计算机组成原理期末考试试题及答案

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计算机组成原理试题

一、选择题(共2０分,每题１分)

1.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址,它的操作数来自_＿___＿。 ?Ａ.立即数和栈顶; ??B.暂存器;

C ．栈顶和次栈顶;

D.累加器。

２.＿_____可区分存储单元中存放的是指令还是数据。

Ａ.存储器； Ｂ．运算器； Ｃ.控制器; Ｄ．用户。

3．所谓三总线结构的计算机是指_＿_＿＿＿。

Ａ.地址线、数据线和控制线三组传输线。

B ．I/O 总线、主存总统和ＤＭA 总线三组传输线；

C ．I ／Ｏ总线、主存总线和系统总线三组传输线；

Ｄ.设备总线、主存总线和控制总线三组传输线.。

4.某计算机字长是3２位，它的存储容量是256KB ，按字编址，它的寻址范围是______。

A.128K ；

B.6４K; C ．64K Ｂ; D ．1２8KB 。

5.主机与设备传送数据时，采用＿____＿，主机与设备是串行工作的。

A.程序查询方式; B ．中断方式; C.D ＭＡ方式; D ．通道。

6.在整数定点机中,下述第___＿__种说法是正确的。

A ．原码和反码不能表示 -1,补码可以表示 -1;

B.三种机器数均可表示 －１；

C.三种机器数均可表示 -1，且三种机

器数的表示范围相同;

D ．三种机器数均不可表示 －1。 7.变址寻址方式中，操作数的有效地址是_____＿。

A.基址寄存器内容加上形式地址（位移

量);

? B.程序计数器内容加上形式地址;

C.变址寄存器内容加上形式地址；

?Ｄ．以上都不对。 8．向量中断是＿___＿＿。

A ．外设提出中断；

B.由硬件形成中断服务程序入口地址; Ｃ．由硬件形成向量地址,再由向量地址找到中断服务程序入口地址

D.以上都不对。

9．一个节拍信号的宽度是指＿_＿__＿。

A.指令周期；

B.机器周期；

C.时钟周期；

D.存储周期。

10．将微程序存储在E ＰROM 中的控制器是______控制器。

A ．静态微程序； B.毫微程序; C.动态微程序； D ．微程序。

11．隐指令是指_＿＿＿_＿。

A.操作数隐含在操作码中的指令; Ｂ．在一个机器周期里完成全部操作的指令;

C ．指令系统中已有的指令;

D ．指令系统中没有的指令。

12．当用一个16位的二进制数表示浮点数时，下列方案中第_＿_＿_种最好。

Ａ.阶码取４位（含阶符1位）,尾数取12位(含数符1位）;

B ．阶码取5位(含阶符1位）,尾数取11位(含数符1 位）；

C ．阶码取８位（含阶符1位），尾数取8位（含数符1位);

D ．阶码取６位（含阶符1位),尾数取12位(含数符1位)。

1３．D ＭA 方式__＿___。

A ．既然能用于高速外围设备的信息传送,

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也就能代替中断方式; B.不能取代中断方式;

Ｃ．也能向CPU 请求中断处理数据传送； D.内无中断机制。

1４.在中断周期中，由______将允许中断触发器置“0”。

Ａ．关中断指令; B ．机器指令； C ．开中断指令； Ｄ．中断隐指令。

１5．在单总线结构的ＣPU 中,连接在总线上的多个部件___＿__。

A.某一时刻只有一个可以向总线发送数

据,并且只有一个可以从总线接收数据；

B.某一时刻只有一个可以向总线发送数

据,但可以有多个同时从总线接收数据;

C ．可以有多个同时向总线发送数据,并

且可以有多个同时从总线接收数据;

D.可以有多个同时向总线发送数据，但可以有一个同时从总线接收数据。

16．三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； Ｄ．以上都不对。

17.一个1６K×8位的存储器，其地址线和数据线的总和是____＿＿。

A ．48； Ｂ．46； Ｃ．17； Ｄ.２２．

18．在间址周期中,______。

Ａ．所有指令的间址操作都是相同的; B ．凡是存储器间接寻址的指令，它们的操作都是相同的;

C.对于存储器间接寻址或寄存器间接寻

址的指令,它们的操作是不同的;

D.以上都不对。

1９.下述说法中_＿＿＿_＿是正确的。

Ａ.EPROM 是可改写的，因而也是随机存储器的一种;

Ｂ．EP ＲOM 是可改写的，但它不能用作

为随机存储器用;

C.EP ＲＯM 只能改写一次,故不能作为随机存储器用;

D.ＥPR ＯＭ是可改写的，但它能用作为随机存储器用。

20.打印机的分类方法很多,若按能否打印汉字来区分,可分为_＿_＿__。

A.并行式打印机和串行式打印机；

B.击打式打印机和非击打式打印机；

C.点阵式打印机和活字式打印机； D ．激光打印机和喷墨打印机。

二、填空（共20分，每空１分)

１．设浮点数阶码为8位(含1位阶符)，尾数为2４位(含1位数符）,则32位二进制补码浮点规

格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为 A ，最小正数为

B ,最大负数为

C ,最小负数为 Ｄ 。

2．指令寻址的基本方式有两种，一种是 A 寻址方式，其指令地址由 B 给出,另一种是 C 寻址方式，其指令地址由 D 给出。

3．在一个有四个过程段的浮点加法器流水线中,假设四个过程段的时间分别是T 1 = 6０ｎs ﹑T 2 = 5０n ｓ﹑T 3 ＝ 90ns ﹑T 4 = ８0ns 。则加法器流水线的时钟周期至少为 A 。如果采用同样的逻辑电路,但不是流水线方式，则浮点加法所需的时间为 B 。

4．一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须 A 。尾数右移1位，阶码 B 。

５．存储器由m （m =1,2,4,8…）个模块组成,每个模块有自己的 A 和

B 寄存器,若存储器采用

C 编址,存储器带宽可增加到原来的

D 倍。

６．按序写出多重中断的中断服务程序包括 A 、 Ｂ 、 Ｃ 、

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D 和中断返回几部分。 三、名词解释（共1０分，每题2分)

1．微操作命令和微操作 ２．快速缓冲存储器 3．基址寻址 4．流水线中的多发技术 5.指令字长 四、计算题(５分)

设机器数字长为8位（含１位符号位),设

A =

649

,B ＝32

13-，计算[A ±B ]补,并还原成真值。 五、简答题（共２0分)

1.异步通信与同步通信的主要区别是什么,说明通信双方如何联络。(４分）

2.为什么外围设备要通过接口与CPU 相连?接口有哪些功能?（6分） 六、问答题(共１5分)

1.设CPU 中各部件及其相互连接关系如下图所示。图中W 是写控制标志，Ｒ是读控制标志,R 1和Ｒ

2

是暂存器。（８分)

(１）假设要求在取指周期由ALU 完成 （ＰC) ＋ １→ＰC 的操作（即ALU 可以对它的一个源操作数完成加1的运算）。要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。

（２)写出指令ＡD Ｄ ＃ α(#为立即寻址特征,隐含的操作数在A ＣC 中)在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。

２.ＤMA 接口主要由哪些部件组成?在数据交换过程中它应完成哪些功能?画出D ＭA 工作过程的流程图(不包括预处理和后处理) 七、设计题(１0分)

设CPU 共有16根地址线,8根数据线,并用

MREQ 作访存控制信号(低电平有效）

,用WR 作读写控制信号(高电平为读,低电平为写）。现有下列芯片及各种门电路(门电路自定）,如图所示。画出ＣPU 与存储器的连接图，要求:

(1)存储芯片地址空间分配为：最大４K 地址空间为系统程序区,相邻的4K 地址空间为系统程序工作区,最小１6Ｋ地址空间为用户程序区；

(２）指出选用的存储芯片类型及数量; （3)详细画出片选逻辑。

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74138译码器D n D 0RAM: 1K×4位

2K×8位 8K×8位 16K×1位 4K×4位

ROM: 2K×8位

8K×8位 32K×8位

A A D n D 0

A A 2A G 2

B G 7

Y 0Y G 1， ， 为控制端C, B, A 为变量控制端 …… 为输出端

(1）主存地址空间分配：

600０H ～67FF Ｈ为系统程序区； 68００Ｈ～6ＢFFH 为用户程序区。

（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？ （3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。

答案:

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) １.A ．A ．2

1２7

（1－２-23

)

Ｂ.２－129

Ｃ．2-１28(-2－1－2-２3)? D.-2

12７

2.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C ＰU 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C ＰU 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，

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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 ＣP Ｕ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CP Ｕ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）CP Ｕ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CP Ｕ,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 2 7

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。

这种格式指令可直接寻址2７

= 1２8,一次间址的寻址范围是216

= 65５3６。

（2） 双字长指令格式如下:

7 ２ 7

其中 OP 、M 的含义同上;

AD 1∥AD 2为23位形式地址。

这种格式指令可直接寻址的范围为2２3

= ８

Ｍ。

（3） 容量为8M Ｂ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R X 和R B 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 (P Ｃ) + 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A ＬU 输出端相连的Ｒ2，然后再送至P Ｃ。

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：

T ０ PC→MAR ,1→R

T 1 M （ＭAR)→ＭD Ｒ，(ＰC) ＋ 1→R ２ T ２ MDR→IＲ，OP(IR)→微操作命令形成部件 T 3 R 2→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：

T 0 Ad(ＩR)→Ｒ１ ;立即数→R 1 Ｔ1 （R 1） ＋ (ACC)→R 2 ；ACC

通过总线送ALU

T ２ R ２→ACC ；结果

→ACC

2.(7分)答：DM Ａ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。

七、设计题(共1０分)

答：

(1）主存地址空间分配。(2分）

Ａ15 … A 11 … A ７ … … A 0

??

?

????0000000000001111111111111110111100000000000111111111111111111111最大4K 2K ×8位RO Ｍ 2片 ?

??00000000000001111111111111110111相邻4Ｋ 4K ×4位R ＡＭ ２片 ??

?

????1111111111111100000000000000010011111111111110000000000000000000最小１６K ８K ×8位RAM 2片(2）根据主存地址空间分配

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）

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