計算機(jī)組成原理復(fù)習(xí)題及參考答案

中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試（專科）復(fù)習(xí)題及參考答案計算機(jī)組成原理一．選擇題磁盤存儲器的等待時間通常是指___A___。A.磁盤旋轉(zhuǎn)半周所需的時間B.磁盤轉(zhuǎn)2/3周所需時間C.磁盤轉(zhuǎn)1/3周所需時間D.磁盤轉(zhuǎn)一周所需時間2.CPU包含___D___。A.運(yùn)算器B.控制器C.運(yùn)算器、控制器和主存儲器D.運(yùn)算器、控制器和cache3.CPU的控制總線提供___D___。A.數(shù)據(jù)信號流B.所有存儲器和I/O設(shè)備的時序信號及控制信號C.來自I/O設(shè)備和存儲器的響應(yīng)信號D.B和C兩項4.為了便于實(shí)現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的方法是采用___B___。A.通用寄存器B.堆棧C.存儲器D.外存5.下述I/O控制方式中，__B___主要由程序?qū)崿F(xiàn)。A.PPU（外圍處理機(jī)）B.中斷方式C.DMA方式D.通道方式6.目前的計算機(jī)中，代碼形式是___C___。A．指令以二進(jìn)制形式存放，數(shù)據(jù)以十進(jìn)制形式存放B．指令以十進(jìn)制形式存放，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存放C．指令和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制形式存放D．指令和數(shù)據(jù)都以十進(jìn)制形式存放7.下列數(shù)中最大的是__B____。A．（10010101）2B．（227）8C．（96）16D．（143）8.設(shè)寄存器位數(shù)為8位，機(jī)器數(shù)采用補(bǔ)碼形式（一位符號位），對應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)-27，寄存器內(nèi)為___C___。A．（27）16B．（9B）16C．（E5）16D．（5A）9.計算機(jī)的存儲器系統(tǒng)是指___D___。A．RAM存儲器B．ROM存儲器C．主存儲器D．主存儲器和外存儲器10.由于CPU內(nèi)部的操作速度較快，而CPU訪問一次主存所花的時間較長，因此機(jī)器周期通常用__A____來規(guī)定。A．主存中讀取一個指令字的最短時間B．主存中讀取一個數(shù)據(jù)字的最長時間C．主存中寫入一個數(shù)據(jù)字的平均時間D．主存中取一個數(shù)據(jù)字的平均時間11.在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過__D____來實(shí)現(xiàn)。A．原碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器B．補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器C．補(bǔ)碼運(yùn)算的十進(jìn)制加法器D．補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器12.指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是___B___。A．實(shí)現(xiàn)存儲程序和程序控制B．縮短指令長度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性C．可以直接訪問外存D．提供擴(kuò)展操作碼的可能并降低指令譯碼難度13.在CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是___B___。A．主存地址寄存器B．程序計數(shù)器C．指令寄存器D．狀態(tài)條件寄存器14.采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時，每傳送一個數(shù)據(jù)就要用一個____C__。A．指令周期B．?dāng)?shù)據(jù)周期C．存儲周期D．總線周期15.至今為止，計算機(jī)中的所有信息以二進(jìn)制方式表示的理由是__C____。A.節(jié)約元件B.運(yùn)算速度快C.物理器件性能決定D.信息處理方便16.程序控制類指令的功能是__D____。A.進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算B.進(jìn)行主存于CPU之間的數(shù)據(jù)傳送C.進(jìn)行CPU和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17.某機(jī)字長32位。其中1位符號位，31位表示尾數(shù)。若用定點(diǎn)整數(shù)表示，則最大正整數(shù)為___A___。A.+(231-1)B.+(230-1)C.+(231+1)D.+(230+1)18.假設(shè)下列字符碼中有奇偶位校驗(yàn)，但沒有數(shù)據(jù)錯誤，采用偶校驗(yàn)的字符碼是____D__。A.11001011B.11010110C.11000001D.1100100119.同步控制是__A____。A.由統(tǒng)一時序信號控制的方式B.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式C.只適用于CPU控制的方式D.只適用于外圍設(shè)備控制的方式20．郵局把信件進(jìn)行自動分揀，使用的計算機(jī)技術(shù)是___D___。A.機(jī)器翻譯B.自然語言理解C.機(jī)器證明D.模式識別21．下列數(shù)中最大數(shù)為____B__。A.（101001）2B.（52）8C.（13）16二．填空題1．計算機(jī)系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結(jié)構(gòu)。它通常由____微程序級、一般機(jī)器級、操作系統(tǒng)級______、匯編語言級、高級語言級組成。2.形成指令尋址的方式，稱為指令尋址方式，有順序?qū)ぶ泛蚠__跳躍_____尋址兩種，使用__程序計數(shù)器______來跟蹤。3.字節(jié)多路通道可允許多個設(shè)備進(jìn)行__傳輸____型操作，數(shù)據(jù)傳送單位是___數(shù)據(jù)塊___。4.通道是一個特殊功能的__處理器______，它有自己的___指令和程序_____專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制。5.在機(jī)器碼__補(bǔ)碼______和___移碼_____中，零的表示形式唯一。6．微程序設(shè)計技術(shù)是利用_____軟件______方法設(shè)計_____操作控制器________的一門技術(shù)。7.對存儲器的要求是___速度，容量，價格_____，為了解決這三個方面的矛盾。計算機(jī)采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)。8.RISC的中文含義是_____精簡指令系統(tǒng)計算機(jī)_____________，CISC的中文含義是____復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機(jī)______________。9．中斷處理過程可以嵌套進(jìn)行，____優(yōu)先級別高_(dá)__________的設(shè)備可以中斷_____優(yōu)先級別低__________的中斷服務(wù)程序。10.移碼常用于表示浮點(diǎn)數(shù)的___階碼______部分，移碼和補(bǔ)碼比較，它們除____符號位_____外，其他各位____相同_____。11.賦以邏輯屬性值True或False的變量稱為___邏輯變量______，描述邏輯變量關(guān)系的函數(shù)稱為__邏輯函數(shù)_______；實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的電路稱為___邏輯電路______。12.一個定點(diǎn)數(shù)由_____符號位_____和___數(shù)值域_______兩部分組成。根據(jù)小數(shù)點(diǎn)的位置不同，定點(diǎn)數(shù)有____純小數(shù)______和__純整數(shù)________兩種表示方法。三．名詞解釋1．計算機(jī)指令：計算機(jī)指令：是指揮計算機(jī)如何工作的命令，它通常由一串二進(jìn)制數(shù)碼組成，即由操作碼和地址碼兩部分組成。操作碼規(guī)定了操作的類型，即進(jìn)行什么樣的操作；地址碼規(guī)定了要操作的數(shù)據(jù)以及操作結(jié)果存放的位置。2．CPU周期：CPU周期也叫機(jī)器周期。是指CPU訪問一次主存或輸入輸出端口所需要的時間。一個CPU周期由若干個時鐘周期組成。3．存儲速度：存儲速度表示每秒從存儲器進(jìn)出信息的最大數(shù)量，其單位用字/秒或字節(jié)/秒表示。從數(shù)值上來說它是存儲周期的倒數(shù)。4．相容性微操作：相容性微操作是指在同一個CPU周期內(nèi)可以并行執(zhí)行的一組微操作。5．外圍設(shè)備：外圍設(shè)備俗稱外部設(shè)備，外圍設(shè)備是相對于計算機(jī)主機(jī)來說的，凡在計算機(jī)主機(jī)處理數(shù)據(jù)前后，把數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)主機(jī)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理及輸出處理結(jié)果的設(shè)備都稱為外圍設(shè)備，而不管它們是否受中央處理器的直接控制。6．同步通信：總線上的部件通過總線進(jìn)行信息傳送時，用一個公共的時鐘信號進(jìn)行同步，這種方式稱為同步通信。這個公共的時鐘信號可以由總線控制部件發(fā)送到每一個部件或設(shè)備，也可以每個部件有自己的時鐘發(fā)生器，但是，它們都必須由CPU發(fā)出的時鐘信號進(jìn)行同步。7．指令的編碼格式：指令的編碼格式是指指令中操作碼的長度是否可以變化而形成指令的方式。指令操作碼通常有兩種編碼格式：固定格式和可變格式。8．存取時間：存取時間又稱存儲器訪問時間，是指啟動一次存儲器操作到完成該操作所需的時間。具體地說，存取時間從存儲器收到有效地址開始，經(jīng)過譯碼、驅(qū)動，直到將被訪問的存儲單元的內(nèi)容讀出或?qū)懭霝橹埂?．微程序：微指令的有序集合稱為微程序，一般一條機(jī)器指令的功能由對應(yīng)的一段微程序來實(shí)現(xiàn)。10．存儲設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸率：存儲設(shè)備在單位時間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)或字節(jié)數(shù)稱為數(shù)據(jù)傳輸率。數(shù)據(jù)傳輸率（Dr）與存儲設(shè)備的構(gòu)造及主機(jī)接口邏輯有著密切的關(guān)系，與記錄密度D和記錄介質(zhì)的運(yùn)動速度V成正比。11．指令的執(zhí)行方式：指令的執(zhí)行方式是指指令按何種方式執(zhí)行，指令的執(zhí)行方式主要有順序執(zhí)行方式、重疊執(zhí)行方式、流水線方式。12．接口：接口是計算機(jī)系統(tǒng)總線與外圍設(shè)備之間的一個邏輯部件，它的基本功能有兩點(diǎn)：一是為信息傳輸操作選擇外圍設(shè)備；二是在選定的外圍設(shè)備和主機(jī)之間交換信息，保證外圍設(shè)備用計算機(jī)系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送或接收信息。四．解答下列問題1．試述指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關(guān)系解答：指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間。也就是從取指令開始到執(zhí)行完這條指令為止的全部時間。一個指令周期由若干個機(jī)器周期組成。CPU周期也叫機(jī)器周期。是指CPU訪問一次主存或輸入輸出端口所需要的時間。一個CPU周期由若干個時鐘周期組成。時鐘周期是CPU處理操作的最小時間單位，也叫T周期。指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關(guān)系如下圖所示。2．用補(bǔ)碼運(yùn)算方法求x+y=？x-y=?解答：[X+Y]補(bǔ)=01.0101[X-Y]（2）[X+Y]補(bǔ)=00.0101[X-Y]3．比較水平微指令與垂直微指令的優(yōu)缺點(diǎn)。解答：（1）水平型微指令并行操作能力強(qiáng)、效率高、靈活性強(qiáng)，垂直型微指令則較差。（2）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。（3）由水平型微指令解釋指令的微程序，具有微指令字比較長，但微程序短的特點(diǎn)，而垂直型微指令正好相反。（4）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4．設(shè)機(jī)器字長為16位，定點(diǎn)表示時，尾數(shù)15位，階符1位。(1)定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時，最大正數(shù)為多少？最小負(fù)數(shù)為多少？(2)定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時，最大正數(shù)為多少？最小負(fù)數(shù)為多少？解答：（1）定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時最大正數(shù)：（215-1）10=（32767）10最小負(fù)數(shù)：-（215-1）10=（-32767）10（2）定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時最大正數(shù)：（1-2-15）最小負(fù)數(shù)：-（1-2-15）5．外圍設(shè)備的I/O控制分哪幾類？各有何特點(diǎn)？解答：外圍設(shè)備的I/O控制方式分類及特點(diǎn)：程序查詢方式：CPU的操作和外圍設(shè)備的操作能夠同步，而且硬件結(jié)構(gòu)比較簡單程序中斷方式：一般適用于隨機(jī)出現(xiàn)的服務(wù)，且一旦提出要求應(yīng)立即進(jìn)行，節(jié)省了CPU的時間，但硬件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些。直接內(nèi)存訪問（DMA）方式：數(shù)據(jù)傳輸速度很高，傳輸速率僅受內(nèi)存訪問時間的限制。需更多硬件，適用于內(nèi)存和高速外設(shè)之間大批交換數(shù)據(jù)的場合。通道方式：可以實(shí)現(xiàn)對外設(shè)的統(tǒng)一管理和外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，大大提高了CPU的工作效率。外圍處理機(jī)方式：通道方式的進(jìn)一步發(fā)展，基本上獨(dú)立于主機(jī)工作，結(jié)果更接近一般處理機(jī)。6．分析集中式總線控制的三種方式各自的優(yōu)缺點(diǎn)。解答：集中式總線的控制方式主要有以下三種：鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、計?shù)器定時查詢方式和獨(dú)立請求總線控制方式。鏈?zhǔn)讲樵兎绞降膬?yōu)點(diǎn)是只用很少幾根線就能按一定的優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線控制，并且這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)很容易擴(kuò)充設(shè)備。其缺點(diǎn)是對詢問鏈的電路故障很敏感。計數(shù)器定時查詢方式的優(yōu)點(diǎn)是：查詢被程序控制，優(yōu)先次序可以方便地改變。另外，當(dāng)某個設(shè)備的接口中有關(guān)鍵的電路出現(xiàn)故障時，不會影響其他設(shè)備使用總線。其缺點(diǎn)是：要有一組設(shè)備地址線，從而增加了控制線的數(shù)量，而且控制也較為復(fù)雜。7．通道具有哪些功能？解答：通道的基本功能是執(zhí)行通道指令，組織外圍設(shè)備和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸，按I/O指令要求啟動外圍設(shè)備，向CPU報告中斷等，具體有以下5項功能。（1）接收CPU的I/O指令，按指令要求與指定的外圍設(shè)備進(jìn)行通信。（2）從內(nèi)存取出屬于該通道程序的通道指令，經(jīng)譯碼后向設(shè)備控制器或外圍設(shè)備發(fā)出各種命令。（3）組織外圍設(shè)備與內(nèi)存之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并根據(jù)需要提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彺婵臻g，提供數(shù)據(jù)存入內(nèi)存的地址和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。（4）從外圍設(shè)備得到狀態(tài)信息，形成并保存通道本身的狀態(tài)信息，根據(jù)要求將這些狀態(tài)信息送到內(nèi)存的指定單元，供CPU使用。（5）將外圍設(shè)備的中斷請求和通道本身的中斷請求，按次序向CPU報告。8．某計算機(jī)指令字長16位，每個地址碼是6位，指令有無地址、一地址和二地址三種格式設(shè)有N條二地址指令，無地址指令M條，試問1地址指令最多有多少條？解答：設(shè)1地址指令有X條，則有下式成立：（（24-N）*26-X）*26=M得：X=（24-N）*26-M*2-69．磁記錄設(shè)備的寫電流波形主要有哪幾種方式，各自的記錄特點(diǎn)分別是什么？10．指令和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制代碼存放在內(nèi)存中，CPU如何區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？11．已知x和y，用變形補(bǔ)碼計算x-y，同時指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出。（1）x=12．已知x=-0.01111,y=+0.11001,求x+y=？x-y=？五．計算題1．某雙面磁盤，每面有22 0道，內(nèi)層磁道周長為70cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，問：（1）磁盤存儲容量是多少？（2）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？解答：（1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500B每面信息量=3500B×220=770000B磁盤總?cè)萘?770000B×2=1540000B（2）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率，也即磁盤的帶寬Dr=r·NN為每條磁道容量，N=3500Br為磁盤轉(zhuǎn)速r=3000轉(zhuǎn)/60S=50轉(zhuǎn)/S所以，Dr=r×N=50/S×3500B