計算機(jī)組成原理試題庫(含答案及解析)

計算機(jī)組成原理試題庫(含答案及解析)一、選擇題（每題2分，共30分）。1.馮·諾依曼機(jī)工作方式的基本特點是（）。A.多指令流單數(shù)據(jù)流B.按地址訪問并順序執(zhí)行指令C.堆棧操作D.存儲器按內(nèi)容選擇地址。2.以下敘述中正確描述的句子是（）。A.同一個CPU周期中，可以并行執(zhí)行的微操作叫相容性微操作。B.同一個CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的微操作叫相容性微操作。C.同一個CPU周期中，可以并行執(zhí)行的微操作叫相斥性微操作。D.同一個CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的微操作叫相斥性微操作。3.存儲單元是指（）。A.存放一個字節(jié)的所有存儲元集合B.存放一個機(jī)器字的所有存儲元集合。C.存放一個二進(jìn)制信息位的存儲元D.存放一條指令的存儲元集合。4.某計算機(jī)字長32位，其存儲容量為16MB，若按雙字編址，它的尋址范圍是（）。A.0-8MB.0-4MC.0-2MD.0-1M.5.運(yùn)算器雖有許多部件組成，但核心部分是（）。A.數(shù)據(jù)總線B.算術(shù)邏輯運(yùn)算單元C.多路開關(guān)D.累加寄存器。6.微程序存放在（）。A.主存中B.堆棧中C.只讀存儲器中D.磁盤中。7.采用虛擬存儲器的主要目的是（）。A.提高主存儲器的存取速度B.擴(kuò)大主存儲器的存儲空間，并能進(jìn)行自動管理和調(diào)度。C.提高外存儲器的存取速度D.擴(kuò)大外存儲器的存儲空間。8.指令的操作碼字段主要用來（）。A.指出操作數(shù)的地址B.指出操作結(jié)果的地址。C.給出本次操作的操作性質(zhì)D.給出本次操作要訪問的存儲單元地址。9.計算機(jī)硬件能直接識別和運(yùn)行的只能是（）程序。A.機(jī)器語言B.匯編語言C.高級語言D.符號語言。10.中斷向量地址是（）。A.子程序入口地址B.中斷服務(wù)例行程序入口地址。C.中斷服務(wù)例行程序入口地址的地址D.中斷返回地址。11.在定點二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過（）來實現(xiàn)。A.原碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器B.補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器。C.補(bǔ)碼運(yùn)算的十進(jìn)制加法器D.補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器。12.某SRAM芯片，其存儲容量為64K×16位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線數(shù)目為（）。A.64，16B.16，64C.64，8D.16，16.13.下列數(shù)中最大的數(shù)是（）。A.(10010101)_2B.(227)_8C.(96)_{16}D.(143)_1014.下列敘述中，正確的是（）。A.采用微程序控制器的處理器稱為微處理器。B.在微指令編碼中，編碼效率最低的是直接編碼方式。C.在各種微地址形成方式中，增量方式需要的順序控制字段較短。D.以上都是錯的。15.通道對CPU的請求形式是（）。A.自陷B.中斷C.通道命令D.跳轉(zhuǎn)指令。二、填空題（每空1分，共20分）。1.計算機(jī)硬件包括運(yùn)算器、控制器、（）、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。2.主存與Cache的地址映射有（）、全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射三種方式。3.指令由（）和操作數(shù)（或操作數(shù)地址）字段組成。4.按IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，一個32位的浮點數(shù)由符號位、（）和尾數(shù)三個域組成。5.微指令格式可分為水平型微指令和（）微指令。6.并行處理技術(shù)可分為時間并行、（）和時間-空間并行。7.指令周期由若干個（）組成。8.中斷處理過程包括中斷請求、中斷判優(yōu)、（）、中斷服務(wù)和中斷返回五個階段。9.存儲系統(tǒng)一般由主存儲器和（）組成。10.加法器采用并行進(jìn)位的目的是（）。11.某機(jī)器字長16位，主存按字節(jié)編址，轉(zhuǎn)移指令采用相對尋址，由兩個字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對位移量字段。假定取指令時，每取一個字節(jié)PC自動加1。若某轉(zhuǎn)移指令所在主存地址為2000H，相對位移量字段的內(nèi)容為06H，則該轉(zhuǎn)移指令成功轉(zhuǎn)移后的目標(biāo)地址是（）H。12.動態(tài)RAM的刷新方式有集中式刷新、（）和異步式刷新。13.計算機(jī)系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用條件和硬件資源不同，數(shù)據(jù)傳輸方式可采用（）、查詢方式、中斷方式和DMA方式。14.運(yùn)算器的兩個主要功能是（）和邏輯運(yùn)算。15.主存常用的擴(kuò)展方式有位擴(kuò)展、（）、位-字?jǐn)U展。三、簡答題（每題10分，共30分）。1.簡述計算機(jī)的基本工作過程。2.簡述Cache的工作原理，說明其作用。3.什么是指令流水線？簡述指令流水線的工作原理。四、綜合題（20分）。已知某計算機(jī)的指令系統(tǒng)采用定長操作碼，指令長度為16位，操作數(shù)地址為6位。該指令系統(tǒng)最多能有多少條指令？若操作碼字段OP為6位，最多能有多少條二地址指令？在的基礎(chǔ)上，若采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，最多能有多少條一地址指令和零地址指令？答案及解析。一、選擇題答案及解析。1.答案：B。解析：馮·諾依曼機(jī)的基本特點是按地址訪問并順序執(zhí)行指令。多指令流單數(shù)據(jù)流是超標(biāo)量處理機(jī)的特點；堆棧操作不是馮·諾依曼機(jī)工作方式的基本特點；存儲器按內(nèi)容選擇地址是相聯(lián)存儲器的特點。2.答案：A。解析：相容性微操作是指在同一個CPU周期中，可以并行執(zhí)行的微操作；相斥性微操作是指在同一個CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的微操作。3.答案：B。解析：存儲單元是存放一個機(jī)器字的所有存儲元集合。存放一個字節(jié)的所有存儲元集合為字節(jié)存儲單元；存放一個二進(jìn)制信息位的存儲元是存儲元；存放一條指令的存儲元集合不準(zhǔn)確，指令可能跨多個存儲單元。4.答案：C。解析：存儲容量為16MB，按字節(jié)編址地址線為24位。雙字長為64位即8個字節(jié)，按雙字編址，則地址范圍是16M/8=2M，尋址范圍是0-2M。5.答案：B。解析：運(yùn)算器的核心部分是算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU），用于進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。數(shù)據(jù)總線用于傳輸數(shù)據(jù)；多路開關(guān)用于選擇數(shù)據(jù)通路；累加寄存器用于暫存運(yùn)算結(jié)果，但都不是核心。6.答案：C。解析：微程序存放在控制存儲器中，控制存儲器一般采用只讀存儲器（ROM），因為微程序一般不需要修改。7.答案：B。解析：采用虛擬存儲器的主要目的是擴(kuò)大主存儲器的存儲空間，并能進(jìn)行自動管理和調(diào)度。提高主存儲器的存取速度是Cache的作用；虛擬存儲器與外存存取速度無關(guān)，主要是管理主存空間。8.答案：C。解析：指令的操作碼字段主要用來給出本次操作的操作性質(zhì)。指出操作數(shù)地址和操作結(jié)果地址的是地址碼字段；給出要訪問存儲單元地址的也是地址碼相關(guān)部分。9.答案：A。解析：計算機(jī)硬件能直接識別和運(yùn)行的只能是機(jī)器語言程序，匯編語言需要匯編程序翻譯成機(jī)器語言，高級語言需要編譯或解釋成機(jī)器語言，符號語言也是需要轉(zhuǎn)換的。10.答案：C。解析：中斷向量地址是中斷服務(wù)例行程序入口地址的地址。子程序入口地址與中斷無關(guān)；中斷服務(wù)例行程序入口地址叫中斷向量；中斷返回地址是中斷處理完后返回的地方。11.答案：D。解析：在定點二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器來實現(xiàn)，將減法轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。12.答案：D。解析：存儲容量為64K×16位，64K=2^16，所以地址線為16條，數(shù)據(jù)線為16位。13.答案：C。解析：將各數(shù)都轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。(10010101)_2=1×2^7+0×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+1×2^2+0×2^1+1×2^0=149；(227)_8=2×8^2+2×8^1+7×8^0=151；(96)_16=9×16^1+6×16^0=150；(143)_10=143，所以最大的數(shù)是(96)_16。14.答案：B。解析：采用微程序控制器的不一定是微處理器；在微指令編碼中，直接編碼方式編碼效率最低，因為它需要較多的控制位；在各種微地址形成方式中，增量方式需要的順序控制字段較長。15.答案：B。解析：通道對CPU的請求形式是中斷，當(dāng)通道完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮骱?，向CPU發(fā)送中斷請求信號。二、填空題答案及解析。1.答案：存儲器。解析：計算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。2.答案：直接映射。解析：主存與Cache的地址映射方式有直接映射、全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射三種。3.答案：操作碼。解析：指令由操作碼和操作數(shù)（或操作數(shù)地址）字段組成，操作碼規(guī)定操作性質(zhì)，操作數(shù)給出操作對象。4.答案：指數(shù)。解析：按IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，一個32位的浮點數(shù)由符號位、指數(shù)和尾數(shù)三個域組成。5.答案：垂直型。解析：微指令格式可分為水平型微指令和垂直型微指令，水平型微指令并行操作能力強(qiáng)，垂直型微指令類似于機(jī)器指令格式。6.答案：空間并行。解析：并行處理技術(shù)可分為時間并行（流水線技術(shù)）、空間并行（多處理機(jī)等）和時間-空間并行。7.答案：機(jī)器周期。解析：指令周期由若干個機(jī)器周期組成，機(jī)器周期又由若干個時鐘周期組成。8.答案：中斷響應(yīng)。解析：中斷處理過程包括中斷請求、中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)和中斷返回五個階段。9.答案：輔助存儲器（外存）。解析：存儲系統(tǒng)一般由主存儲器和輔助存儲器（外存）組成，外存用于擴(kuò)大存儲容量，主存用于直接與CPU交換數(shù)據(jù)。10.答案：提高運(yùn)算速度。解析：加法器采用并行進(jìn)位可以同時計算各位的進(jìn)位，而不是逐位傳遞進(jìn)位，從而提高運(yùn)算速度。11.答案：2008。解析：轉(zhuǎn)移指令所在主存地址為2000H，取指令時PC先加2（因為指令2字節(jié)）變?yōu)?002H，相對位移量字段內(nèi)容為06H，所以目標(biāo)地址是2002H+06H=2008H。12.答案：分散式刷新。解析：動態(tài)RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新和異步式刷新。13.答案：無條件傳送方式。解析：計算機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸方式可采用無條件傳送方式、查詢方式、中斷方式和DMA方式。14.答案：算術(shù)運(yùn)算。解析：運(yùn)算器的兩個主要功能是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。15.答案：字?jǐn)U展。解析：主存常用的擴(kuò)展方式有位擴(kuò)展（增加數(shù)據(jù)線位數(shù)）、字?jǐn)U展（增加存儲單元個數(shù)）、位-字?jǐn)U展（同時增加數(shù)據(jù)線位數(shù)和存儲單元個數(shù)）。三、簡答題答案。1.答案：計算機(jī)的基本工作過程如下：將程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入存儲器。然后，控制器從存儲器中取出指令，對指令進(jìn)行譯碼分析，確定指令的操作性質(zhì)和操作數(shù)地址等信息。接著，根據(jù)指令要求，從存儲器中取出操作數(shù)（如果需要），送到運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果根據(jù)指令要求可能送回存儲器存儲，或者通過輸出設(shè)備輸出。如此不斷重復(fù)取指令、分析指令、執(zhí)行指令的過程，直到程序結(jié)束。2.答案：Cache的工作原理：Cache是一種高速緩沖存儲器，位于CPU和主存之間。它存放的是主存中一部分內(nèi)容的副本。當(dāng)CPU訪問存儲器時，首先檢查Cache中是否有所需的數(shù)據(jù)。如果Cache命中，即所需數(shù)據(jù)在Cache中，CPU直接從Cache中讀取數(shù)據(jù)，速度很快；如果Cache未命中，則從主存中讀取數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)所在的主存塊調(diào)入Cache中，以便下次訪問時能在Cache中命中。Cache的作用：提高CPU訪問存儲器的速度，減少CPU等待主存數(shù)據(jù)的時間，從而提高整個計算機(jī)系統(tǒng)的性能。因為Cache的速度比主存快得多，通過合理的Cache設(shè)計和管理，可以使CPU大部分時間能從Cache中獲取數(shù)據(jù)，大大加快了數(shù)據(jù)的存取速度。3.答案：指令流水線是將指令的執(zhí)行過程分解為多個階段，每個階段在不同的功能部件上并行執(zhí)行，使得多條指令可以在流水線中重疊執(zhí)行的技術(shù)。工作原理：指令流水線一般將指令執(zhí)行過程分為取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪存（MEM）、寫回（WB）等階段。當(dāng)?shù)谝粭l指令在取指階段時，第二條指令可以同時進(jìn)入譯碼階段，第三條指令進(jìn)入取指階段，以此類推。在理想情況下，每個時鐘周期都有一條指令完成執(zhí)行，大大提高了指令的執(zhí)行效率。但實際中可能會遇到數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)等問題，需要采取相應(yīng)的措施（如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、分支預(yù)測等）來減少流水線的停頓，提高流水線的性能。四、綜合題答案。指令長度為16位，操作數(shù)地址為6位，則操作碼長度為16-6×2=4位。操作碼最多有2^4=16條指令。操作碼字段OP為6位，二地址指令，每個地址6位，那么二地址指令最多有2^6=64條。操作碼為6位的二地址指令用掉