《计算机组成原理》试题1

计算机组成原理

第一章计算机系统概论

1. 概念：存储单元，存储字长，存储容量P17，机器字长P17，指令字长 （P19-1.7） 2. 什么是指令？

3. P8， 冯诺依曼计算机特点，计算机结构框图，图1.7.（P19-1.5）

第二章 计算机发展及应用 1. 什么是摩尔定律？

第3章 系统总线 1．总线的概念 P41

2． 总线的分类， 系统总线分类？通信总线分类？ 3． 了解总线结构，尤其是双总线和三总线 （P53） 4． 总线控制（重点）P57

（1）总线判优控制： 集中式，分布式， 特点是什么呢？ 集中式控制：

? 链式查询，计数器定时查询， 独立请求方式； ? 分别采用怎样的控制方式？

（2）总线通信控制（P59）

? 什么是总线周期？ 可以分为哪些阶段？

? 申请分配阶段，寻址阶段，传数阶段，结束阶段各自有哪些功能？

? 总线通信控制的主要功能：解决通信双方如何获知传输开始和传输结束，以及通信双方如何协调，如

何配合的问题。

? 四种通信方式：同步通信，异步通信，半同步通信和分离式通信。 ? 同步通信特点？

? 异步通信特点? 根据应答方式的不同进行分类：不互锁方式，半互锁方式，全互锁方式。 ? 例题：3.2， 例题3.3

5课后题3.2， 3.4 3.5 3.6 3.7 3.13 3.14 3.16 第4章 存储器

1了解主存的基本组成P72

2. 了解主存存储单元地址分配， 存储字长：一个存储单元存放一串二进制代码的位数。P73 3. 概念：存储容量，存储速度，存取时间，存取周期， 存储器带宽。

4. 动态RAM的三种刷新方式：P86 ? 集中刷新 ? 分散刷新 ? 异步刷新

5存储器容量的扩展方式：位扩展，字扩展，位字扩展 P91 6存储器与CPU连接（设计题）P93 例题4.1

7存储器校验：汉明码校验方法P100 例题4.4 例题4.5

8 Cache-主存地址映射方式： 直接映射，全相联映射、组相连映射， 各自特点，例题4.8，例题4.9 9替换策略: 先进先出算法， 近期最少用算法， 随即算法

10. 辅助存储器章节的概念： 磁表面存储器主要技术指标：记录密度，存储容量，平均寻址时间，数据传输率，误码率P125

11 循环冗余校验码 CRC编码 P145 例题4.15

第5章 输入输出系统

1 了解IO设备编制方式， 设备寻址 传送方式， 联络方式， IO设备与主机的连接方式P161 2. IO与主机交换信息的三种方式：程序查询方式，中断方式， DMA方式 P162 3. IO总线和接口部件 图5.28 P187

4. 接口的功能：选址功能， 传送命令功能， 传送数据功能， 反映IO设备工作状态功能 5. 程序查询方式 P190 例题5.1 6. 程序中断方式

? 掌握中断请求触发器和中断屏蔽触发器关系 图5.37接口电路中D，INTR和 MASK和中断查询信号的关系 ? 链式排队器 图5.38

? 中断向量地址形成部件（设备编码器） 例题5.2

? 中断服务流程：保护现场，中断服务， 恢复现场 中断返回4个环节 7 DMA方式

? DMA与主存交换数据时采取的方式： 停止CPU访问主存， 周期挪用， DMA和CPU交替访问

? DMA接口组成原理， 图5.47 P205（主存地址寄存器AR， 字计数器WC， 数据缓存寄存器BR， DMA控制

逻辑， 中断机构， 设备地址寄存器DAR） ? DMA传送过程， 图5.48 P207 例题5.3 P208

? DMA接口与系统连接方式：具有公共请求线的DMA请求， 独立DMA请求方式 P209 【简答题】：

1. 简述IO接口的功能和基本组成

2. IO设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？ 简述它们的特点。

3. 中断向量地址 中断入口地址区别与联系。 4. 结合程序查询方式的接口电路，说明其工作过程。 5. 结合DMA接口电路说明其工作过程 第6章 计算机的运算方法

1. 无符号数，有符号数， 原码 反码 补码 移码的表示方法。 各自的取值范围 2. 定点数表示 浮点数表示， P228 P229 各自取值范围 3. 定点运算 1. 移位运算

2. 加法、 减法运算，

3. 了解溢出的判断（一位符号位 两位符号位） 例题6.12例题6.13 P239 4. 乘法运算

? 原码的一位乘法 原码两位乘法 ? 补码的一位乘法 补码两位乘法

5除法运算：

原码除法：恢复余数法， 加减交替法 补码除法：加减交替法（暂不考虑恢复余数法） 4. 浮点数四则运算：

1. 浮点数加减运算：对阶，尾数求和，规格化，舍入，溢出判断。 P269 2. 浮点数乘除法运算： 阶码运算 尾数运算 （不考乘除运算环节）

第7章 指令系统

1. 了解指令的一般格式 P300

2. 寻址方式概念， 分类： 指令寻址和数据寻址两大类。 P310

3. 数据寻址： 立即寻址，直接寻址，隐含寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，基址寻址，变址寻址，

相对寻址

4. 什么是RISC？ 简述它的主要特点？ 与CISC相比RISC的优点？

第8章 CPU的结构与功能

1. CPU功能： 取指令，分析指令，执行指令， 控制程序输入和结果输出， 总线管理，处理机器运行过程中的异常情况和特殊请求

2. CPU结构框图： ALU， CU， 寄存器， 中断系统

3. 用户可见寄存器： 通用寄存器， 数据寄存器， 地址寄存器， 条件码寄存器

控制状态寄存器： 存储器地址寄存器（MAR） 存储器数据寄存器（MDR） 程序计数器（PC） 指令寄存器（IR）

4指令周期的基本概念： 取出并执行一条指令所需的全部时间

5. 了解指令的数据流：【取值周期的数据流】， 间址周期的数据流， 中断周期的数据流，执行周期的数据流 6. 指令并行性等级：作业级（程序级）， 任务级（进程级），指令内， 指令外 7. 结构相关， 数据相关， 控制相关 P348， P350 8. 概念：吞吐率， 加速比，效率

9. 流水线中的多发技术：超标量技术，超流水线技术， 超长指令字技术 10. 中断请求标记和中断判优逻辑 11. 中断屏蔽技术 例题8.2

一、简答题

1、CPU由哪些主要部件组成？说明各部件的作用。 2、试述高速缓冲存储器的基本设计思想和特点。 3、显示适配器作为CRT和CPU的接口由哪几部分组成？ 4、主机与外部设备间为什么要设置接口？

5、为什么说取指令是公操作？在取指令阶段，CPU主要完成哪些操作？ 6、什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 7、 什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么？

8、 DRAM存储器为什么要刷新？有哪几种常用的刷新方式？ 9、指令寻址方式有哪几种，分别是什么？ 10、简述硬布线控制器的设计方法。

11、为了提高运算器速度，通常采取哪些措施。 12、磁表面存储器主要技术指标有哪些？ 13、DMA 控制器分为哪两类？各有什么特点？ 14、中断处理要求有哪些硬件支持？ 15、IEEE754标准浮点数的构成？ 16、什么是相联存储器？特点是什么？ 17、虚拟存贮器按地址格式分为哪三种？

18、什么是指令周期、机器周期、时钟周期？他么之间的关系？ 19、集中式总线优先权仲裁有哪三种方式？简要说明。 20、总线通信有哪四种方式？

21、存储器有哪三种扩展方法？重点掌握位扩展与字扩展。

22、存储器按照存储介质分为？按照存取方式分为？按照在计算机系统作用分为？ 23、简述PCI总线特点？

24、浮点数运算过程中，规格化处理的原则是？ 二、计算题

1、定点数加减运算。例如，已知 X = -0.01111,Y = +0.11001, 求[X]补,[-X] 补,[Y] 补,[-Y] 补,X+Y=?,X-Y=? 2、浮点数加减运算。例如，有两个浮点数 x=2 ?(-0.111) Y=2 ?(+0.101), 设阶码2位，阶符1位，数

+01

+10

符1位，尾数3位，用补码运算规则计算x-y的值。

3、 S、E、M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数X，S=1位，E=8位，M=23位。其值表示为：X=（-1）×（1.M）×2

S

E-128

，问它所表示的最大正数，最小正数，最大负数，最小负数。

4、设X、Y为定点纯小数，证明[X]补+ [ Y ]补 = [ X + Y ]补 （mod 2）。 5、补码乘法booth算法的原理及应用。 课本254页例题6.21。

6、补码除法加减交替法的原理及应用 课本266页例题6.26 三、设计题

1、存储器扩展方面。例如，某机器中，已知配有一个地址空间为0000H—1FFFH的ROM区域，现有8K*16的ROM芯片。配有地址空间为2000H—4FFFH的RAM区域，现有SRAM芯片（8K×8位）。假设ROM芯片有CS端，SRAM芯片有CS和WE控制端，CPU地址总线A15——A0，数据总线为D15——D0 ，控制信号为R / W（读 / 写），MREQ（当存储器读或写时，该信号指示地址总线上的地址是有效的）。要求： (1)满足已知条件的存储器，画出地址分配方案。 (2)画出ROM与RAM同CPU连接图。

2.下图所示为双总线结构的机器，IR为指令寄存器，PC为程序计数器（具有自增功能），M为主存 （受R/W信号控制），AR为主存地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由＋，－控制信号决定可完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有控制信号，例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1输出控制信号。未标注的线为直通线，不受控制。

“SUB R1 ，R3”指令完成（R3）－（R1）→R3的功能操作，画出其指令周期流程图，并列出相应的微操作控制信号序列。

3、 已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512×48（位），微程序可在整个控制存储器中实现转移，

可控制微程序转移条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：

微命令字段 判别测试字段 下地址字段 ←操作控制→ ←—————— 顺序控制 ————————→ (1)微指令中的三个字段分别应多少位？

(2)画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

4.某机器指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点，主要从指令条数、操作数个数、操作数类型等方面分析。

31 26 22 18 17 16 15 0

----OP 源寄存器 变址寄存器 偏移量 - 5、假设某计算机的运算器框图如图所示，其中ALU为16位的加法器，SA 、SB为16位暂存器，4个通用寄存器由D触发器组成，Q端输出， 其读写控制如下表所示：

读控制 写控制 R RA0 RA1 选择 W WA0 WA1 选择 1 0 0 R0 1 0 0 R0 1 0 1 R1 1 0 1 R1 1 1 0 R2 1 1 0 R2 1 1 1 R3 1 1 1 R3 0 x x 不读出 0 x x 不写入 要求：（1）设计微指令格式。 （2）画出ADD，SUB两条指令微程序流程图。

6、已知某16位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用8K×8位SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空

间，并选用模块板结构形式。问：

（1）若每个模板为32K×16位，共需几个模块板? （2）每个模块内共有多少片RAM芯片?

（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择模块板？ 7、课本399页例题10.2 8、课本383页例题9.2

8.5. 中断周期前是什么阶段？中断周期后又是什么阶段？在中断周期CPU应完成什么操作？

答：中断周期前是执行周期，中断周期后是取指周期。在中断周期，CPU应完成保存断点、将中断向量送PC和关中断等工作。

9.3. 什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关系？ 答：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期；

机器周期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周期长度等于主存周期；

时钟周期是指计算机主时钟的周期时间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个微操作所需时间，通常时钟周期等于计算机主频的倒数。

10.15. 设控制存储器的容量为512×48位，微程序可在整个控存空间实现转移，而控制微程序转移的条件共有4个（采用直接控制），微指令格式如下：

9

解：因为控制存储器共有512*48=2*48

所以，下址字段应有9位，微指令字长48位

3

又因为控制微程序转移的条件有4个，4+1<=2 所以判断测试字段占3位

因此控制字段位数为：48-9-3=36 微指令格式为： 48 13 12 10 9 1 控制字段 测试字段 下址字段

山东科技大学20 —20 学年第 学期 《计算机组成原理》考试试卷（I卷）

一. 选择题 (每小题1分，共10分) 1．计算机系统中的存贮器系统是指______。

A RAM存贮器 B ROM存贮器 C 主存贮器 D cache、主存贮器和外存贮器 2．某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为______。 A +（1 – 2） B +（1 – 2） C 2 D 2 3．算术 / 逻辑运算单元74181ALU可完成______。

A 16种算术运算功能 B 16种逻辑运算功能

C 16种算术运算功能和16种逻辑运算功能 D 4位乘法运算和除法运算功能 4．存储单元是指______。

A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合

-32

-31

-32

-31

C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 5．相联存贮器是按______进行寻址的存贮器。

A 地址方式 B 堆栈方式 C 内容指定方式 D 地址方式与堆栈方式 6．变址寻址方式中，操作数的有效地址等于______。 A 基值寄存器内容加上形式地址（位移量） B 堆栈指示器内容加上形式地址（位移量） C 变址寄存器内容加上形式地址（位移量） D 程序记数器内容加上形式地址（位移量） 7．以下叙述中正确描述的句子是：______。

A 同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作 B 同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作 C 同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 D 同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 8．计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时______。 A 减少了信息传输量 B 提高了信息传输的速度 C 减少了信息传输线的条数 D 加重了CPU的工作量 9．带有处理器的设备一般称为______设备。

A 智能化 B 交互式 C 远程通信 D 过程控制

10.某中断系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接收取样的数 据，并将其保存到主存缓冲区内。该中断处理需要X秒。另一方面，缓冲区内每存储 N 个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需要Y秒，因此该系统可以跟踪到每 秒______次中断请求。

A．N / （NX + Y） B. N / （X + Y）N C .min[1 / X ,1 / Y] D. max[1 / X ,1 / Y] 二. 填空题（每小题3分，共15分）

1．存储A.______并按B.______顺序执行，这是C.______型计算机的工作原理。 2．移码表示法主要用于表示A.______数的阶码E，以利于比较两个B.______的大小和 C.______操作。

3．闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及A.______能力，为现有的B.______体 系结构带来巨大变化，因此作为C.______用于便携式电脑中。

4．微程序设计技术是利用A.______方法设计B.______的一门技术。具有规整性、可维护 性、C .______等一系列优点。

5．衡量总线性能的重要指标是A.______，它定义为总线本身所能达到的最高B.______。PCI 总线的带宽可达C.______。

三.（10分）设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问： （1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？ （2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？

四．（10分）设存储器容量为32字，字长64位，模块数m = 4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64位，总线周期τ = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？ 五．（10分）指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。

31 26 22 18 17 16 15 0

OP

六．（15分）已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512×48（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示： 微命令字段 判别测试字段 下地址字段 ←操作控制→ ←—————— 顺序控制 ————————→

（1） 微指令中的三个字段分别应多少位？

（2） 画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

七．（15分）某机用于生产过程中的温度数据采集， 每个采集器含有8位数据缓冲寄存器一个，比较器一个，能与

给定范围比较，可发出“温度过低”或“温度过高”的信号，如图B1.1所示。主机采用外设单独编址，四个采集器公用一个设备码，共用一个接口，允许采用两种方式访问： （1） 定期巡回检测方式，主机可编程指定访问该设备中的某一采集器。

（2） 中断方式，当采集温度比给定范围过底或过高时能提出随机中断请求，主机应能判别是哪一个采集器请

求，是温度过低或过高。

请拟定该接口中有哪些主要部件（不要求画出完整的连线图），并概略说明在两 种方式下的工作原理。

源寄存器 变址寄存器 偏移量 图B1.1 一． 解：数据采集接口方案设计如图B1.4所示。

现结合两种工作方式说明上述部件的工作。

（1）定期巡检方式

主机定期以输出指令DOA、设备码；（或传送指令）送出控制字到A寄存器，其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器（四个B寄存器分别与四个采集器相应）。然后，主机以输入指令DIA、设备码；（或传送指令）取走数据。

（2）中断方式

'

比较结果形成状态字A ，共8位，每二位表示一个采集器状态：00 正常 ，01 过低 ，10 过高。有任一处

'

不正常（A 中有一位以上为“1”）都将通过中断请求逻辑（内含请求触发器、屏蔽触发器）发出中断请求。中断响应后，服务程序以DIA、设备码；或传送指令）取走状态字。可判明有几处采集数据越限、是过高或过低，从而转入相应处理。

图B1.4

八.（15分）

利用SPARC指令系统写出下表左边部分指令的替代指令与实现方法（填入表中对应空白部分） 指令 MOV INC DEC NEG NOT CLR 答案： 编号 X415

适用专业（层次）：计算机各专业通用 使用学期：通用

山东科技大学20 —20 学年第 学期 《计算机组成原理》考试试卷（I卷）答案

二． 选择题

1. D 2. B 3. C 4. B 5. C 6. C 7. A、D 8. C 9. A 10. A 三． 填空题

1. A.程序 B.地址 C.冯·诺依曼

功能 替代指令 实现方法 寄存器间传送数据 寄存器内容加1 寄存器内容减1 取负数 取反码 清除寄存器

2. A.浮点 B.指数 C.对阶 3. A. 瞬时启动 B.存储器 C.固态盘 4. A.软件 B.操作控制 C.灵活性 5. A.总线带宽 B.传输速率 C.264MB / S 四． 解：（1）定点原码整数表示：

最大正数： 0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111

31

数值 = （2 – 1）10

最小负数： 1 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 31 数值 = -（2 – 1）10 （2）定点原码小数表示：

-31

最大正数值 = （1 – 2 ）10

-31

最小负数值 = -（1 – 2）10

五． 解：信息总量： q = 64位 ×4 =256位

顺序存储器和交叉存储器读出4个字的时间分别是：

–7

t2 = m T = 4×200ns =8×10 (s)

–7

t1 = T + (m – 1)τ = 200 + 3×50 = 3.5 ×10 (s) 顺序存储器带宽是：

7

W1 = q / t2 = 32 ×10 （位/ S） 交叉存储器带宽是：

7

W2 = q / t1 = 73 ×10 （位/ S）

6

六． 解：（1）操作码字段为6位，可指定 2 = 64种操作，即64条指令。

（2）单字长（32）二地址指令。

（3）一个操作数在源寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由变址寄 存器内容 + 偏移量决定），所以是RS型指令。 （4）这种指令结构用于访问存储器。 七． 解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件， 故该字段为4

位（如采用字段译码只需3位），下地址字段为9位，因此控制存储器容量为512个单元，微命令字段是（ 48 – 4 - 9 ）= 35 位。

（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如B1.2如下：其中微地址寄存器对应下地址字段，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），转移逻辑输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。

图B1.2

八． 解：数据采集接口方案设计如图B1.4所示。

现结合两种工作方式说明上述部件的工作。 （3）定期巡检方式

主机定期以输出指令DOA、设备码；（或传送指令）送出控制字到A寄存器，其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器（四个B寄存器分别与四个采集器相应）。然后，主机以输入指令DIA、设备码；（或传送指令）取走数据。

（4）中断方式

'

比较结果形成状态字A ，共8位，每二位表示一个采集器状态：00 正常 ，01 过低 ，10 过高。有任一处

'

不正常（A 中有一位以上为“1”）都将通过中断请求逻辑（内含请求触发器、屏蔽触发器）发出中断请求。中断响应后，服务程序以DIA、设备码；或传送指令）取走状态字。可判明有几处采集数据越限、是过高或过低，从而转入相应处理。

图B1.4 八．解： 指令 功能 替代指令 MOV 寄存器间传送数据 ADD(加法) INC 寄存器内容加1 ADD(加法) DEC 寄存器内容减1 SUB(减法) NEG 取负数 SUB(减法) NOT 取反码 XOR(异或) CLR 清除寄存器 ADD(加法) 实现方法 Rs+R0?Rd 立即数imm13=1,作为操作数 立即数imm13=-1,作为操作数 R0-Rs?Rd 立即数imm13=-1,作为操作数 R0+R0?Rd 山东科技大学2012—2013学年第一学期 《计算机组成原理》考试试卷（B卷）

一、选择题（每题1分，共10分）

1、目前大多数集成电路生产中，所采用的基本材料为______。

A.单晶硅 B.非晶硅 C.锑化钼 D.硫化镉

2、用16位字长（其中一位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是______。

A.0≤│N│≤1-2C.0≤│N│≤1-2

-（16+1）

B.0≤│N│≤1-2 D.0≤│N│≤1

-16

-（16-1）

3、运算器虽有许多部件组成，但核心部件是______。

A.数据总线 B.算术逻辑运算单元 C.多路开关 D.累加寄存器

4、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是______。

A. 1M B. 4MB C. 4M D. 1MB

5、常用的虚拟存贮系统由______两级存贮器组成，其中辅存是大容量的磁表面存贮器。

A.主存-辅存 B.快存-主存 C.快存-辅存 D.通用寄存器-主存

6、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数以外，另一个数常需采用______。

A.堆栈寻址方式 B.立即寻址方式 C.隐含寻址方式 D.间接寻址方式

7、为确定下一条微指令的地址，通常采用断定方式，其基本思想是______。

A.用程序计数器PC来产生后继微指令地址 B.用微程序计数器μPC来产生后继微指令地址

C.通过微指令顺序控制字段由设计者指定或由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址 D.通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址

8、cache 每次替换的数据量大小是一个______。

A.字块 B.字 C.字节 D.块号

9、为了使设备相对独立，磁盘控制器的功能全部转移到设备中，主机与设备间采用______接口。

A.SCSI B.专用 C.ESDI D.RISC

10、I/O标准接口SCSI中，一块主适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。

A.6 B.7--15 C.8 D.10

二、填空题（每空1分，共20分）

1、IEEE754标准，一个浮点数由______、阶码E、尾数M三个域组成。其中阶码E的值等于指数的______加上一个固定______。

2、相联存储器不按地址而是按______访问的存储器，在cache中用来存放______，在虚拟存储器中用来存放______。 3、计算机系统中控制单元的设计主要有______和______两种方式。 4、根据地址格式不同，虚拟存贮器分为______、______和______三种。

5、CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做______，它常用若干个______来表示，而后者又包含有若干个______。

6、计算机硬件系统由______、______、______、______组成。 7、寻找中断服务程序入口地址的方法______和______。 三、简答题（每题5分，共20分）

1、 什么是接口和端口？两者有什么联系？

2、 什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么？

3、为什么说取指令是公操作？在取指令阶段，CPU主要完成哪些操作？ 4、简述中断服务程序的流程？ 四、计算题（每题10分，共20分）

1、 S、E、M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数X，S=1位，E=8位，M=23位。其值表示为：X=（-1）×（1.M）×2

S

E-128

，问它所表示的最大正数，最小正数，最大负数，最小负数。

2、设X、Y为定点纯小数，证明[X]补+ [ Y ]补 = [ X + Y ]补 （mod 2）。 五、设计题（每题10分，共30分）

1、 已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512×48（位），微程序可在整个控制存储器中实现转移，

可控制微程序转移条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：

微命令字段 判别测试字段 下地址字段 ←操作控制→ ←—————— 顺序控制 ————————→ (1)微指令中的三个字段分别应多少位？

(2)画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

2、已知某16位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用8K×8位SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式。问：

（1）若每个模板为32K×16位，共需几个模块板? （2）每个模块内共有多少片RAM芯片?

（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择模块板？

3.下图所示为双总线结构的机器，IR为指令寄存器，PC为程序计数器（具有自增功能），M为主存 （受R/W信号控制），AR为主存地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由＋，－控制信号决定可完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有控制信号，例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1输出控制信号。未标注的线为直通线，不受控制。

“SUB R1 ，R3”指令完成（R3）－（R1）→R3的功能操作，画出其指令周期流程图，并列出相应的微操作控制信号序列。

山东科技大学2012—2013学年第一学期

参考答案及评标准

一、选择题（每题1分，共10分） 1．A 2．C 3．B 4．A 5．A 6．C 7．C 8．B 9．A 10．B 二、填空题（每空1分，共20分）

1．符号位S 真值e 偏移值

2．内容 行地址表 段表、页表和快表 3．组合逻辑设计 微程序设计 4．页式 段式 段页式

5．指令周期 机器周期 时钟周期

6．中央处理器 存储器 I/O系统、总线 7．硬件向量法 软件查询法 三、简答题（每题5分，共20分）

1、什么是接口和端口？两者有什么联系？

答：接口是两个系统或者两个部件之间的交接部分，既可以是两种硬设备之间的连接电路。（2分）端口是接口电路中的一些寄存器，这些寄存器分别用来存放数据信息、控制信息和状态信息，相应的端口分别称为数据端口、控制端口和状态端口。（2分）这些控制端口就构成接口电路。端口是接口电路的一部分。（1分） 2、什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么？

RISC技术是用20％的简单指令的组合来实现不常用的80%的那些指令功能。(1分) RISC的主要特点:(每小项1分)

·选取使用频率较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现。

·指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

·只有取数/存数(LOAD/STORE)指令访问存储器：其余指令的操作都在寄存器内完成。

·采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成。采用超标量和超流水线技术，可使每条指令的平均执行时间小于一个时钟周期。

·控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制。CPU中有多个通用寄存器。采用优化的编译程序。

3、指令周期通常包括取指周期和执行周期。指令功能不同，执行周期的操作不同，但是都需要将指令从主存取到CPU内部，故取指令是公操作。（2分）

PC中存放现行指令的地址，该地址送到MAR并送至地址总线， 然后由控制部件CU向存储器发出读命令（1分），使对应MAR所指单元的内容(指令)经数据总线送至MDR，再送至IR，（1分）与此同时CU控制PC内容加1，形成下一条指令的地址。（1分）

A．原码运算的二进制减法器 B补码运算的二进制减法器 C补码运算的十进制加法器 D补码运算的二进制加法器

4. 在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为___B___。

A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址

5. 信息只用一条传输线 ，且采用脉冲传输的方式称为__A___A.串行传输 B.并行传输 C.并串行传输 D.分时传输

6. 和外存储器相比，内存储器的特点是___C___。

A．容量大、速度快、成本低 B．容量大、速度慢、成本高 C．容量小、速度快、成本高D．容量小、速度快、成本低

7. CPU响应中断的时间是___C___。 A．中断源提出请求 B．取指周期结束 C．执行周期结束。

8. EPROM是指___A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器

9. 下列数中最小的数是__B____。 A．（1101001）2 B．（52）8 C．（133）8 D．（30）16

10. 假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是___D___。 A．11001011 B．11010110 C．11000001 D．11001001

11. 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用___C___。 A. 堆栈寻址方式 B. 立即寻址方式 C.隐含寻址方式 D. 间接寻址方式

12. 用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为___寻址 A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器间接

13. 中央处理器（CPU）包含__A．运算器 B．控制器 C运算器、控制器和cache D运算器、控制器和主存储器

14. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是__B____。

A．主存地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．状态条件寄存器

15. 在集中式总线仲裁中，___方式响应时间最快 A链式查询 B.计数器定时查询 C.独立请求 D.以上三种相同

16. PCI总线的基本传输机制是__D____。A串行传输 B并行传输 CDMA式传输 D猝发式传输

17. 中断向量地址是___B___。

A．子程序入口地址 B．中断服务子程序入口地址 C．中断服务子程序出口地址 D．中断返回地址

18. CD-ROM是___C___型光盘。 A．一次 B．重写 C．只读

19. 某计算机字长是16位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是____A．512K B．1M C．512KB 20．一个16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是___B___。 A．48 B．46 C．36 D.40 二、填空题（共 7 题，每空1分， 共20分）

1. 计算机系统是由______和软件两大部分组成，软件又分为_______和________。 2. 系统总线按传输信息的不同分为地址总线、________、_________三大类。

3. 四位二进制补码所能表示的十进制整数范围是______至______。 4. 半导体SRAM靠______存储信息，半导体DRAM靠______存储信息。 5. 动态RAM的刷新方式通常有_______、________、_______三种。 6. 完整的指令周期包括取指、______、______、_____四个子周期，影响指令流水线性能的三种相关分别是______相关、_______相关和控制相关。

7. Cache和主存地址的映射方式有__________、__________、_________ 三种。 三、简答题（共 2题，每题5分， 共10分） 1．什么叫指令？什么叫指令系统？

2. 一次程序中断大致可分为哪几个阶段？

四、应用题（共 5 题，每题10 分， 共 50 分）

1. 设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？由此可得出什么结论？

2．设某机有四个中断源A、B、C、D，其硬件排队优先次序为A,B,C,D，现要求将中断处理次序改为D,A,C,B。（1）写出每个中断源对应的屏蔽字。

（2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设每个中断源的中断服务程序时间均为20s。

3.设机器数字长为8位（含一位符号位），若A = +15，B = +24，求[A+B]补 和[A-B]补并还原成真值。

4. 某机字长16位，存储字长等于指令字长，若存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为-64~+63,16个通用寄存器可作为变址寄存器。设计一套指令格式，满足下列寻址类型的要求。 （1）直接寻址的二地址指令3条； （2）变址寻址的一地址指令6条； （3）寄存器寻址的二地址指令9条； （4）直接寻址的一地址指令13条。

5．设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用-MREQ（低电平有效）作访存控制信号，R/-W作读写命令信号（高电平为读，低电评为写）。现有8片8KX8位的RAM芯片与CPU相连，试回答：

（1）用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图； （2）写出每片RAM的地址范围； （3）根据图（1），若出现地址线A13与CPU断线，并搭接到高电平上,将出现什么后果？

计算机组成原理试题（三）

一． 选择题（每题1分，共20分）

1. 我国在______ 年研制成功了第一台电子数字计算机，第一台晶体管数字计算机于______ 年完成。 A．1946 1958 B．1950 1968 C．1958 1961 D．1959 1965

2. Pentium微型计算机中乘除法部件位于______ 中。 A．CPU B．接口 C．控制器 D．专用芯片 3. 没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在______ 。A．RAM B．ROM C．RAM和ROM D．CPU 4. 下列数中最小的数是______ 。 A．（101001）2 B．（52）8 C．（2B）16 D．（44）10

5. 在机器数______ 中，零的表示形式是唯一的。 A．原码 B．补码 C．移码 D．反码 6. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______ 来实现。

A．原码运算的二进制减法器 B．补码运算的二进制减法器 C．补码运算的十进制加法器 D．补码运算的二进制加法器

7. 下列有关运算器的描述中______ 是正确的。

A．只作算术运算，不作逻辑运算 B．只作加法 C．能暂时存放运算结果 D．以上答案都不对 8. 某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为______ 。 A．8，512 B．512，8 C．18，8 D。19，8 9. 相联存储器是按______ 进行寻址的存储器。

A．地址指定方式 B．堆栈存取方式 C．内容指定方式 D。地址指定与堆栈存取方式结合 10. 指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是______ 。

A．实现存储程序和程序控制 B．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性

C．可以直接访问外存 D．提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 11. 堆栈寻址方式中，设A为累加寄存器，SP为堆栈指示器，Msp为SP指示器的栈顶单元，如果操作的动作是：（A）→Msp，（SP）－1→SP，那么出栈操作的动作为：

A．（Msp）→A，（SP）+1→SP B.（SP）+1→SP，（Msp）→A C．（SP）－1→SP，（Msp）→A D.（Msp）→A，（SP）－1→SP 12. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是______ 。

A．主存地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．状态条件寄存器 13. 描述多媒体CPU基本概念中正确表述的句子是______ 。

A. 多媒体CPU是带有MMX技术的处理器 B．多媒体CPU是非流水线结构

C．MMX指令集是一种单指令流单数据流的串行处理指令D．多媒体CPU一定是 CISC机器 14. 描述Futurebus+总线中基本概念正确的表述是______ 。

A. Futurebus+总线是一个高性能的同步总线标准B.基本上是一个同步数据定时协议 C.它是一个与结构、处理器技术有关的开发标准D.数据线的规模不能动态可变

15. 在______ 的微型计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不用I/O指令。 A．单总线 B．双总线 C．三总线 D．多总线

16. 用于笔记本电脑的大容量存储器是______ 。 A．软磁盘 B．硬磁盘 C．固态盘 D．磁带 17. 具有自同步能力的记录方式______ 。 A．NRZ0 B．NRZ1 C．PM D．MFM 18. ______不是发生中断请求的条件。A．一条指令执行结束 B．一次I/O操作结束

C．机器内部发生故障 D．一次DMA操作结束

19. 采用DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个 A指令周期B数据周期C存储周期D总线周期

20. 并行I/O标准接口SCSI中，一块主适配器可以连接___ 台具有SCSI接口的设备 A．6 B．7～15C．8 D．10 二． 填空题（每空1分，共20分）

1. 在计算机术语中，将A.______ 和B.______ 和在一起称为CPU，而将CPU和C._____合在一起称为主机。 2. 计算机软件一般分为两大类：一类叫A.______ ，另一类叫B.______ 。操作系统属于C.______ 类。

3. 主存储器容量通常以MB表示，其中M = A.______ , B =B.______；硬盘容量通常以GB表示，其中G =C. ____________ 。

4. CPU能直接访问A.______ 和B.______ ，但不能直接访问磁盘和光盘。 5. 指令字长度有A._________ 、B.___________ 、C.___________ 三种形式。

6. 计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用A.__________ 传送、B.______ 传送、C.__________ 传送。

7. 通道是一个特殊功能的A._________ ，它有自己的B._________ 专门负责数据输入输出的传输控制。 8. 并行I/O接口A.__________ 和串行I/O接口B._________ 是目前两个最具有权威性的标准接口技术。 三． 简答题（每题5分，共20分）

1. 一个较完善的指令系统应包括哪几类？ 2. 什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 3. 比较水平微指令与垂直微指令的优缺点。 4. CPU响应中断应具备哪些条件？ 四． 应用题（每题5分，共20分）

1. 已知：X=0.1011,Y=－0.0101,求[X/2]补,[X/4]补, [－X]补, [Y/2]补,[Y/4]补, [－Y]补。 2. 设机器字长为16位，定点表示时，尾数15位，阶符1位。

(1)定点原码整数表示时，最大正数为多少？最小负数为多少？

(2)定点原码小数表示时，最大正数为多少？最小负数为多少？

3. [x]补+[y]补=[x+y]补 求证 ： -[y]补=[-y]补

4. 有一个16K×16的存储器，由1K×4位的DRAM芯片构成问:

（1）总共需要多少DRAM芯片? （2）画出存储体的组成框图。

5. 中断接口中有哪些标志触发器？功能是什么？

6. CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表

示数据通路，箭头表示信息传送方向。 (1) 标明图中四个寄存器的名称。

(2) 简述指令从主存取到控制器的数据通路。

(3) 简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

(4)

图C8.1

7. 何谓DMA方式？DMA控制器可采用哪几种方式与CPU分时使用内存？

8. CD－ROM光盘的外缘有5mm的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60分钟。请计算模

式1情况下光盘存储容量是多少？

计算机组成原理试题（四）

一. 选择题（每空1分，共20分）

1． 将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为______。

A. 数值计算 B. 辅助设计 C. 数据处理 D. 实时控制 2． 目前的计算机，从原理上讲______。

A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放 C.指令和数据都以二进制形式存放 D.指令和数据都以十进制形式存放

3. 根据国标规定，每个汉字在计算机内占用______存储。A.一个字节B.二个字节 C.三个字节 D.四个字节

下列数中最小的数为______。A.（101001）2 B.（52）8 C.（2B）16 D.（44）10 4.

5. 存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于______。

A.存放程序 B.存放软件 C.存放微程序 D.存放程序和数据

6. 设X= —0.1011，则[X]补为______。A.1.1011 B.1.0100 C.1.0101 D.1.1001 7. 下列数中最大的数是______。A.（10010101）2 B.（227）8 C.（96）16 D.（143）10

8. 计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种

.

概念的是______。A.巴贝奇 B.冯诺依曼 C.帕斯卡 D.贝尔 9. 在CPU中，跟踪后继指令地指的寄存器是______。

A.指令寄存器 B.程序计数器 C.地址寄存器 D.状态条件寄存器

10. Pentium-3是一种______。 A.64位处理器 B.16位处理器 C.准16位处理器 D.32位处理器

11. 三种集中式总线控制中，____方式对电路故障最敏感A.链式查询 B.计数器定时查询 C.独立请求 12. 外存储器与内存储器相比，外存储器______。

A.速度快，容量大，成本高 B.速度慢，容量大，成本低 C.速度快，容量小，成本高D.速度慢，容量大，成本高

13. 一个256K×8的存储器，其地址线和数据线总和为______。 A.16 B.18 C.26 D.20

14. 堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，MSP为SP指示的栈顶单元。如果进栈操作的动作顺序

是（A）→MSP，(SP)-1→SP。那么出栈操作的动作顺序应为______。 A.(MSP)→A，(SP)+1→SP B.(SP)+1→SP，(MSP)→A

C.(SP-1)→SP，(MSP)→A D.(MSP)→A， （SP）-1→SP 15. 当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。 A.统一编址法 B.单独编址法 C.两者都是 D.两者都不是 16. 下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。

A. 一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求

B. CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序C.中断方式一般适用于随机出现的服务

D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，须进行现场保存操作

17.下面叙述中，______是正确的。

A.总线一定要和接口相连 B.接口一定要和总线相连C.通道可以替代接口 D.总线始终由CPU控制和管理

18.在下述指令中，I为间接寻址，______指令包含的CPU周期数最多。

A.CLA B.ADD 30 C.STA I 31 D.JMP 21 19.设寄存器位数为8位，机器数采用补码形式（含一位符号位）。对应于十进制数-27，

寄存器内为______。A.27H B.9BH C.E5H D.5AH 20.某存储器芯片的存储容量为8K×12位，则它的地址线为____。 A.11 B.12 C.13 D.14 二. 填空题（每空1分，共20分）

1. 计算机软件一般分为两大类：一类叫A.______,另一类叫B.______。操作系统属于 C.______ 类。 2. 一位十进制数，用BCD码表示需A.______位二进制码 ，用ASCII码表示需B.______位二进制码。 3. 主存储器容量通常以KB表示，其中K=A.______;硬盘容量通常以GB表示，其中G=B.______。 4. RISC的中文含义是A.______,CISC的中文含义是B.______。

5. 主存储器的性能指标主要是存储容量、A.______、B.______和C.______。

6.由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。

7.指令寻址的基本方式有两种，A.______方式和B.______方式。

8.存储器和CPU连接时，要完成A.______的连接；B.______的连接和C.______的连接，方能正常工作。 9.操作控制器的功能是根据指令操作码和A.______，产生各种操作控制信号，从而完成B.______和执行指令的控制。

三. 简答题（每题5分，共20分）

1. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 2. 什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？ 3. 简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。

4. 在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪

类指令的执行时间最短？为什么？

四. 应用题（每题5分，共40分）

1. 求十进制数-113的原码表示，反码表示，补码表示和移码表示（用8位二进制表示，并设最高位为符号位，

真值为7位）。

2. 某机指令格式如图所示： OP X D 15 10 9 8 7 0

图中X为寻址特征位，且X=0时，不变址；X=1时，用变址寄存器X1进行变址；X=2时，用变址寄存器X2进行变址；X=3时，相对寻址。设（PC）=1234H，（X1）=0037H,

(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址（均用十六进制表示，H表示十六进制） (1)4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H

3. 将十进制数354５８ 转换成二进制数、八进制数、十六进制数和BCD数。

4. 浮点数格式如下：1位阶符，6位阶码，1位数符，8位尾数，写出浮点数所能表示的范围（只考虑正数值）。 5. 现有一64K×2位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的存储器,应如何安排地址线和数据线引脚的数

目，使两者之和最小。并说明有几种解答。

6. 异步通信方式传送ASCII码，数据位8位，奇校验1位，停止位1位。计算当波特率为4800时，字符传送

的速率是多少？每个数据位的时间长度是多少？数据位的传送速率是多少？

7. 已知某8位机的主存采用半导体存储器，地址码为18位，采用4K×4位的SRAM芯片组成该机所允许的最

大主存空间，并选用模块条形式，问：

（1） 若每个模块条为32K×8位，共需几个模块条？ （2） 每个模块条内有多少片RAM芯片?

（3） 主存共需多少RAM芯片？CPU需使用几根地址线来选择各模块？使用何种译码器？

8. 画出中断处理过程流程图。

计算机组成原理试题（五）

一、选择题 （每小题选出一个最合适的答案，每小题2分，共20分） 1、若十进制数为37.25，则相应的二进制数是（ ）。

（A）100110.01 （B）110101.01 （C） 100101.1 （D）100101.01

2、若[x]反=1.1011，则x= （A）-0.0101 （B）-0.0100 （C）0.1011 （D）-0.1011 3、某机器字长16位，含一位数符，用补码表示，则定点小数所能表示的最小正数是（ ）。 （A）2-15 （B）216 （C）2-1 （D）1-2-15 4、若采用双符号位补码运算，运算结果的符号位为10，则（）。 （A）产生了负溢出（下溢）（B）产生了正溢出（上溢）（C）运算结果正确，为负数（D）运算结果正确，为正数 5、在用比较法进行补码一位乘法时，若相邻两位乘数yiyi+1为01时，完成的操作是（ ）。

（A）无 （B）原部分积+[X]补 ，右移一位 （C）原部分积+[-X]补 ，右移一位 D）原部分积+[Y]补 ，右移一位 6、堆栈指针SP的内容是（ ）。（A）栈顶地址 （B）栈底地址 （C）栈顶内容 （D）栈底内容 7、在寄存器间接寻址方式中，操作数是从（ ）。

（A）主存储器中读出 （B）寄存器中读出 （C）磁盘中读出 （D）CPU中读出 8、在微程序控制器中，一条机器指令的功能通常由（ ）。

（A）一条微指令实现 （B）一段微程序实现（C）一个指令码实现 （D）一个条件码实现 9、在串行传输时，被传输的数据（ ）

（A） 在发送设备和接受设备中都是进行串行到并行的变换 （B） 在发送设备和接受设备中都是进行并行到串行的变换

（C） 发送设备进行串行到并行的变换，在接受设备中都是进行并行到串行的变换 （D） 发送设备进行并行到串行的变换，在接受设备中都是进行串行到并行的变换 10、系统总线是指（ ）。

（A） 运算器、控制器和寄存器之间的信息传送线（B） 运算器、寄存器和主存之间的信息传送线 （C） 运算器、寄存器和外围设备之间的信息传送线（D） CPU、主存和外围设备之间的信息传送线 二、名词解释（每小题4分，共20分） 1． 全相联映像 2． 指令系统

3． 指令周期、CPU周期 4． 向量中断 5． 微指令

三、改错题（在下列各小题的表述中均有错误，请改正。每小题3分，共12分） 1、在中央处理器中，运算器可以向控制器发出命令进行运算操作。

2、在单处理机总线中，相对CPU而言，地址线和数据线一般都为双向信号线 3、多重中断方式，是指CPU同时处理多个中断请求 4、在“半互锁”异步通信方式中，“请求”信号的撤消取决于“回答”信号的来到，而“请求”信号的撤消又导致

“回答”信号的撤消

四、简答题（每小题5分，共15分）

1、某机指令字长12位，每个地址段3位，试提出一种字段分配方案，使该机指令系统能有6条三地址指令和8条二地址指令。

2、分别用NRZ-1、PE及FE制记录方式记录数据序列11001，画出写电流波形。 3、简述通道控制方式和DMA方式的异同。 五、计算题（10分）

用补码加减交替一位除法进行6÷2运算，要求写出运算过程和运算结果

六、设计题（第一小题12分，第二小题11分，共23分）

1、 CPU结构如下图所示，其中有一个累加寄存器AC、一个状态条件寄存器和其他4个寄存器，各部件之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。 （1） 标明4个寄存器的名称。

（2） 简述指令从主存取出送到控制器的数据通路。

（3） 简述数据在运算器和主存之间进行存取访问的数据通路

2、 用2K?4位/片的RAM存储器芯片设计一个8KB的存储器，设CPU的地址总线为A12~A0（低），数据总线为D7~D0（低），由 线控制读写。

（1） 该存储器需要多少片2K?4位/片的存储器芯片。 （2） 请设计并画出该存储器的逻辑图。

计算机组成原理试题答案（一）

一、选择题（共20分，每题1分）

1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．B 7．C 8．C 9．C 10．A 11．D 12．B 13．B 14．D 15．B 16．A 17．D 18．C 19．B 20．C 二、填空（共20分，每空1分）

127－23－129 －128－1－23127

1．A．A．2(1-2) B．2C．2(-2-2) D．-22．A． 顺序 B．程序计数器 C．跳跃 D． 指令本身 3．A．90ns B．280ns 4．A．A．增加 B．加1 5．A．地址 B．数据 C．模m D．M 6．A．保护现场 B．开中断 C．设备服务 D．恢复现场 三、名词解释(共10分，每题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实现的最基本操作。 2．快速缓冲存储器

答：快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器，它对用户是透明的。只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。

3．基址寻址 答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。

4．流水线中的多发技术 答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。

5．指令字长 答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。 四、（共5分）

计算题 答：[A+B]补＝1.1011110， A+B ＝（-17/64） [A-B]补＝1.1000110， A-B ＝（35/64） 五、简答题（共20分） 1．（4分）答：

同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。 2．（6分，每写出一种给1分，最多6分）

答：外围设备要通过接口与CPU相连的原因主要有：

（1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。

（2）I/O设备种类繁多，速度不一，与 CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。 （3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。 （4）I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。 （5）CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。

（6）I/O设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。

可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。 4．（5分）答：

（1）根据IR和MDR均为16位，且采用单字长指令，得出指令字长16位。根据105种操作，取操作码7位。因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取2位寻址特征，能反映四种寻址方式。最后得指令格式为：

7 OP 2 M 7 AD 其中 OP 操作码，可完成105种操作；M 寻址特征，可反映四种寻址方式；AD形式地址。

7 16

这种格式指令可直接寻址2= 128，一次间址的寻址范围是2= 65536。

（2）双字长指令格式如下：

7 OP 2 M AD2 其中 OP、M的含义同上； AD1∥AD2为23位形式地址。 这种格式指令可直接寻址的范围为2 = 8M。 （3）容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M×16位的存储器。可采用双字长指令，直接访问4M存储空间，此时MAR取22位；也可采用单字长指令，但RX和RB取22位，用变址或基址寻址访问4M存储空间。 六、 （共15分）问答题 1．（8分）答：

（1）由于 (PC) + 1→PC需由ALU完成，因此PC的值可作为ALU的一个源操作数，靠控制ALU做＋1运算得到 (PC) + 1，结果送至与ALU输出端相连的R2，然后再送至PC。

此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：

T0 PC→MAR，1→R

T1 M(MAR)→MDR，(PC) + 1→R2

T2 MDR→IR，OP(IR)→微操作命令形成部件 T3 R2→PC

（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：

T0 Ad(IR)→R1 ；立即数→R1

T1 (R1) + (ACC)→R2 ；ACC通过总线送ALU T2 R2→ACC ；结果→ACC

2．（7分）答：DMA接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、中断机构和DMA控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA接口的功能有：（1）向CPU提出总线请求信号；（2）当CPU发出总线响应信号后，接管对总线的控制；（3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针）；（4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送；（5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA传送是否结束；（6）发DMA结束信号，向CPU申请程序中断，报告一组数据传送完毕。DMA工作过程流程如图所示。

DMA请求23

7 AD1 DMA响应发送主存地址传送一个字修改地址指针和字计数器测试传送是否结束？是DMA结束否

七、设计题（共10分）

答：

（1）主存地址空间分配。（2分）

A15 ? A11 ? A7 ? ? A0

1111111111111111??1111100000000000??最大4K 2K×8位ROM 2片

1111011111111111?1111000000000000??1110111111111111??相邻4K 4K×4位RAM 2片

1110000000000000?0000000000000000??0001111111111111??最小16K 8K×8位RAM 2片（2）根据主存地址空间分配

0010000000000000?0011111111111111??最大4K地址空间为系统程序区，选用2片2K×8位ROM芯片；（1分） 相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片；（1分） 最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K×8位RAM芯片。（1分） （3）存储芯片的片选逻辑图（5分）

+5VG1YG7&2AGMREQ2B&A15C&&A14BY11AAY&130A12A11A10A0CPU8K×8位8K×8位4K×4位4K×4位2K×8位2K×8位RAMRAMRAMRAMROMROMD7D4D3D0WR

A14G1Y5A&15G2AMREQAG2B13CY4A12BA11AA10A9A0A10A0A9A0A9A02K?8位1K?4位1K?4位ROMRAMRAMDD7D0D7D4D3D70D4D3D0WR 计算机组成原理试题（二）答案

一、选择题

1. B 2. B 3. D 4. B 5. A 6. C 7. C 9. B 10. D 11. C 12. C 13. C 14. B 15. C 17. B 18. C 19. A 20. B 二、填空题

1.硬件 系统软件 应用软件2数据 地址控制 3 +15 -16 4.触发器 电容散 异步 6间址 执行 中断 结构 数据 控制 7直接映射 全相连 组相连

C 16. D 5集中 分 8.

三、简答题

1指令是计算机执行某种操作的命令，也就是常说的机器指令。一台机器中所有机器指令的集合，称这台计算机的指令系统。

2答：一次程序中断大致可分为五个阶段。中断请求（1分）中断判优（1分）中断响应（1分）中断服务（1分）中断返回（1分） 四、应用题

1解：先通过主频求出时钟周期，再求出机器周期和平均指令周期，最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。计算如下：

时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6 =125ns 机器周期=125ns×2=250ns

平均指令周期=250ns×2.5=625ns 平均指令执行速度=1/625ns=1.6MIPS

当参数改变后：机器周期= 125ns×4=500ns=0.5μs 平均指令周期=0.5μs×5=2.5μs 平均指令执行速度=1/2.5μs=0.4MIPS

结论：两个主频相同的机器，执行速度不一定一样。

2 （1）在中断处理次序改为D > A > C > B后，每个中断源新的屏蔽字如表所示。（5分）

（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如图所示（5分）

∴ [A]补 = 0,0001111，[B]补

+ [-B]

3解：∵ A = +15 = +0001111，B = +24 = +0011000 补 = 0,0011000，[-B]补 = 1,1101000 则[A-B]补 = [A]补 = 0,0001111 +1,1101000 = 1,1110111 ∴

补 = 1,1110111 -B = -0001001 = -9 4 1)地址指令格式为（2分）

2)

[A-B]

故 A

（2

分）

2) 0~8191 8192~16383 16384~24575 24576~32767 32768~40959 40960~49151 49152~57343 57344~65535

3）如果地址线A13与CPU断线，并搭接到高电平上，将会出现A13恒为“1”的情况。此时存储器只能寻址A13=1的地址空间，A13=0的另一半地址空间将永远访问不到。若对A13=0的地址空间进行访问，只能错误地访问到A13=1的对应空间中去。

计算机组成原理试题（三）答案

一． 选择题

1.D 2. A 3. B 4. A 5. B,C 6. D 7. D 8. D 9. C 10. B 11. B 12. B 13. A 14. C 15. A 16. C,D 17. C 18. A 19. C 20. B 二． 填空题

20

1. A.运算器 B.控制器 C.存储器 2. A.系统程序 B.应用程序 C.系统程序 3. A.2 B.8

30

位(1个字节) C.24. A.cache B.主存

5. A.单字长 B.半字长 C.双字长 6. A.并行 B.串行 C.复用 7. A.处理器 B.指令和程序 8. A.SCSI B.IEEE1394 三． 简答题

1. 包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串

指令、特权指令等。

2. 闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可

随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。 闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性 （2）廉价的高密度（3）可直接执行（4）固态性能 3.（1）水平型微指令并行操作能力强、效率高、灵活性强，垂直型微指令则较差。 （2）水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。

（3）由水平型微指令解释指令的微程序，具有微指令字比较长，但微程序短的特点，而垂直型微指令正好相反。

（4）水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说比较容易掌握 4. 解：

（1） 在CPU内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。

（2） 外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。 （3） 外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。 （4） 当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。 四． 应用题

1. 解：[X]补 = 0.1011 [X/2]补 = 0.01011 [X/4]补 = 0.001011 [－X]补 = 1.0101[Y] 补 = 1.1011 [Y/2]补 = 1.11011 [Y/4]补 = 1.111011 [－Y]补 = 0.0101

1515

2. 解：（1）定点原码整数表示时 最大正数：（2-1）10 = （32767）10最小负数：-（2-1）10=（-32767）10

-15-15

（2）定点原码小数表示时 最大正数：（1-2）10 最小负数：-（1-2）10

3. 证：因为 [x]补+[y]补=[x+y]补 令x = -y 代入，则有 [-y]补+[y]补=[-y+y]补 = [0]补 = 0 所以 -[y]补=[-y]补 4. 解：（1）芯片1K×4位，片内地址线10位（A9--A0 ），数据线4位。芯片总数16K×16/（1K×4）=64片

（2）存储器容量为16K，故地址线总数为14位（A13─A0），其中A13A12A11A10通过 4：16译码器产生片选信号CS0─CS15 。

A9─A0 CS15 4位 CS1 CS0 4位 。。。。 1K×4 1K×4 4位 4位 CS0 CS1 CS15 D15—D0 ?? 4：16 译码器

A13 A12 A11 A10

图C8.2

5. 解：中断接口中有四个标志触发器：

（1）准备就绪的标志（RD）：一旦设备做好一次数据的接受或发送，便发出一个设备动作完毕信号，使

RD标志置“1”。在中断方式中，该标志用作为中断源触发器，简称中断触发器。 （2）允许中断触发器（EI）：可以用程序指令来置位。EI为“1”时，某设备可以向CPU发出中断请求；

EI为“0”时，不能向CPU发出中断请求，这意味着某中断源的中断请求被禁止。设置EI标志的目的，就是通过软件来控制是否允许某设备发出中断请求。 （3）中断请求触发器（IR）：它暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号。当IR标志为“1”时，

表示设备发出了中断请求。 （4）中断屏蔽触发器（IM）：是CPU是否受理中断或批准中断的标志。IM标志为“0”时，CPU可以受

理外界的中断请求，反之，IM标志为“1”时，CPU不受理外界的中断。

6. 解：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器AR，d为程序计数器PC （2）PC→AR→主存→缓冲寄存器DR → 指令寄存器IR → 操作控制器 （3）存储器读：M → DR → ALU → AC 存储器写：AC → DR → M

7. 解：DMA直接内存访问方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。DMA控制器从CPU完全接管对总线的

控制，数据交换不经过CPU而直接在内存和I/O设备间进行。

8. 解：扇区总数 = 60 × 60 × 75 = 270000 模式1存放计算机程序和数据，其存储容量为270000 × 2048 /1024 /1024 = 527MB

计算机组成原理试题（四）答案

一. 选择题：

1.C 2.C 3.B 4.A 5.D 6.C 7.B 8.B 9.B 10.A 11.A 12.B 13.C 14.B 15.A 16.A 17.B 18.C 19.C 20C 二. 填空题：

1030

1. A.系统软件 B.应用软件 C.系统软件 2. A.4 B.7 3. A.2 B.24.A.精简指令系统计算机 B.复杂指令系统计算机

5.A.存取时间 B.存储周期 C.存储器带宽 6.A.字向 B.位向 7.A.顺序寻址方式 B.跳跃寻址方式

8.A.地址线 B.数据线 C.控制线 9.A.时序信号 B.取指令 三. 简答题：

1. 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出

的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。

2. 指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也

称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。

3. (1)外设发出DMA请求（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制（3）由DMA控制器执行数

据传送操作4）向CPU报告DMA操作结束。

主要优点是数据数据速度快

4. 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作

数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。

四. 应用题

1. 原码 11110001 反码 10001110 补码 10001111 移码 00001111 2.（1）0020H （2）1166H （3）1256H （4）0058H （5）1257H

５ ）10=（162.A）16 （2）3.（1）（354 ８（354 ５８ ）10=（101100010.1010）2

（3）（354 ５（354 ５８ ）10=（542.5） （4）８ ）10=（001101010100.011000100101）BCD

-111111

111111

4. 最小值2×0.00000001 最大值2×0.11111111

x

5. 设地址线x根，数据线y根，则 2·y=64K×2 若 y=1 x=17 y=2 x=16 y=4 x=15

y=8 x=14

因此，当数据线为1或2时，引脚之和为18 共有2种解答

6. 每个字符格式包含十个位，因此字符传送速率 4800波特/10=480字符/秒 每个数据位时间长度T=1/4800=0.208ms 数据位传送速率8×480=3840位/秒

18

7. (2×8）/（32k×8）=8，故需8个模块 (32k×8）/（4k×4）=16，故需16片芯片共需8×16=128片

芯片

为了选择各模块，需使用3:8译码器 即3根地址线选择模条。 8．中断处理过程流程图如图C2.1所示。

计算机组成原理试题（五）答案

一、选择题 （每小题选出一个最合适的答案，每小题2分，共20分）

1、D 2、B 3、A 4、A 5、B 6、A 7、B 8、B 9、D 10、D 二、名词解释（每小题4分，共20分）

1． 全相联映像：就是让主存中的任何一个块均可以映像装入到Cache中任何一个块的位置上。 2． 指令系统：是指一台计算机的所有指令的集合。

3． 指令周期：是指从取指令、分析取数到执行完该指令所需的全部时间。

CPU周期：也叫机器周期，通常把一个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期完成一个基本操作。 4． 向量中断：是指那些中断服务程序的入口地址是由中断事件自己提供的中断。

5． 微指令：是指控制存储器中的一个单元的内容，即控制字，是若干个微命令的集合。 三、改错题（在下列各小题的表述中均有错误，请改正。每小题3分，共12分）

1、在中央处理器中，运算器可以向控制器发出命令进行运算操作。改为：在中央处理器中，控制器可以向运算器发出命令进行运算操作。

2、在单处理机总线中，相对CPU而言，地址线和数据线一般都为双向信号线

改为：在单处理机总线中，相对CPU而言，地址线为单向信号和数据线一般都为双向信号线 3、多重中断方式，是指CPU同时处理多个中断请求

改为：多重中断是指具有中断嵌套的功能，CPU在响应较低级别的中断请求时，如果有更高级别的中断请求，CPU转去响应更高级别中断请求。 4、在“半互锁”异步通信方式中，“请求”信号的撤消取决于“回答”信号的来到，而“请求”信号的撤消又导致“回答”信号的撤消

改为：在“半互锁”异步通信方式中，“请求”信号的撤消取决于“回答”信号的来到，而“回答”信号的撤消由从设备自己决定。

四、简答题（每小题5分，共15分） 1． 000 XXX YYY ZZZ 。。。

101 XXX YYY ZZZ 110 000 YYY ZZZ 。。。

110 111 YYY ZZZ

2．

3．相同点：都是能在不需要CPU干预下实现外设和内存间的数据交换（2分）

不同点：1）DMA控制器是通过专门设计的硬件控制逻辑来实现对数据传递的控制，而通道具有自己的指令和程序，是一个有特殊功能的处理器2）DMA仅能控制一台或几台同类设备，而通道能控制多台同类或不同类设备 五、计算题（10分）

解题要领：首先要转化为 ，然后进行列算式计算。没有转化，但会列算式，且最后结果正确给7分。 六、设计题（第一小题12分，第二小题11分，共23分） 1 、（1）a为MDR,b为IR,c为MAR,d为PC (2) 取指令的数据通路：PC→MAR→MM→MDR→IR (3) 数据从主存取出的数据通路（设数据地址为X）X→MAR→MM→MDR→ALU→AC 数据存入主存的数据通路（设数据地址为Y）Y →MAR,AC→MDR→MM

2 、 （1）共需8片（5分） （2）如下逻辑图（6分）

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