2023年計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)計(jì)算機(jī)組成原理考試卷

中央廣播電視大學(xué)1999—2023年度第學(xué)期“開放教育(本科)”期末考試計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)計(jì)算機(jī)組成原理19９９－202３考試卷一、（共30分）1．(1０分)(1）將十進(jìn)制數(shù)+１０7/12８化成二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)(3分)(2)請(qǐng)回答什么是二-－十進(jìn)制編碼？什么是有權(quán)碼、什么是無權(quán)碼、各舉一個(gè)你熟悉的有權(quán)碼和無權(quán)碼的例子?(7分）2.已知X=０.1101,Y＝-0.0101，用原碼一位乘法計(jì)算X＊Ｙ＝?規(guī)定寫出計(jì)算過程。(10分）3.說明海明碼能實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的基本原理?為什么能發(fā)現(xiàn)并改正一位錯(cuò)、也能發(fā)現(xiàn)二位錯(cuò),校驗(yàn)位和數(shù)據(jù)位在位數(shù)上應(yīng)滿足什么條件？（5分）4．舉例說明運(yùn)算器中的ＡＬU通?？梢蕴峁┑闹辽伲捣N運(yùn)算功能?運(yùn)算器中使用多累加器的好處是什么?乘商寄存器的基本功能是什么？（5分）二、(共30分）１.在設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)時(shí),通常應(yīng)從哪４個(gè)方面考慮?(每個(gè)2分,共8分)２.簡(jiǎn)要說明減法指令SＵBＲ3,Ｒ2和子程序調(diào)用指令的執(zhí)行環(huán)節(jié)（每個(gè)4分,共8分)３.在微程序的控制器中,通常有哪5種得到下一條指令地址的方式。(第個(gè)2分,共1０分)4.簡(jiǎn)要地說明組合邏輯控制器應(yīng)由哪幾個(gè)功能部件組成?(4分）三、（共22分)１.靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器器件的特性有哪些重要區(qū)別?各自重要應(yīng)用在什么地方？(7分）２.ＣＡCＨE有哪3種基本映象方式,各自的重要特點(diǎn)是什么?衡量高速緩沖存儲(chǔ)器(CACHE)性能的最重要的指標(biāo)是什么?(１0分)３．使用陣列磁盤的目的是什么?陣列磁盤中的RAID０、RＡID1、RAID4、RAＩＤ５各有什么樣的容錯(cuò)能力？（5分)四、(共18分)1．比較程序控制方式、程序中斷方式、直接存儲(chǔ)器訪問方式，在完畢輸入／輸出操作時(shí)的優(yōu)缺陷。（9分）2.比較針式、噴墨式、激光3類打印機(jī)各自的優(yōu)缺陷和重要應(yīng)用場(chǎng)合。(9分）試卷代號(hào)1０11中央廣播電視大學(xué)１999—20２3年度第學(xué)期“開放教育（本科)”期末考試計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)計(jì)算機(jī)組成原理試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(供參考)一、(共30分)(1)（每個(gè)1分,共3分）二進(jìn)制:（0．110101１）八進(jìn)制：（0.6５4)８十六進(jìn)制:(0.D６)１6（２）(3分）二——十進(jìn)制編碼,又稱BCD碼,通常是指用４位二進(jìn)制碼表達(dá)一位十進(jìn)制數(shù)的編碼方案。(3）（4分）有權(quán)碼是說，用到4位二進(jìn)制碼中,每一位都有擬定的位權(quán),4位權(quán)之和代表該十進(jìn)制的數(shù)值,例如常用8421碼，從高到底4位二進(jìn)制碼的位權(quán)分加別為8、４、２、1,例如,010１即表達(dá)十進(jìn)制的5;無權(quán)碼則正好相反，用到４位二進(jìn)制碼中，每一位沒有擬定的位權(quán),只能用4位的總的狀態(tài)組合關(guān)系來表達(dá)該十進(jìn)制的數(shù)值,例如循環(huán)碼,就找不出４個(gè)二進(jìn)制位中每一位權(quán)。

２、（10分)二位數(shù)符號(hào)不同，結(jié)果為負(fù),故最終乘積為-0.０1０00001

3、（5分）(１)(3分）海明碼是對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)位使用多個(gè)校驗(yàn)位的一種檢錯(cuò)編碼方案,對(duì)每個(gè)校驗(yàn)位采用偶校驗(yàn)規(guī)則計(jì)算校驗(yàn)位的值,通過把每個(gè)數(shù)據(jù)位分派到幾個(gè)不同的校驗(yàn)位的計(jì)算中去,若任何一個(gè)數(shù)據(jù)位犯錯(cuò),必將引起相關(guān)的值發(fā)生變化，這這樣出就通過檢查這些校驗(yàn)位取值的不同情況,不僅可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)是否犯錯(cuò),還是發(fā)現(xiàn)是哪一位錯(cuò)，從而提供了糾正錯(cuò)誤的也許。（2）（2分）設(shè)數(shù)據(jù)位為ｋ,校驗(yàn)位為r，能發(fā)現(xiàn)并改正一位錯(cuò),也能發(fā)現(xiàn)二位錯(cuò),他們應(yīng)滿足的關(guān)系是：2r-1k＋r

４、（５分)(１)(2分)ALU通常提供加、減、與、或、異或等多種算術(shù)及邏輯運(yùn)算功能。

(2）（1分）運(yùn)算器中使用多累加器有助于減少運(yùn)算器執(zhí)行過程中訪問內(nèi)存儲(chǔ)器的次數(shù),即可以把一些中間結(jié)果暫存在累加器中，有助于提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)營(yíng)效率。

（3）（２分)乘商寄存器最基本的功能是支持硬件乘法和除法指令的快速運(yùn)算,在乘法指令運(yùn)算時(shí)，開始存乘數(shù),最后則是乘積的低位部分，在除法指令運(yùn)算時(shí)，開始存被除數(shù)的低位部分，最后則是除法的商。它自身支持左右移位，用戶在程序中不能訪問它。二、(共30分）１、(每個(gè)2分，共8分）（1）指令系統(tǒng)的完備性，常用指令齊全,編程方便(２）指令系統(tǒng)的高效性，程序占內(nèi)存空間少，運(yùn)營(yíng)速快（3)指令系統(tǒng)的規(guī)整性，指令和數(shù)據(jù)使用規(guī)則統(tǒng)一簡(jiǎn)樸,易學(xué)易記(4）指令系統(tǒng)的兼容性，同一系列的低檔計(jì)算機(jī)的程序能在新的高檔機(jī)上直接運(yùn)營(yíng)

２、(每個(gè)4分，共８分）１）SUBR3，Ｒ2指令執(zhí)行環(huán)節(jié):（1)程序計(jì)數(shù)器（PC）的內(nèi)容送地址寄存器(２）讀內(nèi)存，讀出內(nèi)容送指令寄存器(IＲ);PＣ內(nèi)容+１（增量）;（３)R３、Ｒ2送ALU,ＡLU執(zhí)行減運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果存回R３寄存器;保存運(yùn)算結(jié)果的特性狀態(tài)。（4）檢查有無中斷請(qǐng)求，有，則響應(yīng)中斷，無則轉(zhuǎn)下一條指令的執(zhí)行過程。

2）子程序調(diào)用指令的執(zhí)行環(huán)節(jié)：(１)(2）步的取指和最后一步的判中斷同前一條指令的解決；（3）修改堆棧指針SP并送地址寄存器;（4）把ＰC的內(nèi)容寫到主存儲(chǔ)器的堆棧中;完畢了保存斷點(diǎn)（5)把指令中給出的子程序地址送入程序計(jì)數(shù)器PＣ中(這要看是如何給出這一地址的，按實(shí)際情況具體解決）。

３、（每個(gè)２分,共10分）（1)微程序順序執(zhí)行時(shí)，下地址為本條微指指令地址加1。（2)在微程序必然轉(zhuǎn)向某一微地址時(shí)，可以在微指令中的相關(guān)字段中給出該地址值。(3）按微指令(上一條或本條）的某一執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)，選擇順序執(zhí)行或轉(zhuǎn)向某一地址。（4)從微堆棧中取出從微子程序返回到微主程序斷點(diǎn)的返回地址，用于微子程序返回解決。（5)依條件判斷轉(zhuǎn)向多條微指令地址中的某一地址的控制。

4、(4分)組合邏輯控制器應(yīng)由程序計(jì)數(shù)器PC,指令寄存器IＲ,操作碼設(shè)碼器,節(jié)拍發(fā)生器,時(shí)序控制信號(hào)形成部件等幾個(gè)重要部分組成。

三、(共22分）１、(7分）（１)(3分）SRＡＭDRＡM存儲(chǔ)信息觸發(fā)器電容破壞性讀出非是需要刷新非需要行列地址同時(shí)送需要運(yùn)營(yíng)速度快慢集成度高低發(fā)熱量大小存儲(chǔ)成本高低

（2）（4分)由于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器集成度高，生產(chǎn)成本低,被廣泛地用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定更大容量的主存儲(chǔ)器。靜態(tài)存儲(chǔ)器讀寫速度快，生產(chǎn)成本高,通常多用其實(shí)現(xiàn)容量可以較小的高速緩沖存儲(chǔ)器。

2、（１0分）(1)（每個(gè)2分，共６分)全相聯(lián)映象方式：主存單元與CACHE單元隨意相應(yīng),有最大的使用靈活性,但地址標(biāo)志字段位數(shù)多,比較地址時(shí)也許要與所有單元比較,線路過于復(fù)雜,成本太高,只使用于CＡCHE容量很小的情況；直接映象方式:一個(gè)主存單元只與一個(gè)CACHE單元硬件相應(yīng)，有點(diǎn)死板，影響CＡＣHＥ容量的有效使用效率,即影響命中率。但地址線路最簡(jiǎn)樸,比較常用。多路相聯(lián)映象方式：一個(gè)主存單元可以與多個(gè)CＡCHＥ單元有限度的隨意相應(yīng)，是全相聯(lián)映象和直接映象的一種折衷方案，有助于提高命中率,地址比較線路也不太復(fù)雜，是比較好的一種選擇。（2）（４分）衡量CＡＣHE性能最重要的指標(biāo)是它的命中率。

３、（5分）（１)（2分)使用陣列磁盤的目的,是通過使用多個(gè)統(tǒng)一管理與調(diào)度的物理盤，得到比單個(gè)磁盤更大的存儲(chǔ)容量,更快的讀寫速度（多個(gè)盤并發(fā)讀寫),更高的容錯(cuò)能力，而價(jià)格又保持在一個(gè)令人容易接受的水平,即希望有更好的性能/價(jià)格比,滿足人們的不同使用需求。

(2)(３分)RＡＩＤ0無容錯(cuò)能力，RAＩD１是鏡像工作方式,每一個(gè)數(shù)據(jù)都寫到兩個(gè)以鏡像方式工作的磁盤中去,容錯(cuò)能力強(qiáng)。ＲＡID4和ＲAID５都是拿出N個(gè)磁盤總?cè)萘康?/N保存奇偶校驗(yàn)信息，有容錯(cuò)能力，磁盤存儲(chǔ)容量的有效使用率也比較高。

四、(共18分)1、(每個(gè)３分,共９分）程序直接控制方式:是指在用戶程序中直接使用I／Ｏ指令完畢輸入/輸出操作，它是由CＰU通過查詢?cè)O(shè)備的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，來控制數(shù)據(jù)傳送過程。它的缺陷是嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)性能。與I／O設(shè)備的速度比較,ＣPＵ要快得多,但發(fā)揮不出來，它的絕大多數(shù)時(shí)間花到查詢等待上。程序中斷傳送方式：是由被讀寫的設(shè)備積極“報(bào)告”CPＵ它是否進(jìn)入準(zhǔn)備好狀態(tài)，這樣CＰU就不必花費(fèi)時(shí)間去循環(huán)測(cè)試,大解脫了CＰU在執(zhí)行輸入/輸出操作過程中的承擔(dān)，從而提高了系統(tǒng)的總體運(yùn)營(yíng)性能,即CＰU可以與設(shè)備輸入輸出并行工作,多個(gè)設(shè)備也可以并行輸入輸出。直接存儲(chǔ)器存取方式:重要用于快速設(shè)備和主存儲(chǔ)器成批數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。在這種應(yīng)用中，解決問題的出發(fā)點(diǎn)集中到兩點(diǎn)：一是不能丟失快速設(shè)備提供出來的數(shù)據(jù),二是進(jìn)一步減少快速設(shè)備入出操作過程中對(duì)CPU的打擾。這可以通過把這批數(shù)據(jù)的傳輸過程交由一塊專用的接口卡(DＭA接口）來控制，讓DＭA卡代替CPU控制在快速設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間直接傳輸數(shù)據(jù),此時(shí)每傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)只需一個(gè)總線周期即可。多共同使用總線角度看,DMＡ和CPU成為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手關(guān)系。當(dāng)完畢一批數(shù)據(jù)傳輸之后，快速設(shè)備還是要向CPU發(fā)一次中斷請(qǐng)求，報(bào)告本次傳輸結(jié)束的同時(shí)，“請(qǐng)示”下一步的操作規(guī)定。

2、(