計算機組成原理習題集

《計算機組成原理》練習題適用于計算機專業(yè)本科生第一章概論一、選擇題01.電子計算機主存內的ROM是指D。A.不能改變其內的數據B.只能讀出數據，不能寫入數據C.通常用來存儲系統(tǒng)程序D.以上都是02.有些計算機將一部分軟件永恒地存于只讀存儲器中，稱之為C。A.硬件B.軟件C.固件D.輔助存儲03.如果要處理速度、溫度、電壓等連續(xù)性數據可以使用B。A.數字計算機B.模擬計算機C.混合計算機D.特殊用途計算機04.郵局把信件進行自動分揀，使用的計算機技術是C。A.機器翻譯B.自然語言理解C.模式識別D.過程控制05.馮.諾伊曼機工作方式的基本特點是B。A.多指令流單數據流B.按地址訪問并順序執(zhí)行指令C.堆棧操作D.存儲器按內容選擇地址。06.某寄存器中的值可能是操作數，也可能是地址，只有計算機的C才能識別它。A.譯碼器B.判斷程序C.指令D.時序信號。07.80年代以來，許多國家開始研究第五代計算機，這種計算機系統(tǒng)是B。A.超高速巨型計算機系統(tǒng)B.知識信息處理系統(tǒng)C.大型分布式計算機系統(tǒng)D.超級微型計算機群組成的計算機網。08.計算機的算邏單元的控制單元合稱為C。A.ALUB.UPC.CPUD.CAD09.磁盤驅動器讀寫數據的基本存取單位為D。A.比特B.字節(jié)C.磁道D.扇區(qū)二、填空題01.計算機硬件是指計算機系統(tǒng)中實際物理裝置的總稱，軟件是指控制整個計算機硬件系統(tǒng)工作的程序集合，固件是指具有某軟件功能的硬件，一般用ROM實現(xiàn)。02.數控機床是計算機在過程控制方面的應用。03.人工智能研究用計算機模擬人類智力活動的有關理論與技術，模式識別研究用計算機對物體、圖像、語言、文字等信息進行自動識別。04.數字計算機用來處理離散的數據，而模擬計算機用來處理連續(xù)性的數據。05．存儲器可分為主存和輔存，程序必須存于主存內，CPU才能執(zhí)行其中的指令。第二章計算機中的信息編碼一、選擇題01.對真值0表示形式唯一的機器數是B。A.原碼B.補碼和移碼C.補碼D.反碼02.在整數定點機中，下述第B說法正確。A.原碼和反碼不能表示-1，補碼可以表示-1。B.三種機器數均可表示-1C.三種機器數均可表示-1，且三種機器數的表示范圍相同。D.以上說法均不對。03.在小數定點機中，下述第A說法正確。A.只有補碼能表示-1B.只有原碼能表示-1C.三種機器數均不能表示-1D.以上說法均不對04.32位字長的浮點數，其中階符1位,階碼7位，數符1位，尾數23，若機器數采用原碼表示，則其對應的最大正數為A，最小負數為B，最小的絕對值為F；若機器數采用補碼表示，且尾數為規(guī)格化形式，則對應的最大正數為A，最小正數為C，最小負數為D。A.2127(1-2-23)B.-2127(1-2-23)C.2-129D.-2+127E.2-127×2-23F.2-127×2-2305.漢明碼具有以下第C種能力。A.使代碼在形成過程中不易出錯；B.在代碼出錯時，只能發(fā)現(xiàn)錯誤；C.在代碼出錯時，不但能發(fā)現(xiàn)錯誤，還能糾正錯誤。06．設X為整數，[X]補=1,x1x2x3x4x5，若要X<-16，x1~x5應滿足C條件。A.x1~x5至少有一個為1B.x1必須為0，x1~x5至少有一個為1C.x1必須為0，x2~x5任意。07．設X為小數，[X]原=1.x1x2x3x4，當滿足下列B時，X>-成立。A.x1必須為0，x2~x4至少有一個為1B.x1必為0，x2~x4任意C.x1必為1，x2~x4任意08．設X為真值，X*為其絕對值，則等式[-X*]補=[-X]補B。A.成立B.不成立09．設X為真值，X*為其絕對值，滿足[-X*]補=[-X]補的條件是D。A.X任意B.X為正數C.X為負數D.X為非負數10．BCD碼數011111000001可轉換成十進制的D。A.701B.839C.683D.有錯誤發(fā)生11．以BCD碼表示十進制數000~999之間的每一組碼，其末端包含一個奇校驗位，檢測下面每一組碼，其中第B組碼有一個錯誤發(fā)生。A.1001010110000B.0100011101100C.0111110000011D.100001100010112．以BCD碼表示十進制數000~999之間的每一組碼，其末端包含一個奇校驗位，檢測下面每一組碼，其中第C組碼有兩個錯誤發(fā)生。A.1001010110000B.0100011101100C.0111110000011D.100001100010113．設寄存器內容為11111111，若它等于-0，則為CA.原碼B.補碼C.反碼D.移碼14．若[X]補=1.x1x2…x6，其中Xi取0或1，若要X>-，應該滿足C條件。A.x1為0，其他各位任意A.x1為1，其他各位任意C.x1必為1，x2…x6中至少有一位為1二、填空題01．采用浮點表示時，若尾數為規(guī)格化形式，則浮點數的表示范圍取決于階碼的位數，精度取決于尾數的位數，數符確定浮點數的正負。02．一個浮點數，當其尾數右移時，欲使其值不變，階碼必須增加。尾數右移1位，階碼加1。03．一個浮點數，階碼的大小確定了小數點的位置，當其尾數左移時，欲使其值不變，必須使階碼減少。04．移碼常用來表示浮點數的階碼部分，移碼和補碼除符號位不同外，其他各位相同。05．設浮點數字長為24位，欲表示±6萬間的十進制數，在保證數的最大精度條件下，除階符、數符各取1位外，階碼應取5位，尾數應取17位。按這樣分配，這24位浮點數的溢出條件是階碼大于+31。06．已知16位長的浮點數，欲表示±3萬間的十進制數，在保證數的最大精度條件下，除階符、數符各取1位外，階碼應取4位，尾數應取10位。這種格式的浮點數（補碼形式），當階碼小于-16時，按機器零處理。07．當0>x>-1時，滿足[x]原=[x]補的x值是–0.5，當0>x>-27時，滿足[x]原=[x]補的x值是-64。08．已知十進制數x=-5.5，分別寫出其8位字長定點小數（含1位符號位）和浮點數（其中階符1位，階碼2位，數符1位，尾數4位）的各種機器數，要求定點數比例因子選取2-4，浮點數為規(guī)格化數，則定點表示法對應的[x]原為1.0101100，[x]補為1.1010100，[x]反為1.1010011，浮點表示法對應的[x]原為0,11;1.1011，[x]補為0,11;1.0101，[x]反為0,11;1.0100。09．設浮點數字長為16位（其中階符1位，階碼5位，數符1位，尾數9位），對應十進制數-95的浮點規(guī)格化補碼形式為0,00111;1.010000100，若階碼采用移碼，尾數采用補碼，則機器數形式為1,00111;1.0100000100。10．按配偶原則，二進制代碼1100的漢明碼為0111100。11．按配奇原則，二進制代碼1100的漢明碼為1010100。12．將一個24位的二進制代碼配置成漢明碼需增添5位檢測位，檢測位的位置需設在第1，2，4，8，16位上。13．一個16位二進制代碼的漢明碼為21位，檢測位的位是需設在第1，2，4，8，16位上。14．在浮點表示時，若用全0表示機器零（尾數為0，階碼最?。?，則階碼應采用移碼機器數形式。在小數定點表示時，若要求數值0在計算機中唯一地表示為全“0”，則應采補碼機器形式。三、問答題01．已知機器[y]補=y0.y1y2...yn,求[-y]補。02．給定下列十六進制數，若將此數分別視為無符號數、原碼、補碼、反碼和移碼表示的有符號數（其符號位占一位），寫出其對應的十進制數。7FH，F(xiàn)FH，55H，ABH03．若[x]補>[y]補，是否有x>y？04．如何判斷一個七位二進制整數A=a1a2a3a4a5a6a7是否是4的倍數？第三章運算方法一、選擇題01．原碼加減法是指C。A.操作數用原碼表示，連同符號位直接相加減。B.操作數用原碼表示，尾數直接相加減，符號位單獨處理。C.操作數用原碼表示，根據兩數符號決定實際操作，符號位單獨處理。D.操作數取絕對值，直接相加減，符號位單獨處理。02．補碼加減法是指C。A.操作數用補碼表示，兩尾數相加減，符號位單獨處理，減法用加法代替。B.操作數用補碼表示，符號位和尾數一起參加運算，結果的符號與加減相同。C.操作數用補碼表示，連同符號位直接相加減，減某數用加負某數的補碼代替，結果的符號在運算中形成。D.操作數用補碼表示，由數符決定兩尾數的操作，符號位單獨處理。03．兩補碼相加，采用一位符號位，則當D時，表示結果溢出A.最高位有進位B.最高位進位和次高位進位異或結果為0C.最高位為1D.最高位進位和次高位進位異或結果為104．在浮點機中，下列C是正確的。A.尾數的第一數位為1時，即為規(guī)格化形式B.尾數的第一數位與數符不同時，即為規(guī)格化形式C.不同的機器數有不同的規(guī)格化形式D.尾數的第一數位為0時，即為規(guī)格化形式05．在浮點機中，判斷原碼規(guī)格化形式的原則是B。A.尾數的符號位與第一數位不同B.尾數的第一數位為1，數符任意C.尾數的符號位與第一數位相同D.階符與數符不同06．在浮點機中,判斷補碼規(guī)格化形式的原則是C。A.尾數的第一數位為1，數符任意B.尾數的符號位與第一數位相同C.尾數的符號位與第一數位不同D.階符與數符不同二、填空題01．正數原碼算術移位時，符號位不變，空位補0。負數原碼算術移位時符號位不變，空位補0。02．正數補碼算術移位時，符號位不變，空位補0。負數補碼算術左移時，符號位不變，低位補0。負數補碼算術右移時，符號位不變，高位補1。03．正數原碼左移時，符號位不變，高位丟1，結果出錯，右移時低位丟1，結果引起誤差。負數原碼左移時，符號位不變，高位丟1，結果出錯，右移時低位丟0，結果正確。04．正數補碼左移時，符號位不變，高位丟1，結果出錯，右移時低位丟1，結果引起誤差。負數補碼左移時，符號位不變，高位丟1，結果正確，右移時低位丟1，結果引起誤差。05．兩個n+1位（含1位符號位）的原碼在機器中作一位乘運算，共需要作n次加操作和n次右移操作，才能得到最后的乘積，乘積的符號位需通過兩數的符號位異或運算得到。06．在補碼一位乘法中，設[x]補為被乘數，[y]補為乘數，若ynyn=1(yn=1為低位)=00，應執(zhí)行右移一次操作，若ynyn=1=01，應執(zhí)行+[X]補，右移一位操作，若ynyn=1=10，應執(zhí)行+[-X]補，右移一位操作，若ynyn=1=11，應執(zhí)行右移一次操作。若機器數字長為16位（不包括符號位），則補碼乘法需作16次移位操作，最多需作17次加法操作。07．在浮點補碼二進制加減運算中，當尾數部分出現(xiàn)01.XX…X和10.XX…X形式時，需進行右規(guī)，此時尾數右移一位，階碼加1。08．在浮點補碼二進制加減運算中，當尾數部分出現(xiàn)00.0XX…X和11.1XX…X形式時，需進行左規(guī)，此時尾數左移一位，階碼減1，直到尾數部分出現(xiàn)00.1XX…X或11.0XX…X為止。09．在浮點加減運算中，對階時需小階向大階看齊，即小階的尾數向右移位，每移一位，階碼加1，直到兩數的階碼相等為止。三、問答題01．簡述算術移位和邏輯移位的區(qū)別，舉例說明。02．在定點機中采用單符號位，如何判斷補碼加減運算是否溢出？有幾種方案？03．設SA和SB是參與運算的兩個操作數的數符，Sf為結果的數符，試列出一位符號位的補碼加減運算“不溢出”的邏輯式。答案：“不溢出”=ASB+SAB+SASBSf+ABf04．你知道有幾種方法判斷補碼定點加減運算的溢出？05．設機器內設有“按位加”（異或）指令，而沒有“取反碼”指令，如何得到一個數的反碼？06．從下列敘述中選出正確的句子：（1）定點補碼一位乘法中，被乘數也要右移。（2）n位小數參加補碼一位乘（Booth算法）時，共作n+1次運算，第n+1次不移位?！蹋?）浮點運算可由階碼運算和尾數運算兩個部分聯(lián)合實現(xiàn)。√（4）浮點數的階碼部分只進行階碼的加、減操作?！蹋?）浮點數的尾數部分只進行乘法和除法運算。（6）浮點數的正負符號由階碼的正負符號決定。更正上述敘述中錯誤的句子：（1）定點補碼一位乘法中，被乘數不需右移，部分積需右移。（5）浮點數的尾數部分可作、減、乘、除運算。（10）浮點數的正負符號由尾數的符號決定。07．計算機中如何判斷原碼、補碼和反碼的規(guī)格化形式？四、計算題01．已知定點數X=0.11010101，Y=0.10101101，試用它們的補碼進行計算求X+Y并指出結果是否溢出。02．已知：x=-0.1101，y=0.1011，用原碼一位乘法求[x×y]原03．已知：[x]補=1.0101，[y]補=1.0011，用補碼一位乘法求[x×y]補第四章存貯系統(tǒng)一、選擇題01．存貯時間是指C。A.存貯器的讀出時間B.存貯器的寫入時間C.存貯器進行連續(xù)讀和寫操作所允許的最短時間間隔D.存貯器進行連續(xù)寫操作所允許的最短時間間隔02．某一RAM芯片，其容量為512K×8位，除電源端和接地端，該芯片引出線的最小數目應為D。A.23B.25C.50D.2903．活動頭磁盤存貯器的平均存取時間是指B。A.最大找道時間加上最小找道時間B.平均找道時間加上平均等待時間C.平均找道時間D.平均等待時間04．活動頭磁盤存貯器的找道時間是指C。A.最大找道時間B.最小找道時間C.最大找道時間與最小找道時間的平均值D.最大找道時間與最小找道時間之和05．磁盤存貯器的等待時間通常時間是指B。A.磁盤旋轉一周所需的時間B.磁盤旋轉半周所需的時間C.磁盤旋轉周所需的時間D.磁盤旋轉周所需的時間06．與活動頭磁盤存貯器相比，固定頭磁盤存貯器的特點是A。A.不需要找道，速度快，所用磁頭多B.需要找道，速度慢，所用磁頭少C.不需要找道，速度快，所用磁頭少D.需要找道，速度慢，所用磁頭多07．交叉存貯器實質上是一種存貯器，它能執(zhí)行獨立的讀寫操作 A.模塊式，并行，多個B.模塊式，串行，多個 C.整體式，并行，一個D.整體式，串行，多個 08．主存貯器和CPU之間增加高速緩沖存貯器的目的是A。 A.解決CPU和主存之間的速度匹配問題B.擴大主存貯器的容量C.擴大CPU中通用寄存器的數量D.既擴大主存容量又擴大CPU通用寄存器數量 09．常用的虛擬存貯系統(tǒng)由A兩級存貯器組成。 A.主存—輔存B.快存—主存C.快存—輔存C.通用寄存器—主存三、問答題01．試比較內存、外存、緩存、控存、虛存。02．解釋下列概念：存儲周期，存取時間、存儲容量。03．解釋下列名詞：存儲元、存儲單元、存儲單元地址、存儲字、存儲字長04．內存和外存的速度指標有何不同？為什么會有這些不同？05．外存的技術指標一般包括哪些？06．什么是存儲密度？什么是數據傳輸率？07．存儲器主要功能是什么？如何衡量存儲器的性能？為什么要把存儲系統(tǒng)分成若干個層次？主要有哪些層次？08．什么是刷新？刷新有幾種方式？簡要說明之。09．存儲芯片內的地址譯碼有幾種方式？試分析它們各自的特點及應用場合。10．為什么多體交叉存儲器可以提高存儲器的速度？11．提高存儲器速度可采用哪些措施？簡要說明之。12．什么是快速緩沖存儲器，它與主存有什么關系？13．什么是“程序訪問的局部性”原理？存儲系統(tǒng)中哪一級采用了程序訪問的局部性原理?14．試比較Cache管理中各種地址映象的方法？15．在Cache管理中，當新的主存頁需要調入Cache時，各有何特點？哪種算法的命中率較高？四、計算題01．一個雙面5英寸軟盤片，每面40磁道，每磁道8個扇區(qū)，每扇區(qū)512個字節(jié)，試問盤片容量為多少？若該盤驅動器轉速為600轉/分，則平均等待時間為多少？最大數據傳輸率為多少？解答：軟盤總容量=面數×每面磁道數×每磁道扇區(qū)數×每扇區(qū)字節(jié)數=2×40×8×512=320KB平均等待時間為磁盤旋轉一圈所需時間的一半，即：×（60秒/600）=0.05s=50ms因盤每秒轉10圈，每轉一圈讀一個磁道，每一磁道的容量為512×8字節(jié)即4096字節(jié)，故最大數據傳輸率為4096字節(jié)×10(/s)=40KB/s02．設有16個固定磁頭的硬盤，每磁道存儲容量為62500字節(jié)，盤驅動器轉速為2400轉/分，試求最大數據傳輸率。解答：磁盤轉速為2400轉/分=40轉/秒。16個固定磁頭，每次讀出16位，即2個字節(jié)，故每轉一圈讀出62500×2字節(jié)，所以最大數據傳輸率為：62500×2×40=5000000字節(jié)/秒。03．磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，存儲區(qū)域內徑22厘米，外徑33厘米，道密度為40/厘米，內層密度為400位/厘米，轉速為2400轉/分，問：（1）共有多少個存儲面可用？（2）共有多少柱面？（3）該磁盤組總存儲容量是多少？（4）該磁盤的最大數據傳輸率是多少？解答：（1）共有10個存儲面，最上、下兩個面不用。（2）有效存儲區(qū)域為一圓環(huán)，其徑長為(33-22)/2=5.5。因為道密度=40道/cm,所以共有40×5.5=220道，即共有220個柱面。（3）內層磁道周長為2πR=3.14×22=69.08cm。每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位。每面的信息量=27632道/位×220道=6079040位。故該磁盤組的總容量=6079040×10=60790400位。（4）磁盤最大數據傳輸率P=N×r位/秒。（注：不考慮磁頭徑向移動所需時間）其中：N為每磁道的容量=27632位r為磁盤轉速=2400轉/分=40轉/秒所以該磁盤總容量P=N×r=27632×40=1105280位/秒04．某磁盤存儲器轉速為3000轉/分，共有4個記錄盤面。每毫米5道，每道記錄信息12288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共275道，求：（1）該磁盤存儲器的存儲容量。（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度；（3）該磁盤的最大數據傳輸率；（4）平均等待時間。解答：（1）因每道記錄信息=12288字節(jié)，故每個記錄面的信息容量=12288×275字節(jié)該磁盤存儲器的存儲容量=4個記錄面的信息容量=4×12288×275=13516800（字節(jié)）（2）最高位密度D1應按最小磁道（其半徑為R1=230mm/2=115mm）計算。故最高位密度D1=每磁道記錄的信息/最小磁道的周長=12288字節(jié)/(2πR1)=12288/(3.14×230)=17字節(jié)/mm最高位密度D1應按最大磁道計算。因共有275個磁道，且每毫米5道，故：最大磁道的半徑R2=R1+（275/5）=115+55=170mm故最低位密度D2=每磁道記錄的信息/最大磁道的周長=12288字節(jié)/(2πR2)=12288/(2×3.14×170)=11.5字節(jié)/mm（3）磁盤最大數據傳輸率P=N×r位/秒。（注：不考慮磁頭徑向移動所需時間）其中：N為每磁道的容量=12288字節(jié)r為磁盤轉速=3000轉/分=50轉/秒所以該磁盤最大數據傳輸率P=N×r=12288×50=614400位/秒（4）平均等待時間=磁盤旋轉半圈所需時間=×=×=s=10ms05．通常32K×1位的動態(tài)存儲存儲電路制成兩個獨立的128行×128列的陣列，刷新時，對兩個陣列中的相應行同時進行刷新。設存儲器的讀寫周期為500ns,最大允許刷新間隔為2ms，若采用集中式刷新，其“死區(qū)”時間是多少？，若采用分散刷新，行與行之間的刷新間隔時間是多少？若采用異步刷新，行與行之間的最大刷新間隔時間是多少？（6分）注：具體解答可參考教材第85頁至第87頁自行作出。五、設計題01．設CPU共有16根地址線，8根數據線，并用作訪存控制信號（低電平有效），用作讀寫控制信號（高電平為讀，低電平為寫），現(xiàn)有下列存儲芯片：ROM（2K×8位、4K×4位、8K×8位）RAM（1K×4位、2K×8位、4K×8位）及74LS138譯碼器和其他門電路（門電路自定）如下圖所示:G1G1，G2A，G2B為控制端C，B，A為變量輸入端Y0…Y7為變量輸出端CSCSROM…………AmA0DnD0CSWERAM…………AmA0DnD0試從上述規(guī)格的存儲芯片中選用合適芯片，畫出CPU和存儲芯片的連接圖。要求：（1）最小4K地址為系統(tǒng)程序區(qū)，4096~16383地址范圍為用戶程序區(qū)；（2）說明選用的存儲芯片類型及數量。（3）詳細畫出片選邏輯。解答：第一步：先將16進制地址范圍寫成2進制地址碼，并確定其總容量：系統(tǒng)程序區(qū)系統(tǒng)程序區(qū)4K×8位A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000000000000……0000111111111111用戶程序區(qū)12K×8位0001000000000000……0011111111111111第二步：根據芯片（其地址要求在一定范圍內）在計算機系統(tǒng)中的作用，選擇存儲芯片。因地址范圍0~4095為系統(tǒng)程序區(qū)，應選用ROM，其容量應為：4K×8位，根據現(xiàn)有芯片的規(guī)格，選用2片4K×4位的ROM經位擴展構成4K×8位的ROM。因地址范圍4096~16383為用戶程序區(qū)，應選用RAM，其容量應為：12K×8位，根據現(xiàn)有芯片的規(guī)格，選用3片4K×8位的RAM經字擴展構成12K×8位的RAM。第三步：分配CPU的地址線將CPU的低12位地址A11~A0與3片4K×8位的RAM及2片4K×4位的ROM的地址線相連，剩下的高位地址線與訪存控制信號共同產生存儲芯片的片選信號。第四步：片選信號的形成根據74LS138譯碼器的輸入邏輯關系可知，必須保證控制端G1為高電平、2A及2B為低電平。根據對存儲芯片的地址范圍的要求，A15應為低電平，故可將74LS138譯碼器的控制端G1接+5V，將接2A，A15接2B以保證譯碼器正常工作。CPU的地址線A14、A13及A12接74LS138譯碼器的C、B、A輸入端，其輸出0接至2片4K×4位的ROM的片選信號端，當其有效時，同時選中這兩片4K×4位的ROM，1、2、3分別接至3片4K×8位RAM的片選信號端，當其有效時，分別選中這3片4K×8位的RAM。ROM芯片的接地端為/progr,讀出時低電平有效，RAM芯片的讀/寫控制端與CPU的讀/寫命令端相連。因4K×4位的ROM的4根數據線是單向的，與CPU的數據總線單向相連，但應注意其中1片4K×4位的ROM的數據線只能與CPU數據線的高4位即D7~D4相連，而另1片4K×4位的ROM的數據線只能與CPU數據線的低4位D3~D0即相連。另外3片4K×8位RAM的8根數據線均與CPU的8根數據線雙向相連。注：CPU和存儲芯片的連接圖略，具體連接可參考教材第94頁至97頁的連接圖及上述分析自行畫出。02．CPU假設同上題，現(xiàn)有8片8K×8位的RAM芯片與CPU相連，試解答下述問題：（1）用74LS138譯碼器畫出CPU與存儲芯片的連接圖；（2）寫出每片RAM的地址范圍；（3）如果運行時發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫入數據后，以A000H為起始地址的存儲芯片都有與相同的數據，分析故障原因。（4）若出現(xiàn)地址線A13與CPU斷線，并搭接到高電平上，將出現(xiàn)什么后果？解答：（1）據題意分析，應將74LS138譯碼器的控制端G1接+5V，將接2A及2B以保證譯碼器正常工作。CPU的地址線A15、A14及A13接74LS138譯碼器的C、B、A輸入端，其輸出0~7分別接至8片8K×8位的RAM芯片的片選信號端，當其有效時，分別選中這8片8K×8位的RAM。CPU與存儲芯片的具體連接圖略；（2）8片8K×8位的RAM芯片的地址范圍分別是：0000H~1FFFFH；2000H~3FFFFH；4000H~5FFFFH；6000H~7FFFFH；8000H~9FFFFH；A000H~BFFFFH；C000H~DFFFFH；E000H~FFFFFH；（3）說明74LS138譯碼器有誤，5輸出始終為低電平。因該輸出接至第5片RAM的片選信號端，該片RAM的地址范圍為A000H~BFFFFH，故不論往哪片RAM存放8K數據，該片存儲芯片始終被選中，所以都有與之相同的數據。（4）若出現(xiàn)A13搭接到高電平的故障，則使0、2、4、6均無輸出，故第0，2，4，6片RAM始終不被選中第五章運算器一、選擇題01．MIPS的含義是B。A.每秒打印的字數B.每秒執(zhí)行的百萬條指令數C.每秒敲鍵的個數D.每英寸掃描線數02．運算器由許多部件組成，其核心部件是B。A.數據總線B.算術邏輯運算單元C.累加寄存器D.多路開頭03．定點運算器用來進行B。A.十進制數加法運算B.定點數運算C.浮點數運算D.既能進行浮點運算，也能進行定點運算04．串行運算器結構簡單，其運算規(guī)律是C。A.由低位到高位先行進行進位運算B.由高位到低位先行進行借位運算C.由低位到高位逐位運算D.由高位到低位逐位運算05．下面有關浮點運算器的描述中，正確的是A、C。A.浮點運算器可用兩個松散連接的定點運算部件（階碼運算部件和尾數運算部件）來實現(xiàn)B.階碼運算部件可實現(xiàn)加、減、乘、除四種運算C.階碼運算部件進行實現(xiàn)加、減和比較運算D.尾數運算部件只進行乘、除操作06．下面有關定點補碼乘法器的描述中，正確的是A、D。A.被乘數的符號和乘數的符號都參加運算B.乘數寄存器必須具有右移功能，并增設一位附加位，其初態(tài)為“1”C.被乘數寄存器必須具有右移功能D.用計數器控制乘法次數，若尾數為n位，當計數器計到n+1時（初態(tài)為0）完成乘法運算但不移位。07．用八片74181和兩片74182可組成B。A.采用組內并行進位，組間串行進位的32位ALUB.采用二級先行進位結構（雙重分組）的32位ALUC.采用組內先行進位，組間先進位的16位ALUD.采用三級進位結構的32位ALU二、填空題01．運算器的技術指標一般用機器字長和運算速度來表示。02．定點運算器和浮點運算器是按數的小數點的位置來劃分的，定點運算器的結構簡單，但表示數的范圍小，常用于小型機、微型機、單片機等類型的機器。03．運算器能進行算術邏輯運算，運算器中通常需有三個寄存器，被稱作累加器、乘商寄存器、操作數寄存器。04．按信息的傳送方式來分，運算器可分為串行、并行、串并行三種結構，其中串行運算器最省器材，并行運算器速度最快。05．為提高運算器的速度，通?？刹捎酶咚倨骷⒖焖龠M位鏈和改進算法三種方法。06．算術/邏輯運算單元74181ALU可對4位信息完成16種算術運算和16種邏輯運算。07．進位的邏輯表達式中有本地進位即(AiBi)和傳遞進位即(Ai+Bi)Ci-1兩部分，影響運算速度的是傳遞進位。08．進位鏈是指傳送進位的邏輯電路。三、問答題01．影響加減運算速度的關鍵問題是什么？可采取哪些改進措施？舉例說明。02．什么是進位鏈？什么是先行進位？常用的先行進位方法有幾種？簡要說明。03．試比較單重分組和雙重分組跳躍進位鏈。四、設計題01．試用74181和74182器件設計以下兩種方案的32位ALU（只需畫出進位之間的聯(lián)系），并比較兩種方案的運算速度及集成電路片數。（1）采用單重分組（組內并行進位，組間串行進位）進位結構（2）采用雙重分組（二級先行進位）進位結構提示：（1）共用8片74181，運算速度較慢。連接圖略。（2）共用8片74181和2片74182，運算速度較方案1快，具體連接圖見教材第290頁。第六章指令系統(tǒng)一、選擇題01．指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是B。A.實現(xiàn)存貯程序和程序控制B.縮短指令長度，擴大尋址空間，提高編程靈活性C.可以直接訪問外存D.提供擴展操作碼的可能并降低指令譯碼難度02．零地址運算指令在指令格式中不給出操作數地址，因此它的操作數來自B。A.立即數和棧頂B.棧頂和次棧頂C.暫存器和棧頂D.寄存器和內存單元03．單地址指令中為了完成兩個數的算術運算，除地址碼指明的一個操作數外，另一個數常需采用C。A.堆棧尋址方式B.立即尋址方式C.隱含尋址方式D.間接尋址方式04．二地址指令中，操作數的物理位置可安排在B、C、D。A.棧頂和次棧頂B.兩個主存單元C.一個主存單元和一個寄存器D.兩個寄存器05．變址尋址方式中，操作數的有效地址等于C。A.基值寄存器內容加上形式地址(位移量)B.堆棧指示器內容加上形式地址C.變址寄存器內容加上形式地址D.程序計數器內容加上形式地址06．堆棧尋址方式中，設A為累加器，SP為堆棧指示器，MSP為SP指示的棧頂單元，如果進棧操作的動作是：（A）→MSP，（SP）-1→SP，那么出棧操作的動作應為B。A.(MSP)→A，（SP）+1→SPB.(SP）+1→SP，（MSP）→AC.(SP)-1→SP，（MSP）→AD.(MSP)→A，（SP）-1→SP07．IBMPC機中采用了段尋址方式。在尋址一個主存具體單元時，由一個基地再加上16位的某些寄存器提供的16位偏移量來形成20位物理地址。這個基地址由A來提供。A.CPU中的四個16位段寄存器之一自動左移4位B.CPU中的累加器(16位)自動左移4位C.CPU中的變址寄存器(16位)自動左移4位D.指令中的直接地址(16位)自動左移4位08．指令的尋址方式有順序和跳躍兩種方式，采用跳躍尋址方式，可以實現(xiàn)D。A.堆棧尋址B.程序的條件轉移C.程序的無條件轉移D.程序的條件轉移或無條件轉移09．擴展操作碼是D。A.操作碼字段外輔助操作字段的代碼B.操作碼字段中用來進行指令分類的代碼C.指令格式中不同字段設置的操作碼D.一種指令優(yōu)化技術，即讓操作碼的長度隨地址數的減少而增加，不同地址數指令可以具有不同的操作碼長度10．算術右移指令執(zhí)行的操作是B。A.符號位填0,并順次右移1位，最低位移至進位標志位B.符號位不變，并順次右移1位，最低位移至進位標志位C.進位標志位移至符號位，順次右移1位，最低位移至進位標志位D.符號位填1，并順次右移1位，最低位移至進位標志位二、填空題01．如形式地址為D，則直接尋址方式中，操作數的有效地址為E=D；間接尋址方式中，操作數據的有效地址為E=（D）；相對尋址方式中，操作數的有效地址為E=（PC）+D（D可能為負值，一般采用補碼表示）。02．變址尋址和基值尋址的區(qū)別是：基值尋址中基值寄存器提供基準量，指令提供偏移量，后者位數較短。而變址尋址中變址寄存器提供修改量，指令提供基準量，后者位數足以表示整個存貯空間。03．復合尋址方式是把間接尋址方式同相對尋址方式或變址尋址方式相結合而形成的尋址方式，它分為先間址后變址和先變址后間址兩種。04．存貯器堆棧中，需要一個堆棧指示器，它是CPU中的一個專用寄存器，它指定的主存單元就是堆棧的棧頂。05．條件轉移指令用來改變程序原來執(zhí)行的順序，它提供兩個程序走向地址，一個是順序地址，一個是轉移地址，能否實現(xiàn)地址轉移，則取決于有關狀態(tài)條件觸發(fā)器的狀態(tài)。三、問答題01．指令字中有哪些字段？各有何作用？如何確定這些字段的位數？02．在寄存器—寄存器型，寄存器—存儲器型和存儲器—存儲器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時間最長？哪類指令的執(zhí)行時間最短？原因是什么？03．什么是指令字長？什么是存儲字長？什么是機器字長？04．比較基址尋址和變址尋址的區(qū)別。四、設計題01．若某模型機的指令字長為16位，其中4位為基本操作碼字段OP，取多可有3個地址碼字段AD1，AD2，AD3，每個地址碼均為4位長，試采用操作碼擴展技術，設計一套指令系統(tǒng)，使之包括15條三地址指令，15條二地址指令，13條一地址指令，48條零地址指令，畫出指令的安排示意圖。第七章控制器一、選擇題01．控制器的功能是B。A.產生時序信號B.從主存取出指令并完成操作碼譯碼C.從主存取出指令、分析指令并產生有關的操作控制信號02．指令周期是C。A.CPU執(zhí)行一條指令的時間B.CPU從主存取出一條指令的時間C.CPU從主存取出一條指令加上執(zhí)行這條指令的時間.03．同步控制是B。A.只適用于CPU控制的方式B.由統(tǒng)一時序信號控制的方式C.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式04．異步控制常用于A。A.CPU訪問外圍設備時B.微程序控制器中C.微型機的CPU控制中05．下列說法中B是正確的。A.指令周期等于機器周期B.指令周期大于機器周期C.指令周期是機器周期的兩倍06．下列說法中A是錯誤的。A.計算機的速度完全取決于主頻B.計算機的速度不完全取決于主頻C.計算機的速度與主頻、機器周期內平均含主振周期數及機器的平均指令執(zhí)行速度有關。07．微程序控制器中，機器指令與微指令的關系是B。A.每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行B.每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行C.一段機器指令組成的程序可由一個微程序來執(zhí)行08．微指令執(zhí)行的順序控制問題，實際上是如何確定下一條微指令的地址問題，通常用的一種方法是斷定方式，其基本思想是C。A.用微程序計數器來產生后繼微指令地址B.通過指令中指定一個專門字段來產生后繼微指令地址C.由設計者在微指令代碼中指定，或者由設計者指定的判別測試字段控制產生后繼微指令地址09．在微指令的控制方式中，若微操作命令個數已確定，則C。A.直接控制方式和編碼控制方式不影響微指令的長度B.直接控制方式的微指令字長比編碼控制方式的微指令字長短C.編碼控制方式的微指令字長比直接控制方式的微指令字長短10．允許中斷觸發(fā)器用于C。A.向CPU發(fā)中斷請求B.指示正有中斷在進行C.開放或關閉中斷系統(tǒng)11．CPU響應中斷的時間是A。A.一條指令結束B.外設提出中斷C.取指周期結束12．程序計數器的位數取決于A。A.存儲器的容量B.機器字長C.指令字長13．提出中斷請求的條件是B。A.外設提出中斷B.外設工作完成和系統(tǒng)允許時C.外設工作完成和中斷標記觸發(fā)器為“1”時14．隱指令是指C。A.操作數隱含在操作碼中的指令B.在一個機器周期里完成全部操作的指令C.指令系統(tǒng)中沒有的指令15．指令寄存器的位數取決于B。A.存儲器的容量B.指令字長C.機器字長二、填空題01．通?？刂破鞯脑O計可分為組合邏輯設計和微程序設計兩大類，相對應的控制器結構就有布線邏輯式和存儲邏輯式，前者采用的核心器件是門電路，后者采用的核心器件是ROM。02．CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫做指令周期，它常常用若干個機器周期來表示，而后者又包含有若干個時鐘周期（或節(jié)拍電位）。03．根據CPU訪存的性質不同，可將CPU的工作周期分為取指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期。04．在微程序控制器中，一條機器指令對應一個微程序，若某機有35條機器指令，則對應36個微程序。05．計算機中存放當前指令地址的寄存器叫程序計數器。在順序執(zhí)行程序時，若存儲器按字節(jié)編址，而指令長度為32位，則每執(zhí)行一條指令后，該寄存器自動加4，當執(zhí)行轉移指令或中斷操作時，該寄存器接收新的地址。06．允許中斷觸發(fā)器用于標志CPU是否允許中斷，其狀態(tài)受開中斷指令或關中斷指令控制，當允許中斷觸發(fā)器為“1”狀態(tài)時，表示系統(tǒng)開放，允許中斷。07．微程序控制部件主要由控制存儲器、控存地址寄存器、控存數據寄存器三大部分組成，其核心部件控制存儲器（簡稱控存）是由高速ROM組成，用來存放微程序。08．在微程序控制器中，一次能夠定義并執(zhí)行多個并行操作命令的微指令叫做水平型微指令。若采用微操作碼方式，一次只能執(zhí)行一個操作命令的微指令（例如：控制信息從某個源部件到某個目標部件）叫做垂直型微指令，用后者實現(xiàn)一條機器指令的微程序要比前者編寫的微程序長。09．在串行微程序控制器中，執(zhí)行現(xiàn)行微指令的操作與取下一條微指令的操作在時間上是串行進行的，所以微指令周期等于取微指令時間加上執(zhí)行微指令時間。在并行微程序控制器中，執(zhí)行現(xiàn)行微指令的操作與取下一條指令的操作是重疊進行的，所以微指令周期等于執(zhí)行微指令時間。10．在機器的一個CPU周期中，一組實現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合構成一條微指令，它主要由操作控制字段和順序控制字段兩部分組成，而一條機器指令的功能是由若干條微指令組成的微程序來實現(xiàn)的。三、問答題01．什么是計算機的主頻？主頻和機器周期有什么關系？02．反映機器速度的主要參數是什么？03．能不能說機器的主頻最快，機器的速度就最快？為什么？04．什么是指令周期？什么是機器周期？什么是時鐘周期？05．控制器常采用哪些控制方式，各有何特點？06．什么是垂直型微指令？什么是水平型微指令？各有何特點？07．微指令中微操作碼字段（操作控制字段）有哪些控制方法？各有何特點？08．說明微程序控制器中微指令的地址有幾種形成方式？09．CPU在中斷處理過程中，有幾種方法可找到中斷報務程序的入口地址？10．中斷處理過程中為什么要進行中斷判優(yōu)？有幾種實現(xiàn)方法？若想改變原定的優(yōu)先級順序，可采用什么措施？11．中斷過程中“保護現(xiàn)場”需完成哪些任務？如何實現(xiàn)？12．什么是多重中斷？實現(xiàn)多重中斷有無條件約束？四、計算題01．設機器A的主頻為8MHz，機器周期含4個時鐘周期，且該機的平均指令執(zhí)行速度為0.4MIPS，試求該機的平均指令周期和機器周期，每個指令周期含幾個機器周期？若機器B的主頻為12MHz，且機器周期也含4個時鐘周期，試問B機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS？解答：根據機器A的主頻為8MHz，得：時鐘周期為1/8MHz=0.125μs，機器周期=0.125μs×4=0.5μs（1）平均指令執(zhí)行周期===2.5μs（2）每個指令周期含=5個機器周期（3）在機器周期所含時鐘周期數相同的前提下，兩機的平均指令執(zhí)行速度與它們的主頻有關，即：=則B機的平均指令執(zhí)行速度=A機的平均指令執(zhí)行速度×B機主頻/A機主頻=(0.4MIPS×12MHz)/8MHz=0.6MIPS02．設某機主頻為8MHz，每個機器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有2.5個機器周期，試問該機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS？若機器主頻不變，但每個機器周期平均含4個時鐘周期，每條指令平均有5個機器周期，則該機的平均指令執(zhí)行速度又是多少MIPS？由此可以得出什么結論？解答：根據機器的主頻為8MHz，得：時鐘周期為1/8MHz=0.125μs，機器周期=0.125μs×2=0.25μs，平均指令執(zhí)行周期=機器周期×(每條指令平均含的機器周期數)=0.25μs×2.5=0.625μs。則：（1）平均指令執(zhí)行速度==(MIPS)=1.6MIPS（2）若機器主頻不變，但每個機器周期含4個時鐘周期，且每條指令平均含5個機器周期，則平均指令周期為0.125μs×4×5=2.5μs，故：平均指令執(zhí)行速度==(MIPS)=0.4MIPS（3）可見機器的速度并不完全取決于主頻。只有在機器周期所含時鐘周期數相同的前提下，兩機的平均指令執(zhí)行速度才與它們的主頻成正比。03．某CPU的主頻為8MHz，若已知每個機器周期平均含4個時鐘周期，該機的平均指令執(zhí)行速度為0.8MIPS，試求該機的平均指令周期及每個指令周期含幾個機器周期？若改用時鐘周期為0.4μs的CPU芯片，則該機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS，若要得到每秒40萬次的指令執(zhí)行速度，則應采用主頻為多少Hz的CPU芯片？解答：根據機器的主頻為8MHz，得：時鐘周期為1/8MHz=0.125μs，機器周期=0.125μs×4=0.5μs，（1）由平均指令執(zhí)行速度為0.8MIPS，得：平均指令執(zhí)行周期===1.25μs（2）每個指令執(zhí)行周期平均含1.25μs/0.5μs=2.5個機器周期（3）若改用主頻周期為0.4μs的CPU芯片，即其主頻為1/0.4=2.5MHz，則根據平均指令執(zhí)行速度與機器主頻成正比（注：前提是機器周期所含時鐘周期數相同），得平均指令執(zhí)行速度為：(0.8MIPS×2.5MHz)/8MHz=0.25MIPS。（4）若要得到平均每秒40萬次的指令執(zhí)行速度，即要求其指令平均執(zhí)行速度為0.4MIPS，在機器周期也含4個時鐘周期的前提下（題中隱含條件），則所采用CPU的主頻應為(0.4MIPS×8MHz)/0.8MIPS=4MHz。04．某計算機的主頻為4MHz，各類指令的平均執(zhí)行時間和使用頻度如下表所示，試計算該機的速度（單位用MIPS表示），若上述CPU芯片升級為6MHz，則該機的速度又為多少MIPS？指令類別存取加、減、比較、轉移乘除其他平均指令執(zhí)行時間0.6μs0.8us10μs1.4μs使用頻度35%50%5%10%解答：根據平均指令執(zhí)行時間及使用頻度，得：（1）該機的速度為：1/(0.6×35%+0.8×50%+10×5%+1.4×10%)=1/1.25=0.8MIPS（2）若芯片主頻改為6MHz，在機器周期所含時鐘周期數相同的前提下（題中隱含條件）則該機的速度為：(0.8MIPS×6MHz)/4MHz=1.2MIPS第八章輸入/輸出系統(tǒng)一、選擇題01．微型計算機中控制總線提供E。A.存儲器和I/O設備的地址碼B.所有存儲器和I/O設備的時序信號和控制信號C.來自I/O設備和存儲器的響應信號D.上述各項E.上述B、C兩項F.上述A、B兩項02．總線中地址線的作用是C。A.用于選擇存儲器單元B.用于選擇進行信息傳輸的設備C.用于指定存儲器單元和I/O設備接口電路的選擇地址.03．微型機讀/寫控制信號的作用是D。A.決定數據總線上的數據流方向B.控制存儲器操作(讀/寫)的類型C.控制流入、流出存儲器信息的方向D.以上的任一種作用04．在三種集中式總線控制中獨立請求方式響應時間最快，是以B為代價的。A.增加處理機的開銷B.增加控制線數C.增加處理機的開銷和增加控制線數05．所謂三總線結構的計算機的指B。A.地址線、數據線和控制線三組傳輸線B.I/O總線、內存總線和DMA總線三組傳輸線C.I/O總線、內存總線和系統(tǒng)總線三組傳輸線06．在A的計算機系統(tǒng)中，外設可以和主存儲器單元統(tǒng)一編址，因此可以不使用I/O指令。A.單總線B.雙總線C.三總線D.以上三種總線07．同步通訊之所以比異步通訊具有較高的傳輸頻率是因為E。A.同步通訊不需要應答信號B.同步通訊方式的總線長度較短C.同步通訊用一個公共的時鐘信號進行同步D.同步通訊中各部件存取時間比較接近E.以上各項因素綜合的結果08．在數據傳送過程中，數據由串行變并行或由并行變串行，這種轉換是通過接口電路中的B實現(xiàn)的。A.數據寄存器B.移位寄存器C.鎖存器09．主機與設備傳送數據時，采用A，與設備是串行工作的A.程序查詢方式B.中斷方式C.DMA方式10．主機與I/O設備傳送數據時，采用C，CPU的效率最高。A.程序查詢方式B.中斷方式C.DMA方式11．下述E種情況會提出中斷請求。A.產生存儲周期“竊取”B.一次I/O操作結束C.兩數相加結果溢出D.上述各項E.上述B、C兩項12．中斷發(fā)生時，程序計數器內容的保護和更新，是由A完成的。A.硬件自動