计算机组成原理白中英本科生试题库整理附答案.docx
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计算机组成原理白中英本科生试题库整理附答案
一、选择题
1从器件角度看,计算机经历了五代变化。
但从系统结构看,至今绝大多数计算机仍属于(B)计算机。
A并行B冯·诺依曼C智能D串行
2某机字长32位,其中1位表示符号位。
若用定点整数表示,则最小负整数为(A)。
A-(2
31-1)B-(230-1)C-(231+1)D-(230+1)
3以下有关运算器的描述,(C)是正确的。
A只做加法运算B只做算术运算C算术运算与逻辑运算D只做逻辑运算
4EEPROM是指(D)
A读写存储器B只读存储器C闪速存储器D电擦除可编程只读存储器
5常用的虚拟存储系统由(B)两级存储器组成,其中辅存是大容量的磁表面存储器。
Acache-主存B主存-辅存Ccache-辅存D通用寄存器-cache
6RISC访内指令中,操作数的物理位置一般安排在(D)
A栈顶和次栈顶B两个主存单元C一个主存单元和一个通用D两个通用寄存器
寄存器
7当前的CPU由(B)组成。
A控制器B控制器、运算器、cacheC运算器、主存D控制器、ALU、主存
8流水CPU是由一系列叫做“段”的处理部件组成。
和具备m个并行部件的CPU相比,一个m段流水CPU的吞吐能力是(A)。
A具备同等水平B不具备同等水平C小于前者D大于前者
9在集中式总线仲裁中,(A)方式响应时间最快。
A独立请求B计数器定时查询C菊花链D分布式仲裁
10CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是(C)。
A地址寄存器B指令计数器C程序计数器D指令寄存器
11从信息流的传输速度来看,(A)系统工作效率最低。
A单总线B双总线C三总线D多总线
12单级中断系统中,CPU一旦响应中断,立即关闭(C)标志,以防止本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中
断进行干扰。
A中断允许B中断请求C中断屏蔽DDMA请求
13下面操作中应该由特权指令完成的是(B)。
A设置定时器的初值B从用户模式切换到管理员C开定时器中断D关中断
模式
14冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是(B)。
A多指令流单数据流B按地址访问并顺序执行指令C堆栈操作D存贮器按内容选择地址
15在机器数(B)中,零的表示形式是唯一的。
A原码B补码C移码D反码
16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B补码运算的二进制减法器C原码运算的十进制加法器D补码运算的二进制加法器
器
17某计算机字长32位,其存储容量为256MB,若按单字编址,它的寻址范围是(D)。
A0—64MBB0—32MBC0—32MD0—64M
18主存贮器和CPU之间增加cache的目的是(A)。
A解决CPU和主存之间的B扩大主存贮器容量C扩大CPU中通用寄存器的D既扩大主存贮器容量,又扩
速度匹配问题数量
大CPU中通用寄存器的数
量
19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,另一个常需采用(C)。
A堆栈寻址方式B立即寻址方式C隐含寻址方式D间接寻址方式
20同步控制是(C)。
A只适用于CPU控制的方B只适用于外围设备控制的C由统一时序信号控制的方D所有指令执行时间都相同
式方式式的方式
21描述PCI总线中基本概念不正确的句子是(CD)。
APCI总线是一个与处理BPCI总线的基本传输机制CPCI设备一定是主设备D系统中只允许有一条PCI
器无关的高速外围设备是猝发式传送总线
22CRT的分辨率为1024×1024像素,像素的颜色数为256,则刷新存储器的容量为(B)
A512KBB1MBC256KBD2MB
23为了便于实现多级中断,保存现场信息最有效的办法是采用(B)。
A通用寄存器B堆栈C存储器D外存
24特权指令是由(C)执行的机器指令。
A中断程序B用户程序C操作系统核心程序DI/O程序
25虚拟存储技术主要解决存储器的(B)问题。
A速度B扩大存储容量C成本D前三者兼顾
26引入多道程序的目的在于(A)。
A充分利用CPU,减少等B提高实时响应速度C有利于代码共享,减少主D充分利用存储器
待CPU时间
辅存信息交换量
27下列数中最小的数是(C)
A(101001)2B(52)8C(101001)BCDD(233)16
28某DRAM芯片,其存储容量为512×8位,该芯片的地址线和数据线的数目是(D)。
A8,512B512,8C18,8D19,8
29在下面描述的汇编语言基本概念中,不正确的表述是(D)。
A对程序员的训练要求来B汇编语言对机器的依赖性C用汇编语言编写程序的难D汇编语言编写的程序执行
说,需要硬件知识高度比高级语言小速度比高级语言慢
30交叉存储器实质上是一种多模块存储器,它用(A)方式执行多个独立的读写操作。
A流水B资源重复C顺序D资源共享
31寄存器间接寻址方式中,操作数在(B)。
A通用寄存器B主存单元C程序计数器D堆栈
32机器指令与微指令之间的关系是(A)。
A用若干条微指令实现一B用若干条机器指令实现一C用一条微指令实现一条机D用一条机器指令实现一条
条机器指令条微指令器指令微指令
33描述多媒体CPU基本概念中,不正确的是(CD)。
A多媒体CPU是带有MMXBMMX是一种多媒体扩展结CMMX指令集是一种多指令D多媒体CPU是以超标量结
技术的处理器构流多数据流的并行处理指
构为基础的CISC机器
令
34在集中式总线仲裁中,(A)方式对电路故障最敏感。
A菊花链B独立请求C计数器定时查询D
35流水线中造成控制相关的原因是执行(A)指令而引起。
A条件转移B访内C算逻D无条件转移
36PCI总线是一个高带宽且与处理器无关的标准总线。
下面描述中不正确的是(B)。
A采用同步定时协B采用分布式仲裁策略C具有自动配置能力D适合于低成本的小系统
议
37下面陈述中,不属于外围设备三个基本组成部分的是(D)。
A存储介质B驱动装置C控制电路D计数器
38中断处理过程中,(B)项是由硬件完成。
A关中断B开中断C保存CPU现场D恢复CPU现场
39IEEE1394是一种高速串行I/O标准接口。
以下选项中,(D)项不属于IEEE1394的协议集。
A业务层B链路层C物理层D串行总线管理
40运算器的核心功能部件是(B)。
A数据总线BALUC状态条件寄存器D通用寄存器
41某单片机字长32位,其存储容量为4MB。
若按字编址,它的寻址范围是(A)。
A1MB4MBC4MD1MB
42某SRAM芯片,其容量为1M×8位,除电源和接地端外,控制端有E和R/W#,该芯片的管脚引出线数目是(D)。
A20B28C30D32
43双端口存储器所以能进行高速读/写操作,是因为采用(D)。
A高速芯片B新型器件C流水技术D两套相互独立的读写电路
44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以外,另一个数常需采用(C)。
A堆栈寻址方式B立即寻址方式C隐含寻址方式D间接寻址方式
45为确定下一条微指令的地址,通常采用断定方式,其基本思想是(C)。
A用程序计数器PC来产B用微程序计数器μPC来产C通过微指令顺序控制字段D通过指令中指定一个专门
生后继微指令地址生后继微指令地址由设计者指定或由设计者字段来控制产生后继微指
指定的判别字段控制产生令地址
后继微指令地址
二、填空题
1字符信息是符号数据,属于处理(非数值)领域的问题,国际上采用的字符系统是七单位的
(ASCII)码。
P23
2按IEEE754标准,一个32位浮点数由符号位S(1位)、阶码E(8位)、尾数M(23位)三个域组
成。
其中阶码E的值等于指数的真值(e)加上一个固定的偏移值(127)。
P17
3双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构,其中前者采用(空间)并行技术,
后者采用(时间)并行技术。
P86
4衡量总线性能的重要指标是(总线带宽),它定义为总线本身所能达到的最高传输速率,单位是兆
字节每秒(MB/s)。
P186
5在计算机术语中,将ALU控制器和(cache)存储器合在一起称为(CPU)。
P139
6数的真值变成机器码可采用原码表示法,反码表示法,(补码)表示法,(移码)表示法。
P19
-P21
7广泛使用的(SRAM)和(DRAM)都是半导体随机读写存储器。
前者的速度比后者快,但集成度
不如后者高。
P66
8反映主存速度指标的三个术语是存取时间、(存储周期)和(存储器带宽)。
P66
9形成指令地址的方法称为指令寻址,通常是(顺序)寻址,遇到转移指令时(跳跃)寻址。
P123
10CPU从(主存中)取出一条指令并执行这条指令的时间和称为(指令周期)。
11定点32位字长的字,采用2的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是(-2的31次方到2的31
次方减1)。
P20
12IEEE754标准规定的64位浮点数格式中,符号位为1位,阶码为11位,尾数为52位,则它能表示的
最大规格化正数为(+[1+(1-
52
2)]
1025
2)。
P18?
?
?
?
13浮点加、减法运算的步骤是(0操作处理)、(比较阶码大小并完成对阶)、(尾数进行加
或减运算)、(结果规格化并进行舍入处理)、(溢出处理)。
P52
14某计算机字长32位,其存储容量为64MB,若按字编址,它的存储系统的地址线至少需要(14)条。
64
1024
32
14
KB=2048KB寻(址范围)=20488(化为字的形式)2
15一个组相联映射的Cache,有128块,每组4块,主存共有16384块,每块64个字,则主存地址共(20)
位,其中主存字块标记应为(8)位,组地址应为(6)位,Cache地址共(7)位。
18
2=1638464
字2
16384
8=
1284
2
128
4
6=
2
7=128
16CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫(指令周期),它通常包含若干个(CPU周期),
而后者又包含若干个(时钟周期)。
P131
17计算机系统的层次结构从下至上可分为五级,即微程序设计级(或逻辑电路级)、一般机器级、操作系统
级、(汇编语言)级、(高级语言)级。
P13
18十进制数在计算机内有两种表示形式:
(字符串)形式和(压缩的十进制数串)形式。
前者主要用在
非数值计算的应用领域,后者用于直接完成十进制数的算术运算。
P19
19一个定点数由符号位和数值域两部分组成。
按小数点位置不同,定点数有(纯小数)和(纯整数)
两种表示方法。
P16
20对存储器的要求是容量大、速度快、成本低,为了解决这三方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结
构,即(高速缓冲存储器)、(主存储器)、(外存储器)。
P66
21高级的DRAM芯片增强了基本DRAM的功能,存取周期缩短至20ns以下。
举出三种高级DRAM芯片,它
们是(FPM-DRAM)、(CDRAM)、(SDRA)M。
P75
22一个较完善的指令系统,应当有(数据处理)、(数据存储)、(数据传送)、(程序控制)
四大类指令。
P119
23机器指令对四种类型的数据进行操作。
这四种数据类型包括(地址)型数据、(数值)型数据、
(字符)型数据、(逻辑)型数据。
P110
24CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是(指令寄存器),指示下一条指令地址的寄存器是(程
序寄存器),保存算术逻辑运算结果的寄存器是(数据缓冲寄冲器)和(状态字寄存器)。
P129
25数的真值变成机器码时有四种表示方法,即(原码)表示法,(补码)表示法,(移码)表
示法,(反码)表示法。
P19-P21
26主存储器的技术指标有(存储容量),(存取时间),(存储周期),(存储器带宽)。
P67
27cache和主存构成了(内存储器),全由(CPU)来实现。
P66
31接使用西文键盘输入汉字,进行处理,并显示打印汉字,要解决汉字的(输入编码)、(汉字内码)
和(字模码)三种不同用途的编码。
P24
三、简答题
1假设主存容量16M×32位,Cache容量64K×32位,主存与Cache之间以每块4×32位大小传送数据,请确定直接映射
方式的有关参数,并画出内存地址格式。
解:
64条指令需占用操作码字段(OP)6位,源寄存器和目标寄存器各4位,寻址模式(X)2位,形式地址(D)
16位,其指令格式如下:
3126252221181716150
OP目标源XD
寻址模式定义如下:
X=00寄存器寻址操作数由源寄存器号和目标寄存器号指定
X=01直接寻址有效地址E=(D)
X=10变址寻址有效地址E=(Rx)+D
X=11相对寻址有效地址E=(PC)+D
其中Rx为变址寄存器(10位),PC为程序计数器(20位),位移量D可正可负。
该指令格式可以实现RR型,RS型
寻址功能。
2指令和数据都用二进制代码存放在内存中,从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。
解:
计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据,在时间上,取指周期从内存中取出的是指令,而执行周期
从内存取出或往内存中写入的是数据,在空间上,从内存中取出指令送控制器,而执行周期从内存从取的数据送运算器、
往内存写入的数据也是来自于运算器。
4用定量分析方法证明多模块交叉存储器带宽大于顺序存储器带宽。
证明:
假设
(1)存储器模块字长等于数据总线宽度
(2)模块存取一个字的存储周期等于T.
(3)总线传送周期为τ
(4)交叉存储器的交叉模块数为m.
交叉存储器为了实现流水线方式存储,即每通过τ时间延迟后启动下一模快,应满足
T=mτ,
(1)
交叉存储器要求其模快数>=m,以保证启动某模快后经过mτ时间后再次启动该模快时,它的上次存取操作已经完成。
这样连续读取m个字所需要时间为
t1=T+(m–1)τ=mг+mτ–τ=(2m–1)τ
(2)
故交叉存储器带宽为W1=1/t1=1/(2m-1)τ(3)
而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为t2=mT=m
2
×τ(4)
存储器带宽为W2=1/t2=1/m
2
×τ(5)
比较(3)和
(2)式可知,交叉存储器带宽>顺序存储器带宽。
10列表比较CISC处理机和RISC处理机的特点。
比较内容CISCRISC
指令系统复杂、庞大简单、精简
指令数目一般大于200一般小于100
指令格式一般大于4一般小于4
寻址方式一般大于4一般小于4
指令字长不固定等长
可访存指令不加限定只有LOAD/STORE指令
各种指令使用频率相差很大相差不大
各种指令执行时间相差很大绝大多数在一个周期内完成
优化编译实现很难较容易
程序源代码长度较短较长
控制器实现方式绝大多数为微程序控制绝大部分为硬布线控制
软件系统开发时间较短较长
11设存储器容量为128M字,字长64位,模块数m=8,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
存储周期T=200ns,数
据总线宽度为64位,总线传送周期
τ=50ns。
问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
15PCI总线中三种桥的名称是什么?
简述其功能。
解:
PCI总线有三种桥,即HOST/PCI桥(简称HOST桥),PCI/PCI桥,PCI/LAGACY桥。
在PCI总线体系结
构中,桥起着重要作用:
(1)它连接两条总线,使总线间相互通信。
(2)桥是一个总线转换部件,可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上,从而使系统中任意
一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。
(3)利用桥可以实现总线间的猝发式传送。
17画图说明现代计算机系统的层次结构。
P13-14
5级高级语言级编译程序
4级汇编语言级汇编程序
3级操作系统级操作系统
2级一般机器级微程序
1级微程序设计级直接由硬件执行
18CPU中有哪几类主要寄存器?
用一句话回答其功能。
解:
A,数据缓冲寄存器(DR);B,指令寄存器(IR);C,程序计算器PC;D,数据地址寄存器(AR);通用寄
存器(R0~R3);F,状态字寄存器(PSW)
24简要总结一下,采用哪几种技术手段可以加快存储系统的访问速度?
①内存采用更高速的技术手段,②采用双端口存储器,③采用多模交叉存储器
25求证:
[-y]补=-[y]补(mod2
n+1)
证明:
因为[x-y]补=[x]补-[y]补=[x]补+[-y]补
又因为[x+y]补=[x]补+[y]补(mod2
n+1
)所以[y]补=[x+y]补-[x]补
又[x-y]补=[x+(-y)]补=[x]补+[-y]补所以[-y]补=[x-y]补-[x]补
[y]补+[-y]补=[x+y]补+[x-y]补-[x]补-[x]补=0故[-y]补=-[y]补(mod2
n+1)
29设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化数x,真值表示为x=(-1)s×(1.M)×2E-127
问:
它所能表示的规格化最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少?
解:
(1)最大正数(2)最小正数
011111111111111111111111111
11111
000000000000000000000000000
X=[1+(1-2
(3)最小负数
-23)]×2
127
000
-128
X=1.0×2
(4)最大负数
00
1111111111111111111111111
100000000000000000000000
11
X==-[1+(1-2
11111
-23)]×2
127
000
X=-1.0×2
-128
00000
30画出单级中断处理过程流程图(含指令周期)。
35写出下表寻址方式中操作数有效地址E的算法。
序号寻址方式名称有效地址E说明
1立即A操作数在指令中
2寄存器Ri操作数在某通用寄存器Ri中
3直接DD为偏移量
4寄存器间接(Ri)(Ri)为主存地址指示器
5基址(B)B为基址寄存器
6基址+偏移量(B)+D
7比例变址+偏移量(I)*S+DI为变址寄存器,S比例因子
8基址+变址+偏移量(B)+(I)+D
9基址+比例变址+偏移量(B)+(I)*S+D
10相对(PC)+DPC为程序计数器
40为什么在计算机系统中引入DMA方式来交换数据?
若使用总线周期挪用方式,DMA控制器占用总线进行数据交换期
间,CPU处于何种状态?
P253、254
为了减轻cpu对I/O操作的控制,使得cpu的效率有了提高。
可能遇到两种情况:
一种是此时CPU不需要访内,如CPU正在执行乘法命令;另一种情况是,I/O设备访内优先,因为
I/O访内有时间要求,前一个I/O数据必须在下一个访内请求到来之前存取完毕。
41何谓指令周期?
CPU周期?
时钟周期?
它们之间是什么关系?
指令周期是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。
CPU周期又称机器周期,CPU访问一次内存所花的时间较长,因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。
一个指令
周期常由若干CPU周期构成
时钟周期是由CPU时钟定义的定长时间间隔,是CPU工作的最小时间单位,也称节拍脉冲或T周期
47比较cache与虚存的相同点和不同点。
相同点:
(1)出发点相同;都是为了提高存储系统的性能价格比而构造的分层存储体系。
(2)原理相同;都是利用了程
序运行时的局部性原理把最近常用的信息块从相对慢速而大容量的存储器调入相对高速而小容量的存储器.
不同点:
(1)侧重点不同;cache主要解决主存和CPU的速度差异问题;虚存主要是解决存储容量问题。
(2)数据通路
不同;CPU与cache、主存间有直接通路;而虚存需依赖辅存,它与CPU间无直接通路。
(3)透明性不同;cache对系统程
序员和应用程序员都透明;而虚存只对应用程序员透明。
(4)未命名时的损失不同;主存未命中时系统的性能损失要远大
于cache未命中时的损失。
48设[N]补=anan-1⋯a1a0,其中an是符号位。
证明:
当N≥0,an=0,真值N=[N]
补=an-1⋯a1a0=
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