计算机组成原理期末考试试题及答案6.docx
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计算机组成原理期末考试试题及答案6
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。
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_____B_。
A.128K;
B.64K;
C.64KB;
D.128KB。
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;
C.DMA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.基址存放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.变址存放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.由硬件形成中断效劳程序入口地址;
C.由硬件形成向量地址,再由向量地址找到中断效劳程序入口地址
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,以下方案中第____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〕。
13.DMA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16K×8位的存储器,其地址线和数据线的总和是__D____。
A.48;
B.46;
C.17;
D.22.
18.在间址周期中,__C____。
A.所有指令的间址操作都是相同的;
B.但凡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存放器间接寻址的指令,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。
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,假设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〕,那么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。
2.指令寻址的根本方式有两种,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=60ns﹑T2=50ns﹑T3=90ns﹑T4=80ns。
那么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,那么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〔m=1,2,4,8…〕个模块组成,每个模块有自己的地址和
数据存放器,假设存储器采用模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效劳程序包括保护现场、开中断、设备效劳|。
。
恢复现场和中断返回几局部。
1.A.A.2127(1-2-23)B.2-129C.2-128(-2-1-2-23)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根本操作。
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到达访问主存的目的,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存放器的内容。
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[A
B]补,并复原成真值。
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,到达速度匹配。
〔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以下图所示。
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。
答:
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〕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。
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:
T0Ad(IR)→R1;立即数→R1
T1(R1)+(ACC)→R2;ACC通过总线送ALU
T2R2→ACC;结果→ACC
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〕
答:
DMA接口主要由数据缓冲存放器、主存地址计数器、字计数器、设备地址存放器、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工作过程流程如下图。
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〕。
现有以下芯片及各种门电路〔门电路自定〕,如下图。
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。
答:
〔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〕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;〔1分〕
最小16K地址空间为用户程序区,选用2片8K×8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〕
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.设备效劳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根本操作。
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到达访问主存的目的,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存放器的内容。
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,到达速度匹配。
〔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,且有变址存放器和基址存放器,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:
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存放器、主存地址计数器、字计数器、设备地址存放器、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工作过程流程如下图。
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;〔1分〕
最小16K地址空间为用户程序区,选用2片8K×8位RAM芯片。
〔1分〕
〔3〕存储芯片的片选逻辑图〔5分〕
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