2023年計算機組成原理期末考試試題及答案新版

計算機組成原理試題一、選擇題（共20分,每題1分）1．零地址運算指令在指令格式中不給出操作數(shù)地址,它的操作數(shù)來自__＿＿Ｃ_＿。??Ａ.立即數(shù)和棧頂；? Ｂ．暫存器；??Ｃ.棧頂和次棧頂；??D．累加器。２．___C＿__可區(qū)分存儲單元中存放的是指令還是數(shù)據。A.存儲器；B.運算器；C.控制器；D．用戶。３.所謂三總線結構的計算機是指_B_____。A．地址線、數(shù)據線和控制線三組傳輸線。B.Ｉ／O總線、主存總統(tǒng)和DMＡ總線三組傳輸線；C.I/O總線、主存總線和系統(tǒng)總線三組傳輸線；D.設備總線、主存總線和控制總線三組傳輸線.。4.某計算機字長是3２位,它的存儲容量是２56ＫB,按字編址，它的尋址范圍是_＿__＿Ｂ_。A．１28Ｋ;B.64K；Ｃ.64ＫB;Ｄ.12８KB。5．主機與設備傳送數(shù)據時,采用___Ａ＿__,主機與設備是串行工作的。A．程序查詢方式;B.中斷方式；C.DMA方式;D．通道。6．在整數(shù)定點機中，下述第___B___種說法是對的的。A.原碼和反碼不能表達-1,補碼可以表達－1;B.三種機器數(shù)均可表達-1;C.三種機器數(shù)均可表達-1,且三種機器數(shù)的表達范圍相同；D.三種機器數(shù)均不可表達-１。7．變址尋址方式中,操作數(shù)的有效地址是__＿Ｃ＿__。 ?A．基址寄存器內容加上形式地址（位移量); ?B.程序計數(shù)器內容加上形式地址； C．變址寄存器內容加上形式地址； ?D．以上都不對。8．向量中斷是＿_＿C___。A.外設提出中斷；B．由硬件形成中斷服務程序入口地址;C.由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中斷服務程序入口地址D．以上都不對。９．一個節(jié)拍信號的寬度是指_____C_。A.指令周期；B.機器周期；C．時鐘周期；D．存儲周期。10．將微程序存儲在ＥPROM中的控制器是____Ａ__控制器。A．靜態(tài)微程序；Ｂ．毫微程序；C．動態(tài)微程序；Ｄ.微程序。１１．隱指令是指__＿Ｄ＿＿_。A．操作數(shù)隱含在操作碼中的指令；B．在一個機器周期里完畢所有操作的指令;Ｃ．指令系統(tǒng)中已有的指令; ?D．指令系統(tǒng)中沒有的指令。１2．當用一個16位的二進制數(shù)表達浮點數(shù)時,下列方案中第____B_種最佳。Ａ．階碼取4位（含階符1位)，尾數(shù)?。?位(含數(shù)符1位）；Ｂ．階碼取5位(含階符1位)，尾數(shù)?。?位(含數(shù)符１位）;C.階碼取8位（含階符1位),尾數(shù)取8位（含數(shù)符1位);D.階碼取6位（含階符1位）,尾數(shù)取12位（含數(shù)符1位）。13．DMＡ方式__Ｂ__＿_。Ａ．既然能用于高速外圍設備的信息傳送,也就能代替中斷方式；B．不能取代中斷方式；C．也能向CPU請求中斷解決數(shù)據傳送；D.內無中斷機制。14．在中斷周期中,由____D＿＿將允許中斷觸發(fā)器置“0”A.關中斷指令;B.機器指令；C．開中斷指令;D．中斷隱指令。１5.在單總線結構的CPＵ中,連接在總線上的多個部件＿_B＿__＿。Ａ.某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據,并且只有一個可以從總線接受數(shù)據;B.某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據,但可以有多個同時從總線接受數(shù)據；Ｃ.可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據，并且可以有多個同時從總線接受數(shù)據;D．可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據,但可以有一個同時從總線接受數(shù)據。16．三種集中式總線控制中，___A___方式對電路故障最敏感。A．鏈式查詢；Ｂ．計數(shù)器定期查詢;Ｃ．獨立請求;D．以上都不對。17.一個16K×8位的存儲器，其地址線和數(shù)據線的總和是＿_D＿＿__。Ａ．48;B.46；C．17；D．２2．１8．在間址周期中,__C____。A.所有指令的間址操作都是相同的；B.凡是存儲器間接尋址的指令，它們的操作都是相同的;C．對于存儲器間接尋址或寄存器間接尋址的指令，它們的操作是不同的;Ｄ．以上都不對。19．下述說法中____Ｂ＿_是對的的。A.EPRＯM是可改寫的,因而也是隨機存儲器的一種;Ｂ.ＥPROM是可改寫的,但它不能用作為隨機存儲器用；C.EPROM只能改寫一次，故不能作為隨機存儲器用；Ｄ.ＥPＲOＭ是可改寫的,但它能用作為隨機存儲器用。２0.打印機的分類方法很多，若按能否打印漢字來區(qū)分，可分為_C_____。A．并行式打印機和串行式打印機;B.擊打式打印機和非擊打式打印機；C．點陣式打印機和活字式打印機;D.激光打印機和噴墨打印機。二、填空(共２0分，每空1分）1.設浮點數(shù)階碼為8位（含1位階符）,尾數(shù)為24位(含1位數(shù)符），則32位二進制補碼浮點規(guī)格化數(shù)相應的十進制真值范圍是：最大正數(shù)為２12７（1-2-２3),最小正數(shù)為2-1２9,最大負數(shù)為2-１2８(-2-1-２－2３)，最小負數(shù)為-2127。2．指令尋址的基本方式有兩種,一種是順序尋址方式，其指令地址由程序計數(shù)器給出,另一種是跳躍尋址方式,其指令地址由指令自身給出。3．在一個有四個過程段的浮點加法器流水線中,假設四個過程段的時間分別是T1＝6０ns﹑T２=50ns﹑T3＝90ns﹑Ｔ4=8０ns。則加法器流水線的時鐘周期至少為９0nｓ。假如采用同樣的邏輯電路,但不是流水線方式，則浮點加法所需的時間為２8０ns。４．一個浮點數(shù),當其尾數(shù)右移時,欲使其值不變,階碼必須增長。尾數(shù)右移1位，階碼加1。５.存儲器由m(ｍ=1，２,4,8…)個模塊組成，每個模塊有自己的地址和數(shù)據寄存器，若存儲器采用模ｍ編址，存儲器帶寬可增長到本來的m倍。6.按序寫出多重中斷的中斷服務程序涉及保護現(xiàn)場、開中斷、設備服務|。。恢復現(xiàn)場和中斷返回幾部分。１.Ａ．A．21２7(1-２-２３) Ｂ.2－１２9 C.2－１2８(-2－1-２－23) D．-212７三、名詞解釋(共10分，每題2分)1．微操作命令和微操作答:微操作命令是控制完畢微操作的命令；微操作是由微操作命令控制實現(xiàn)的最基本操作。2.快速緩沖存儲器答:快速緩沖存儲器是為了提高訪存速度,在CPU和主存之間增設的高速存儲器,它對用戶是透明的。只要將CPＵ最近期需用的信息從主存調入緩存,這樣CＰＵ每次只須訪問快速緩存就可達成訪問主存的目的，從而提高了訪存速度。3．基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內容。４.流水線中的多發(fā)技術答：為了提高流水線的性能,設法在一個時鐘周期（機器主頻的倒數(shù))內產生更多條指令的結果，這就是流水線中的多發(fā)技術。５．指令字長答：指令字長是指機器指令中二進制代碼的總位數(shù)。四、計算題（5分)設機器數(shù)字長為8位(含1位符號位)，設A=,Ｂ＝,計算[AB］補，并還原成真值。計算題答：［A+B]補=１.１011110， A+B=（-17／64）[A-Ｂ］補＝1.100０110，?A-B=（35/64)五、簡答題(共２0分）1.異步通信與同步通信的重要區(qū)別是什么,說明通信雙方如何聯(lián)絡。(4分）同步通信和異步通信的重要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設備按統(tǒng)一的時序，統(tǒng)一的傳輸周期進行信息傳輸,通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡。后者沒有公共時鐘，沒有固定的傳輸周期,采用應答方式通信，具體的聯(lián)絡方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方沒有互相制約關系;半互鎖方式通信雙方有簡樸的制約關系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關系。其中全互鎖通信可靠性最高。2．為什么外圍設備要通過接口與CPU相連?接口有哪些功能?（6分）答：外圍設備要通過接口與ＣPＵ相連的因素重要有：(1)一臺機器通常配有多臺外設，它們各自有其設備號（地址），通過接口可實現(xiàn)對設備的選擇。(2）I／Ｏ設備種類繁多,速度不一，與CPU速度相差也許很大,通過接口可實現(xiàn)數(shù)據緩沖,達成速度匹配。（３)I/O設備也許串行傳送數(shù)據,而CPU一般并行傳送，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據串并格式轉換。（4）I/O設備的入/出電平也許與CＰU的入/出電平不同，通過接口可實現(xiàn)電平轉換。(5)ＣPU啟動I/O設備工作，要向外設發(fā)各種控制信號,通過接口可傳送控制命令。(6）I/O設備需將其工作狀況(“忙”、“就緒”、“錯誤”、“中斷請求”等)及時報告CPＵ,通過接口可監(jiān)視設備的工作狀態(tài),并保存狀態(tài)信息,供ＣＰU查詢?？梢姎w納起來,接口應具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設備狀態(tài)的功能以及傳送數(shù)據的功能(涉及緩沖、數(shù)據格式及電平的轉換）。六、問答題（共15分)1．設ＣＰU中各部件及其互相連接關系如下圖所示。圖中W是寫控制標志，R是讀控制標志,R1和Ｒ2是暫存器。(８分）（1）假設規(guī)定在取指周期由ALU完畢(PC)＋1→PC的操作(即ALU可以對它的一個源操作數(shù)完畢加1的運算)。規(guī)定以最少的節(jié)拍寫出取指周期所有微操作命令及節(jié)拍安排。答：由于（PC）+1→PC需由AＬU完畢，因此PＣ的值可作為ＡLU的一個源操作數(shù),靠控制ALU做+１運算得到(PC)+1，結果送至與ALU輸出端相連的Ｒ2，然后再送至PC。此題的關鍵是要考慮總線沖突的問題，故取指周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下：T0PC→MAR，1→ＲT1M(MAR)→ＭDＲ,（PC)+1→RT2MDR→IＲ,ＯP(IＲ）→微操作命令形成部件T3R2→ＰC（２）寫出指令AＤD＃α（#為立即尋址特性，隱含的操作數(shù)在ACC中)在執(zhí)行階段所需的微操作命令及節(jié)拍安排。答：立即尋址的加法指令執(zhí)行周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下:T０Ad(ＩR)→R１；立即數(shù)→Ｒ１T１(Ｒ1）+(ＡＣC)→R2;ACC通過總線送ALUT2R２→ＡCC;結果→AＣＣ2．DMA接口重要由哪些部件組成？在數(shù)據互換過程中它應完畢哪些功能？畫出ＤMA工作過程的流程圖（不涉及預解決和后解決)答:DMＡ接口重要由數(shù)據緩沖寄存器、主存地址計數(shù)器、字計數(shù)器、設備地址寄存器、中斷機構和ＤMA控制邏輯等組成。在數(shù)據互換過程中，DMA接口的功能有：(１)向ＣPU提出總線請求信號；（2）當ＣＰU發(fā)出總線響應信號后，接管對總線的控制；(3）向存儲器發(fā)地址信號（并能自動修改地址指針）；(４）向存儲器發(fā)讀／寫等控制信號，進行數(shù)據傳送；(5)修改字計數(shù)器，并根據傳送字數(shù),判斷DMA傳送是否結束；(6）發(fā)DMＡ結束信號，向CPU申請程序中斷,報告一組數(shù)據傳送完畢。ＤＭＡ工作過程流程如圖所示。七、設計題(１0分）設CPU共有１6根地址線，8根數(shù)據線，并用作訪存控制信號（低電平有效),用作讀寫控制信號（高電平為讀，低電平為寫)?，F(xiàn)有下列芯片及各種門電路（門電路自定）,如圖所示。畫出CPU與存儲器的連接圖，規(guī)定:（1）存儲芯片地址空間分派為:最大４K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，最小16K地址空間為用戶程序區(qū);(2)指出選用的存儲芯片類型及數(shù)量;(３）具體畫出片選邏輯。(１）主存地址空間分派：6０00H～67ＦＦＨ為系統(tǒng)程序區(qū)；６80０H~6ＢFFH為用戶程序區(qū)。答:(1)主存地址空間分派。(２分）A15…Ａ11…A7……A0最大4K2Ｋ×8位RＯＭ２片相鄰４K４K×4位RAM2片最小1６K8K×8位RAＭ2片（２)合理選用上述存儲芯片,說明各選幾片？2)根據主存地址空間分派最大４K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，選用2片２K×8位ROＭ芯片;（1分）相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，選用2片4Ｋ×４位RＡM芯片;（1分)最小１６Ｋ地址空間為用戶程序區(qū),選用2片８K×8位RAＭ芯片。(1分)(3)具體畫出存儲芯片的片選邏輯圖。答案:一、選擇題（共２０分,每題1分)1.C 2．C 3．B ４．B 5．A?６.B?7.C8.C?９.C 10.Ａ?１1．D?1２．Ｂ 13.Ｂ 14．Ｄ１5．B?１6．A?1７.D 1８．C 19.B ２0.C二、填空(共20分,每空1分）1．Ａ．A.2127(1-2－２3)?Ｂ．2－1２9?C.2－128（－2-1－2－23)?D.-2127２.A．順序?Ｂ.程序計數(shù)器?C．跳躍 Ｄ．指令自身３.A．9０ns Ｂ．280ns4.A.A．增長 Ｂ.加15．A．地址 Ｂ．數(shù)據?C.模m?D．m6.Ａ．保護現(xiàn)場B.開中斷C．設備服務 D．恢復現(xiàn)場三、名詞解釋(共10分,每題２分)１．微操作命令和微操作答：微操作命令是控制完畢微操作的命令;微操作是由微操作命令控制實現(xiàn)的最基本操作。2．快速緩沖存儲器答：快速緩沖存儲器是為了提高訪存速度,在CPU和主存之間增設的高速存儲器,它對用戶是透明的。只要將CPU最近期需用的信息從主存調入緩存，這樣CＰＵ每次只須訪問快速緩存就可達成訪問主存的目的,從而提高了訪存速度。3．基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內容。4．流水線中的多發(fā)技術答:為了提高流水線的性能，設法在一個時鐘周期(機器主頻的倒數(shù))內產生更多條指令的結果,這就是流水線中的多發(fā)技術。5.指令字長答:指令字長是指機器指令中二進制代碼的總位數(shù)。四、(共５分）計算題答:[A+B］補＝1.１0111１0， A＋B=（－1７/６４）[Ａ－B]補=１.1000110, A-B＝（3５／６4）五、簡答題(共20分)1．（4分）答:同步通信和異步通信的重要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設備按統(tǒng)一的時序，統(tǒng)一的傳輸周期進行信息傳輸,通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡。后者沒有公共時鐘,沒有固定的傳輸周期，采用應答方式通信，具體的聯(lián)絡方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方沒有互相制約關系；半互鎖方式通信雙方有簡樸的制約關系;全互鎖方式通信雙方有完全的制約關系。其中全互鎖通信可靠性最高。2.（6分,每寫出一種給１分，最多6分)答：外圍設備要通過接口與CＰU相連的因素重要有：(1）一臺機器通常配有多臺外設,它們各自有其設備號（地址)，通過接口可實現(xiàn)對設備的選擇。(2）I／O設備種類繁多，速度不一,與ＣPＵ速度相差也許很大,通過接口可實現(xiàn)數(shù)據緩沖,達成速度匹配。（３)I/O設備也許串行傳送數(shù)據,而CPU一般并行傳送，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據串并格式轉換。（4）I/Ｏ設備的入/出電平也許與CＰＵ的入/出電平不同，通過接口可實現(xiàn)電平轉換。(5）ＣPＵ啟動Ｉ/O設備工作，要向外設發(fā)各種控制信號，通過接口可傳送控制命令。(6）I/O設備需將其工作狀況(“忙”、“就緒”、“錯誤”、“中斷請求”等)及時報告CPU,通過接口可監(jiān)視設備的工作狀態(tài),并保存狀態(tài)信息,供CPU查詢?？梢姎w納起來，接口應具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設備狀態(tài)的功能以及傳送數(shù)據的功能（涉及緩沖、數(shù)據格式及電平的轉換)。４．(5分）答:根據IR和MDR均為１6位,且采用單字長指令,得出指令字長16位。根據１05種操作,取操作碼７位。因允許直接尋址和間接尋址,且有變址寄存器和基址寄存器，因此取2位尋址特性,能反映四種尋址方式。最后得指令格式為：72７OPMAD其中OＰ操作碼，可完畢１05種操作;M尋址特性,可反映四種尋址方式;AD形式地址。這種格式指令可直接尋址２7=1２8,一次間址的尋址范圍是216=６5５36。雙字長指令格式如下:72７OPMAＤ1AD２其中ＯＰ、M的含義同上；AD１∥ＡＤ2為23位形式地址。這種格式指令可直接尋址的范圍為２２３=８M。容量為８MB的存儲器，MDR為16位，即相應4M×16位的存儲器。可采用雙字長指令，直接訪問４Ｍ存儲空間,此時ＭAR取2２位;也可采用單字長指令,但RX和RB取2２位，用變址或基址尋址訪問4Ｍ存儲空間。六、(共15分)問答題1．(８分）答：(1）由于（PC）+1→ＰC需由ＡLＵ完畢,因此PC的值可作為ＡＬU的一個源操作數(shù),靠控制ALU做＋1運算得到（PＣ)＋1，結果送至與ＡLＵ輸出