ROM為低2KB，選用的RAM芯片類型為4K×8位，ROM芯片類型為2K×4位，最低地址為0。請計算：（1）該存儲器中，RAM和ROM的地址范圍分別是多少？（2）每種芯片各需要多少片？并說明各自采用的擴展方式。（3）4K×8位RAM的數(shù)據(jù)線和地址線各為多少根？2K×4位ROM的數(shù)據(jù)線和地址線各為多少根？2. 設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ（低電平有效）作為訪存控制信號，R/W作讀/寫命令信號（高電平為讀，低電平為寫）。現(xiàn)有存儲芯片：ROM（2K×8位，4K×8位，8K