2014北科計算機組成原理試題

北京科技大學(xué)2014年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題試題編號：869 試題名稱： 計算機組成原理 （共9頁）適用專業(yè)： 計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、計算機技術(shù)（專業(yè)學(xué)位） 、軟件工程（專業(yè)學(xué)位）說明：所有答案必須寫在答題紙上，做在試題或草稿紙上無效?！⑻羁眨M分40分，每題2分）.存儲程序原理是指 ,它是 型計算機體系結(jié)構(gòu)的核心思想。.設(shè)浮點數(shù)長16位，高8位是階碼，含1位階符，低8位是尾數(shù)，含1位數(shù)符，階碼和尾數(shù)均用補碼表示，基值（底）為2,尾數(shù)為規(guī)格化、無隱藏位，機器數(shù)為FC60H的十進(jìn)制真值是 ，十進(jìn)制真值11/128的規(guī)格化浮點編碼是 （16進(jìn)制助記形式）。TOC\o"1-5"\h\z.已知［x］補=X0.X1X2...Xn，貝U［-x］補= 。設(shè)機器數(shù)長8位，定點小數(shù)，最高位是符號位， 空的原碼是 ，1283535的補碼是 。64若浮點數(shù)格式中階碼的底一定，且尾數(shù)采用規(guī)格化表示法，則浮點數(shù)的表示范圍取決于 ■勺位數(shù)，而精度取決于 ■勺位數(shù)。半導(dǎo)體隨機讀寫存儲器包括 和 前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。存儲系統(tǒng)中，CPU能直接訪問 和 ，但不能直接訪問磁盤和光盤。.設(shè)主存儲器容量為64K32位，則CPU中用做主存接口的寄存器MAFW位數(shù)是 ，MBR勺位數(shù)是 。.中斷周期前的 CPU工作周期是 ，中斷周期后的 CPU工作周期o10?移碼表示法主要用于表示 ，以利于在加減運算的 操作中比較大小。?某機指令字長24位，定長操作碼，共能完成129種操作，采用單地址格式可直接尋址的范圍是 采用二地址格式指令，可直接尋址范圍是O用74181和74182組成64位多重進(jìn)位運算器，則需 片74181和 片74182。寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)存放在 ，寄存器中存放的TOC\o"1-5"\h\zCPL從 出一條指令并執(zhí)行這條指令的時間稱為 。微程序中的微指令是指 。當(dāng)前正在執(zhí)行的指令保存在CPU勺 寄存器中，運算結(jié)果如溢出、為負(fù)、為零等狀態(tài)標(biāo)志保存在CPU的 寄存器中。設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個字節(jié)，第一字節(jié)是操作碼，第二字節(jié)是用補碼表示的相對位移量，若轉(zhuǎn)移指令地址為200aH，要求轉(zhuǎn)移到2002H，則該轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)內(nèi)容為 。為運算器構(gòu)造的簡單性，運算方法中常采用 □減法、 除法或補碼乘除法。組合邏輯控制器的基本思想是：某一微操作控制信號是 碼輸出， 信號和各種狀態(tài)信號的邏輯函數(shù)。組合邏輯控制器所采用的三級時序是指 、 口脈沖等三級。二、選擇（滿分30分，每題1分）一個8位的二進(jìn)制整數(shù)，若采用補碼表示，且由3個“T和5個“0”組成,貝卩最小值為 。-127B.-32C.-125D.-3下列數(shù)中最大的數(shù)是 。(10011001)2B.(227)8C.(98)16D.(152)1。3?若浮點數(shù)用補碼表示，則判斷運算結(jié)果是否為規(guī)格化數(shù)的方法是 階符與數(shù)符相同為規(guī)格化數(shù)階符與數(shù)符相異為規(guī)格化數(shù)數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點后第一位數(shù)字相異為規(guī)格化數(shù)數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點后第一位數(shù)字相同為規(guī)格化數(shù)假定下列字符碼中有奇偶校驗位，但沒有數(shù)據(jù)錯誤，采用偶校驗的字符碼11001011B.11010110C.11001001 D.11000001計算機的存儲器采用分級方式是為了 。減少主機箱的體積解決容量、速度、價格三者之間的矛盾存儲大量數(shù)據(jù)方便操作方便6.下面所述不正確的是 。RAM可隨機存取信息，掉電后信息丟失訪問RAM寸，訪問時間與單元的物理位置無關(guān)內(nèi)存中存儲的信息均是不可改變的隨機存儲器和只讀存儲器可統(tǒng)一編址7.某計算機字長32位，存儲容量為4MB若按半字編址，它的尋址范圍是 <4MB.3MC.2MD.1M在定點二進(jìn)制運算器中，減法運算一般通過 來實現(xiàn)。原碼運算的二進(jìn)制減法器 B.補碼運算的二進(jìn)制減法器C?補碼運算的十進(jìn)制加法器 D.補碼運算的二進(jìn)制加法器在向下生成的堆棧中，如果入棧指令PUSHX的操作定義為：SP-(SP)+1，M(SP)-M(X)，則出棧指令POPX應(yīng)定義為 。SP^(SP)-1，M(X)—M(SP) B.SP^(SP)+1，M(X)-M(SP)C.M(X)—M(SP),SP^(SP)-1 D.M(X)—M(SP),SP^(SP)+1.以下四種類型指令中，執(zhí)行時間最長的是 。RR型 B.RS型11.微程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是 每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行每一條機器指令由一段微指令編寫的微程序來解釋執(zhí)行每一條機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行一條微指令由若干條機器指令組成.從控制存儲器中讀取一條微指令并執(zhí)行相應(yīng)操作的時間叫 CPU周期 B.微周期C.時鐘周期 D.機器周期.掛接在總線上的多個部件 。只能分時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并只能分時從總線接收數(shù)據(jù)只能分時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可同時從總線接收數(shù)據(jù)可同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并同時從總線接收數(shù)據(jù)可同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但只能分時從總線接收數(shù)據(jù).單地址指令中為了完成兩個數(shù)的算術(shù)運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)外,另一個常需采用 。堆棧尋址方式 B.立即尋址方式C.隱含尋址方式 D.間接尋址方式.同步控制是 。只適用于CPC控制的方式只適用于外圍設(shè)備控制的方式由統(tǒng)一時序信號控制的方式所有指令執(zhí)行時間都相同的方式.為了便于實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的辦法是采用 。A.通用寄存器B.堆棧C.存儲器D.外存.下面浮點運算器的描述中正確的句子是： 。尾數(shù)部件只進(jìn)行乘法和除法運算階碼部件可實現(xiàn)加、減、乘、除四種運算階碼部件只進(jìn)行階碼相加、相減和比較操作尾數(shù)部件只進(jìn)行乘法和減法運算?在定點數(shù)運算中產(chǎn)生溢出的原因是 。運算過程中最高位產(chǎn)生了進(jìn)位或借位參加運算的操作數(shù)超出了機器表示的范圍寄存器的位數(shù)太少，不得不舍棄最低有效位運算的結(jié)果超出了機器的表示范圍19.在浮點數(shù)加減法的對階過程中， 。將被加（減）數(shù)的階碼向加（減）數(shù)的階碼看齊將加（減）數(shù)的階碼向被加（減）數(shù)的階碼看齊將較大的階碼向較小的階碼看齊將較小的階碼向較大的階碼看齊20.四片74181和1片74812器件相配合，具有如下進(jìn)位傳遞功能 。A.串行進(jìn)位 B.組內(nèi)先行進(jìn)位，組間先行進(jìn)位C.組內(nèi)先行進(jìn)位，組間串行進(jìn)位 D.組內(nèi)串行進(jìn)位，組間先行進(jìn)位指令系統(tǒng)采用不同尋址方式的目的是 o實現(xiàn)存貯程序和程序控制?？s短指令長度，擴大尋址空間，提高編程靈活性。可直接訪問外存。提供擴展操作碼的可能并降低指令譯碼的難度。.系統(tǒng)總線地址的功能是 o選擇主存單元地址選擇進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備選擇外存地址指定主存和I/O設(shè)備接口電路的地址.算術(shù)右移指令執(zhí)行的操作是 o符號位填0,并順次右移1位，最低位移至進(jìn)位標(biāo)志位符號位不變，并順次右移1位，最低位移至進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位移至符號位，順次右移1位，最低位移至進(jìn)位標(biāo)志位符號位填1,并順次右移1位，最低位移至進(jìn)位標(biāo)志位24．某寄存器中的值有時是地址，因此只有計算機的 才能識別它。A.譯碼器 B?判斷程序C?指令D ?時序信號25．在虛擬存貯器中，當(dāng)程序正在執(zhí)行時，由 完成地址映射。A.程序員B?編譯器C?裝入程序D?操作系統(tǒng)26．周期挪用方式常用于 方式的輸入/輸出中。A.DMAB?中斷C?程序傳送 D.通道27．至今為止，計算機中的所有信息仍以二進(jìn)制方式表示的理由是 。A.節(jié)約元件 B?運算速度快C.物理器件的性能決定 D.信息處理方便28．下列敘述中正確的是 。只有I/O指令可以訪問I/O設(shè)備。在統(tǒng)一編址下，不能直接訪問I/O設(shè)備。訪冋存儲器的指 定不能訪冋I/O設(shè)備。在具有專門I/O指令的計算機中，I/O設(shè)備才可以單獨編址。29．在各種I/O方式中，中斷方式的特點是 。CPU與外設(shè)串行工作，傳送與主程序串行工作。CPU與外設(shè)并行工作，傳送與主程序串行工作。CPU與外設(shè)串行工作，傳送與主程序并行工作。CPU與外設(shè)并行工作，傳送與主程序并行工作。30某計算機的控制器采用微程序控制方式，微指令中的操作控制字段采用分段直接編碼法，共有26個微命令，構(gòu)成4個互斥類，分別包含3、5、12和6個微命令，則操作控制字段至少有 位。A4B12C15D26三、簡答題(滿分30分，每題5分)什么是軟件與硬件的邏輯等效性，并舉出兩個實例。畫出微程序控制器的構(gòu)成框圖，并說明各部分的功能。某四位加法器的四位進(jìn)位信號分別為G、G、C2、C,低位來的信號為C0，請分別按下述兩種方式寫出G、G、C2、G的邏輯表達(dá)式。4?當(dāng)指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)確定后，給出組合邏輯控制器的設(shè)計步驟。比較組合邏輯控制器和微程序控制器的特點。5?以打印機輸出為例說明中斷的全過程，并比較中斷方式和 DMA方式的特點。6?比較Cache和虛擬存儲器，說明它們的相似點與不同。四、綜合題（共50分）（6分）（1）定點補碼加減運算溢出判斷的三種方法是什么？分別列出邏輯表達(dá)式并加以說明。（2）已知機器字長8位，x=-0.0111100,y=+0.1100100，求［x］補，［-x］補,［y］補，［-y］補，x+y=?，x-y= ?要求給出運算器的計算過程，并用溢出判別方法判斷結(jié)果是否溢出。（4分）已知X=0.1010,Y=-0.1101,用原碼一位乘法計算X*丫二？其中寄存器、加法器的寬度均為4位，要求寫出詳細(xì)計算過程與說明。解:［X］原= ［Y］原= ［X*Y］原二 X*Y= 實現(xiàn)的具體過程：C（進(jìn)位觸發(fā)器）P（部分積寄存器）Y（除數(shù)寄存器）說明3.（6分）已知X=-0.0110101X211,丫=0.1100100X2-11（此處數(shù)均為二進(jìn)制）。浮點數(shù)階碼用4位移碼，尾數(shù)用8位補碼表示（含符號位），（1） 寫出X，丫的浮點數(shù)表示（要求格式：數(shù)符階碼尾數(shù)）。（2）計算X+Y要求給出運算過程（舍入采用0舍1入法）o（3） 如何判斷浮點補碼加減運算是否溢出？并說明發(fā)生溢出時如何處理？并判斷上述運算結(jié)果是否溢出。（7分）有一個全相聯(lián)Cache系統(tǒng)，Cache由8個塊構(gòu)成，CPU送出的主存地址流序列分別為：14、18、14、18、8、4、8、10,求（1） 每次訪問后，Cache的地址分配情況。（2） 當(dāng)Cache的容量換成4個塊，地址流為6、15、6、13、11、10、87時,求采用先進(jìn)先出替換算法的相應(yīng)地址分配和操作。（3分）設(shè)指令字長為16位，每個操作數(shù)的地址碼為6位，指令有零地址、一地址、二地址3種格式。（1）設(shè)指令系統(tǒng)的操作碼長度和位置固定，若零地址指令有 M種，一地址指令有N種，則二地址指令最多有幾種？（2） 采用擴展操作碼技術(shù)，二地址指令最多有幾種？（3） 采用擴展操作碼技術(shù)，若二地址指令有P條，零地址指令有Q條，則一地址指令最多有幾種？（6分）設(shè)某機存儲字長、指令字長和機器字長均相等，該機的指令格式如下：5 3 8OPMA其中，A為形式地址，補碼表示（包括一位符號位）；M為尋址方式，M=0立即尋址；M=1直接尋址（此時A視為無符號數(shù)）;M=2間接尋址（此時A視為無符號數(shù)）;M=3變址尋址（A為位移量，變址寄存器為R）;M=4相對尋址。求：（1）該指令格式能定義多少種不同的操作？立即尋址操作數(shù)的范圍是多少？（2） 寫出各種尋址方式（M=12、3、4）計算有效地址的表達(dá)式。（3） 當(dāng)M=12、4時，能訪問的最大主存空間為多少機器字？（8分）某半導(dǎo)體存儲器容量4KX8位。其中固化區(qū)2KX8位（低地址），用1KX8位的EPRO芯片組成；隨機讀寫區(qū)2KX8位（高地址），由2KX4位的SRAM芯片組成。地址總線An-A，雙向數(shù)據(jù)總線D7-D0，R/W控制讀寫。試問：（1） 數(shù)據(jù)緩沖寄存器多少位？地址寄存器多少位？（2） 二種芯片各需多少片？求每片芯片的片選邏輯式與地址分配完成下表。（3）設(shè)計并完成該存儲器邏輯圖，注明芯片與地址總線、數(shù)據(jù)總線和 R/W信號線的聯(lián)結(jié)，并實現(xiàn)片選邏輯

-H-LJL心片編號-H-LJL心片類型-H-LJL心片容量-H-LJL心片地址片選邏輯表達(dá)式地址范圍1VEPROM:1KA9~A0cs=2CS2=3CS3=4CS4=邏輯圖：TOC\o"1-5"\h\zD7?D4 *■D3~