完整版计算机组成原理期末考试试题及答案五套文档格式.docx
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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.DMA方式______。
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______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;
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;
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.EPROM是可改写的,但它不能用作为随机存储器用;
C.EPROM只能改写一次,故不能作为随机存储器用;
D.EPROM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,最小正数为
,最大负数为,最小负数为。
2.指令寻址的基本方式有两种,一种是寻址方式,其指令地址由给出,另一种是寻址方式,其指令地址由给出。
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=60ns﹑T2=50ns﹑T3=90ns﹑T4=80ns。
则加法器流水线的时钟周期至少为。
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。
4.一个浮点数,当其尾数右移时,欲使其值不变,阶码必须。
尾数右移1位,阶码。
5.存储器由m(m=1,2,4,8…)个模块组成,每个模块有自己的和
寄存器,若存储器采用编址,存储器带宽可增加到原来的________倍。
6.按序写出多重中断的中断服务程序包括、、、
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=
,B=
,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,R1和R2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ADD#α(#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。
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DMA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
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:
6000H~67FFH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。
计算机组成原理试题答案
(一)
一、选择题(共20分,每题1分)
1.C2.C3.B4.B5.A6.B7.C
8.C9.C10.A11.D12.B13.B14.D
15.B16.A17.D18.C19.B20.C
1.A.A.2127(1-2-23)B.2-129C.2-128(-2-1-2-23)D.-2127
2.A.顺序B.程序计数器C.跳跃D.指令本身
3.A.90nsB.280ns
4.A.A.增加B.加1
5.A.地址B.数据C.模mD.m
6.A.保护现场B.开中断C.设备服务D.恢复现场
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
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
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
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
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)
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)
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:
7
2
OP
M
AD
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:
AD1
AD2
其中OP、M的含义同上;
AD1∥AD2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)+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:
T0PC→MAR,1→R
T1M(MAR)→MDR,(PC)+1→R2
T2MDR→IR,OP(IR)→微操作命令形成部件
T3R2→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:
T0Ad(IR)→R1;
立即数→R1
T1(R1)+(ACC)→R2;
ACC通过总线送ALU
T2R2→ACC;
结果→ACC
2.(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)
(1)主存地址空间分配。
(2分)
A15…A11…A7……A0
最大4K2K×
8位ROM2片
相邻4K4K×
4位RAM2片
最小16K8K×
8位RAM2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;
最小16K地址空间为用户程序区,选用2片8K×
8位RAM芯片。
(3)存储芯片的片选逻辑图(5分)
计算机组成原理试题
(二)
一、选择题
(共
20题,每题1分,
共
20
分)
1.
在下列机器数___B___中,零的表示形式是唯一的。
A.原码
B.补码
C.反码
D.原码和反码
2.
CRT的分辨率为1024×
1024,颜色深度为8位,则刷新存储器的存储容量是___B___。
A.2MB
B.1MB
C.8MB
D.1024B
3.
在定点二进制运算器中,减法运算一般通过___D___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
4.
在指令的地址字段中,直接指出操作数本身的寻址方式,称为___B___。
A.
隐含寻址
B.
立即寻址
C.
寄存器寻址
D.
直接寻址
5.
信息只用一条传输线
,且采用脉冲传输的方式称为__A____。
A.串行传输
B.并行传输
C.并串行传输
D.分时传输
6.
和外存储器相比,内存储器的特点是___C___。
A.容量大、速度快、成本低
B.容量大、速度慢、成本高
C.容量小、速度快、成本高
D.容量小、速度快、成本低
7.
CPU响应中断的时间是___C___。
A.中断源提出请求
B.取指周期结束
C.执行周期结束。
8.
EPROM是指___C___。
读写存储器
只读存储器
可编程的只读存储器
光擦除可编程的只读存储器
9.
下列数中最小的数是__B____。
A.(1101001)2
B.(52)8
C.(133)8
D.(30)16
10.
假定下列字符码中有奇偶校验位,但没有数据错误,采用偶校验的字符码是___D___。
A.11001011
B.11010110
C.11000001
D.11001001
11.
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,另一个数常需采用___C___。
堆栈寻址方式
立即寻址方式
C.隐含寻址方式
间
接寻址方式
12.
用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为___C___寻址。
直接
间接
寄存器直接
寄存器间接
13.
中央处理器(CPU)包含_C_____。
A.运算器
B.控制器
C.运算器、控制器和cache
D.运算器、控制器和主存储器
14.
在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是__B____。
A.主存地址寄存器
B.程序计数器
C.指令寄存器
D.状态
条件寄存器
15.
在集中式总线仲裁中,__C____方式响应时间最快。
A.链式查询
B.计数器定时查询
C.独立请求
D.以上
三种相同
16.
PCI总线的基本传输机制是__D____。
A.串行传输
B.并行传输
C.DMA式传输
D.猝发式
传输
17.
中断向量地址是___B___。
A.子程序入口地址
B.中断服务子程序入口地址
C.中断服务子程序出口地址
D.中断返回地址
18.
CD-ROM是___C___型光盘。
A.一次
B.重写
C.只读
19.
某计算机字长是16位,它的存储容量是1MB,按字编址,它的寻址范围是___A___。
A.512K
B.1M
C.512KB
20.一个16K×
32位的存储器,其地址线和数据线的总和是___B___。
A.48
B.46
C.36
D.40
二、填空题(共
7
题,每空1分,
共20分)
计算机系统是由______和软件两大部分组成,软件又分为_______和________。
系统总线按传输信息的不同分为地址总线、________、_________三大类。
四位二进制补码所能表示的十进制整数范围是______至______。
半导体SRAM靠______存储信息,半导体DRAM靠______存储信息。
动态RAM的刷新方式通常有_______、________、_______三种。
完整的指令周期包括取指、______、______、_____四个子周期,影响指令流水线性能的三种相关分别是______相关、_______相关和控制相关。
Cache和主存地址的映射方式有__________、__________、_________三种。
三、简答题(共
2题,每题5分,
共10分)
1.什么叫指令?
什么叫指令系统?
一次程序中断大致可分为哪几个阶段?
四、应用题(共
5
题,每题10
分,
50
设某机主频为8MHz,每个机器周期平均含2个时钟周期,每条指令平均有2.5个机器周期,试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS?
若机器主频不变,但每个机器周期平均含4个时钟周期,每条指令平均有5个机器周期,则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS?
由此可得出什么结论?
2.设某机有四个中断源A、B、C、D,其硬件排队优先次序为A,B,C,D,现要求将中断处理次序改为D,A,C,B。
(1)写出每个中断源对应的屏蔽字。
(2)按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻,画出CPU执行程序的轨迹。
设每个中断源的中断服务程序时间均为20s。
3.设机器数字长为8位(含一位符号位),若A
=
+15,B
+24,求[A+B]补
和[A-B]补并还原成真值。
某机字长16位,存储字长等于指令字长,若存储器直接寻址空间为128字,变址时的位移量为-64~+63,16个通用寄存器可作为变址寄存器。
设计一套指令格式,满足下列寻址类型的要求。
(1)直接寻址的二地址指令3条;
(2)变址寻址的一地址指令6条;
(3)寄存器寻址的二地址指令9条;
(4)直接寻址的一地址指令13条。
5.设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用-MREQ(低电平有效)作访存控制信号,R/-W作读写命令信号(高电平为读,低电评为写)。
现有8片8KX8位的RAM芯片与CPU相连,试回答:
(1)用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图;
(2)写出每片RAM的地址范围;
(3)根据图
(1),若出现地址线A13与CPU断线,并搭接到高电平上,将出现什么后果?
计算机组成原理试题
(二)答案
B
D
A
C
20.
二、填空题
1.硬件
系统软件
应用软件2数据
地址控制
3
+15
-16
4.触发器
电容
5集中
分散
异步
6间址
执行
中断
结构
数据
控制
7直接映射
全相连
组相连
三、简答题
1指令是计算机执行某种操作的命令,也就是常说的机器指令。
一台机器中所有机器指令的集合,称这台计算机的指令系统。
2答:
一次程序中断大致可分为五个阶段。
中断请求(1分)中断判优(1分)中断响应(1分)中断服务(1分)中断返回(1分)
四、应用题
1解:
先通过主频求出时钟周期,再求出机器周期和平均指令周期,最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。
计算如下:
时钟周期=1/8MHz=0.125×
10-6
=125ns
机器周期=125ns×
2=250ns
平均指令周期=250ns×
2.5=625ns
平均指令执行速度=1/625ns=1.6MIPS
当参数改变后:
机器周期=
125ns×
4=500ns=0.5µ
s
平均指令周期=0.5µ
s×
5=2.5µ
平均指令执行速度=1/2.5µ
s=0.4MIPS
结论:
两个主频相同的机器,执行速度不一定一样。
2
(1)在中断处理次序改为D
>
B后,每个中断源新的屏蔽字如表所示。
(5分)
(2)根据新的处理次序,CPU执行程序的轨迹如图所示(5分)
3解:
∵
+0001111,B
+24
+0011000
∴
[A]补
0,0001111,[B]补
0,0011000,[-B]补
1,11010
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