计算机组成原理复习题

一、选择题

1.从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。

A.并行B.冯·诺依曼C.智能D.串行

2.某机字长32位，其中1位表示符号位。若用定点整数表示，则最小负整数为（）

A.-(231-1)B.-(230-1)C.-(231+1)D.-(230+1) 3.以下有关运算器的描述，（）是正确的。 A.只做加法运算B.只做算术运算

C.算术运算与逻辑运算D.只做逻辑运算 4.EEPROM是指（）。

A.读写存储器B.只读存储器

C.闪速存储器D.电擦除可编程只读存储器 5.当前的CPU由（）组成。 A.控制器

B.控制器、运算器、cache C.运算器、主存

D.控制器、ALU、主存

6.在集中式总线仲裁中，（）方式响应时间最快。 A.独立请求B.计数器定时查询C.菊花链

7.CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。 A.地址寄存器B.指令计数器 C.程序计数器D.指令寄存器

8.从信息流的传输速度来看，（）系统工作效率最低。 A.单总线B.双总线 C.三总线D.多总线

9.冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。 A.多指令流单数据流

B.按地址访问并顺序执行指令 C.堆栈操作

D.存贮器按内容选择地址

10.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

11.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.原码运算的十进制加法器 D.补码运算的二进制加法器

12.某计算机字长32位，其存储容量为256MB，若按单字编址，它的寻址范围是（）。

A.0—64MB B.0—32MB C.0—32M D.0—64M

13.主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（）。 A解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B扩大主存贮器容量

C扩大CPU中通用寄存器的数量

D既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量

14.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

15.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是（）。 A.PCI总线是一个与处理器无关的高速外围设备 B.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送 C.PCI设备一定是主设备

D.系统中只允许有一条PCI总线

16.若某机器数为10000000，它代表-127，则它是() A.原码B.反码C.补码D.原码或反码 17.下列数中最小的数是（C）。

A.（101001）2 B.（52）8 C.（101001）BCD D.（233）16 18.某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线的数目是（）。

A.8，512 B.512，8 C.18，8 D.19，8

19.交叉存储器实质上是一种多模块存储器，它用（）方式执行多个独立的读写操作。

A.流水B.资源重复C.顺序D.资源共享 20.寄存器间接寻址方式中，操作数在（）

A.通用寄存器(寄存器寻址)B.主存单元C.程序计数器D.堆栈 21.机器指令与微指令之间的关系是（）。 A.用若干条微指令实现一条机器指令 B.用若干条机器指令实现一条微指令 C.用一条微指令实现一条机器指令 D.用一条机器指令实现一条微指令

22.在集中式总线仲裁中，（）方式对电路故障最敏感。 A.菊花链B.独立请求(响应时间快)C.计数器定时查询 23.磁盘存储器的等待时间是指（）。

A．磁盘旋转一周所需的时间B．磁盘旋转半周所需的时间 C．磁盘旋转2/3周所需的时间D．磁盘旋转1/3周所需的时间

24.运算器由（）等部件组成。

A．ALU与主存 B．ALU、累加器与主存 C．ALU、通用寄存器和主存

D．ALU、累加器与通用寄存器

25.运算器的核心功能部件是（B）。

A.数据总线B. ALU C.状态条件寄存器D.通用寄存器

26.某单片机字长32位，其存储容量为4MB。若按字编址，它的寻址范围是（A）。

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

27.某SRAM芯片，其容量为1M×8位，除电源和接地端外，控制端有E和R/W#，该芯片的管脚引出线数目是（应改为C）。(20根地址线，8根数据线，一根读写线，一根芯片选择线)

A.20 B.28 C.30 D.32

28.双端口存储器所以能进行高速读/写操作，是因为采用（D）。P86 A.高速芯片B.新型器件

C.流水技术D.两套相互独立的读写电路

29.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（改为C）。

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 30.微程序控制器中,机器指令与微指令的关系是（B）。 A.每一条机器指令由一条微指令来执行

B.每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 C.一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D.一条微指令由若干条机器指令组成

31.CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（B）。

A.地址寄存器B.程序计数器C.指令寄存器D.通用寄存器

32.某寄存器中的数值为指令码，只有CPU的（A）才能识别它。 A.指令译码器B.判断程序C.微指令D.时序信号

33.某机字长64位，1位符号位，63位表示尾数，若用定点整数表示，则最大正整数位（A）

A.+(263-1)B.+(264-1)C.-(263-1)D.(264-1)

34.从下面浮点运算器中的描述中选出两个描述正确的句子（改为AC）。 A.浮点运算器可用两个松散连接的定点运算部件一阶码和尾数部件来实现。 B.阶码部件可实现加，减，乘，除四种运算。(尾数部件才是可实现加、减、乘、除)

C.阶码部件只进行阶码相加，相减和比较操作。 D.尾数部件只进行乘法和除法运算。 35.存储单元是指（改为B）。 A.存放1个二进制信息位的存储元 B.存放1个机器字的所有存储元集合 C.存放1个字节的所有存储元集合 D.存放2个字节的所有存储元集合

36.某机字长32位，存储容量1MB，若按字编址，它的寻址范围是（D） A.0—1M B.0—512KB C.0—56K D.0—256KB

37.用于对某个寄存器中操作数的寻址方式为（C） A.直接B.间接C.寄存器直接D.寄存器间接

38.指令周期是指（C）

A.CPU从主存取出一条指令的时间 B.CPU执行一条指令的时间

C.CPU从主存取出一条指令加上执行一条指令的时间 D.时钟周期时间

39.描述当代流行总线结构中基本概念不正确的句子是（AC）。 A.当代流行的总线不是标准总线

B.当代总线结构中，CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相 C.系统中允许有一个这样的CPU模块 40.栈指针SP的内容是（）。 A.栈顶单元内容 B.栈顶单元地址 C.栈底单元内容 D.栈底单元地址

41.下面关于Cache的叙述，错误的是()

A.高速缓冲存储器简称Cache B.Cache处于主存与CPU之间

C.程序访问的局部性为Cache的引入提供了理论依据 D.Cache的速度远比CPU的速度慢 42.EPROM是指()

A.随机读写存储器B.只读存储器

C.可编程只读存储器D.紫外光可擦除可编程只读存储器 43.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是()

A.每条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 B.一条微指令由若干条机器指令组成 C.每条机器指令由一条微指令来执行

D.一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 二、填空题

1.软件系统包括：系统软件、支撑软件和应用软件。 2.按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S1位、阶码E8位、尾数M23位三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值e加上一个固定的偏移值127。 3.双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用空间并行技术，后者采用时间并行技术。 4.衡量总线性能的重要指标是总线带宽，它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是MB/s。

5.在计算机术语中，将ALU、控制器和存储器合在一起称为CPU 6.数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，补码表示法，移码表示法。

7.广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。 8.反映主存速度指标的三个术语是存取时间、存储周期和存储器带宽

9.形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是顺序寻址，遇到转移指令时跳跃寻址。

10.CPU从主存中取出一条指令并执行这条指令的时间和称为指令周期 11.定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数

3131

范围是-2到(2-1)

12.IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（+［1+（1-2?52）］?21025）。

13.浮点加、减法运算的步骤是0操作处理、比较阶码大小并完成对阶、尾数进行加或减运算、结果规格化并进行舍入处理、溢出处理

14.某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要14条

64?1024 【KB=2048KB(寻址范围)=2048?8(化为字的形式)?214】

3215.一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共20位，其中主存字块标记应为8位，组地址应为6位，Cache地址共7位

1638461287【218=16384?64字28=2=2=128 】

4128?416.CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫指令周期，它通常包含若干个CPU周期，而后者又包含若干个时钟周期。P131

17.计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。P13

18.十进制数在计算机内有两种表示形式：字符串形式和压缩的十进制数串形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。

19.一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。

20.对存储器的要求是容量大、速度快、成本低，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即高速缓冲存储器、主存储器、外存储器

21.高级的DRAM芯片增强了基本DRAM的功能，存取周期缩短至20ns以下。举出三种高级DRAM芯片，它们是FPM-DRAM、CDRAM、SDRAM。P75

22.一个较完善的指令系统，应当有（数据处理）、（数据存储）、（数据传送）、（程序控制）四大类指令。

23.机器指令对四种类型的数据进行操作。这四种数据类型包括（地址）型数据、（数值）型数据、（字符）型数据、（逻辑）型数据。

24. CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器），指示下一条指令地址的寄存器是（程序寄存器），保存算术逻辑运算结果的寄存器是（数据缓冲寄冲器）和（状态字寄存器）。

25.数的真值变成机器码时有四种表示方法，即原码表示法，补码表示法，移码表示法，反码表示法。

26.主存储器的技术指标有存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。 27. cache和主存构成了内存储器，全由CPU来实现。

31接使用西文键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，要解决汉字的输入编码、汉字内码和字模码三种不同用途的编码。

三、简答题(简答题主要从课本上的第三、五、六章出题)

1.CPU中有哪几类主要寄存器，用一句话回答其功能。 答：A.数据缓冲寄存器(DR)B.指令寄存器(IR)C.程序计算器(PC)D.数据地址寄存器(AR)E.通用寄存器(R0～R3)F.状态字寄存器(PSW)

功能：执行指令、操作、时间的控制以及数据加工。

2．指令和数据都用二进制代码存放在内存中，从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。

答：计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时间上，取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据，在空间上，从内存中取出指令送控制器，而执行周期从内存从取的数据送运算器、往内存写入的数据也是来自于运算器。

3 什么叫指令？什么叫指令系统？

指令就是要计算机执行某种操作的命令。

一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 4请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。

程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。

5．画图说明现代计算机系统的层次结构。 6试述ROM和RAM的区别?

答：系统的内存分为ROM和RAM。ROM称之为只读存储器，常用来存放固定不变的程序和常量，ROM只能读，不能写，具有掉电不易失性；RAM称之为随机存取存储器，常用来存放系统当前运行的程序和数据，能读能写，具有掉电易失性。

6.简述水平型微指令和垂直型微指令的特点。

答：A．水平型微指令并行操作能力强，效力高，灵活性强，垂直型微指令则较差；B．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；C．由水平型微指令解析指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点，垂直型微指令则相反，微指令字较短而程序长；D．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。

7.一台机器的指令系统有哪几类典型指令？列出其名称。

答：A.数据传送类指令B.算术运算类指令C.逻辑运算类指令D.程序控制类指令E.输入输出类指令F.字符串类指令G.系统控制类指令H.特权指令

8.存储系统中加入chche存储器的目的是什么？有哪些地址映射方式，各有什么特点？

答：Cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度的不匹配。地址映射方式有：A.全相联映射方式，这是一种带全部块地址一起保存的方法，可使主存的一块直接拷贝到chche中的任意一行上，非常灵活；B.直接映射方式：优点是硬件简单，成本低，缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放；C.组相联映射方式:它是前两者的折衷方案，适度的兼顾了二者的优点有尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。

9设置中断优先级的目的是什么?

答：设置中断优先级的目的主要是①当多个中断源同时提出申请时,根据优先级别判断先执行哪一个中断服务程序；②当系统正在执行某一个中断程序时,又有新的中断源提出中断,可根据中断优先级的高低,决定是否中断正在执行的中断服务程序,高级别的中断可中断正在执行的中断服务程序,而低级别的中断则不能中断正在执行的中断服务程序

10.试述I/O端口两种编址方法的特点与区别。

答：I/O端口的编址方法有二种：即I/O端口单独编址方式和I/O端口与存储器单元统一编址方式。I/O端口与内存单元地址统一编址方式是将I/O端口地址与内存地址统一安排在内存的地址空间中,即把内存的一部分地址分配给I/O端口,由I/O端口来占用这部分地址。这种方式控制逻辑较简单，I/O端口数目不受限制，所有访问存储器的指令都可用于I/O端口，指令丰富，功能强。但这种方式占用内存空间，而且程序难懂，难调试。I/O端口单独编址方式中，内存地址空间和I/O端口地址相对独立,I/O端口单独构成一个空间,不占用内存空间,具有专门的指令，程序易于看懂。但这种方法程序设计不太灵活,控制逻辑较复杂,I/O端口数目有限。

四．计算题（注：计算题主要是从课本上的第二章出题）

1.机器数字长8位（含1位符号位），若机器数为81（十六进制），当它分别表示原码、补码、反码和移码时，等价的十进制数分别是多少？

原码：-1，补码：-127，反码：-126，移码：+1。

2.已知X=-0.01111,Y=+0.11001,求[X]补,[-X]补,[Y]补,[-Y]补,X+Y=?,X-Y=?

解：[X]补=1.10001[-X]补=0.01111[Y]补=0.11001[-Y]补=1.00111 [X]补=11.10001[X]补=11.10001 +[Y]补=00.11001+[-Y]补=11.00111 00.01010 10.11000

X+Y=+0.01010 X-Y结果发生溢出

3.机器数字长为8位（含1位符号位），当X=-127（十进制）时，其对应的二进制表示，(X)原表示，(X)反表示，(X)补表示，(X)移表示分别是多少？

二进制表示为-01111111

[X]原=11111111[X]反=10000000[X]补=10000001[X]移=00000001

4.设存储器容量为64M字，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。存储周期T=100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期?=50ns。求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？

解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的信息总量都是： q=64位*8=512位

顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是： t1=mT=8*100ns=8*10-7s

5.CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为200ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。

6.某计算机的存储系统由cache、主存和磁盘构成。cache的访问时间为15ns；如果被访问的单元在主存中但不在cache中，需要用60ns的时间将其装入cache，然后再进行访问；如果被访问的单元不在主存中，则需要10ms的时间将其从磁盘中读入主存，然后再装入cache中并开始访问。若cache的命中率为90%，主存的命中率为60%，求该系统中访问一个字的平均时间。

7.某计算机系统的内存储器又cache和主存构成，cache的存储周期为30ns，主存的存取周期为150ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。问：①cache的命中率是多少？②CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？③cache-主存系统的效率是多少？

8.已知cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少？

五．设计题：（注：设计题主要从课本上的第三、五章出题，包括课本习题） 1.图2所示为双总线结构机器的数据通路，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为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由加、减控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有小圈表示有控制信号，例中yi表示y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。①“ADD R2,R0”指令完成(R0)+(R2)→R0的功能操作，画出其指令周期流程图，假设该指令的地址已放入PC中。并在流程图每一个CPU周期右边列出相应的微操作控制信号序列。②若将（取指周期）缩短为一个CPU周期，请先画出修改数据通路，然后画出指令周期流程图。

2设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： 1、该存储器能存储多少个字节的信息？

2、如果用512k×8位的SRAM组成，需多少片？ 3、需要多少位地址作芯片选择？ 4、画出芯片连接图

解：（1）32位字长为4B，220=1M=1024K,存储器容量为220×4B=4MB，可存储4M字节的信息

（2）SRAM芯片容量为512K×8位=512KB=0.5MB 所需芯片数目为：4MB÷0.5MB=8片

（3）因为219=512K，即芯片片内地址线19位，存储器容量为1M,地址线为20位，故需1位地址线作芯片片选选择（CS），用A19选第1个模块，用A19选第2个模块。

3用256×4RAM芯片和74LS139（2：4译码器）构成一个1K的存储器子系统，试画出存储器系统与CPU的连接图。

解：用256×4 RAM芯片构成一个1K的存储器子系统，需进行位扩充和字扩充，两个芯片一组，共需8个芯片。存储器系统与CPU的连接图如下：

A0～A7 A0～A7 CS1 256×4 A0～A7 CS1 256×4 A0～A7 CS4 256×4 A0～A7 CS4 256×4 ??? D0～D3 D0～D7 D4～D7 D0～D3 D4～D7 A8 A9

2：4 CS1 CS2 CS3 CS4 74LS139

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