計算機組成原理復(fù)習(xí)00

第第10頁共#頁1CPU中的譯碼器主要用于（B）地址譯碼B.指令譯碼C.數(shù)據(jù)譯碼D.控制信號譯碼2計算機系統(tǒng)采用層次化結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)，從最上層的最終用戶到最底層的計算機硬件，其層次化構(gòu)成為（C）高級語言機器一一操作系統(tǒng)機器一一匯編語言機器一一機器語言機器一一微指令系統(tǒng)高級語言機器一一操作系統(tǒng)機器一一機器語言機器一一匯編語言機器一一微指令系統(tǒng)高級語言機器一一匯編語言機器一一操作系統(tǒng)機器一一機器語言機器一一微指令系統(tǒng)高級語言機器一一匯編語言機器一一機器語言機器一一操作系統(tǒng)機器一一微指令系統(tǒng)3簡答題1?馮一諾依曼計算機中指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制形式存放在存儲器中，CPU如何區(qū)分？答：指令周期的不同階段4?假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中傳送采用偶校驗碼，當(dāng)收到的數(shù)據(jù)位為10101010時，則可以得出結(jié)論（D）傳送過程中未出錯B.出現(xiàn)偶數(shù)位錯C.出現(xiàn)奇數(shù)位出錯D.未出錯或出現(xiàn)偶數(shù)位錯5計算機中表示地址時，米用（DA.原碼B.補碼C.移碼D.無符號數(shù)6下列說法正確的是（B）當(dāng)機器采用補碼表示，0有兩種編碼方式當(dāng)計算機米用原碼表示，0有兩種編碼方式當(dāng)機器采用反碼表示，0有一種編碼方式無論機器采用何種碼表示，0都有兩種編碼方式7定點補碼加法運算中，（c）時表明運算結(jié)果必定發(fā)生溢出。雙符號位相同B,雙符號位不同C,正負(fù)相加D,兩個負(fù)數(shù)相加8在浮點機中，（d）是隱含的。A.階碼B.數(shù)符C.尾數(shù)D.基數(shù)9設(shè)浮點數(shù)字長16位，其中階碼5位（含一位階符），尾數(shù)11位（含一位數(shù)符），將十進(jìn)制數(shù)+13/128寫成二進(jìn)制定點數(shù)和浮點數(shù)，并分別寫出它在定點機和浮點機中的機器數(shù)形式。解析：此題考查各種機器數(shù)的表示范圍(1)不帶符號數(shù)表示范圍：0?255(2)原碼表示：-127?127(3)補碼表示：-128?■127(4)反碼表示：-127?■127(5)移碼表示：0~25510在定點機和浮點機中分別如何判斷溢出？解析：定點機：定點機中可分別采用單符號位和雙符號位判斷補碼加減運算是否溢出，其中單符號位又分為兩種方法:（1）參加運算的兩個操作數(shù)符號相同，結(jié)果的符號位又與操作數(shù)的符號不同，則為溢出。（2）求和時候=最高進(jìn)位于次高位異或結(jié)果為1時，則為溢出。雙符號位判別方法：當(dāng)最后的運算結(jié)果兩位符號位為10或者01時候溢出，10表示負(fù)溢出，01表示正溢出。浮點機：浮點機中溢出根據(jù)階碼來判斷，當(dāng)階碼大于最大正階碼時候，即浮點數(shù)溢出。若階碼小于最小階碼時，按機器零處理。11主存與CACHE間采用全相聯(lián)映像方式，CACHE容量4MB,分為4塊，每塊1MB,主存容量256MB。若主存讀寫時間為30ns,cache的讀寫時間為3ns,平均讀寫時間為3.27ns,則cache的命中率為（D）90%B.95%C.97%D.99%12某機字長為32位，存儲容量64MB，若按字編址，它的尋址范圍是（C）8MB.16MBC.16MD.8MB13關(guān)于cache的3種基本映像方式，下面敘述中錯誤的是（D）cache的地址映像有全相聯(lián)，直接映像，多路組相聯(lián)等3種基本映像方式全相聯(lián)映像方式，即主存單元與cache單元隨意對應(yīng)，線路過于復(fù)雜，成本太高多路組相聯(lián)映像是全相聯(lián)映像和直接映像的一種折中方案，有利于提高命中率。直接映像是全相聯(lián)映像和組相聯(lián)映像的一種折中方案，有利于提咼命中率。14存儲器采用部分譯碼法片選時，（C）不需要地址譯碼器B.不能充分利用存儲器空間C.會產(chǎn)生地址重疊D.CPU的地址線全參與譯碼。15有一個16K*16的存儲器，由1K*4的DRAM芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由64*64構(gòu)成，試問：（1）采用異步刷新方式，如最大刷新間隔為2ms，則相鄰兩行之間的刷新間隔是多少？（2）如采用集中刷新方式，存儲器刷新一遍最少用多少個存儲器周期？設(shè)存儲器的存儲周期為0.5us,死區(qū)占多少時間？死時間率為多少？（刷新周期為2ms）解析：（1）采用異步刷新方式，在2ms時間內(nèi)把芯片的64行刷新一遍，相鄰兩行之間的刷新間隔=2ms/64=31.25us，可取的刷新間隔是31us。（2）如采用集中刷新方式，存儲器刷新一遍最少用64各存儲周期，因為存儲器的存儲周期為0.5us,則死區(qū)=0.5us*64=32us,死時間率=32us/2000us*100%=1.6%。16現(xiàn)有一64*2位的存儲器芯片，欲設(shè)計具有同樣存儲容量的存儲器，應(yīng)如何安排地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目，使兩者之和最小。并說明有幾種解答。解析：不妨設(shè)地址線和數(shù)據(jù)線的數(shù)目分別為x,y。只須滿足2x*y=64K*2當(dāng)y=1時，x=17：當(dāng)y=2時，x=16：當(dāng)y=4時，x=15：當(dāng)y=8時，x=14：（可不要討論y=3,5,6,這種情況，不然x就要淚奔了，沒法計算）經(jīng)分析看出當(dāng)數(shù)據(jù)線為1或2時，地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目之和為18,達(dá)到最小啊，并且有兩種解答。17假定用若干個2K*4位芯片組成一個8K*8位存儲器，則OB1FH所在的芯片最小地址是多少？解析0800H由表格2K*4位芯片組成8K*8位芯片，需要8片2K*4位芯片。即分為4組，每組分為2片2K*4位芯片組成2K*8位芯片。其中每組2片2K*4位芯片由同一地址訪問。四組的地址格式是:00000000000000000000011111111111第一組00001000000000000000111111111111第二組00010000000000000001011111111111第三組00011000000000000001111111111111第四組18指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是C可降低變成難度可降低指令的譯碼難度縮短指令字長，擴大尋址空間，提高編程的靈活性以上均不正確19下列四種類型的指令中，執(zhí)行時間最長的是什么指令BRR型SS型RS型不能確定，需要由指令格式來決定20下列關(guān)于CISC/RISC計算機敘述中，錯誤的是DRICS機器指令比CISC機器指令簡單的多RISC中通用寄存器比CISC多RISC中的尋址方式比CISC少CISC比RISC機器可以更好地支持高級語言21RISC思想主要基于的是A減少指令的平均執(zhí)行周期減少指令的復(fù)雜程度減少硬件的復(fù)雜程度便于編譯器編寫22指令按功能分類，一般可分為哪幾類？如果按照操作數(shù)個數(shù)分類，又可分為哪幾類？答：按指令功能分類，一般可分為以下幾類算數(shù)和邏輯運算指令：每臺計算機都不可或缺的指令，用來完成算數(shù)邏輯運算。移位指令：用來完成算術(shù)移位和邏輯移位。數(shù)據(jù)傳送指令：用來完成CPU與主存之間的數(shù)據(jù)傳送，在統(tǒng)一編址的機器中還可以用來完成CPU與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送轉(zhuǎn)移指令、子程序調(diào)用與返回指令：主要用來改變指令執(zhí)行次序的問題。其他指令：停機指令，開關(guān)中斷指令等。按操作數(shù)個數(shù)分類，一般可分為：零操作數(shù)指令單操作數(shù)指令雙操作數(shù)指令多操作數(shù)指令23假設(shè)指令字長為16位，操作數(shù)的地址碼為6位，指令有零地址、一地址、二地址三種格式（1）設(shè)操作碼固定若零地址有M種，一地址有N種，則二地址最都有多少種？（2）采用擴展碼操作技術(shù)，二地址的指令有多少種？（3）采用擴展碼操作技術(shù)若二地址的指令有P條，零地址的指令有Q條，則一地址的指令最多有幾種？答：（1）由于操作數(shù)的地址碼有6位，所以二地址指令中操作碼的位數(shù)為16-6-6=4位,即操作碼只占4位。由于操作碼固定，所以零地址指令、一地址指令、二地址指令的總和不能超過16種，現(xiàn)已知零地址指令有M種，一地址指令有N種，所有二地址指令最多不能超過16-M-N種。（2）在（1）中算的二地址指令操作碼為4位，即最多有24=16條指令。但絕對不能取16就絕后了，就不能擴展為一地址指令和零地址指令了。所以位地址最多15條，剩下一條用來繼承香火。（3）由于操作碼位數(shù)可變，且二地址指令、一地址指令和零地址指令的操作碼長度分別為4位、10位、16位。也就是說二地址指令每減少一條，就可以多出26條一地址指令；一地址指令每減少一條，就可以多出26條零地址指令。根據(jù)以上分析。假設(shè)一地址指令有X條則一地址指令最多有（24-P）*26條，零地址指令就應(yīng)該最多有【（24-P）*26-R】*26。根據(jù)題目給出的零地址Q條，則可以得出如下公式：Q=[（24-P）*26-R]*26R=（24-P）*26-Q*2624指令寄存器中寄存的是C下一條要執(zhí)行的指令已執(zhí)行完了的指令正在執(zhí)行的指令要轉(zhuǎn)移的指令25關(guān)于通用寄存器，下列說法正確的是D可存放指令的寄存器可存放程序狀態(tài)的寄存器本身具有計數(shù)邏輯與位移邏輯的寄存器可存放運算結(jié)果的寄存器26在取指令操作結(jié)束以后，程序計數(shù)器中存放的是C當(dāng)前指令的地址程序中指令的數(shù)量下一條指令的地址已經(jīng)執(zhí)行指令的技術(shù)值27指令譯碼器進(jìn)行譯碼的是B整條指令指令的操作碼字段指令的地址D.指令的操作數(shù)字段28從一條指令的啟動到下一條指令啟動的時間間隔稱為D時鐘周期機器周期節(jié)拍指令周期29微程序控制器中，機器指令與微指令之間的關(guān)系是B一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行一條機器指令由一條微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行一段機器指令組成的程序可由一個微程序來執(zhí)行每一條微指令由一條機器指令來解釋執(zhí)行30在微程序控制中，把操作控制信號編成A微指令微地址操作碼程序31微指令大體可分為兩類：水平微指令和垂直微指令。在下列幾項中，不符合水平型微指令的特點的是B執(zhí)行速度快并行度較低更多的體現(xiàn)了控制器的硬件細(xì)節(jié)微指令的長度較長32相對于微指令程序控制器，硬布線控制器的特點是D指令執(zhí)行的速度慢，指令功能的修改和擴展容易指令執(zhí)行的速度慢，指令功能的修改和擴展難指令執(zhí)行的速度快，指令功能的修改和擴展容易指令執(zhí)行的速度快，指令功能的修改和擴展難33簡述計算機控制器功能和執(zhí)行一條指令所需的步驟。答：控制器部件是計算機的五大功能部件之一，其作用是向整機每個部件（包括控制器部件本身）提供協(xié)同運行所需要的控制信號。計算機的最本質(zhì)功能是連續(xù)執(zhí)行指令，而每一條指令往往又要分成幾個執(zhí)行步驟才得以完成。由此又可以說，計算機控制器的基本功能是依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令和它所處的執(zhí)行步驟，形成（或稱得到）并提供出在這一時刻整機各部件要用到的控制信號，執(zhí)行一條指令，要經(jīng)過讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的處理功能這3個階段完成，控制器還要保證能按程序中設(shè)定的指令運行次序，自動地連續(xù)執(zhí)行指令序列。34總線復(fù)用可以C提高總線的傳輸帶寬增加總線的功能減少總線中信號線的數(shù)量提咼總線的負(fù)載能力35系統(tǒng)總線中數(shù)據(jù)線、地址線、控制線是根據(jù)什么來劃分的？C總線所處的位置總線的傳輸方向總線的傳輸內(nèi)容以上都不對36某總線共有88根信號線，其中數(shù)據(jù)總線為32根，地址總線為20根，控制總線36根，總線工作頻率為66HMz,貝I」總線寬度為AA.32bit264MB/S20bit254MB/S20bit264MB/S32bit254MB/S37在集中式總線控制中，響應(yīng)時間最快的是C鏈?zhǔn)讲樵冇嫈?shù)器定時查詢獨立請求分組鏈?zhǔn)讲樵?8假設(shè)一個32位的處理器配有16位的外部數(shù)據(jù)總線，時鐘頻率50HMz，若總線傳輸?shù)淖疃讨芷跒?各時鐘周期，試問處理器最大的傳輸速率是多少？若想提高一倍數(shù)據(jù)傳輸率，可采用什么措施(注：僅可改變一個指標(biāo))？答：首先根據(jù)時鐘頻率可計算出傳輸最短周期為：T=4/(50HMz)=80*10人(-9)s對于總線寬度為16位的總線，最大傳輸率為：16b/T=2B{80*10A(-9)s}=25MBps若想提高一倍的數(shù)據(jù)傳輸率，可采用兩種方式：將總線寬度擴大為32位，CPU時鐘頻率仍為50MHz；將CPU時鐘頻率仍為100MHz，總線寬度擴大為16位。38假設(shè)指令字長為16位，操作數(shù)的地址碼為6位，指令有零地址、一地址、二地址三種格式：（1）設(shè)操作碼固定，若零地址有P種，一地址有Q種，則二地址最多有多少種？（2）采用擴展碼操作技術(shù)，若二地址指令有X種，零地址指令有Y種，則一地址指令最多有幾種？（1）由于操作數(shù)的地址碼有6位，所以二地址指令中操作碼的位數(shù)為16-6-6=4位，即操作碼只占4位。由于操作碼固定，所以零地址指令、一地址指令、二地址指令的總和不能超過16種，現(xiàn)已知零地址指令有M種，一地址指令有N種，所有二地址指令最多不能超過16-P-Q種。（2）采用擴展操作碼技術(shù)，操作碼位數(shù)可變，則二地址指令、一地址指令和零地址指令的操作碼長度分別為4位、10位、16位?？梢姸刂分噶蠲繙p少一條，就可以多出26條一地址指令操作碼；一地址指令每減少一條，就可以多出26條零地址指令操作碼。二地址指令有X條則一地址指令最多有（24-X）*26條，設(shè)一地址指令有M條，則零地址指令最多有[（24-X）*26-M]*26。根據(jù)題目給出的零地址Y條，則可以得出如下公式：Y=[（24-X）*26-M]*26則一地址指令M=（24-X）*26-Y*26。在設(shè)計操作碼不固定的指令系統(tǒng)時，應(yīng)盡量考慮安排指令使用頻度（即指令在程序中出現(xiàn)的概率）高的指令占用短的操作碼，對使用頻度低的指令可占用較長的操作碼，這樣可以縮短經(jīng)常使用的指令的譯碼時間。39?如果x為負(fù)數(shù)，由[x]“求[-x]“是將（）D補補[x]「各值保持不變補[x]“符號位變反，其他各位不變補c.[X]除符號位外，各位變反，末位加1補D.[x]連同符號位一起變反，末位加1補40、設(shè)[x]=1.xxxx，當(dāng)滿足（）時，xv-1/2成立。D補1234A.x必須為1，xxx至少有一個為11234B.x必須為1,xxx任意TOC\o"1-5"\h\z1234C.x必須為0,xxx至少有一個為11234D.x必須為0,xxx任意123441、在定點運算器中，無論采用雙符號位還是單符號位，必須有（）。C譯碼電路，它一般用“與非”門來實現(xiàn)編碼電路，它一般用“或非”門來實現(xiàn)溢出判斷電路，它一般用“異或”門來實現(xiàn)移位電路，它一般用“與或非”門來實現(xiàn)P42:42.原碼乘法是（）A先取操作絕對值相乘，符號位單獨處理用原碼表示操作數(shù)，然后直接相乘被乘數(shù)用原碼表示，乘法去絕對值，然后相乘乘數(shù)用原碼表示，被乘數(shù)去絕對值，然后相乘42、設(shè)［x「=0.1011［Y］、=1.1110,求［X+Y］、和［X-Y］、的值。補補補補43、設(shè)x=+11/16,y=+3/16,試求變形補碼計算x+y。【1.0010】44、在下列幾種存儲器中，CPU不能直接訪問的是（）A硬盤內(nèi)存Cache寄存器45、計算機的儲存系統(tǒng)是指（）DRAMROM主存儲器Cache、主存儲器和外存儲器46、動態(tài)RAM采用下列哪種刷新方式時，不存在死時間（）B集中刷新分散刷新異步刷新都不對47、一個1k*4位的動態(tài)RAM芯片，若其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成64*64形式，且存取周期為0.1卩s。1）若采用分散刷新和集中刷新（即異步刷新）相結(jié)合的方式，刷新信號周期應(yīng)取多少？采用分散和集中刷新相結(jié)合的方式，對排列成64*64的儲存芯片，需在2ms內(nèi)將64行個刷新一遍，則刷新信號的間隔時間為2ms/6=31.25卩s，故可取刷新時間周期為【31.25】=31卩s2）若采用集中刷新，則對該儲存芯片刷新一遍需多長時間？死時間率是多少？采用集中刷新，對64*64的芯片，需在2ms內(nèi)集中64個存取周期刷新64行。題中給出的存取周期為0.1卩s,即在2ms內(nèi)集中6.4卩s刷新，則死時間率為（6.4/2000）*100%=0.32%48、?主存儲器的地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器各自的作用是什么？設(shè)一個1MB容量的存儲器，字長為32位，問；1）按字節(jié)編址，地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器各幾位？編址范圍為多大？按字節(jié)編址，1MB=2人20*8位地址寄存器為20位，數(shù)據(jù)寄存器為8位，編址范圍為00000H?FFFFFH（FFFFFH-00000H+1=100000H=2S2）按字編址，地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器各幾位？編址范圍為多大？按字編址，1MB=2人18*32位，地址寄存器為18位，數(shù)據(jù)寄存器為32位，編址范圍為00000H~FFFFFH（3FFFFH-00000H+1=40000H=2A18）3.有一個16k*16位的存儲器，由1k*4位的DRAM芯片構(gòu)成（芯片是64*64結(jié)構(gòu)）。問；1）共需要多少RAM芯片？存儲器的總?cè)萘繛?6k*16位,RAM芯片為1k*4位,故所需芯片總數(shù)為（16k*16位）/（1k*4位）=64片。2）采用異步刷新方式，如單元刷新間隔不超過2ms，則刷新信號周期是多少？采用異步刷新方式，在2ms時間內(nèi)分散地把芯片64行刷新一遍，故刷新信號的時間間隔為2ms/64=31.25卩s,即可取刷新信號周期為30卩s。49、直接尋址的無條件轉(zhuǎn)移指令的功能是將指令中的地址送入（）A程序計算器PC累加器ACC指令寄存器IR地址寄存器MAR50、下列關(guān)于RISC說法中，錯誤的是（）A。RISC普遍采用微程序控制器RISC大多數(shù)指令在一個時鐘周期內(nèi)完成RISC的內(nèi)部通過寄存器數(shù)量相對CISC多RISC的指令數(shù)、尋址方式和指令合適種類相對CISC少51、掛機在總線上的多個I/O設(shè)備（）B只能分時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并只能分時從總線接受數(shù)據(jù)只能分時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可同時從總線接受數(shù)據(jù)可同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并同時從總線接受數(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受數(shù)據(jù)52、單級中斷系統(tǒng)中，中斷服務(wù)程序內(nèi)的執(zhí)行順序是（）AI保護(hù)現(xiàn)場II開中斷III關(guān)中斷W保存斷點V中斷時間處理W回復(fù)現(xiàn)場⑷中斷返回17-可一11-切Illfl—V—WIII—WoVoWoWWfl—V—W—W53、回答下列問題；1）一個完整的指令周期包括哪些CPU工作周期？一個完整的指令周期包括指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期。其中取指周期和執(zhí)行周期是每條指令均有的。2）中斷周期前和中斷周期后各是CPU的什么工作周期？中斷周期前是執(zhí)行周期，中斷周期后是取指周期。3)DMA周期前和DMA周期后各是CPU的什么工作周期？DMA周期前可以是取指周期、執(zhí)行(存取數(shù))周期或者中斷周期，DMA周期后也可以是取指周期、執(zhí)行(存取數(shù))周期或者中斷周期，總之,DMA周期前后都是存取周期。CPU結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中一個累加寄存器Ac,—個狀態(tài)條件寄存器和其它四個寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。請標(biāo)明圖中四個寄存器的名稱。簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。解答:a為數(shù)據(jù)緩沖寄存器MDR,b為指令寄存器IR,c為主存地址寄存器MAR,d為程序計數(shù)器PC。主存-緩沖寄存器MDR-指令寄存器IR-操作控制器。簡述CPU執(zhí)行一條指令所需的步驟，寫出取指周期的微操作。答：CPU執(zhí)行一條指令，要經(jīng)過讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令這三個階段完成。取指周期的微操作：(1)現(xiàn)行指令地址送至存儲器地址寄存器；向主存發(fā)送讀命令；將MAR所指的主存單元中的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線讀至MDR內(nèi)；將MDR的內(nèi)容送至IR；指令的操作碼送至CU譯碼；（6）形成下一條指令的地址。設(shè)[x]=0?1011,[Y]=1?1110,求X+Y和X-Y的值。（寫出步驟）補補解析：，[-Y]=00.0010補[X+Y],=00.1011+11.1110=00.1001，則X+Y=0.1001補[X-Y],=00.1011+00.0010=00.1101，則X-Y=0.1101補指令按功能分類，一般可分為哪幾類？如果按照操作數(shù)個數(shù)分類，又可分為哪幾類？解析：按指令功能分類，一般可分為以下幾類（1）算術(shù)和邏輯運算指令：每臺計算機都不可或缺的指令，用來完成算術(shù)邏輯運算。（2）移位指令：用來完成算術(shù)移位和邏輯移位。（3）數(shù)據(jù)傳送指令：用來完成CPU與主存之間的數(shù)據(jù)傳送，在統(tǒng)一編址的機器中還可以用來完成CPU與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送（4）轉(zhuǎn)移