計算機(jī)組成原理期末考試試題及答案

計算機(jī)組成原理期末考試試題及答案

計算機(jī)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)來自一C_o

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(jù)。

A.存儲器；

B.運算器；

C.控制器；

D.用戶。

3.所謂三總線結(jié)構(gòu)的計算機(jī)是指_8。

A.地址線、數(shù)據(jù)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(shè)備總線、主存總線和控制總線三組傳輸線.。

4.某計算機(jī)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(jī)與設(shè)備傳送數(shù)據(jù)時，采用—A_,主機(jī)與設(shè)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(jī)中，下述第__B一種說法是正確的。

A.原碼和反碼不能表示T,補碼可以表示-1；

B.三種機(jī)器數(shù)均可表示T；

C.三種機(jī)器數(shù)均可表示7,且三種機(jī)器數(shù)的表示范圍相同：

D.三種機(jī)器數(shù)均不可表示7。

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(nèi)容加上形式地址（位移量）；

B.程序計數(shù)器內(nèi)容加上形式地址；

C.變址寄存器內(nèi)容加上形式地址；

D.以上都不對。

8.向量中斷是—C—。

A.外設(shè)提出中斷；

B.由硬件形成中斷服務(wù)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(wù)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(jī)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(jī)器周期里完成全部操作的指令；

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(dāng)用一個16位的二進(jìn)制數(shù)表示浮點數(shù)時，下列方案中第B種最好。

A.階碼取4位（含階符1位），尾數(shù)取12位（含數(shù)符1位）；

B.階碼取5位（含階符1位），尾數(shù)取11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(shè)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請求中斷處理數(shù)據(jù)傳送；

D.內(nèi)無中斷機(jī)制。

14.在中斷周期中，由—D將允許中斷觸發(fā)器置“0”。

A.關(guān)中斷指令;

B.機(jī)器指令；

C.開中斷指令；

D.中斷隱指令。

15.在單總線結(jié)構(gòu)的CPU中，連接在總線上的多個部件—B—o

A.某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且只有一個可以從總線接收數(shù)據(jù);

B.某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有多個同時從總線接收數(shù)據(jù);

C.可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且可以有多個同時從總線接收數(shù)據(jù)；

D.可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有一個同時從總線接收數(shù)據(jù)。

16.三種集中式總線控制中，_A_方式對電路故障最敏感。

A.鏈?zhǔn)讲樵儯?/p>

B.計數(shù)器定時查詢；

C.獨立請求；

D.以上都不對。

17.一個16Kx8位的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)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一是正確的。

A.EPROM是可改寫的，因而也是隨機(jī)存儲器的一種；

B.EPROM是可改寫的，但它不能用作為隨機(jī)存儲器用；

C.EPROM只能改寫一次，故不能作為隨機(jī)存儲器用；

D.EPROM是可改寫的，但它能用作為隨機(jī)存儲器用。

20.打印機(jī)的分類方法很多，若按能否打印漢字來區(qū)分，可分為/o

A.并行式打印機(jī)和串行式打印機(jī)；

B.擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī);

C.點陣式打印機(jī)和活字式打印機(jī)；

D.激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。

二、填空（共20分，每空1分）

1.設(shè)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(jìn)

制

補碼浮點規(guī)格化數(shù)對應(yīng)的十進(jìn)制真值范圍是：最大正數(shù)為2127（1-2

小正數(shù)為2

-2127——23,最129,最大負(fù)數(shù)為一128（-2—卜2—23,最小負(fù)數(shù)為。

2.指令尋址的基本方式有兩種，一種是順序?qū)ぶ贩绞?，其指令地址由?shù)器給出，另一

種是跳躍尋址方式，其指令地址由指令本身給出。

3.在一個有四個過程段的浮點加法器流水線中，假設(shè)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280nso

4.一個浮點數(shù)，當(dāng)其尾數(shù)右移時，欲使其值不變，階碼必須增加1位，

階碼加1。

5.存儲器由m(m=l,2,4,8?)個模塊組成，每個模塊有自己的地址和

模m倍。

6.按序?qū)懗龆嘀刂袛嗟闹袛喾?wù)程序包括保護(hù)現(xiàn)場、、務(wù)?；謴?fù)現(xiàn)場和中斷返回

幾部分。

----------1.A.A.2127(1-223)B.2129C.2128(-21-223)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成微操作的命令；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(shè)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(diào)入緩存，這樣CPU每次只須訪問快

速緩存就可達(dá)到訪問主存的目的，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(nèi)容。

4.流水線中的多發(fā)技術(shù)

答：為了提高流水線的性能，設(shè)法在一個時鐘周期(機(jī)器主頻的倒數(shù))內(nèi)產(chǎn)生更多條指

令的結(jié)果，這就是流水線中的多發(fā)技術(shù)。

5.指令字長

答：指令字長是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。

四、計算題(5分)

設(shè)機(jī)器數(shù)字長為8位(含1位符號位)，設(shè)A=139,B=,計算［AB］補，并還原成

真值。3264

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主要區(qū)別是什么，說明通信雙方如何聯(lián)絡(luò)。（4分）

同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時序，

統(tǒng)一的傳輸周期進(jìn)行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時鐘，沒有

固定的傳輸周期，采用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。

不互鎖方式通信雙方?jīng)]有相互制約關(guān)系；半互鎖方式通信雙方有簡單的制約關(guān)系；全互鎖

方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠性最高。

2.為什么外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連？接口有哪些功能？（6分）

答：外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連的原因主要有：

（1）一臺機(jī)器通常配有多臺外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號（地址），通過接口可實現(xiàn)對

設(shè)備的選擇。

（2）I/O設(shè)備種類繁多，速度不一，與CPU速度相差可能很大，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據(jù)

緩沖，達(dá)到速度匹配。

（3）I/O設(shè)備可能串行傳送數(shù)據(jù)，而CPU一般并行傳送，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式

轉(zhuǎn)換。

（4）I/O設(shè)備的入/出電平可能與CPU的入/出電平不同，通過接口可實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

（5）CPU啟動I/O設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號，通過接口可傳送控制命令。

（6）I/O設(shè)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(shè)備的工作狀態(tài)，并保存狀態(tài)信息，供CPU查詢。

可見歸納起來，接口應(yīng)具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設(shè)備狀態(tài)的功能以及傳

送數(shù)據(jù)的功能（包括緩沖、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換）。

六、問答題（共15分）

1.設(shè)CPU中各部件及其相互連接關(guān)系如下圖所示。圖中W’是寫控制標(biāo)志，R是讀控制標(biāo)

志，R1和R2是暫存器。（8分）

(1)假設(shè)要求在取指周期由ALU完成(PC)+1-PC的操作(即ALU可以對它的一個源

操作數(shù)完成加1的運算)。要求以最少的節(jié)拍寫出取指周期全部微操作命令及節(jié)拍安排。

答：由于(PC)+1-PC需由ALU完成，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(jié)果送至與ALU輸出端相連的R2,然后再送至PC。

此題的關(guān)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：

TOPC-MAR,1-R

T1M(MAR)-MDR,(PC)+1-R2

T2MDRfIR,0P(IR)f微操作命令形成部件

T3R2fpe

(2)寫出指令A(yù)DD#a(#為立即尋址特征，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：

TOAd(IR)fRl；立即數(shù)一RI

T1(RI)+(ACC)-R2；ACC通過總線送ALU

T2R2-ACC；結(jié)果一ACC

2.DMA接口主要由哪些部件組成？在數(shù)據(jù)交換過程中它應(yīng)完成哪些功能？畫出DMA工作

過程的流程圖（不包括預(yù)處理和后處理）

答：DMA接口主要由數(shù)據(jù)緩沖寄存器、主存地址計數(shù)器、字計數(shù)器、設(shè)備地址寄存器、

中斷機(jī)構(gòu)和DMA控制邏輯等組成。在數(shù)據(jù)交換過程中，DMA接口的功能有：（1）向CPU提

出總線請求信號；（2）當(dāng)CPU發(fā)出總線響應(yīng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳

送；

（5）修改字計數(shù)器，并根據(jù)傳送字?jǐn)?shù)，判斷DMA傳送是否結(jié)束；（6）發(fā)DMA結(jié)束信

號，向CPU申請程序中斷，報告一組數(shù)據(jù)傳送完畢。DMA工作過程流程如圖所示。

七、設(shè)計題（10分）

設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ作訪存控制信號（低電平有效），用

懷作讀寫控制信號（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，要求：

（1）存儲芯片地址空間分配為：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）詳細(xì)畫出片選邏輯。

DnDODnDO

74138譯碼器Gl,GG2A,2B為控制端C,B,A為變量控制端，,,，YYO為輸出端7

ROM:2K又8位

8KX8位32Kx8位

RAM:1KX4位

2K義8位8K義8位16Kxi位4K義4位

（1）主存地址空間分配：

6000H?67FFH為系統(tǒng)程序區(qū)；6800H?6BFFH為用戶程序區(qū)。

答：（1）主存地址空間分配。（2分）

A15?All,,A7??AO

1111111111111111

1111100000000000

最大4K2KX8位ROM2片

11110111111111111111000000000000

1110111111111111

相鄰4K4KX4位RAM2片

1110000000000000

0000000000000000

0001111111111111

最小16K8KX8位RAM2片

00100000000000000011111111111111

（2）合理選用上述存儲芯片，說明各選兒片？2）根據(jù)主存地址空間分配

最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，選用2片2K義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4KX4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空間為用戶

程序區(qū)，選用2片8KX8位RAM芯片。（1分）

（3）詳細(xì)畫出存儲芯片的片選邏輯圖。

WR

答案:

一、選擇題(共20分，每題1分)

1.C2.C3.B4.B5.A6.B7.C

8.C9.C10.A11.D12.B13.B14.D

15.B16.A17.D18.C19.B20.C

二、填空（共20分，每空1分）

1.A.A.2127(1-223)B.2129C.2128(-21-223)D.-2127

2.A.順序B.程序計數(shù)器C.跳躍D.指令本身

3.A.90nsB.280ns

4.A.A.增加B.加1

5.A.地址B.數(shù)據(jù)C.模mD.m

6.A.保護(hù)現(xiàn)場B.開中斷C.設(shè)備服務(wù)D.恢復(fù)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成微操作的命令；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(shè)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(diào)入緩存，這樣CPU每次只須訪問快

速緩存就可達(dá)到訪問主存的目的，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(nèi)容。

4.流水線中的多發(fā)技術(shù)

答：為了提高流水線的性能，設(shè)法在-一個時鐘周期（機(jī)器主頻的倒數(shù)）內(nèi)產(chǎn)生更多條指

令的結(jié)果，這就是流水線中的多發(fā)技術(shù)。

5.指令字長

答：指令字長是指機(jī)器指令中二進(jìn)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主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時序，

統(tǒng)一的傳輸周期進(jìn)行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時鐘，沒有

固定的傳輸周期，采用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。

不互鎖方式通信雙方?jīng)]有相互制約關(guān)系；半互鎖方式通信雙方有簡單的制約關(guān)系；全互鎖

方式通信雙方有完全的制約關(guān)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(shè)備要通過接口與CPU相連的原因主要有：

(1)一臺機(jī)器通常配有多臺外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號(地址)，通過接口可實現(xiàn)對

設(shè)備的選擇。

(2)I/O設(shè)備種類繁多，速度不一，與CPU速度相差可能很大，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據(jù)

緩沖，達(dá)到速度匹配。

(3)I/O設(shè)備可能串行傳送數(shù)據(jù)，而CPU一般并行傳送，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式

轉(zhuǎn)換。

(4)I/O設(shè)備的入/出電平可能與CPU的入/出電平不同，通過接口可實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

(5)CPU啟動I/O設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號，通過接口可傳送控制命令。

(6)I/O設(shè)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(shè)備的工作狀態(tài)，并保存狀態(tài)信息，供CPU查詢。

可見歸納起來，接口應(yīng)具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設(shè)備狀態(tài)的功能以及傳

送數(shù)據(jù)的功能(包括緩沖、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換)。

4.(5分)答:

(1)根據(jù)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(jù)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位尋址特征，能反映四種尋址方式。最后得指令格式為：

7

27

OPMAD

其中OP操作碼，可完成105種操作;

M尋址特征，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,?次間址的尋址范圍是216=65536。

(2)雙字長指令格式如下：

7

27

OPMAD,

ADj

其中OP、M的含義同上；

AD1/7AD2為23位形式地址。

這種格式指令可直接尋址的范圍為223=8Mo

(3)容量為8MB的存儲器，MDR為16位，即對應(yīng)4Mxi6位的存儲器?？刹捎秒p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完成，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(jié)果送至與ALU輸出端相連的R2,然后再送至PC。

此題的關(guān)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：

TOPC-*MAR,1-R

T1M(MAR)-MDR,(PC)