石大070110计算机组成原理期末复习题.docx

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1、计算机组成原理课程综合复习资料一、单选题1某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数值。若用定点小数表示，则最大正小数为O=M+(12期)B.+(1-2-31)C.2s2D.2答案：B2.定点16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()。.-2l5+(2l5-nB.-3-1)+3-1)C.一(2%1)+2*DN+?答案：3.某计算机字长32位，其存储容量为4MB,若按字编址，它的寻址范围是()。A.O-IMB.04MBC.04MD.O-IMB答案：A4.下列数中最小的数是()。A.(100lOl)sB.(50)BC.(100010)BC0D,(625)lfi答案：

2、B5.浮点数16位其格式为：XX.XXXX；XX.XXXXXXXX,则它所能表示的最大正数为()。A.+(1-28)2+,sB.+(1-2fi)X2ibC.2X2D.2if答案：A6.常用的虚拟存储器寻址系统由()两级存储器组成。A.主存一辅存B.Cache主存C.Cache辅存D.主存一硬盘答案：A7.某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数为A.+(2；-1)B.23-1)C.+DD.+(2m+1)答案：A8.下列数中最大的数为()。A.(10010101)2B.(227)sC.(96)sD.(143)5答案：B9.IEEE754标准规定的32位浮点数

3、中，符号位为1位，阶码为8位，则它所能表示的最大规格化正数为()。A.+(2-223)X2+127B.+(1-223)X2+127C.+(2-2)X2+255D.2+127+227答案:A10下列表达式中正确的运算结果为（）。A.(10101)2(2)10=(20202)2B.(10101)3(2)10=(20202)3C.(10101)3(3)l0=(30303)3D.(101010)3-(20202)3=(IlOll)答案:B11.己知无转发机制的五段基本流水线（取指、译码/读寄存器、运算、访存、写回寄存器）中，下列指令序列存在数据冒险的指令对是（）。II:addR1,R2,R3;（R2）

4、+（R3）-R112:addR5,R2,（4;（R2）+（R4）-R513:addR4,R5,R3;（R3）+（R5）-R414:addR5,R2,R6;（R2）+（R6）-R5A.Il和12B.12和13C.工2和工4D.13和14答案:B12.当用一个16位的二进制数表示浮点数时,下列方案中第O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）答案:B13.一个16KX8位的存储器，其地址线和数据线的总和是（A.

5、48B.46C.17D.22答案:D14.堆栈寻址方式中，设A为通用寄存器，SP为堆栈指示器，MSP为SP指示器的栈顶单元,如果操作动作是：（八）-MSP,（SP）-I-SP,那么出栈操作的动作应为（）。A.(MSP)-A,(SP)+I-SPB.(SP)+I-SP,(MSP)-AC.(SP)-1-SP,(MSP)-AD.(MSP)-A,(SP)-IfSP答案：B15.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时()。A.减少了信息传输量B.提高了信息传输的速度C.减少了信息传输线的条数D.加重了CPU的工作量答案：C16.采用虚拟存贮器的主要目的是()。A.提高主存贮器的存取速度B.扩大

6、主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度C.提高外存贮器的存取速度D.扩大外存贮器的存贮空间答案:B17.浮点数的表示范围和精度取决于()。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答案:C18.中断向量地址是()。A.子程序入口地址B.中断服务例行程序入口地址C.中断服务例行程序入口地址的地址D.主程序返回地址答案：C19.在机器数O表示中，零的表示形式是唯一的。A.原码B.补码C.移码D.反码。答案：B二、填空题1.运算器中通常采用补码做加减法，（）或补码做乘除法。答案：原码2.在计算机术语中，将运算器

7、、控制器、CaChe合在一起，称为CPU,而将CPU和存储器合在一起，成为（）。答案：主机3.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为总线。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据总线、地址总线、O信息。答案：控制总线4.十进制数一8在字长4位的机器中的反码表示为（）。答案：溢出5.RAM有SRAM和DRAM两类，其中O需要刷新。答案:DRAM6.机器数为IOooOo00,若对应的真值为一128,则为补码表示，若对应的真值为一127,则为反码表示，若对应的真值为一0,则为O表示。答案：原码7.计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。其中硬件系统由主机和外设组成

8、，主机是运算器、控制器和（）的合称。答案:存储器8.若机器字长6位，十进制数-32的反码表示为溢出，原码表示为溢出，补码表示为（）。答案:1000009.若浮点数格式中基值（阶码的底）一定，且尾数采用规格化表示法，则浮点数的表示范围取决于阶码位数，而精度取决于（）的位数。答案：尾数10.采用浮点数表示法时，小数点在数中的位置根据阶码才能决定。当阶码和尾数的符号为正,其它数符全部是正，这是浮点数能表示的最大数。当阶码的符号为正，尾数的符号为负，其它数符全部是1,这是浮点数能表示的（）。答案：最小数11机器能直接识别并执行的语言是（）语言。答案：机器12.在二地址指令格式中，执行一条加法指令需要访

9、问（）次内存。答案：313.在三地址指令格式中，执行一条加法指令需要访问O次内存。答案：414.中断的一般过程可简述为中断请求、排队判优、中断响应、中断处理和（）。答案：中断返回15.采用奇校验传送数据OIloIlo时，校验位为（）。答案：116.DMA技术的出现，使得外围设备可以通过DMA控制器直接访问（）。答案：内存17.寄存器间接寻址方式中，操作数处在（）。答案：主存单元18.某寄存器中的值有时是地址，此时只有计算机的（）才能识别它。答案:指令19.一个较完善的指令系统应包含数据传送类指令，算术运算类指令，（）类指令，程序控制类指令，I/O类指令，字符串类指令，系统控制类指令。答案：逻辑

10、运算20.计算机系统中的存储器分为内存和外存。在CPU执行程序时，必须将指令存放在O中。答案：内存三、问答题1.简述控制器的基本组成及各部分的主要功能。答案:组成:CAR-指令地址寄存器，存放后继指令的地址。CIR-现行指令寄存器，存放正在执行的指令。ID-指令译码器，对指令进行译码，译出指令所代表的操作。微操作序列形成部件一形成指令执行所需的各种微操作信号。时序控制部件一产生时序控制信号，控制个微操作定时出现。中断机构一处理各种异常情况和特殊请求。功能：取指令、分析指令、执行指令，周而复始。2.RISC机器具有什么优点，试简单论述。答案:RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点：选取使用频

11、率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。大部分指令在一个机器周期内完成。CPU中通用寄存器数量相当多。以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间。3.什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关系？答案:指令周期是CPU取出并执行一条指令所需的全部时间，即完成一条指令的时间；机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间，通常以存取周期作为机器周期；时钟周期使机器周期主频的倒数，也可称为节拍，它是控制计算机操作的最小单位

12、时间；关系：一个指令周期包括若干个机器周期，一个机器周期又包括若干个时钟周期，每个指令周期内的机器周期数可以不等，每个机器周期内的时钟周期数也可以不等。4.冯诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答案:冯诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。采用二进制形式表示数据和指令。采用存储程序方式。存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。5.静态MOS存

13、储器与动态MOS存储器存储信息的原理有何不同？为什么动态MOS存储器需要刷新？一般有哪几种刷新方式？答案:静态MoS存储器利用一个双稳态触发器存储一个二进制位，只要不断电就可以保持其中存储的二进制数据不丢失。动态MOS存储器使用一个MOS管和一个电容来存储一位二进制信息。用电容来存储信息减少了构成一个存储单位所需要的晶体管的数目。由于动态MOS存储器中的电容会产生漏电，因此DRAM存储器芯片需要频繁的刷新操作。动态存储器的刷新方式通常有：集中式刷新方式、分散式刷新方式、异步式刷新方式。6.什么叫指令地址？什么叫形式地址？什么叫有效地址？答案:指令地址：指令所在内存单元的地址。形式地址：指令中地

14、址字段给出的操作数地址信息。在不同的寻址方式中，指令中地址字段给出的操作数地址信息，不一定就是操作数所在的实际内存地址，因此将指令中给出的地址称为形式地址。有效地址：也称为实际地址，是CPU实际访问的主存单元的地址。形式地址需要经过一定的运算才能得到操作数的有效地址。7.什么叫总线周期、时钟周期、指令周期？它们之间一般有什么关系？答案：时钟周期是系统工作的最小时间单位，它由计算机主频决定；总线周期指总线上两个设备进行一次信息传输所需要的时间（如CPU对存储器或I/O端口进行一次读/写操作所需的时间）；指令周期指CPU执行一条指令所需要的时间。三者之间的关系是:时钟周期是基本动作单位；一个总线周

15、期通常由n个时钟周期组成；而一个指令周期中可能包含有一个或几个总线周期，也可能一个总线周期都没有，这取决于该指令的功能。8.什么叫堆栈？堆栈操作的特点是什么？堆栈操作是如何寻址的？答案:计算机中的堆栈是指按先进后出（FILO）或者说后进先出（LIFO）原则进行存取的一个特定的存储区域。堆栈操作的特点是：遵循先进后出原则进行信息的存取。数据按顺序存入堆栈称为数据进栈或压入；从堆栈中按与进栈相反的顺序取出数据称为出栈或弹出。堆栈的压入和弹出操作总是根据SP的内容按地址自动增量和自动减量方式在栈顶进行。堆栈操作的寻址方式：通常用一个寄存器或存储器单元指出栈顶的地址，这个寄存器或存储器单元称为堆栈指针

16、SP,SP的内容永远指向堆栈的栈顶。堆栈的压入和弹出操作总是根据SP的内容按地址自动增量和自动减量方式在栈顶进行。9.设某机字长为32位，CPU有32个32位通用寄存器，有8种寻址方式包括直接寻址，间接寻址、立即寻址、变址寻址等，采用R-S型单字长指令格式。共有120条指令，试问：（1）该机直接寻址的最大存储空间为多少？（2）若采用间接寻址，则可寻址的最大存储空间为多少？如果采用变址寻址呢？（3）若立即数为带符号的补码整数，试写出立即数范围。答案:（1）该机单字长指令字长为32位，其中：120条指令操作码占7位，R寻址中32个通用寄存器占5位，S寻址中8种寻址方式占3位，32个通用寄存器占5位

17、。如果采用直接寻址，可以不用寄存器，则直接寻址可用的字段长度为32-7-5-3=17位，故该机可直接寻址的最大存储空间为2=128K。（2）间接寻址可寻址的最大存储空间为：2%变址寻址可寻址的最大存储空间为：2%（3）采用立即寻址时，立即数所占字段长度与直接寻址可用的字段长度相同为17位，考虑到补码符号占用1位，故立即数范围为一2626-1。10.控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？答案:控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；

18、但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步控制相结合。IL试述指令周期、CPU周期、节拍周期三者的关系。答案:指令周期是指从取指令、分析指令到执行完该指令所需的全部时间。机器周期又称CPlJ周期，是指令执行过程中的相对独立的阶段。把一个机器周期等分成若干个时间区间，每一时间区间称为一个节拍，一个节拍对应一个电位信号，控制一个或几个微操作的

19、执行。由于各种指令的操作功能不同，繁简程度不同，因此各种指令的指令周期也不尽相同。一条指令的执行过程（即指令周期）由若干个机器周期所组成，每个机器周期完成一个基本操作。一个机器周期中包含若干节拍。12.试述组合逻辑控制器与微程序控制器的组成差别？答案：组合逻辑控制器采用组合逻辑技术实现，其微操作信号发生器是由门电路组成的复杂树形网络构成的。微程序控制器采用存储逻辑实现，将微操作控制信号以编码字（即微指令）的形式存放在控制存储器中。执行指令时，通过依次读取一条条微指令，产生一组组操作控制信号，控制有关功能部件完成一组组微操作。微程序控制器的设计思想和组合逻辑设计思想截然不同。它具有设计规整，调试

20、、维修以及更改、扩充指令方便的优点，易于实现自动化设计。但是，由于它增加了一级控制存储器，所以指令的执行速度比组合逻辑控制器慢。13.何谓微命令、微操作、微指令、微周期？答案：微命令：微命令是构成控制信号序列的最小单位。通常是指那些直接作用于部件或控制门电路的控制命令。微操作：由微命令控制实现的最基本的操作称为微操作。微指令：以产生一组微命令，控制完成一组微操作的二进制编码字称为微指令。微指令存放在控制存储器中。一条微指令通常控制实现数据通路中的一步操作过程。程序：一系列微指令的有序集合称为微程序。若干条有序的微指令构成的微程序，可以实现相应的一条机器指令的功能。14.冯诺依曼计算机的特点是什

21、么？答案:冯诺依曼计算机的特点是：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。15.什么是微指令和微操作？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？答案:微指令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令。微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。微指令和微操作是一一对应的，微指令是微操作的控制信号，微

22、操作是微指令的操作过程。微指令是若干个微命令的集合。微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序。微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器中。16.简要说明提高存储器速度有哪些措施？答案:高速缓冲存储器、多体交叉存储器。17.微程序控制的基本思想是什么？答案:微程序控制技术在现今计算机设计中得到广泛的采用，其实质是用程序设计的思想方法来组织操作控制逻辑。18.什么是运算器？它主要由哪几

23、个功能部件组成？答案：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。19.什么是指令？什么是程序？答案:指令:计算机所执行的每一个基本的操作。程序:解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。20.如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？答案:存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU的一部分，访问寄存器的速度很快。四、综合题1.已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为15位，若使用IKX2位RAM芯片组成该机器所允许的最大主存空间，并采用内存条的形式，问:(1)该

24、机器所能寻址的最大主存空间是多少KB?(2)若每个内存条为8KX8位，则每个内存条需要几片RAM芯片？(3)最大主存空间需要几条上述内存条？(4)主存共需多少片RAM芯片？(5)CPU如何选择各内存条？答案：(1)地址码15位，所以最大主存空间215=32210=32K(2)(8K8)/(1K2)=32片(3)(32KX8)/(8K8)=4条(4)4*32=128片需要4条8KX8位的内存条,即128片IKX2位的RAM芯片2.某机指令系统的指令字长12位，每个地址码长3位。(1)试提出一种分配方案，使该指令系统有4条三地址指令，8条二地址指令，180条单地址指令。(2)若二地址指令仅有7条，

25、单地址指令最多可有多少条？答案：(1)三地址：首位是O表示三地址。OOO-OLLD1（3位）D2（3位）D3（3位）二地址：前三位为100表示二地址。100000-100111Dl（3位）D2（3位）单地址:还剩余(2-4)X23-8X2J192(或3X8X8=192)种状态,从中选择180种分配即可。-000000Y1.in101111Y-0001.in1.in(2)(26-7)*23=456O3.控制器的基本功能是什么？它由哪些基本部件组成？各部件作用是什么？答案：控制器的主要任务是：根据不同的指令、不同的状态条件，在不同的时间，产生不同的控制信号，控制计算机的各部件自动、协调地进行工作。

26、其基本功能包括：控制指令的正确执行；控制程序和教据的输入及结果的输出；异常情况和特殊请求的处理。控制器的基本部件包括：指令部件：用于完成取指令和分析指令；时序控制部件：用于产生一系列时序信号，为各个微操作定时，以保证各个微操作的执行顺序；微操作控制信号形成部件：根据指令部件提供的操作控制电位、时序部件所提供的各种时序信号，以及有关的状态条件,产生机器所需要的各种微操作控制信号；中断控制逻辑：用于实现对异常情况和特殊请求的处理；程序状态寄存器PSR：用于存放程序的工作状态(如管态、目态等)和指令执行的结果特征(如ALU运算的结果为零、结果为负、结果溢出等)，表明系统的基本工作状态；控制台：用于实

27、现人与机器之间的通信联系，如启动或停止机器的运行、监视程序运行过程、对程序进行必要的修改或干预等。4.常用的计算机性能指标有哪些？答案：主频：主频很大程度上决定了计算机的运行速度，它的单位是兆赫兹（MHz）。（2）字长：字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等,可以是8/16/32/64/128位（bit）。（3）运算速度：衡量计算机运算速度的早期方法是每秒执行加法指令的次数，现在通常用等效速度。（4）存储容量：以字为单位的计算机常以字数乘字长来表明存储容量。（5）可靠性：系统是否运行稳定非常重要，常用平均无故障时间（MTBF）衡量。（6）可维护性：系统可维护性是指系统出了故障能

28、否尽快恢复，可用平均修复时间（MTRF）表示，它是指从故障发生到机器修复平均所需要的时间。（7）可用性：是指计算机的使用效率，（8）兼容性:兼容是广泛的概念,是指设备或程序可以用于多种系统的性能。兼容使得机器的资源得以继承和发展，有利于计算机的推广和普及。5.假设机器字长16位，主存容量为128K字节，指令字长度为16位或32位，共有128条指令，设计计算机指令格式，要求有直接、立即数、相对、基值、间接、变址六种寻址方式。答案：由已知条件，机器字长16位，主存容量128KB/2=64KB字，因此MAR=I8位，共128条指令，故OP字段占7位。采用单字长和双字长两种指令格式，其中单字长指令用于

29、算术逻辑和I/O类指令，双字长用于访问主存的指令。15954320OPRlR2159865320寻址方式由寻址模式X定义如下:=000直接寻址E=D(64K)=001立即数D=操作数=010相对寻址E=PC+DPC=16位=011基值寻址E=Rb+D,Rb=I6位=100间接寻址E=(D)=101变址寻址E=RX+D,RX=IO位6.某机主存容量16MB,Cache容量为8KB,块大小为32B,CPU字长为4B,访问的主存地址为字地址。主存与CaChe的地址映射采用四路组相联映像方式。试给出:CaChe及主存地址字段的组成及各段的长度，并画出地址格式。答案：Cache：块内地址32B4B=8,

30、3位；组内块号4路，2位；组数8KB(4*32B)=21327=26,6位;主存：区数16MB8KB=211,11位；Cache字地址：6位2位3位组号组内块号块内地址主存字地址：11位6位2位3位区号组号组内块号块内地址7.己知cache命中率H=O.98,主存存取时间是cache存取时间的4倍，己知主存存取周期为200ns,求CaChe/主存的效率和平均访问时间。答案R=TmTc=4;Tc=Tm4=50nsE=lR+(I-R)H=l4+(1-4)0.98=0.94Ta=TcE=Tc4-3X0.98=50X1.06=53ns8.设机器字长8位，X=-Z,Y=-,试用变形(模4)补码运算规则计

31、算X土Y=?816答案：X+Y溢出X-Y=(11.OOOD2=169.现有1024X1的存储芯片，若用它组成容量为16KX8的存储器。试求：(1)实现该存储器所需的芯片数量。(2)若将这些芯片分装在若干个块板上，每块板的容量为4KX8,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？答案(1)需1024X1的芯片128片。(2)该存储器所需的地址线总位数是14位，其中2位用于选板，2位用于选片，10位用作片内地址10.在一个16位的总线系统中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线时钟频率为33MHz,(1)总线带宽是多少。(2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz,问总线带宽是多少？答案：(1)设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=l/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，根据定义可得，Dr=DT=Df=4BX33106s=132MBs(2)因为64位=8B,所以Dr=DXf=8B66106s=528MBs。