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计算机组成原理模拟题概述
计算机组成原理模拟题
一、填空题
1.典型的冯.诺依曼计算机是以(运算器)为中心的,指令是(按顺序)执行的.
2.系统总线按传输信息的不同可分为三类:
(数据总线)、(地址总线)、和(操作总线)。
3.机器数为补码,字长16位(含1位符号位),用十六进制写出对应于整数定点机
的最大正数补码是(7FFF)、最小负数补码是(8000)。
4.(控制器)负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列。
5..存储单元组成的,存储单元的编号称为(单元地址)。
6.机与设备交换信息的控制方式中,(中断)方式主机与设备是并行进行的。
7计算机中存放当前指令地址的寄存器叫(指令寄存器)。
8.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做(指令周期)。
(1)指令周期是指CPU执行一条指令的时间。
指令周期:
取出并执行一条指令的时间。
机器周期:
通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。
(也就是计算机完成一个基本操作所花费的时间)时钟周期:
处理操作的最基本单位。
(CPU的主频)指令周期、机器周期和时钟周期之间的关系:
指令周期通常用若干个机器周期表示,而机器周期时间又包含有若干个时钟周期。
。
9.CPU的主频为8MHz,若每个机器周期包含4个时钟周期,该机的平均执行速度为0.8MIPS,则该机的时钟周期为(0.125)µs,平均指令周期为(1.25)µs,每个指令周期含(2.5)机器周期。
10.计算机硬件包括(控制器)、(存储器)、(运算器)、输入设备和输出设备。
二、选择题
1.存储字是指(A)。
A.存放在一个存储单元中的二进制代码组合B.存放在一个存储单元中的二进制代码位数(存储字长)
C.存储单元的集合D.机器指令
2.设机器字长为32位,存储容量为16MB,若按双字编址,其寻址范围是(B)
A.8MBB.2MC.4MD.2MB
3.一个16K*32位的存储器,其地址线和数据线的总和是(B)。
A.48B.46C.36D.42
4.在三种集中式总线控制中,独立请求方式响应时间最快,是以(B)为代价的。
A.增加处理机的开销B.增加控制线数
C.增加处理机的开销和增加控制线数D.减少处理机的开销
5.计算机使用总线结构便于增减外设,同时(C)。
A.减少了信息传输量B.提高了信息的传输速度
C.减少了信息传输线的条数D.增加了信息传输线的条数
6.零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.存储器
7.CPU是指(B)。
A.控制器B.运算器和控制器
C.运算器、控制器和主存D.控制部件和执行部件
?
8.程序计数器的位数取决于()。
A.存储器的容量B.机器字长
C.指令字长D.寄存器字长
9.同步控制是(B)。
A.只适用于CPU控制的方式B.由统一时序信号控制的方式
C.所有指令执行时间都相同的方式D.所有指令执行时间都不同的方式
10.微程序放在(B)中。
A.存储器控制器中B.控制存储器中C.主存储器中D.高速缓冲存储器中
11.计算机硬件能直接执行的只有(B)。
A.符号语言B.机器语言C.机器语言和汇编语言D.汇编语言
12.在cache的地址映射中,若主存中的任意一块均可映射到cache内的任意一块的位置上,则这种方法称为(A)。
A.全相联映射B.直接映射C.组相联映射D.混合映射
13.某计算机字长为32位,其存储容量为4GB,若按双字编址,它的寻址范围是(B)。
A.4GB.0.5GC.8GD.2G
14.采用DMA方式传送数据时,每传送一个数据就要占用一个(C)时间。
A.指令周期B.机器周期
C.存储周期D.总线周期
?
15.在()控制的I/O信息交换方式下,外部设备是完全被动的。
A.程序查询方式
B.中断方式
C.DMA方式
D.通道方式
16.主机与I/O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、都一样
17.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
18.在三种集中式控制方式中,独立请求方式响应时间最快,是以(B)为代价的。
A、增加处理机的开销
B、增加控制线数
C、增加处理机的开销和增加控制线数
D、以上都不对
19.设X为整数,[X]补=1,X1X2X3X4,满足(C)时,X>-8成立。
A、X1=0,X2~X4至少有一个为1B、X1=0,X2~X4任意
C、X1=1,X2~X4至少有一个为1D、X1=1,X2~X4任意
20.某计算机字长32位,其存储容量为8MB,若按字编址,它的寻址范围是(C)。
A、0-4MB、0-8MBC、0-2MD、0-4MB
21.四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合,具有如下进位传送功能(B)。
A、行波进位B、组内先行进位,组间先行进位
C、组内先行进位,组间行波进位D、组内行波进位,组间先行进位
22.如果浮点数用补码表示,则判断下列哪一项的运算结果是规格化数(C)。
A、1.11000B、0.01110C、1.00010D、0.01010
23.在多级存储体系中,“cache—主存”结构的作用是解决(D)的问题。
A、主存容量不足B、主存与辅存速度不匹配
C、辅存与CPU速度不匹配D、主存与CPU速度不匹配
24.中断向量地址是(C)。
A、子程序入口地址B、中断服务程序入口地址
C、中断服务程序入口地址的地址D、中断返回地址
25.不具有自同步能力的记录方式是(A)。
A、NRZ1B、MFMC、PMD、以上都不对
26.寄存器间接寻址方式中,操作数处在(B)。
A.通用寄存器B.主存单元
C.程序计数器D.堆栈
27.计算机操作的最小时间单位是(A)
A.时钟周期B.指令周期C.CPU周期D.微指令周期
三、分析题:
1.为什么要把存储系统分成若干个不同的层次?
主要有哪些层次?
因为计算机应用领域的扩大,需要执行和可执行的程序量日益增加,需要处理的数据量也越来越大,计算机要不断地从主存中取指令、取数据和存放结果。
之所以引入多层次存储结构系统是为了平衡性能和价格比。
包括:
1、高速缓冲存储器。
2、主存储器。
3、辅助存储器。
关系:
增加高速缓冲存储器的目的是为了提高对主存储器的读取速度,增加辅助存储器的目的是为了弥补主存储器的容量不足
2.试从五个方面说明程序中断方式和DMA方式有何区别?
中断方式DNA方式
数据传送程序硬件
响应时间指令执行结束存取周期结束
处理异常能不能
中断请求传送数据后处理
优先级低高
?
3.分析中断系统的功能。
4.现有1024×1的存储芯片,若用它组成容量为16K×8存储器。
试求;
(1)实现该存储器所需的芯片数量?
128片
(2)若将这些芯片分装在若干块板上,每块板的容量为4K×8,该存储器所需的地址线总位数是多少?
其中几位用于选板?
几位用于选片?
几位用作片内地址?
16K×8=2^14×8,地址线为14根。
4K×8容量的板,共需要4块板子。
则14根地址线的最高2位用于板选(00~11,第1块板子~第4块板子),4K*8位=2^12*8位=12*1K*8位,也就是在每块板子内需要4*8个芯片,而每8个芯片组成8位,也就是位扩展。
也就是说需要4组,则除了最高2位,剩余的12位中,有2位用于片选(00~11,第一组~第4组)。
也就是:
2位用于板选,2位用于片选,剩余的10位用于片内地址选择。
5.串行传输和并行传输有何区别?
各应用于什么场合?
根据组成字符的各个二进制位是否同时传输,字符编码在信源/信宿之间的传输分为并行传输和串行传输两种方式。
1、并行传输:
字符编码的各位(比特)同时传输。
特点:
(1)传输速度快:
一位(比特)时间内可传输一个字符;
(2)通信成本高:
每位传输要求一个单独的信道支持;因此如果一个字符包含8个二进制位,则并行传输要求8个独立的信道的支持;
(3)不支持长距离传输:
由于信道之间的电容感应,远距离传输时,可靠性较低。
2、串行传输:
将组成字符的各位串行地发往线路。
特点:
(1)传输速度较低,一次一位;
(2)通信成本也较低,只需一个信道。
(3)支持长距离传输,目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。
方式:
串行传输有两种传输方式:
1、同步传输
2、异步传输
?
6.某机主存容量为4M×16位,且存储字长等于指令字长,若该机的指令系统具有97种操作。
操作码位数固定,且具有直接、间接、立即、相对、变址、基址六种寻址方式。
求
(1)立即数的范围(十进制表示);
(2)一次间址和多次间址的寻址范围;
8.某机有五个中断源,按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4,现要求优先顺序改为L1,L3,L0,L4,L2,写出各中断源的屏蔽字。
中断源
屏蔽字
0
1
2
3
4
L0
1
0
1
0
1
L1
1
1
1
1
1
L2
0
0
1
0
0
L3
1
0
1
1
1
L4
0
0
1
0
1
9.某机有五个中断源,按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4,现要求优先顺序改为L3,L1,L4,L0,L2,写出各中断源的屏蔽字。
中断源
屏蔽字
01234
L0
10100
L1
11101
L2
00100
L3
11111
L4
10101
10.设某机有四个中断源A、B、C、D,其硬件排队优先次序为D>A>C>B,按下图时间轴给出的四个中断的请求时刻,画出CPU执行程序的轨迹。
设每个断源的中断服务程序时间均为20μS。
?
11.设CPU内的部件有:
PC、IR、MAR、MDR、ACC、ALU、CU,且采用非总线结构。
请写出乘法指令MULX(X为主存地址)在执行阶段所需的全部微操作。
12.以I/O设备的中断处理过程为例,说明一次程序中断的全过程。
P198
13.设CPU内部的部件有:
PC、IR、MAR、MDR、ACC、ALU、CU,且采用非总线结构。
写出加法指令ADDX(X为主存地址)在执行阶段所需的全部微操作。
Ad(IR)->MAR;1->R;M(MAR)->MDR;(ACC)+(MDR)=ACC.
?
14.设某机主存容量为4MB,Cache容量为16KB,每块包含8个字,每字32位,设计一个四路组相联映像(即Cache每组内共有四个块)的Cache组织,要求:
(1)画出主存地址字段中各段的位数。
(2)设Cache的初态为空,CPU依次从主存第0、1、2、…、99号单元读出100个字(主存一次读出一个字),并重复按此次序读8次,问命中率是多少?
四、计算题
1.已知:
X=-0.1110,Y=0.1101用原码一位乘求:
[XY]原=?
1.10110110(3.四)
2.设主存容量为1MB,Cache容量为16KB,每字块有16个字,每字32位
(1)若Cache采用直接相联映像,求出主存地址字段中各段的位数。
(2.四)
(2)若Cache采用四路组相联映像,求出主存地址字段中各段的位数。
3.已知A=0.1011,B=-0.0101,求[A+B]补。
4.已知:
两浮点数x=0.1101×210,y=0.1011×201求:
x+y
5.已知X=-0.01111,Y=+0.11001,求[X]补,[-X]补,[Y]补,[-Y]补,X+Y=?
6.设机器字长为16位,浮点表示是,阶码5位,阶符1位,尾数9位(包括一位符号位)。
(1)最大浮点数为多少?
(2)最小浮点数为多少?
7.假设阶码3位,尾数取6位x=1/16×25,y=(-9/16)×24求:
x+y
五、应用题
1.设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用MREQ作为访存控制信号(低电平有效),用WR作为读/写控制信号(高电平为读,低电平为写)。
现有下列存储芯片:
1K×4位RAM,4K×8位RAM,2K×8位ROM以及74138译码器和各种门电路,如图所示。
(一)
画出CPU与存储芯片的连接图,要求:
1)主存地址空间分配:
8000H—87FFH为系统程序区;8800H—8BFFH为用户程序区。
2)合理选用上述存储芯片,说明各选几片,并写出每片存储芯片的二进制地址范围。
3)详细画出存储芯片的片选逻辑。
2.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,低电平为写)。
现有下列存储芯片:
ROM(2K×8位;4K×4位;8K×8位;)(三)
RAM(1K×4位;2K×8位;4K×8位;)及74138译码器和其它门电路(自选)。
试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。
要求:
(1)主存地址空间分配:
0000H—0FFFH地址范围为系统程序区;
1000H—3FFFH地址范围为用户程序区;
请将16进制地址范围写成二进制地址码,并写出系统程序区和用户程序区的容量。
(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?
3.设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用
作访存控制信号,用
作读写控制信号,现有下列存储芯片:
(二)
RAM:
1K×8位、2K×4位、4K×8位
ROM:
2K×8位、4K×8位
以及74138译码器和各种门电路(自定),画出CPU与存储器连接图。
要求:
(1)最大4K地址空间为系统程序区,与其相邻2K地址空间为用户程序区。
(2)合理选用上述存储芯片,说明各选几片?
写出每片存储芯片的地址范围。
(3)详细画出存储芯片的片选逻辑。
4.某机字长16位,存储器直接寻址空间为128字,变址时的位移量为-64~+63,16个通用寄存器均可作为变址寄存器。
设计一套指令系统格式,满足下列寻址类型的要求:
(2.五)
(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8条;
(4)直接寻址的一地址指令12条;
(5)零地址指令32条。
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