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计算机组成原理试题库含答案
计算机组成原理试题
一、单项选择题(从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案,并将其代号写在题干前面的括号内。
)
1.为了缩短指令中某个地址段的位数,有效的方法是采取(C)。
A、立即寻址B、变址寻址C、间接寻址D、寄存器寻址
2.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是(C)。
A.64K B.32KB C.32K D.16KB
3.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是(C)。
A. 21 B. 17 C. 19 D.20
4.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是(C )。
A.实现存储程序和程序控制 B.可以直接访问外存
C.缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程灵活性 D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
5.寄存器间接寻址方式中,操作数处在( B)。
A.通用寄存器 B.贮存单元 C.程序计数器 D.堆栈
6.RISC是( A )的简称。
A.精简指令系统计算机 B.大规模集成电路
C.复杂指令计算机 D.超大规模集成电路
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;D.间址周期结束。
8.常用的虚拟存储器寻址系统由____A__两级存储器组成。
A.主存-辅存;B.Cache-主存;C.Cache-辅存;D.主存—硬盘。
9.DMA访问主存时,让CPU处于等待状态,等DMA的一批数据访问结束后,CPU再恢复工作,这种情况称作__A____。
A.停止CPU访问主存;B.周期挪用;C.DMA与CPU交替访问;D.DMA。
10.浮点数的表示范围和精度取决于__C____。
A.阶码的位数和尾数的机器数形式;B.阶码的机器数形式和尾数的位数;
C.阶码的位数和尾数的位数; D.阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。
11.中断向量可提供___C___。
A.被选中设备的地址;B.传送数据的起始地址;
C.中断服务程序入口地址;D.主程序的断点地址。
12.加法器采用先行进位的目的是____C__。
A.优化加法器的结构;B.节省器材;C.加速传递进位信号;D.增强加法器结构。
13.在独立请求方式下,若有N个设备,则____B__。
A.有一个总线请求信号和一个总线响应信号;B.有N个总线请求信号和N个总线响应信号;
C.有一个总线请求信号和N个总线响应信号;D.有N个总线请求信号和一个总线响应信号。
14.主存和CPU之间增加高速缓冲存储器的目的是___A___。
A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题;B.扩大主存容量;
C.既扩大主存容量,又提高了存取速度;D.扩大辅存容量。
15.在计数器定时查询方式下,若计数从0开始,则__A____。
A.设备号小的优先级高;B.每个设备使用总线的机会相等;
C.设备号大的优先级高。
16.Cache的地址映象中,若主存中的任一块均可映射到Cache内的任一块的位置上,称作 B 。
A.直接映象;B.全相联映象;C.组相联映象。
17.直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入A______。
A.PC;B.地址寄存器;C.累加器;D.ACC。
18.响应中断请求的条件是__B____。
A.外设提出中断;B.外设工作完成和系统允许时;
C.外设工作完成和中断标记触发器为“1”时。
D.CPU提出中断。
19.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;C.DMA方式;D.通道。
20.一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。
二、填空题(共20分,每空1分)
1.在DMA方式中,CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存,它们是
停止CPU访问主、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存。
2.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(1-2-23),最小正数为2-129,最大负数为2-128(-2-1-2-23),最小负数为-2127。
3、虚拟存储器中常用的存储管理方式有____页式虚拟存储_____,_段式虚拟存储_________,_段页式虚拟存储_________。
4.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。
5. 系统总线按传输信息的不同分为地址总线、__数据 ____、___控制______三大类。
6. 半导体SRAM靠__触发器_存储信息,半导体DRAM靠_电容___存储信息。
7. 动态RAM的刷新方式通常有_______、________、_______集中 分散 异步三种。
8.CPU能直接访问cache______和主存______,但不能直接访问磁盘和光盘。
二、判断题(判断下列各题的正误。
对的打“√”,错的打“×”。
每题1分,计10分)
1、存储单元是存放一个二进制信息的存贮元。
×
2、主程序运行时何时转向为外设服务的中断服务程序是预先安排好的。
×
3、时序电路用来产生各种时序信号,以保证整个计算机协调地工作。
√
4、引入虚拟存储系统的目的是提高存储速度。
×
5、DMA方式进行外设与主机交换信息时,不需要向主机发出中断请求。
×
6、CPU以外的设备都称外部设备。
×
7、奇偶校验可以纠正代码中出现的错误。
×
8、用微指令的分段译码法设计微指令时,需将具有相斥性的微命令组合在同一字段内。
√
9、CPU访问存储器的时间是由存储器的容量决定的,存储容量与越大,访问存储器所需的时间越长。
×
10、一个更高级的中断请求一定可以中断另一个中断处理程序的执行。
×
四、名词解释(每题2分,共10分)
1、存储程序的工作方式:
将计算机需进行的工作事先编写成程序,存入计算机中,运行程序时计算机自动进行工作。
2、高速缓冲存储器:
介于CPU与主存之间,速度较快、容量较小、价格较贵的存储器,引入CACHE的目的是提高存储系统的速度。
3、程序中断的工作方式:
在CPU运行主程序时,接受到非预期的中断请求,CPU暂停现行工作转向为中断请求服务,待服务完毕后回到住程序继续执行。
4、系统总线:
连接机器内部各大部件的信息公共通道。
5、微程序:
用于解释机器指令的若干条微指令的有序集合。
6、(磁盘的)数据传输率:
单位时间传送的二进制信息的字节数。
7、DMA方式:
单位时间传送的二进制信息的字节数。
8、随机存取方式:
一定的硬件和一定的软件组成的有机整体。
五、简答题(每小题5分,共30分)
1、说你认为计算机系统中的硬件和软件在逻辑功能等价吗?
为什么?
答:
软件与硬件的逻辑功能是等效的,但性能不相同。
2、什么是运算器?
它的主要由哪几个功能部件组成?
答:
运算器是进行算术逻辑运算的部件。
它主要由加法器、通用寄存器、标志寄存器等部件组成。
3、与RAM相比ROM有何特点?
答:
ROM掉电后信息不会丢失,但其中的信息只能读不能随便写。
4、与程序中断控制方式相比DMA控制方式有何特点?
答:
速度快。
响应快、优先级高、处理快、无须现场保护和现场的恢复。
但是应用范围没有程序中断控制方式广。
5、微程序控制的基本思想是:
把指令执行所需要的所有控制信号存放在控制存储器中,需要时从这个存储器中读取,即把操作控制信号编成微指令,存放在控制存储器中。
一条机器指令的功能通常用许多条微指令组成的序列来实现,这个微指令序列称为微程序。
微指令在控制存储器中的存储位置称为微地址。
6、同种类的外设部设备接入计算机系统时,应解决哪些主要问题?
答:
数据格式、地址译码、控制信息的组织和状态信息的反馈。
7、中断接口一般包含哪些基本组成?
简要说明它们的作用。
答:
①地址译码。
选取接口中有关寄存器,也就是选择了I/O设备;
②命令字/状态字寄存器。
供CPU输出控制命令,调回接口与设备的状态信息;
③数据缓存。
提供数据缓冲,实现速度匹配;
④控制逻辑。
如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。
8、加快中央处理器与主存之间传输信息的措施有哪些?
六、综合题
1、设X=26/32,Y=--15/32,采用二进制变形补码计算[X+Y]补=?
并讨论计算结果。
解:
设X=26/32,Y=--15/32,采用二进制变形补码计算
[X+Y]补=?
并讨论计算结果。
解:
X=0.11010Y=-0.01111
[X+Y]补=0.010111
无溢出
2、X=00110011,Y=10011110,求X∧Y=?
X∨Y=?
解:
X∧Y=00010010
X∨Y=10111111
3、设有一个具有12位地址和4位字长的存储器,问:
(1)该存储器能存储多少字节信息?
(2)如果存储器由1K×1位RAM芯片组成.需要多少片?
(3)需要地址多少位作为芯片选择?
(4)试画出该存储器的结构图。
解:
设有一个具有12位地址和4位字长的存储器,
(1)该存储器能存储2K字节信息。
(2)如果存储器由1K×1位RAM芯片组成.需要16片。
(3)需要地址2位作为芯片选择。
(4)(图略)
4.某机字长16位,内存总容量为256KW,其中ROM占地址范围为00000H~OFFFFH,其余地址空间为RAM。
请用如下存贮芯片为该机设计一个存储器:
(1)ROM、RAM的容量各为多少?
(2)该主存的地址线、数据线各为多少根?
(3)用容量为32K*16的ROM芯片和64K*16的RAM芯片构成该存储器,需要RAM和ROM芯片各几片?
(4)画出存储器结构及其与CPU连接的逻辑框图
解:
(1)ROM64KRAM192K
(2)数据线有16根,地址线有18根。
(3)需ROM2片,需RAM3片。
(4)(图略)
5.什么是CPU?
CPU主要由哪些寄存器级的部件组成?
CPU是计算机中进行算术逻辑运算和指挥协调机器各大部件工作的部件。
IR、PSW、GR、ALU、PC等。
(图略)
6.画出单总线CPU内部框图(寄存器级),拟出加法指令ADDR1,(R2)的读取与执行流程。
源寻址方式采用寄存器间址方式。
解:
计算机组成原理试题
(一)
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______。
A.立即数和栈顶;
B.暂存器;
C.栈顶和次栈顶;
D.累加器。
2.______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______。
A.地址线、数据线和控制线三组传输线。
B.I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线;
C.I/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______。
A.128K;
B.64K;
C.64KB;
D.128KB。
5.主机与设备传送数据时,采用______,主机与设备是串行工作的。
A.程序查询方式;
B.中断方式;
C.DMA方式;
D.通道。
6.在整数定点机中,下述第______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______。
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______。
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______。
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______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______。
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;
D.以上都不对。
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;
D.以上都不对。
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
二、填空(共20分,每空1分)
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
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:
7
2
7
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:
7
2
7
OP
M
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:
T0A
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