计算机组成原理期末考试试题及答案.doc

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_C_。A立即数和栈顶；B暂存器；C栈顶和次栈顶；D累加器。2_C_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_B_。A地址线、数据线和控制线三组传输线。BI/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线；CI/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_B_。A128K；B64K；C64KB；D128KB。5主机与设备传送数据时，采用_A_，主机与设备是串行工作的。A程序查询方式；B中断方式；CDMA方式；D通道。6在整数定点机中，下述第_B_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_C_。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_C_。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_C_。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EPROM中的控制器是_A_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_D_。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_B_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）。13DMA方式_B_。A既然能用于高速外围设备的信息传送，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_D_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_B_。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，_A_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16K8位的存储器，其地址线和数据线的总和是_D_。A48；B46；C17；D2218在间址周期中，_C_。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_B_是正确的。AEPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种；BEPROM是可改写的，但它不能用作为随机存储器用；CEPROM只能改写一次，故不能作为随机存储器用；DEPROM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_C_。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 2127(1-223) ，最小正数为 2129 ，最大负数为 2128(-21-223) ，最小负数为 -2127 。2指令寻址的基本方式有两种，一种是 顺序 寻址方式，其指令地址由 程序计数器 给出，另一种是 跳跃 寻址方式，其指令地址由 指令本身 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T1 = 60nsT2 = 50nsT3 = 90nsT4 = 80ns。则加法器流水线的时钟周期至少为 90ns 。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280ns 。4一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须 增加 。尾数右移1位，阶码 加1 。5存储器由m（m1，2，4，8）个模块组成，每个模块有自己的 地址 和 数据 寄存器，若存储器采用 模m 编址，存储器带宽可增加到原来的 m 倍。6按序写出多重中断的中断服务程序包括 保护现场 、 开中断 、 设备服务|。 恢复现场 和中断返回几部分。1AA2127(1-223)B2129C2128(-21-223) D-2127三、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、计算题（5分）设机器数字长为8位（含1位符号位），设A，B，计算AB补，并还原成真值。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）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）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）。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，R1和R2是暂存器。（8分）（1）假设要求在取指周期由ALU完成 (PC) + 1PC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。答：由于 (PC) + 1PC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 PCMAR，1RT1 M(MAR)MDR，(PC) + 1R2T2 MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3 R2PC（2）写出指令ADD # （#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC中）在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。答：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R1T1 (R1) + (ACC)R2 ；ACC通过总线送ALUT2 R2ACC ；结果ACC2DMA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DMA工作过程的流程图（不包括预处理和后处理）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。七、设计题（10分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用作访存控制信号（低电平有效），用作读写控制信号（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。（1）主存地址空间分配：6000H67FFH为系统程序区；6800H6BFFH为用户程序区。答：（1）主存地址空间分配。（2分） A15 A11 A7 A0最大4K 2K8位ROM 2片相邻4K 4K4位RAM 2片最小16K 8K8位RAM 2片（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？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2K8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4K4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K8位RAM芯片。（1分）（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）1C 2C 3B 4B 5A 6B 7C8C9C10A11D12B13B14D15B16A17D18C19B20C二、填空（共20分，每空1分）1AA2127(1-223)B2129C2128(-21-223) D-21272A 顺序 B程序计数器C跳跃 D 指令本身3A90nsB280ns4AA增加B加15A地址B数据C模mDm6A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：727OPMAD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：727OPMAD1AD2其中 OP、M的含义同上；AD1AD2为23位形式地址。这种格式指令可直接寻址的范围为223 = 8M。（3） 容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M16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) + 1PC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 PCMAR，1RT1 M(MAR)MDR，(PC) + 1R2T2 MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3 R2PC（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R1T1 (R1) + (ACC)R2 ；ACC通过总线送ALUT2 R2ACC ；结果ACC2（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。 七、设计题（共10分） 答： （1）主存地址空间分配。（2分） A15 A11 A7 A0最大4K 2K8位ROM 2片相邻4K 4K4位RAM 2片最小16K 8K8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2K8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4K4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K8位RAM芯片。（1分）（3）存储芯片的片选逻辑图（5分）