2021年《計算機組成原理》期末試卷及參考答案

年《計算機組成原理》期末試卷及參考答案一、單項選擇題（每題1分，共20分）1.1946年研制成功的第一臺電子數字計算機稱為______，1949年研制成功的第一臺程序內存的計算機稱為______。A．EDVAC，MARKIB.ENIAC,EDSACC.ENIAC,MARKID.ENIAC,UNIVACI2.至今為止，計算機中的所有信息仍以二進制方式表示的理由是______。A．節(jié)約元件B.運算速度快C.物理器件性能所至D.信息處理方便3.（2000）10化成十六進制數是______。A．（7CD）16B．（7D0）16C．（7E0）16D．（7F0）164.下列數中最大的數是______。A．（10010101）2B．（227）8C。（96）16D．（143）55.運算器雖有許多部件組成，但核心部分是______。A．數據總線B．算術邏輯運算單元C．多路開關D．累加寄存器6.根據標準規(guī)定，每個漢字在計算機內占用______存儲。A．一個字節(jié)B．二個字節(jié)C．三個字節(jié)D．四個字節(jié)7.存儲單元是指______。A．存放一個機器字的所有存儲元B．存放一個二進制信息位的存儲元C．存放一個字節(jié)的所有存儲元的集合D．存放兩個字節(jié)的所有存儲元的集合8.機器字長32位，其存儲容量為4MB，若按字編址，它的尋址范圍是______。A．0-1MB．0-1MBC．0-4MD．0-4MB9.某一SRAM芯片，其容量為512×8位，除電源端和接地端外，該芯片引出線的最小數目應為______。A.23B.25C.50D.1910.寄存器間接尋址方式中，操作數處在______。A.通用寄存器B.程序計數器C.堆棧D.主存單元11.描述匯編語言特性的概念中，有錯誤的句子是______。A.對程序員的訓練要求來說，需要硬件知識B.匯編語言對機器的依賴性高C.用匯編語言編制程序的難度比高級語言小D.匯編語言編寫的程序執(zhí)行速度比高級語言快12.在CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是______。A.主存地址寄存器B.程序計數器C.指令寄存器D.狀態(tài)條件寄存器13.下面描述RISC機器基本概念中，正確的表述是______A.RISC機器不一定是流水CPUB.RISC機器一定是流水CPUC.RISC機器有復雜的指令系統(tǒng)D.其CPU配備很少的通用寄存器14.多總線結構的計算機系統(tǒng)，采用______方法，對提高系統(tǒng)的吞吐率最有效。A.多口存儲器B.提高主存速度C.交叉編址多模塊存儲器D.cache15.以下四種類型指令中，執(zhí)行時間最長的是______。A.RR型指令B.RS型指令C.SS型指令D.程序控制指令16.信息只用一條傳輸線，且采用脈沖傳送的方式稱為______。A.串行傳送B.并行傳送C.并串型傳送D.分時傳送17.描述PCI總線中基本概念不正確的是______。A.PCI總線是一個與處理器無關的高速外圍總線B.PCI總線的基本傳輸機制是猝發(fā)式傳輸C.PCI設備不一定是主設備D.系統(tǒng)中只允許有一條PCI總線18.帶有處理器的設備一般稱為______設備。A.智能化B.交互式C.遠程通信D.過程控制19.發(fā)生中斷請求的條件是______。A.一條指令執(zhí)行結束B.一次I/O操作開始C.機器內部發(fā)生故障D.一次DMA操作開始20.采用DMA方式傳送數據時，每傳送一個數據就要用一個______時間。A.指令周期B.機器周期C.存儲周期D.總線周期二.填空題（每空1分，共20分）1.目前的CPU包括A.______、B.______和cache.2.漢字的A.______、B.______、C.______是計算機用于漢字輸入、內部處理、輸出三種不同用途的編碼。3.存儲器的技術指標有存儲容量、存取時間、A.______和B.______。4.雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于A.______存儲器結構。前者采用B.______技術，后者采用C.______技術。5.堆棧是一種特殊的數據尋址方式，它采用A.______原理。按結構不同，分為B.______堆棧和C.______堆棧。6.多媒體CPU是帶有A.______技術的處理器。它是一種B.______技術，特別適合于圖像數據處理。7.按照總線仲裁電路的位置不同，可分為A.______仲裁和B.______仲裁。8.DMA控制器訪采用以下三種方法：A.______、B.______、C.______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述CPU的主要功能。2.集中式仲裁有幾種方式？3.什么是存儲保護？通常采用什么方法？4.什么是RISC？RISC指令系統(tǒng)的特點是什么？四.應用題（每小題5分，共40分）1.若浮點數X的二進制存儲格式為（41360000）16，求其32位浮點數的十進制值。2.已知X=-0.01111,Y=+0.11001,求[X]補,[-X]補,[Y]補,[-Y]補,X+Y=?,X-Y=?3.設有一個具有20位地址和32位字長的存儲器，問：(1)該存儲器能存儲多少個字節(jié)的信息？(2)如果存儲器由512k×8位的SRAM芯片組成，需多少片？(3)需多少位地址作芯片選擇？4.指令格式如下所是，其中OP為操作碼字段，試分析指令格式特點。15107430OP源寄存器基址存儲器位移量（16位）5.用時空圖法證明流水CPU比非流水CPU具有更高的吞吐率。6.畫出單機系統(tǒng)中采用的三種總線結構。7.某雙面磁盤每面有220道，內層磁道周長70cm，位密度400位/cm，轉速3000轉/分，問：(1)磁盤存儲容量是多少？(2)數據傳輸率是多少？8.某刷新存儲器所需的帶寬為160MB/S。實際工作時，顯示適配器的幾個功能部分要爭用刷存的帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他非刷新功能。問刷存總帶寬應為多少？為達到這樣的刷存帶寬，應采取何種技術措施？參考答案一、選擇題（每小題1分，計20分）1.B2.C3.B4.B5.B6.B7.A8.A9.D10.D11.C12.B13.B14.C15.C16.A17.D18.A19.C20.D二、填空題（每空1分，計20分）1.A.控制器B.運算器2.A.輸入編碼（輸入碼）B.內碼（機內碼）C.字模碼3.A.存儲周期B.存儲器帶寬4.A.并行B.空間并行C.時間并行5.A.先進后出B.寄存器C.存儲器6.A.MMXB.多媒體擴展結構7.A.集中式B.分布式8.A.停止CPU訪問B.周期挪用C.DMA和CPU交替訪內三、簡答題（每題5分，計20分）1.CPU主要有以下四方面的功能：指令控制程序的順序控制，稱為指令控制。操作控制CPU管理并產生由內存取出的每條指令的操作信號，把各種操作信號送往相應部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。時間控制對各種操作實施時間上的控制，稱為時間控制。數據加工對數據進行算術運算和邏輯運算處理，完成數據的加工處理。2.三種方式：鏈式查詢方式，計數器定時查詢方式，獨立請求方式。3.當多個用戶共享主存時，為使系統(tǒng)能正常工作，應防止由于一個用戶程序出錯而破壞其它用戶的程序和系統(tǒng)軟件，還要防止一個用戶程序不合法的訪問不是分給它的主存區(qū)域。為此，系統(tǒng)提供存儲保護。通常采用的方法是：存儲區(qū)域保護和訪問方式保護。4.RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機，它有以下特點：選取使用頻率最高的一些簡單指令，以及很有用但不復雜的指令。指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。只有取數/存數指令訪問存儲器，其余指令的操作都在寄存器之間進行。大部分指令在一個機器周期內完成。CPU中通用寄存器數量相當多。以硬布線控制為主，不用或少用微指令碼控制。一般用高級語言編程，特別重視編譯優(yōu)化工作，以減少程序執(zhí)行時間。四、應用題（每題5分，計40分）1.解：將16進制數展開后，可得二進制格式為01000001001101100000000000000000↑S階碼8位尾數23位指數e=階碼-127=10000010-01111111=00000011=（3）10包括隱藏位1的尾數1.M=1.01101100000000000000000=1.011011于是有X=（-1）S×1.M×2e=+（1.011011）×23=+1011.011=（11.375）102.解：[X]補=1.10001[-X]補=0.01111[Y]補=0.11001[-Y]補=1.00111X+Y=+0.01010X-Y結果發(fā)生溢出3.解：（1）應為32位字長為4B，220=1M=1024K,存儲器容量為220×4B=4MB，可存儲4M字節(jié)的信息（2）SRAM芯片容量為512K×8位=512KB=0.5MB所需芯片數目為：4MB÷0.5MB=8片（3）因為219=512K，即芯片片內地址線19位，存儲器容量為1M,地址線為20位，故需1位地址線作芯片片選選擇（CS），用A19選第1個模塊，用A19選第2個模塊。4.解：（1）雙字長二地址指令，用于訪問存儲器（2）操作碼字段OP為六位，可以指定64種操作（3）一個操作數在源寄存器（共16個），另一個操作數在存儲器中（由基址寄存器和位移量決定），所以是RS型指令。5.解：時空圖法：假設指令周期包含四個子過程：取指令（IF）、指令譯碼（ID）、執(zhí)行運算（EX）、結果寫回（WB），每個子過程稱為過程段（Si），這樣，一個流水線由一系列串連的過程段組成。在統(tǒng)一時鐘信號控制下，數據從一個過程段流向相鄰的過程段。S1S2S3S4WBEXIDIFWBEXIDIF入→(a)指令周期流程圖1 圖1（b）表示非流水CPU的時空圖。由于上一條指令的四個子過程全部執(zhí)行完畢后才能開始下一條指令，因此每隔4個單位時間才有一個輸出結果，即一條指令執(zhí)行結束。圖1（c）表示流水CPU的時空圖。由于上一條指令與下一條指令的四個過程在時間上可以重疊執(zhí)行，因此，當流水線滿載時，每一個單位時間就可以輸出一個結果，即執(zhí)行一條指令。比較后發(fā)現：流水CPU在八個單位時間中執(zhí)行了5條指令，而非流水CPU僅執(zhí)行2條指令，因此流水CPU具有更強大的數據吞吐能力。6.單總線結構：圖2雙總線結構：圖3三總線結構：圖47.解：（1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500B每面信息量=3500B×220=770000B磁盤總容量=770000B×2=15