长沙理工计算机组成原理习题2.doc

一、选择题 1. 至今为止，计算机中的所有信息以二进制方式表示的理由是_。A. 电路简单 B. 工作可靠 C. 逻辑性强 D. 以上都是 2. 汉字的编码_。A. 在内存中占用一个字节 B. 其输入使用西文标准键盘C. 字模编码则用于显示和打印输出 D. 输入和存储使用同一套编码 3. 下列数中最大的数是_。A. (10010101)2 B. (227)8 C. (96)16 D. (143)10 4. 在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有_，它一般用_来实现。A. 译码电路，与非门 B. 编码电路，或非门C. 溢出判断电路，异或门 D. 移位电路，与或非门 5. 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 6. 以下描述中正确的是_。A. 浮点运算器可用阶码部件和尾数部件来实现。B. 阶码部件可实现加，减，乘，除四种运算。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。 7. 下列关于DMA的说法正确的是_。A.依靠程序完成数据传送 B.有处理异常事件的能力C. 可在指令周期的任意时刻发生 D. DMA的优先级高于中断方式 8. 以下四种类型的半导体存储器中，若以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是_。A. DRAM B. SRAM C. 闪速存储器 D. EPROM 9. 一张CDROM光盘的存储容量可达_MB,相当于_多张1.44MB的3.5英寸软盘。A.400, 600 B. 600, 400 C. 200, 400 D. 400, 200 10. 程序控制类指令的功能是_。A. 进行算术运算和逻辑运算 B. 进行主存于CPU之间的数据传送C. 进行CPU和I/O设备之间的数据传送 D. 改变程序执行的顺序 二填空题 1冯.诺依曼计算机由A._，B._，C._，输入/输出设备五大部分组成。2.存储器的技术指标有A_、B_、C_和存储器带宽。3.CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为A_，保存当前正在执行的指令的地址的寄存器为B_，保存CPU访存地址的寄存器为C_。4.硬布线控制器的设计方法是：先设计A_流程图，再利用B_写出综合逻辑表达式，然后用C_等逻辑电路实现。5.指令格式是指指令用A_表示的形式，通常由B_字段和C_字段组成。6.变形补码判断溢出的条件是 。7确定计算机指令系统应满足的基本要求是 、 和规整性。8. 半导体SRAM靠A_存贮信息，半导体DRAM则是靠B_存贮信息。三、判断题 1. CPU中通常都设置有若干寄存器，这些寄存器与主存统一编址，访问这些寄存器的指令格式与访问存储器是相同的。2. Cache的功能全由软件和硬件共同实现。3. 内存地址寄存器用来指示从内存中取出的数据。4. 不设置浮点运算指令的计算机，也用于科学计算。5. 兼容机之间的指令系统是相同的，硬件的实现方法也相同。6. 在CPU中，译码器主要用在运算器中挑选多路输入数据中的某一路数据送到ALU。7. 扩展操作码是一种优化技术，它使操作码的长度随地址码的减少而增加，不同地址的指令可以具有不同长度的操作码。8. 与微程序控制器相比，组合逻辑控制器的速度较慢。9. 外存比内存的存储容量大，存取速度慢。10. 程序计数器PC用来指示从内存中取指令。四、使用32位数码寄存器（一位符号位）能表示二进制定点整数的数值范围是多大？（分原码、反码、补码和移码）五应用题1、某机采用微程序控制器设计，已知每一条机器指令的执行过程均可分解成4条微指令组成的微程序，该机指令系统采用6位定长操作码格式，控制寄存器至少应能容纳多少条微指令？如何确定机器指令操作码与该指令微程序的起始地址的对应关系，请给出具体方案。2. 用16K16位的SRAM芯片构成64K32位的存储器。要求画出CPU与各存储器芯片的连接图。六、简答题1. 简述Cache层次和虚拟存储器层次的区别。2. 简述完成一次中断的处理步骤，或画出流程图。七、应用题 设某计算机采用直接地址映像Cache，已知主存容量为4MB，Cache容量为4096B，字块长度为8个字（32位/字）。（1）给出Cache和主存的地址格式；（2）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，命中率为多少？（分别从主存一次读出一个字和主存一次读出一个字块两方面讨论）参考答案一、选择题1. D 2.B,C 3. B 4. C 5. D 6. A,C 7. D 8. B 9. B 10. D 二、填空题1. A.运算器 B.存储器 C.控制器2. A存储容量 B存取时间 C存储周期3. A指令寄存器IR B程序计数器PC C内存地址寄存器AR4. A指令周期 B布尔代数 C门电路和触发器5. A. 二进制代码 B.操作码 C.地址码6. 结果的两符号位不同 7完备性、有效性8. A触发器 B栅极电容三、1.错 2.错 3.错 4.对 5.错 6.错 7.对 8.错 9.对 10.对四、解：注意原码反码表示的带符号数据比补码移码表示的数据要少一个。用原码、反码进行数据表示时，范围为-(231-1)231-1。用补码、移码进行数据表示时，范围为-231231-1。五、应用题1. 采用6位定长操作码可表示2464条指令，控存至少应能容纳644256条微指令。微指令后继地址由微指令的SCF字段产生，若由SCF字段直接给出，SCF字段至少需8位，才能将全部256条微指令统一编码，这种方法所需控存容量较大，微指令地址码长。或者可采用顺序转移方法产生后继微地址，需增加PC寄存器，用于指明下一条微指令的微地址，通过改变PC的值达到转移目的。或者采用断定方法产生后继微地址，需增加测试字段，以实现转移。2. 所需芯片总数（64K32）（16K16）= 8片 因此存储器可分为4个模块，每个模块16K32位，各模块通过A15、A14进行2：4译码六、 1、两者的区别体现在三方面：Cache存储器在物理上是存在的，其管理由硬件完成，解决的是CPU与主存间的速度不匹配问题；虚拟存储器在物理上是不存在的，是把外存储器当作主存来使用，其管理是由软件和硬件共同完成的，解决的是主存容量不足的问题。2、中断处理过程包括：保护现场、寻址中断服务程序入口地址、执行中断服务程序、恢复现场、返回原程序。七、 11 5 4 0解：（1） Cache容量为4096B，4096B=4KB=212B，所以Cache的地址为12位；块的大小为8432字节，所以块内地址为5位，块地址为7位。Cache地址格式为块地址 块内地址 主存容量为4MB，4MB=222B，所以主存地址为22位；块大小为32字节，所以块内地址为5位，块地址为7位，块标记为10位。主存地址格式为：21 12 11 5 4 0块标记 块地址 块内地址(2) 命中率讨论如下：若主存一次读出一个字，即主存为顺序存储器，从0到99和从4096到4195的各字是被映像到同一字上。每次从4096到4195指令取完之后，从0到99主存单元取指令时，Cache里的原有内容都要被替换，反之亦然。所以命中率为0。若主存一次读出一个字块，即主存为八体交叉存储器，主存单元从0到7和从4096到4103是被映像到同一块上的（即第0块）。同理，8到15和4104到4111也是被映像到同一块上的，依此类推。所以命中率的情况是：每次取主存单元一块的第一个单元都不命中，但当字块调入Cache后，其他7个单元能命中，所以命中率是 （8-1）/8=87.5。4 / 4