计算机组成原理 复习题及答案

第3章

6、二进制左移一位，则数值_a____；二进制右移一位，则数值__b_____。 a)增大一倍 b)减小一倍 c)增大10倍 b)减小10倍

7、8位二进制无符号定点整数能表示的数值范围是 d ，8位二进制补码定点整数能表示的数值范围是 a 。

a)-128~127 b) –127~127 c)0~127 d) 0~255 e) 0~256

8、8位原码能表示的数据个数是 c ；8位补码能表示的数据个数是 d 。 a)127 b)128 c)255 d)256 第4章

1 DRAM地址分两次输入（行选通RAS、列选通CAS）的目的是_b________。 a)缩短读/写时间 b)减少芯片引出端线数 c)刷新 第5章

9 在指令系统中采用 b 寻址方式的指令其长度最短。

a)立即数 b)寄存器 c)直接 d)变址

10、一条指令字长16位，存储器按字节编址，在读取一条指令后，PC的值自动加__b____。 a)1 b)2 c)4 d)-1

11、某计算机存储器按字（16位）编址，每取出一条指令后PC值自动+1，说明其指令长度是___b_____。

a)1个字节 b)2个字节 c)4个字节 第6章

7、在取指令操作完成之后，PC中存放的是 c 。 a） 当前指令的地址

b） 下一条实际执行的指令地址

c） 下一条顺序执行的指令地址PC+1

d） 对于微程序控制计算机，存放的是该条指令的微程序入口地址。 8、控制存储器用来存放__d_____。

a)机器指令和数据 b)微程序和数据 c)机器指令和微程序 d)微程序 第8章

3、在大多数磁盘存储器中，以下正确的是_b__。

a)各个磁道的位密度相等 b)内圈磁道的位密度较大

c)外圈磁道的位密度较大 c)磁盘读写信息的最小单位是字节 4 大多数情况下，对于磁盘，以下叙述正确的是__d___。

a)依靠磁盘的旋转定位磁道 b)依靠磁臂的移动定位扇区 c)外圈磁道与内圈磁道的容量不同

d)访问磁道的地址用盘面号、磁道号和扇区号来表示。扇区是最小访问单元。 第10章

4、指令执行结果出现异常引起的中断是__a___中断；键盘发出的中断是___b_____。 a)内部 b)外部 c)软件 5、键盘输入输出适用于采用__b___。

a)程序查询 b)程序中断或字节多路通道 c)DMA d)选择通道

6、在多重中断情况下，CPU现场信息可保存在__c___中。 a)通用寄存器 b)控制存储器 c)堆栈 d)外设接口

7、以下叙述中正确的是__a_____。

a) 中断方式一般用于处理随机出现的服务请求 b) 外部设备发出中断应立即得到CPU的响应 c) 中断方式可用于CPU向外部设备的请求 d) DMA也可用于在主存与主存之间传送数据 8、磁盘设备适宜于连接到__c___通道。 a) 字节多路通道或数据组多路通道 b) 字节多路通道或选择通道 c) 数组多路通道或选择通道 d) 任一种

9、通道处理机不具备_d____功能。

a)程序控制 b)中断 c)DMA d)数据运算 10、在外设接口中，控制器的作用是_a___；状态寄存器的作用是__c_____。 a)存放CPU给外设的操作命令 b)存放外设给CPU的操作命令 c)存放外设的工作状态 d)存放CPU的工作状态 11、在以下的叙述中，不正确的是_d___。

a) 在总线中，缩短总线长度有利于提高总线数据传输速度

b) 在系统总线中，通常一个总线工作周期是先传送地址，后传输数据

c) 在总线接口中，设备地址选择器的作用是判断CPU送来的地址是否是本接口的地址 d) 总线的同步通信方式运用于速度差异较大的部件之间的通信

第3章 数据编码和运算方法

1、 数据1.0000，表示原码时其真值为_-0_____，表示补码时其真值为__-1____，表示反码

时其真值为__-0.1111___。

2、 [X]补=0.1010，[X]反=0.1010，[X]补=1.1010，[X]反=1.1010，其原码分别为 0.1010 、

0.1010 、 1.0110 和 1.0101 （按顺序回答）

3、已知[X]补=11101，[X/2]补= 11110 (不舍入)，[2X]补= 11010 。 4、数据的奇校验位为_0____，偶校验位为__1____。

5、了进行算术运算，运算部件中至少要有___3_____个寄存器。其中存放乘数和上商的寄存器要有______移位___功能，加法器向存放部分积（或余数）的寄存器传送数据。要具有____直送__、____向左斜送___和____向右斜送____功能。否则存放部分积（或余数）的寄存器要有____移位____功能，采用斜送方法比移位方法更节省___时间___，因为它在传送时就完成了移位操作。 第4章 主存储器

1、 半导体随机存储器可分为_SRAM_和__DRAM__两种。

2、 启动一次存储器读/写操作到完成读/写操作的时间称为_ 读写时间___。连续启动两次

读/写操作所需的最小时间间隔称为_存储周期______。

3、 DRAM为保持其信息需要定时进行 刷新 。刷新方式有 集中式 和 分散式（或分布式） 。

4、 设某存储器的容量是M*N位，采用L*K位存储器芯片，该存储器所需的芯片数为_M/L

* N/K__________。

5、 某计算机指令地址长度为32位，主存储器容量为128MB，则可访问主存的地址长度为

27 位，可访问的地址范围为0到 128M 。

第5章 指令系统

1、一般机器指令由 操作碼 和 地址碼 组成。

2、指令的地址码字段存放的内容及其编码方式称为操作数据的 寻找方式 。

3、在单地址运算指令（例如加法指令）中，一个操作数由地址码给出，另一个操作数在 累加器 中，运算结果存入 累加器 。

4、操作数在主存储器中，存储器地址直接在指令中给出，这是 直接 寻址方式。操作数的地址在主存储器中，这是 间接 寻址方式。操作数的地址在寄存器中，这是 寄存器间接 寻址方式。

5、操作数地址为程序计数器的内容加上偏移量，该偏移量由指令的地址码给出，这是 相对 寻址方式。

6、设相对转移指令占两个字节，第1个字节为操作码，第2个字节是相对偏移量（用补码表示），设该指令的地址为2003H（按字节编址），要求转移到2008H，该指令的相对位移量为 （或） （用二进制表示）。若指令的地址为2008H，要求转移到2001H，相对位移量为 （或） （二进制表示）。

7、某一个自底向上生成的存储器堆栈，堆栈指针是SP，在数据进入堆栈时，先进行 SP-2→SP 操作，然后进行 进栈 操作；数据推出堆栈时，先进行 出栈 操作，然后进行 SP+2→SP 操作。已知数据字长为2字节，存储器按字节编址。

8、 Load功能是将数据从___存储器______传送到__寄存器________；store指令的功能是

将数据从___寄存器_________传送到__存储器________。 第6章 中央处理器

1、控制器中必有的两个寄存器是 程序计数器PC 和 指令寄存器IR 。 2、在非流水线计算机中，一个指令周期是由若干个 机器周期 组成的。一个机器周期可以等于一个或多个 时钟 周期。时钟频率一般称为 主频 。 3、完成一条指令的一系列微指令的有序集合称为 微程序 。 4、微指令分两个字段，它们是 控制字段 和 下址字段 。

5、在硬连线控制器中，控制信号形成电路根据 指令译码信息 、 机器周期Ti 、和条件状态信息产生控制信号。 6、连接CPU和存储器的信号线按功能划分有 地址 线、 数据 线和 控制 线。 第7章 存储系统

1、三级存储器系统是 cache 、 主存储器 和 辅助存储器 。 2、对cache进行读写时，需将主存地址变换成cache地址，这种变换过程称为 地址映像 。 3、访问主存的指令和数据存在于cache中称为 命中 。命中的次数与访存次数之比称为 命中率 。 4、如果cache的容量是256块，采用直接映像，主存中的第i块映像到cache的第 i(mod 256) 块。

5、cache与主存的地址映像有直接映像、 全相联映像 和 组相联映像 。

6、一个组相联映像的cache，有64个页面，每组4个页面，主存共有4096个页面，每个页面64个字，因而在主存地址中，应有标记字段 8 位，组地址字段 4 位，页面字段 2 位，主存地址总长度 20 位（按字编址）。 注:页面即本章所讲述的“块”。 7、存储器的管理方式有 段式 、 页式 和 段页式 。其中页的长度是 固定 的，段的长度是可变的。 8、在cache组相联存储器中，假设c’为组字段长度，r为块字段长度。当r=0时，则成为 直接 地址映像，当c’=0时，则成为 全相联 地址映像。

9、以下叙述正确的是__c_和__e______。 a) 主存的存取速度可以与CPU匹配 b) 主存由RAM构成，不包括ROM c) 辅存中的程序调入主存后才能运行

d) 如果指令的地址码为24位，那么主存容量必是16MB e) 汇编语言程序设计需要了解计算机的硬件结构

10、采用cache、内存分页段管理和虚拟存储器技术时，在执行程序过程中都有地址映射问题。对于cache一般是从___c_____映射成___d______；对于内存分页分段管理，从___e_______映射成___c________；对于虚拟存储器是从__f(e)______映射成___c________。 a)绝对地址 b)相对地址 c)物理地址 d)cache地址 e)逻辑地址 f)虚拟地址 g)程序地址 第8章 辅助存储器

1、在磁盘存储器的速度指标中， 平均等待时间 和 数据传输率 与磁盘的旋转速度有关。

2 、存储器按读写方式可分为 随机存取、 直接存取 和 顺序存取 3种，半导体存储器 、 磁盘存储器 、 磁带存储器 3种存储器分别依次属于上述3种方式。 第10章 I/O系统

12、外设地址有两种表示法：一种是_统一编址___，是利用_访存___指令进行输入输出操作的；另一种是_独立编址_______，它是利用_I/O_指令进行输入输出操作的。 13、通道的类型有 字节多路__通道、_数组多路____通道和__选择____通道。

4.13 通用微机是否可采用Flash memory作为主存？

答：不能。闪存并不能支持原位更新, 向闪存中写入一条数据对这个数据块先执行擦除操作后, 这个页中的原有数据也需要重写到这个块中, 所以擦除操作所消耗的时间要远远大于写操作所要执行的时间。

6.15 设有主频为16MHz的微处理器，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成。

问：(1)存储器为“0等待”，求出机器速度。

(2)假如每两个机器周期中有一个是访存周期，需插入1个时钟周期的等待时间，求机器速度。

(“0等待”表示存储器可在一个机器周期完成读/写操作，因此不需要插入等待时间) 答：(1) 机器速度＝主频/平均每条指令占的时钟脉冲数 ＝16/(2*2)=4MIPS (2)机器速度＝16/(2+2+1)=3.2MIPS

7.3 设某流水线计算机有一个指令和数据合一的cache，已知cache的读／写时间为10ns，主存的读／写时间为100ns，取指的命中率为98%，数据的命中率为95%，在执行程序时，约有1/5指令需要存／取一个操作数，为简化起见，假设指令流水线在任何时候都不阻塞。问设置cache后，与无cache比较，计算机的运算速度可提高多少倍? 答：1）有cache的情况：

平均访存时间=平均取指时间+平均取数时间 =(98%*10ns+(1-98%)*(10ns+100ns))

+(95%*10ns+(1-95%)*(10ns+100ns))/5=12ns+3ns=15ns 2）无cache的情况

平均访存时间=平均取指时间+平均取数时间=100*1+100*1/5=120ns 3)速度提高倍数=120ns/15ns=8倍

7.5 设某计算机的cache采用4路组相联映像，已知cache容量为16KB，主存容量为2MB，每个字块有8个字，每个字有32位。请回答：

(1) 主存地址多少位(按字节编址)，各字段如何划分(各需多少位)?

(2) 设cache起始为空，CPU从主存单元0，1，…，100。依次读出101个字(主存一次读出一个字)，并重复按此次序数读11次，问命中率为多少?若cache速度是主存的5倍，问采用cache与无cache比较速度提高多少倍? 答：（1）主存地址位数：2MB＝221B，即21位。

块内地址b：每个字块8个字，即3位，每个字32位即4个字节，需2位地址。 块号r：每组4路，需2位地址。

组号c’：cache分成的组数为：16MB/(4*(8*32/8)B)=27。即需要7位组号。 区号t：t+r为2MB/(16KB/4)=29，即9位，故t=9-2=7位。

（2）第一轮全部不命中，以后10次全部命中，命中率＝10/11=91% 设cache的读出时间为1，主存的读数时间为5，则：

速度可提高到：无cache时的访问时间/有cache时的访问时间＝11*5/（10*1+1*5）＝3.67倍

7.6 设某计算机采用直接映像cache，已知容量为4096字。

(1) 若CPU依次从主存单元0，1，…，99和4096，4097，…，4195交替取指令，循环执行10次，问命中率为多少?

(2) 如cache存取时间为10ns，主存存取时间为100ns，cache命中率为95%，求平均存取时间。 答：（1）cache容量为4096字，其地址从0~4095，采用直接映像，则主存地址0和4096、1和4097、…、99和4195映射到cache的同一地址上。若从主存单元0~99和4096~4195交替取指令，因为cache内容的替换，所以命中率为0。 （2）平均存取时间＝10ns+(1-95%)*100ns=15ns

7.7 一个组相联cache，由64个存储块组成，每组包含4个存储块，主存由8192个存储块组成，每块由32字组成，访存地址为字地址。问：

（1）主存和cache地址各多少位？地址映像是几路组相联？

（2）在主存地址格式中，区号、组号、块号、块内地址各多少位？ 答：(1) 主存单元数为8192*32＝218,主存地址为18位。

cache单元数为64*32＝211,cache地址为11位。因每组包含4个块，所以是4路组相联

(2) 主存地址：每块32字，即块内地址b=5位；4路组相联，即块号r=2位；组数为64/4=16，即组号c=4位；主存块数/cache组数＝8192/16=29，即t+r=9，所以区号t=7。 7.8 主存储器容量为4MB，虚存容量为1GB(1×109B)，虚拟地址和物理地址各为多少位?根据寻址方式计算出来的有效地址是虚拟地址还是物理地址?如果页面大小为4kB，页表长度是多少?

答：4MB＝222B，1GB＝230B，所以虚拟地址30位，物理地址22位。根据寻址方式计算出来的有效地址是虚拟地址。如果页面大小为4KB，采用页式管理时，页面的数量＝1GB/4KB=218,即页表长度为218。

8.5 设磁盘组有11个盘片，每片有两个记录面；存储区域内直径2.36英寸，外直径5.00英寸；道密度为1250TPI，内层位密度52400bpi，转速为2400rpm。问：(TPI表示每英寸磁道数，bpi表示每英寸位数)

(1) 共有多少个存储面可用?11*2－2＝20存储面。最外两个面不可用。 (2) 共有多少柱面?柱面数＝道数＝1250*(5－2.36)/2=1650 (3) 每道存储多少字节?盘组总存储容量是多少? 每道存储量=2πr*位密度＝2.36*π*52400＝48.56KB

总存储容量＝20*面存储量＝20*道数*道存储量＝20*1650*48.56KB＝1.6GB (4) 数据传输率是多少?数据传输率＝道存储量*转速＝48.56*2400/60=1.94MB/s (5) 每扇区存储2KB数据，在寻址命令中如何表示磁盘地址?

磁盘地址由盘面号、道号和扇区号组成。20个盘面号由5位表示即可。1650个道号需用11位。每道扇区数＝48.56KB/2KB≈24个扇区，用5位表示。

8.6 设高密软盘，每面80个磁道，每磁道15扇区，每扇区存储512B。已知磁盘的转速为360rpm，今在一个磁道上写入4096B数据，平均需要多少时间?最长时间是多少?(假设找道时间为10ms-40ms)。

解：写入平均时间＝平均找道时间+平均等待时间+传输数据时间

＝(10+40)/2 ms+60/(360*2)+(60/360)*(4096/512)/15=25ms+83ms+89ms=197ms 最长时间＝40ms+60/360 s+89ms=296ms

8.7 一磁带机有9个磁道（8个磁道存储数据，1个磁道存储奇偶校验位），带长700m，带速2m／s，每个数据块1KB，块间间隔14mm。若数据传输率为128KB／s，试求： (1) 记录位密度。

带速2m/s，传输率128KB/s，即2m的磁带含有128KB的容量，故磁带位密度＝128KB/2m=64B/mm，一个磁带的位密度＝64B/mm/8=64b/mm (2) 若带首尾各空2m，求此带最大有效存储容量。 有效存储长度＝700－2*2＝696m

每个数据块长度＝数据长度+块间隔＝1KB/64B/mm+14mm=16mm+14mm=30mm 磁带最大存储容量＝块数*每块容量＝696m/30mm*1KB=23.2MB

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