计算机组成原理试题集35267.docx
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计算机组成原理试题集35267
第一章计算机系统概述
一.填空题
1.冯.诺伊曼机的设计思想是_________________________________________。
2.在计算机术语中,将ALU控制器和__________存储器合在一起称为_____________。
3.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、__________级、____________级。
4.计算机的软件通常分为___________和____________两大类。
5.计算机系统中的存储器分为内存和__________。
在CPU执行程序时必须将指令放存在___
________中。
6.用来管理计算机系统的资源并调度用户的作业程序的软件_________,负责将高级语言的
源程序翻译成目标程序的软件称为___________。
7.计算机存储器的最小单位为__________。
1K容量的存储器能够存储__________个这样的
基本单位。
8.将计算机中一部分软件永恒地存在只读存储器中称为_________。
9.完整的计算机系统应包括__________和__________。
10.汇编语言是一种面向机器的语言,对_________依赖性强,用汇编语言编制的程序的执行
速度比高级语言__________。
11.计算机的硬件包括运算器、控制器,存储器、_________和_________五部分
12.计算机硬件的技术指标主要包括__________、存储容量和__________。
13.输入输出设备和辅助存储器统称为___________。
14.常用的辅助存储设备包有_________和________等。
15.计算机能够唯一执行的语言是__________。
解答:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
二.综合应用题
解答:
三.设计分析
解答:
第二章运算方法和运算器
一.填空题
1.已知[x]补=0100110,则[x]原=__________,真值=________
__。
2.A的ASCII码为41H,如果用偶校验码校验,最高位为校验位,则编码为_________。
3.在变形补码进行加减法运算时,若运算结果中两个符号位_______,表示发生了溢出。
若结果的两个符号位为_______表示发生了正溢出。
4.已知[X]补=11011010,其中最高位为符号位,则[2X]补=____
__________,
[(1/2)X]补=__________。
5.在单符号位进行加减法运算时,若_______________________,表示发生了溢出。
6.数的真值变成机器码可采用原码表示法,反码表示法,_______表示法,_________表示
法。
7.机器字长为32位,定点表示时,数符1位,尾数31位。
则:
定点整数表示时,
最大正数值=____________,最小负数值=____________。
8.若浮点数x的IEEE754标准存储格式为(41360000)16,其浮点数的十进制数
值为_____________。
9.(20.59375)10的IEEE754标准32位浮点数的十六进制存储格式为___________
____。
10.(5/32)10的IEEE754标准32位浮点数的十六进制存储格式为______________
。
11.(-4120)10的IEEE754标准32位浮点数的十六进制存储格式为_____________
_____。
12.将十六进制的IEEE754单精度浮点数存储格式42E48000转换成十进制数,其十进制数值
为____________。
13.假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非规格化浮点数x,真值表示为:
x=(-1)s×(1.M)×2E-128它所表示的最大正数为_________
、最小正数为_________。
14.假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非规格化浮点数x,真值表示为:
x=(-1)s×(1.M)×2E-128它所表示的最大负数为______、
最小负数为是多少_________。
15.设某机字长为8位(含一位符号位),若[x]补=11001001,则x所表示的十进
制数的真值为_______,[(1/4)x]补=________。
16.带符号位的编码方式中,零的表示唯一的有______码和______码。
17.机器数为补码表示,字长16位(含一位符号位),用十六进制写出对应整数定点机的最大
整数补码是_________,最小负数补码是_________。
18.在整数定点机中,采用1为符号位,若寄存器的内容为10000000。
当它表示为原码是,其
对应的真值为________;当它表示为补码时,其对应的真值为_________。
(答案均用十进制
表示)
19.一个浮点数,当其尾数右移时,欲使其值不变,阶码必须________。
尾数右移一位,阶
码___________。
20.机器数字长为8位(含1位符号位),当x=-127(十进制)时,[x]补=_______
___,
[x]移=_____________。
21.机器数字长为8位(含1位符号位),若机器数为81H,当它表示原码时,等价的十进制整数
为________,当它表示为补码时等价的十进制整数为__________。
22.设机器代码为FCH,机器数为补码形式(1位符号位),则对应的十进制真值为_________(
真值用十进制表示),其原码形式为_______(原码用十六进制表示)。
23.设x=-25/32,则[x]补=__________,[(1/2)x]补=_____
______。
24.设x=-25/32,则[-x]补=____________,[(1/4)x]补=__
________。
25.一个具有二级先行进位的32位ALU电路需要________片74181芯片和_________片74182芯
片。
26.原码的符号位为1,该数为负数。
若补码的符号位为1,则该数为_______;若移码的符号
位为1,则该数为_________。
27.若[x]补=1.0000000,则x=_____________,若[x]补=100000
00,则x=______________。
28.原码的移位规则是符号位不变,数值部分左移或右移,移出的空位填“0”。
补码的移位规则是补码的左移时符号位不变,数值部分左移,最低位移出的空位填_____
___;
补码右移时符号位不变,数值部分右移,最高位移出的空位填________。
29.补码的数值部分不变,符号取反,即得________码,补码包括符号位在内各位取反末位
加1得_______。
30.x=+011,y=+110,求和[x-y]移=____________。
解答:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
二.综合应用题
1.已知x=0.10011101,y=-0.1110,用不恢复余数阵列除法器计算x÷y。
2.设某机字长为8位,给定十进制数:
x=+49,y=-74。
试按补码运算规则计算下列各题
,并判断溢出情况。
(1)[x]补-[y]补
(2)[-x]补+[(1/
2)x]补
3.设x=-15,y=-13,输入数据用补码表示,用带求补器的补码阵列乘法器求出乘积x×y=
?
并用十进制数乘法验证。
4.已知x=0.10011101,y=0.1110,用不恢复余数法求x÷y(计算出商和余数)。
5.设x=+15,y=-13,用带求补器的原码阵列乘法器求出两数的乘积
x×y=?
。
并用十进制数乘法验证。
6.已知x=+0.10101,y=+0.11110,请用加减交替法求x÷y(计算出商和余数,商值计算
到小数点后面5位)。
7.设x=2010×0.11011011,y=2100×(-0.10101100),利用
浮点数运算器的运算方法计算
x+y。
(提示:
浮点运算器的运算步骤为0操作数的检查、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。
)
8.已知x=0.10110,y=0.111,请用不恢复余数法计算[x÷y]补(计算出商和
余数,商值计算到小数点后面3位)。
9.知x=-0.01111,y=+0.11001,计算x+y,要写出详细过程步骤,如果有溢出,要进行
溢出检测。
10.已知x=-0.01111,y=+0.11001,求:
①[x]补,[-x]补,[y]补,[-y]补;②x+
y,x-y,判断加减运算是否溢出。
11.设有两个十进制数:
x=-0.875×21,y=0.625×22。
(1)将x和y的尾数转化为二进制补码形式;
(2)设阶码2位,阶符1位,数符1位,尾数3位。
通过补码运算规则求出z=x-y的二进制
浮点规格化结果。
12.有两个浮点数N1=2j1×S1,N2=2j2×
S2,其中阶码用4位移码、尾数用8位原码表示(含1位符号位)。
设j1=(11)2
S1=(+0.0110011)2,j2=(-10)2,S2=(+0.
1101101)2,求N1+N2,写出运算步骤及结果。
13.设两个浮点数N1=2j1×S1,N2=2j2×
S2,其中阶码3位(移码),尾数4位,数符1位。
设:
j1=(-10)2,S1=(+0.1001)2
j2=(+10)2,S2=(+0.1011)2
求:
N1×N2,写出运算步骤及结果,积的尾数占4位,按原
码阵列乘法器计算步骤求尾数之积。
14.已知二进制数x=0.10110,y=-0.10011,设计算机字长为8位(其中1位符号位),试用
双符号位的补码定点小数计算求x+y,x-y的值,并判断是否溢出。
15.已知x=0.1011,y=-0.1010,用原码一位乘法求x×y的值,要求写出计算机中的运算步
骤。
解答:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
三.设计分析
1.设计一个无符号位的二位二进制乘法器。
可以任意选择若干一位二进制全加器和各种基
本逻辑门电路。
2.有若干74181和74182器件,可以任意选择以上两种器件设计以下两种方案的32位ALU(只
需画出进位之间的联系),并比较两种方案的速度及集成电路片数。
(1)采用单重分组(组内并行进位,组间串行进位)进位结构;
(2)采用双重分组(二级先行进位)进位结构。
解答:
1.
2.
第三章内部存储器
一.填空题
1.一个4路组相联Cache由64个行组成;主存储器包含4K个块,每块128个字。
存储系统按字
寻址。
则内存地址需要()位二进制数来表示、其中标记位有()位。
2.在全相联映射方式中,主存的某一块可以拷贝到Cache中的(),Cache的命
中率()。
3.存储器和CPU连接时,要完成地址总线的连接;()总线的连接和()
控制的连接,方能正常工作。
4.主存储器容量通常以KB表示,其中K=______;硬盘容量通常以GB表示,其中G=______K。
5.主存储器的性能指标主要是()、()、存储周期和存储器带宽。
6.某存储器有4个模块,每个模块的容量为256K×32位,存储周期为200ns,总线传送周期
为50ns,一个存储周期读出4个字节,则数据总线有条,现CPU要从此存储器中连
续读取4个字,四个模块采用交叉方式需要时间为()ns
7.某计算机的页式虚存管理中,采用长度为32字的页,内存中共有64个物理页,而逻辑页
共有1024个,则虚拟地址共有()位,物理地址共有()位。
8.某存储器容量为32字,字长64位,模块数m=4,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。
顺序存储器的带宽是(
),交叉存储器的带宽是()。
9.主存与cache的地址映射有全相联映射,()和()三种方式。
10.一个组相联映射的Cache,有128个行,每组4块。
主存共有16384个块,每块64个字,则
主存地址共()位,其中组地址应该为()位。
11.广泛使用的()和()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。
12.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()并行技术
,后者采用()并行技术。
13.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,即主存、()和()。
14.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。
举出两种高级DRAM
芯片,它们是()、()。
15.一个组相联映射的Cache,有128个行,每组4块。
主存共有16384个块,每块64个字,则
主存地址共()位,其中主存字块地址应为()位。
16.虚拟存储器分为页式、()式、()式三种。
17.反映主存速度指标的三个术语是存取时间、()和()。
18.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
()条。
19.CPU可以直接访问()和Cache,但不能直接访问()。
20.虚拟存储器系统中,CPU根据指令生成的地址是(),经过转换后的地址是(
)。
21.存储器的容量单位中,1KB=()B,1GB=()B。
22.一个四路组相联Cache共有64个块,主存共有8192块,则主存地址中标记为有(
)位,组号()位。
23.如果Cache有128个行,则直接映射方式下,主存的第i块映射到Cache的第()
行。
24.一个n路组相联映射Cache,Cache共有M个行。
当n=1时,该Cache变成()映
射,当n=M是,该Cache又变成()映射。
25.由1024×1024阵列构成1M×1位DRAM存储芯片的刷新周期为8ms,读写周期为1µs。
若采
用集中式刷新需要()µs进行正常读写操作,()µs进行刷新操作。
26.欲组成一个64K×16位的存储器,若选用32K×8位的芯片,共需()片,若选用
16K×1位的芯片,共需()片。
27.写操作时,对Cache和主存单元同时修改的方法称为(),若每次只暂时写入C
ache,直到替换时才写入主存的方法称为()。
28.虚拟存储器通常由主存和()两级组成,为了要运行某个程序,必须把(
)映射到主存的物理地址空间。
29.由16KB的Cache和16MB的内存构成的存储系统的存储容量为()。
30.一个组相联映射的Cache,有128个行,每组4块。
主存共有16384个块,每块64个字,则
主存地址中组地址应该为()位,Cache地址共()位。
解答:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
二.综合应用题
1.设存储器的容量为32字,字长为64位,模块数m=4,分别利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t=50ns,.问顺序存储器和交叉存
储器的带宽各是多少?
2.一个Cache由256行构成,主存包含4096个块,每块由256个字组成。
访存地址为字地址。
(1)求一个主存地址有多少位?
一个cache地址有多少位?
(2)在全相联映射方式设计主存地址格式(即主存地址分为几段,每段几位)。
(3)在直接映射方式设计主存地址格式(即主存地址分为几段,每段几位)。
(4)在4路组相联映射方式设计主存地址格式(即主存地址分为几段,每段几位)。
3.一个组相联映象Cache由64行构成,每组包含4个行。
主存包含4096个块,每块由128字组
成。
访存地址为字地址。
(1)求一个主存地址有多少位?
一个cache地址有多少位?
(2)计算主存地址格式中,区号、组号、块号和块内地址字段的位数。
4.CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为3800次,主存完成存取的次数为200次,已
知cache存取周期为50ns,主存为250ns。
求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
5.某计算机系统的内存系统由cache和主存构成,cache的存取周期为50ns,主存的存取周
期为250ns。
已知在一段给定的时间内,CPU共访问内存系统5000次,其中250次访问到主存。
问
(1)cache的命中率是多少?
(2)CPU访问内存系统的平均时间是多少?
(3)cache-主存系统的访问效率是多少?
6.设有一个cache的容量为2k字,每行为16字,求:
(1)该cache可容纳多少个行?
(2)如果主存容量为256k字,则有多少个块?
(3)主存的地址有多少位?
Cache的地址有多少位?
(4)在直接映射方式下,主存中的第i块映射到Cache中的哪一个行中?
(5)进行地址映射时,存储器的地址分成哪几段?
各段分别有多少位?
7.设存储器容量为64M字,字长为64位,模块数m=8,分别用顺序和交叉方式进行组织。
存
储周期T=100ns,数据总线宽度为64位,总线传送周期?
=50ns。
求:
顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
8.设主存容量512KB,Cache容量4KB,每个块16个字,字长32位。
(1)Cache地址多少位?
Cache共有多少行?
(2)主存地址多少位?
可容纳多少个块?
(3)在直接地址映射方式下,主存的第几个块映射到Cache中的第5块(设起始块是第1
块)。
(4)画出直接映射方式下主存地址地段中各段的位数。
9.设主存容量512K×16位,Cache容量4096×16位,块长4个16位的字,访存地址为字地址
。
(1)直接映射方式下,设计主存的地址格式。
(2)全相联映射方式下,设计主存的地址格式。
(3)二路组相联映射方式下,设计主存的地址格式。
(4)若主存容量为512K×32位,块长不变,在四路组相联映射方式下,设计主存的地址
格式。
10.某计算机的主存地址空间大小为256M,按字节编址。
指令Cache分离,均有8个Cache行,
每个Cache行大小为64MB,数据Cache采用直接映射方式,(勤思教育)现有两个功能相同的
程序A和B,其伪代码如下:
程序A:
inta[256][256];
......
intsum_array1()
{
inti,j,sum=0;for(i=0;i<256;i++)
for(j=0;j<256;j++)
sum+=a[i][j];
returnsum;
}
程序B:
inta[256][256];
......
intsum_array2()
{
inti,j,sum=0;for(j=0;j<256;j++)
for(i=0;i<256;i++)
sum+=a[i][j];
returnsum;
}
假定int类型数据用32位补码表示,程序编译时i,j,sum均分配在寄存器中,数组a按行
优先方式存放,其地址为320(十进制)。
请回答,要求说明理由或给出计算过程。
(1)、若不考虑用于Cache一致维护和替换算法的控制位,则数据Cache的总容量为多少?
(2)、数组元素a[0][31]和a[1][1]各自所在的主存块对应的Cache行号分别是多少(Cache
行号从0开始)
(3)、程序A和B得数据访问命中率各是多少?
哪个程序的执行时间短?
11.有一个计算机,主存容量1MB,字长1B,块大小16B,Cache容量64KB。
若Cache采用直接
映射方式,请写出如下内存地址的标记,行号,块内地址。
(1)01234;
(2)CABBE。
12.设某机算计采用直接映射方式,已知主存容量为4MB,Cache容量为4096B,块长度为8个
字,字长32位。
(1)画出主存地址各字段的分布框图,说明每个字段的名称及位数;
(2)设初始时Cache为空,若CPU依次从主存的第0、1、2、……、98、99号100个字(主存
一次读出一个字),并重复按次次序读10次,问命中率是多少?
(3)如果Cache的存取时间为50ns,主存的存取时间为500ns,根据
(2)求出的命中率计算
平均存取时间。
13.
下表中表示使用页表的虚实地址转换条件,页表存放在相联存储器中,其容量为8个存
储单元,问:
(1)当CPU按虚地址1去访问主存时,主存的实地址码是多少?
(2)当CPU按虚地址2去访问主存时,主存的实地址码是多少?
(3)当CPU按虚地址3去访问主存时,主存的实地址码是多少?
页表
187px"> 页号 192px"> 该页在主存中的起始地址
187px"> 33 192px"> 42000
187px"> 25 192px"> 如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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