2023年計(jì)算機(jī)組成原理期末考試試題及答案

計(jì)算機(jī)組成原理試題一、選擇題(共2０分，每題1分）1.零地址運(yùn)算指令在指令格式中不給出操作數(shù)地址,它的操作數(shù)來自＿＿_(dá)_C__。??A．立即數(shù)和棧頂;? B.暫存器;? Ｃ．棧頂和次棧頂； D.累加器。２．_＿＿C__＿可區(qū)分存儲(chǔ)單元中存放的是指令還是數(shù)據(jù)。A.存儲(chǔ)器；Ｂ．運(yùn)算器;C.控制器；D．用戶。３．所謂三總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)是指_Ｂ_____。A.地址線、數(shù)據(jù)線和控制線三組傳輸線。Ｂ.I/O總線、主存總統(tǒng)和ＤMＡ總線三組傳輸線;Ｃ．I/Ｏ總線、主存總線和系統(tǒng)總線三組傳輸線;Ｄ.設(shè)備總線、主存總線和控制總線三組傳輸線.。4.某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)是3２位,它的存儲(chǔ)容量是256KＢ，按字編址,它的尋址范圍是__＿_(dá)_B_。A．１2８Ｋ；Ｂ．64K；Ｃ．64KＢ;D．1２8ＫB。５．主機(jī)與設(shè)備傳送數(shù)據(jù)時(shí)，采用＿_(dá)_Ａ＿＿_(dá)，主機(jī)與設(shè)備是串行工作的。A.程序查詢方式;Ｂ．中斷方式;C.ＤMA方式；D.通道。6．在整數(shù)定點(diǎn)機(jī)中,下述第___B_＿_(dá)種說法是對(duì)的的?。A．原碼和反碼不能表達(dá)-1,補(bǔ)碼可以表達(dá)-１;B．三種機(jī)器數(shù)均可表達(dá)-1；C.三種機(jī)器數(shù)均可表達(dá)-1,且三種機(jī)器數(shù)的表達(dá)范圍相同；D.三種機(jī)器數(shù)均不可表達(dá)－1。７.變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址是_＿_(dá)Ｃ＿＿＿。? A.基址寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量）； B.程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加上形式地址； ?Ｃ．變址寄存器內(nèi)容加上形式地址； D．以上都不對(duì)。８．向量中斷是__＿C＿_(dá)_。A．外設(shè)提出中斷;B．由硬件形成中斷服務(wù)程序入口地址；C．由硬件形成向量地址,再由向量地址找到中斷服務(wù)程序入口地址D．以上都不對(duì)。9．一個(gè)節(jié)拍信號(hào)的寬度是指＿_(dá)___C＿。A.指令周期;B．機(jī)器周期；C.時(shí)鐘周期；D.存儲(chǔ)周期。1０．將微程序存儲(chǔ)在EPROＭ中的控制器是＿_(dá)__A__控制器。A．靜態(tài)微程序；Ｂ．毫微程序;C．動(dòng)態(tài)微程序;Ｄ．微程序。１１.隱指令是指_＿＿Ｄ_＿_(dá)。A．操作數(shù)隱含在操作碼中的指令；B．在一個(gè)機(jī)器周期里完畢所有操作的指令；C．指令系統(tǒng)中已有的指令; ?D.指令系統(tǒng)中沒有的指令。12．當(dāng)用一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)表達(dá)浮點(diǎn)數(shù)時(shí),下列方案中第＿_(dá)＿＿Ｂ_種最佳。A.階碼取4位(含階符1位)，尾數(shù)取12位（含數(shù)符1位);B．階碼?。滴唬êA符1位)，尾數(shù)取11位（含數(shù)符１位）;C.階碼取8位(含階符１位）,尾數(shù)取8位（含數(shù)符１位）；D．階碼?。段唬êA符1位），尾數(shù)取1２位（含數(shù)符１位)。1３．ＤMA方式＿_(dá)Ｂ____。A.既然能用于高速外圍設(shè)備的信息傳送,也就能代替中斷方式；B．不能取代中斷方式;Ｃ.也能向CPＵ請(qǐng)求中斷解決數(shù)據(jù)傳送；D．內(nèi)無中斷機(jī)制。14．在中斷周期中,由__＿＿D__將允許中斷觸發(fā)器置“0”Ａ.關(guān)中斷指令；B.機(jī)器指令;C.開中斷指令；D．中斷隱指令。15．在單總線結(jié)構(gòu)的ＣPＵ中,連接在總線上的多個(gè)部件__B____。A．某一時(shí)刻只有一個(gè)可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù),并且只有一個(gè)可以從總線接受數(shù)據(jù)；B.某一時(shí)刻只有一個(gè)可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù),但可以有多個(gè)同時(shí)從總線接受數(shù)據(jù)；C．可以有多個(gè)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且可以有多個(gè)同時(shí)從總線接受數(shù)據(jù);Ｄ.可以有多個(gè)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù),但可以有一個(gè)同時(shí)從總線接受數(shù)據(jù)。16.三種集中式總線控制中，___A_＿_(dá)方式對(duì)電路故障最敏感。A.鏈?zhǔn)讲樵?B.計(jì)數(shù)器定期查詢;C．獨(dú)立請(qǐng)求;D．以上都不對(duì)。17.一個(gè)16Ｋ×8位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是＿_(dá)Ｄ___＿。A．４８;B.4６；C.1７;Ｄ.２2．１8．在間址周期中，＿＿C____。Ａ.所有指令的間址操作都是相同的;B.凡是存儲(chǔ)器間接尋址的指令,它們的操作都是相同的;C.對(duì)于存儲(chǔ)器間接尋址或寄存器間接尋址的指令,它們的操作是不同的;D.以上都不對(duì)。19.下述說法中___＿B__是對(duì)的的。A.EＰROM是可改寫的，因而也是隨機(jī)存儲(chǔ)器的一種;B.EPＲOM是可改寫的,但它不能用作為隨機(jī)存儲(chǔ)器用；C．EPROM只能改寫一次，故不能作為隨機(jī)存儲(chǔ)器用;D.EPＲOＭ是可改寫的，但它能用作為隨機(jī)存儲(chǔ)器用。20．打印機(jī)的分類方法很多,若按能否打印漢字來區(qū)分，可分為_C___＿_(dá)。A.并行式打印機(jī)和串行式打印機(jī)；B．擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī);C.點(diǎn)陣式打印機(jī)和活字式打印機(jī);Ｄ.激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。二、填空(共２0分，每空1分)1．設(shè)浮點(diǎn)數(shù)階碼為8位（含1位階符），尾數(shù)為24位（含１位數(shù)符）,則32位二進(jìn)制補(bǔ)碼浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)相應(yīng)的十進(jìn)制真值范圍是：最大正數(shù)為２12７(1－2-23)，最小正數(shù)為２-12９,最大負(fù)數(shù)為２-128（－２－１-2-23）,最小負(fù)數(shù)為－212７。2．指令尋址的基本方式有兩種，一種是順序?qū)ぶ贩绞?其指令地址由程序計(jì)數(shù)器給出，另一種是跳躍尋址方式，其指令地址由指令自身給出。3.在一個(gè)有四個(gè)過程段的浮點(diǎn)加法器流水線中，假設(shè)四個(gè)過程段的時(shí)間分別是T1=６０nｓ﹑Ｔ2=50ns﹑T3=90nｓ﹑T4=80ns。則加法器流水線的時(shí)鐘周期至少為90ns。假如采用同樣的邏輯電路，但不是流水線方式,則浮點(diǎn)加法所需的時(shí)間為２80ｎs。４．一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，當(dāng)其尾數(shù)右移時(shí),欲使其值不變,階碼必須增長(zhǎng)。尾數(shù)右移1位,階碼加1。5．存儲(chǔ)器由m（m＝1,2,4,8…）個(gè)模塊組成,每個(gè)模塊有自己的地址和數(shù)據(jù)寄存器,若存儲(chǔ)器采用模ｍ編址,存儲(chǔ)器帶寬可增長(zhǎng)到本來的m倍。6.按序?qū)懗龆嘀刂袛嗟闹袛喾?wù)程序涉及保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、開中斷、設(shè)備服務(wù)|。。恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和中斷返回幾部分。１.A．A．２127(1－2－23)?B．2－12９ Ｃ．2-128(－2－1-2-23） D．－2127三、名詞解釋(共10分,每題2分)1．微操作命令和微操作答：微操作命令是控制完畢微操作的命令；微操作是由微操作命令控制實(shí)現(xiàn)的最基本操作。2．快速緩沖存儲(chǔ)器答:快速緩沖存儲(chǔ)器是為了提高訪存速度，在CＰU和主存之間增設(shè)的高速存儲(chǔ)器，它對(duì)用戶是透明的。只要將CPU最近期需用的信息從主存調(diào)入緩存,這樣CPU每次只須訪問快速緩存就可達(dá)成訪問主存的目的,從而提高了訪存速度。3．基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內(nèi)容。4．流水線中的多發(fā)技術(shù)答：為了提高流水線的性能,設(shè)法在一個(gè)時(shí)鐘周期(機(jī)器主頻的倒數(shù)）內(nèi)產(chǎn)生更多條指令的結(jié)果,這就是流水線中的多發(fā)技術(shù)。５.指令字長(zhǎng)答:指令字長(zhǎng)是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。四、計(jì)算題(5分）設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為８位(含１位符號(hào)位)，設(shè)A＝，B=,計(jì)算[ＡB]補(bǔ),并還原成真值。計(jì)算題答:[Ａ+B］補(bǔ)＝１.1011110,?Ａ+B＝(-１７/64)[A－B]補(bǔ)＝1.100０110, A-Ｂ＝（35／6４）五、簡(jiǎn)答題(共2０分）1．異步通信與同步通信的重要區(qū)別是什么，說明通信雙方如何聯(lián)絡(luò)。（４分)同步通信和異步通信的重要區(qū)別是前者有公共時(shí)鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時(shí)序，統(tǒng)一的傳輸周期進(jìn)行信息傳輸，通信雙方按約定好的時(shí)序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時(shí)鐘，沒有固定的傳輸周期,采用應(yīng)答方式通信,具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方?jīng)]有互相制約關(guān)系;半互鎖方式通信雙方有簡(jiǎn)樸的制約關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠性最高。2．為什么外圍設(shè)備要通過接口與CPＵ相連？接口有哪些功能？(6分）答：外圍設(shè)備要通過接口與CＰU相連的因素重要有：（１)一臺(tái)機(jī)器通常配有多臺(tái)外設(shè),它們各自有其設(shè)備號(hào)（地址),通過接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的選擇。（2）I/O設(shè)備種類繁多，速度不一，與CPU速度相差也許很大，通過接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖,達(dá)成速度匹配。（3）I/Ｏ設(shè)備也許串行傳送數(shù)據(jù),而ＣPＵ一般并行傳送，通過接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換。(4)I／O設(shè)備的入/出電平也許與CPU的入/出電平不同,通過接口可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。(５)ＣPＵ啟動(dòng)I／Ｏ設(shè)備工作,要向外設(shè)發(fā)各種控制信號(hào),通過接口可傳送控制命令。(６）Ｉ／O設(shè)備需將其工作狀況（“忙”、“就緒”、“錯(cuò)誤”、“中斷請(qǐng)求”等)及時(shí)報(bào)告CＰU，通過接口可監(jiān)視設(shè)備的工作狀態(tài)，并保存狀態(tài)信息,供CPU查詢?？梢姎w納起來,接口應(yīng)具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設(shè)備狀態(tài)的功能以及傳送數(shù)據(jù)的功能(涉及緩沖、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換)。六、問答題（共１5分）1．設(shè)CPU中各部件及其互相連接關(guān)系如下圖所示。圖中W是寫控制標(biāo)志,R是讀控制標(biāo)志，R1和R2是暫存器。（8分)（1)假設(shè)規(guī)定在取指周期由ＡLU完畢(PC)＋1→PC的操作(即ＡLU可以對(duì)它的一個(gè)源操作數(shù)完畢加1的運(yùn)算）。規(guī)定以最少的節(jié)拍寫出取指周期所有微操作命令及節(jié)拍安排。答:由于(ＰC)+1→PＣ需由ALU完畢，因此PC的值可作為ＡLU的一個(gè)源操作數(shù),靠控制ALＵ做＋1運(yùn)算得到(PC）+１,結(jié)果送至與ALU輸出端相連的R2,然后再送至PC。此題的關(guān)鍵是要考慮總線沖突的問題，故取指周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下:T0PC→MAR，１→RT1M(MAR）→ＭＤR，(PC)+１→RT2ＭDＲ→IR,OP(ＩR)→微操作命令形成部件Ｔ３R２→PC（2)寫出指令A(yù)DD＃α(＃為立即尋址特性,隱含的操作數(shù)在ACC中）在執(zhí)行階段所需的微操作命令及節(jié)拍安排。答:立即尋址的加法指令執(zhí)行周期的微操作命令及節(jié)拍安排如下:T０Ad（IＲ)→R１；立即數(shù)→Ｒ１T1(Ｒ1）＋(ACC)→R2；ACC通過總線送ALＵT２R2→ＡCC;結(jié)果→AＣＣ2.DMA接口重要由哪些部件組成？在數(shù)據(jù)互換過程中它應(yīng)完畢哪些功能？畫出DMA工作過程的流程圖（不涉及預(yù)解決和后解決）答:ＤMA接口重要由數(shù)據(jù)緩沖寄存器、主存地址計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器、設(shè)備地址寄存器、中斷機(jī)構(gòu)和DMＡ控制邏輯等組成。在數(shù)據(jù)互換過程中，DMA接口的功能有：（1)向ＣPU提出總線請(qǐng)求信號(hào);（２)當(dāng)CPＵ發(fā)出總線響應(yīng)信號(hào)后,接管對(duì)總線的控制；(３)向存儲(chǔ)器發(fā)地址信號(hào)(并能自動(dòng)修改地址指針）;(4）向存儲(chǔ)器發(fā)讀/寫等控制信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；（5）修改字計(jì)數(shù)器，并根據(jù)傳送字?jǐn)?shù),判斷DMＡ傳送是否結(jié)束；(6)發(fā)DMA結(jié)束信號(hào)，向CPU申請(qǐng)程序中斷，報(bào)告一組數(shù)據(jù)傳送完畢。DＭＡ工作過程流程如圖所示。七、設(shè)計(jì)題(10分)設(shè)ＣＰU共有１6根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用作訪存控制信號(hào)（低電平有效)，用作讀寫控制信號(hào)（高電平為讀，低電平為寫)?，F(xiàn)有下列芯片及各種門電路（門電路自定）,如圖所示。畫出CPU與存儲(chǔ)器的連接圖，規(guī)定:(１)存儲(chǔ)芯片地址空間分派為:最大4Ｋ地址空間為系統(tǒng)程序區(qū),相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū),最?。?K地址空間為用戶程序區(qū);（2）指出選用的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量；(3）具體畫出片選邏輯。(1）主存地址空間分派:60０0Ｈ～６7FFH為系統(tǒng)程序區(qū);６8００Ｈ～6BFFH為用戶程序區(qū)。答：(1）主存地址空間分派。(2分）Ａ15…A11…A7……A0最大4Ｋ2Ｋ×8位ROM2片相鄰４K4Ｋ×4位RAM2片最?。?Ｋ８K×8位RＡM2片（2）合理選用上述存儲(chǔ)芯片，說明各選幾片?２）根據(jù)主存地址空間分派最大４K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū),選用2片2K×８位RＯM芯片；（1分)相鄰的４Ｋ地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，選用2片4K×４位RAM芯片;（1分)最小16K地址空間為用戶程序區(qū),選用2片８K×8位RＡＭ芯片。(1分）(3）具體畫出存儲(chǔ)芯片的片選邏輯圖。答案：一、選擇題（共20分，每題１分)1．C 2．Ｃ 3.Ｂ?4．Ｂ?5.A?6．Ｂ 7．C8.C 9．C 10．A 11．D?１2.B 13．B 1４.D1５.B 16.A?17．D?18．C?19.Ｂ?２0．C二、填空（共２0分，每空1分）1．A．Ａ.２１2７(1-2－2３） B.2－129 C．2-12８(－2-1-2－23)?D.-212７2．A.順序?B．程序計(jì)數(shù)器 Ｃ．跳躍 D.指令自身3.A.90ns?Ｂ．280ns4．A．A.增長(zhǎng) B．加15.A.地址?B.數(shù)據(jù)?Ｃ．模m D．m６.A.保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)Ｂ.開中斷Ｃ．設(shè)備服務(wù) D．恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)三、名詞解釋(共10分,每題２分)１．微操作命令和微操作答：微操作命令是控制完畢微操作的命令；微操作是由微操作命令控制實(shí)現(xiàn)的最基本操作。2.快速緩沖存儲(chǔ)器答：快速緩沖存儲(chǔ)器是為了提高訪存速度,在CPU和主存之間增設(shè)的高速存儲(chǔ)器，它對(duì)用戶是透明的。只要將CPU最近期需用的信息從主存調(diào)入緩存，這樣ＣPU每次只須訪問快速緩存就可達(dá)成訪問主存的目的,從而提高了訪存速度。3.基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內(nèi)容。4.流水線中的多發(fā)技術(shù)答:為了提高流水線的性能，設(shè)法在一個(gè)時(shí)鐘周期(機(jī)器主頻的倒數(shù)）內(nèi)產(chǎn)生更多條指令的結(jié)果，這就是流水線中的多發(fā)技術(shù)。5．指令字長(zhǎng)答:指令字長(zhǎng)是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。四、（共5分）計(jì)算題答：[A+B]補(bǔ)=1.10１１１1０, A＋B＝(-17／64)[A-Ｂ］補(bǔ)=1.10001１０，?A-B＝(３５/64）五、簡(jiǎn)答題(共20分)1．(4分)答：同步通信和異步通信的重要區(qū)別是前者有公共時(shí)鐘,總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時(shí)序,統(tǒng)一的傳輸周期進(jìn)行信息傳輸,通信雙方按約定好的時(shí)序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時(shí)鐘,沒有固定的傳輸周期,采用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方?jīng)]有互相制約關(guān)系;半互鎖方式通信雙方有簡(jiǎn)樸的制約關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠性最高。2．(6分,每寫出一種給1分,最多6分)答：外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連的因素重要有：(1）一臺(tái)機(jī)器通常配有多臺(tái)外設(shè),它們各自有其設(shè)備號(hào)（地址）,通過接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的選擇。(２）I/O設(shè)備種類繁多,速度不一，與ＣＰU速度相差也許很大,通過接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖,達(dá)成速度匹配。（3）I/Ｏ設(shè)備也許串行傳送數(shù)據(jù),而CPＵ一般并行傳送,通過接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換。(４)I/Ｏ設(shè)備的入/出電平也許與ＣPU的入／出電平不同，通過接口可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。（5）CPU啟動(dòng)I/Ｏ設(shè)備工作，要向外設(shè)發(fā)各種控制信號(hào),通過接口可傳送控制命令。(6）I／O設(shè)備需將其工作狀況（“忙”、“就緒”、“錯(cuò)誤”、“中斷請(qǐng)求”等）及時(shí)報(bào)告ＣPＵ,通過接口可監(jiān)視設(shè)備的工作狀態(tài),并保存狀態(tài)信息，供CＰＵ查詢?？梢姎w納起來,接口應(yīng)具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設(shè)備狀態(tài)的功能以及傳送數(shù)據(jù)的功能(涉及緩沖、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換)。４．(5分）答:根據(jù)ＩR和MＤR均為16位，且采用單字長(zhǎng)指令，得出指令字長(zhǎng)16位。根據(jù)１0５種操作，取操作碼7位。因允許直接尋址和間接尋址，且有變址寄存器和基址寄存器,因此取2位尋址特性,能反映四種尋址方式。最后得指令格式為：727OPMAＤ其中ＯP操作碼，可完畢105種操作;M尋址特性,可反映四種尋址方式；AＤ形式地址。這種格式指令可直接尋址27=128,一次間址的尋址范圍是２16=６５536。雙字長(zhǎng)指令格式如下：727OPMAD1AD2其中OP、M的含義同上;ＡD1∥AＤ2為２3位形式地址。這種格式指令可直接尋址的范圍為223=８M。容量為8MＢ的存儲(chǔ)器,ＭDR為16位,即相應(yīng)4Ｍ×1６位的存儲(chǔ)器?？刹捎秒p字長(zhǎng)指令,直接訪問4M存儲(chǔ)空間,此時(shí)MAR取2２位;也可采用單字長(zhǎng)指令,但RX和RB取２2位，用變址或基址尋址訪問4Ｍ存儲(chǔ)空間。六、(共15分）問答題1．(8分）答：（1）由于（PC）+１→PC需由ALＵ完畢，因此ＰC的值可作為ＡLU的一個(gè)源操作數(shù)，靠控制ＡLＵ做+1運(yùn)算得到（ＰC)+1，結(jié)果送至與ALＵ輸出