計算機組成原理試題及答案全套

計算機組成原理試題及答案一、填空（12分）某浮點數(shù)基值為2，階符1位，階碼3位，數(shù)符1位，尾數(shù)7位，階碼和尾數(shù)均用補碼表示，尾數(shù)采用規(guī)格化形式，用十進制數(shù)寫出它所能表示的最大正數(shù) ，非0最小正數(shù) ，最大負數(shù) ，最小負數(shù) 。變址尋址和基址尋址的區(qū)別是：在基址尋址中，基址寄存器提供 ，指令提供 ；而在變址尋址中，變址寄存器提供 ，指令提供 。3. 影響流水線性能的因素主要反映在 和兩個方面。設(shè)機器數(shù)字長為16位（含1位符號位）。若1次移位需10ns，一次加法需10ns，則補碼除法需 時間，補碼BOOTH算法最多需要 時間。CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫 ，它通常包含若干個 ，而后者又包含若干個 。 組成多級時序系統(tǒng)。二、名詞解釋(8分)微程序控制存儲器帶寬RISC中斷隱指令及功能第1頁共1頁三、簡答（18分）完整的總線傳輸周期包括哪幾個階段？簡要敘述每個階段的工作。設(shè)主存容量為1MB，Cache容量為16KB，每字塊有16個字，每字32位。若Cache采用直接相聯(lián)映像，求出主存地址字段中各段的位數(shù)。若Cache采用四路組相聯(lián)映像，求出主存地址字段中各段的位數(shù)。3.某機有五個中斷源，按中斷響應(yīng)的優(yōu)先順序由高到低為L0,L1,L2,L3,L4，現(xiàn)要求優(yōu)先順序改為L3,L2,L4,L0,L1，寫出各中斷源的屏蔽字。中斷源

屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4第2頁共2頁某機主存容量為4M×16位，且存儲字長等于指令字長，若該機的指令系統(tǒng)具備120種操作。操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、立即、相對四種尋址方式。（1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）該指令直接尋址的最大范圍；（3）一次間址的尋址范圍；（4）相對尋址的尋址范圍。四、（6分）設(shè)階碼取3位，尾數(shù)取6位（均不包括符號位），按浮點補碼運算規(guī)則計算[259]+[24(11)]1616五、畫出DMA方式接口電路的基本組成框圖，并說明其工作過程（以輸入設(shè)備為例）。（8分）第3頁共3頁六、（10分）設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ作訪存控制信號，用R/W作讀寫控制信號，現(xiàn)有下列存儲芯片：RAM：1K×8位、2K×4位、4K×8位ROM：2K×8位、4K×8位以及74138譯碼器和各種門電路（自定），畫出CPU與存儲器連接圖。要求：（1）最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，與其相鄰2K地址空間為用戶程序區(qū)。2）合理選用上述存儲芯片，說明各選幾片？寫出每片存儲芯片的地址范圍。3）詳細畫出存儲芯片的片選邏輯。Ai A0 Ai A0PD/ProgrROMCSOECSRAMWEDnD0DnD0G1Y7OE允許輸出G2AY6G2BWE允許寫CBAY074138第4頁共4頁七、假設(shè)CPU在中斷周期用堆棧保存程序斷點，且進棧時棧指針減一，出棧時棧指針加一。試寫出中斷返回指令（中斷服務(wù)程序的最后一條指令），在取指階段和執(zhí)行階段所需的全部微操作命令及節(jié)拍安排。若采用微程序控制，則還需要增加哪些微操作。（10分）八、除了采用高速芯片外，從計算機的各個子系統(tǒng)的角度分析，指出6種以上提高整機速度的措施。（8分）第5頁共5頁計算機組成原理試題答案一、填空（12分）1．127；1/512；-1/512-1/32768；-128。2．基地址；形式地址；基地址；形式地址。3．訪存沖突；相關(guān)問題。4．300ns；310ns。5．指令周期；機器周期；節(jié)拍。二、名詞解釋(8分)1．微程序控制答：采用與存儲程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機器指令編寫成一個微程序，每一個微程序包含若干條微指令，每一條指令包含一個或多個微操作命令。2．存儲器帶寬答：每秒從存儲器進出信息的最大數(shù)量，單位可以用字 /秒或字節(jié)/秒或位/秒來表示。3．RISC答：RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機，通過有限的指令條數(shù)簡化處理器設(shè)計，已達到提高系統(tǒng)執(zhí)行速度的目的。4．中斷隱指令及功能答：中斷隱指令是在機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是 CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務(wù)程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。三、簡答（18分）1．答：總線在完成一次傳輸周期時，可分為四個階段：申請分配階段：由需要使用總線的主模塊（或主設(shè)備）提出申請，經(jīng)總線仲裁機構(gòu)決定下一傳輸周期的總線使用權(quán)授于某一申請者；尋址階段：取得了使用權(quán)的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模塊（或從設(shè)備）的存儲地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動參與本次傳輸?shù)膹哪K；傳數(shù)階段：主模塊和從模塊進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊；結(jié)束階段：主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權(quán)。2．答：（1）若Cache采用直接相聯(lián)映像：字塊中含 64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為 b=6。第6頁共6頁Cache中含有256個字塊，所以字塊地址位數(shù)c=8。主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。主存字塊標記位數(shù)t=6。（2）若Cache采用四路組相聯(lián)映像，字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。每組含有四個字塊，每組含256個字節(jié)。Cache中含有64個字塊，所以組地址位數(shù)q=6。主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。主存字塊標記位數(shù)t=8。3．答：設(shè)屏蔽位為“1”時表示對應(yīng)的中斷源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中斷源屏蔽字01234L001000L100000L211001L311101L4110004．答：（1）指令字長 16位，操作碼為 7位，尋址特征位 2位，地址碼 7位；2）-64~63；3）216；4）216．四、（6分）答：被加數(shù)為 0,101;0.100100，[x]補=00,101;00.100100加數(shù)為0,100;1.010100，[y]補=00,100;11.010100（1）對階：[△j]補=[jx]補-[jy]補=00,101+11,100=00,001即△j=1，則y的尾數(shù)向右移一位，階碼相應(yīng)加1，即[y]’補=00,101;11.101010②求和[Sx]補+[Sy]補=[Sx]補+[Sy]補第7頁共7頁00.100100+11.10101000.001110即[x+y]補=00,101;00.001110尾數(shù)出現(xiàn)“00.0”，需左規(guī)。③規(guī)格化左規(guī)后得 [x+y]補=00,011;00.111000[x+y]補=00,111;00.111000五、（8分）答：DMA方式接口電路的基本組成框圖如下：以數(shù)據(jù)輸入為例，具體操作如下：①從設(shè)備讀入一個字到 DMA 的數(shù)據(jù)緩沖寄存器 BR中，表示數(shù)據(jù)緩沖寄存器“滿”（如果I/O 設(shè)備是面向字符的，則一次讀入一個字節(jié)，組裝成一個字） ；②設(shè)備向DMA接口發(fā)請求（ DREQ）；③DMA接口向CPU申請總線控制權(quán)（ HRQ）；④CPU發(fā)回HLDA 信號，表示允許將總線控制權(quán)交給 DMA接口；⑤將DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址總線；⑥通知設(shè)備已被授予一個 DMA 周期（DACK），并為交換下一個字做準備；⑦將DMA數(shù)據(jù)緩沖寄存器的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線；⑧命令存儲器作寫操作；⑨修改主存地址和字計數(shù)值；⑩判斷數(shù)據(jù)塊是否傳送結(jié)束，若未結(jié)束，則繼續(xù)傳送；若己結(jié)束， （字計數(shù)器溢出），則第8頁共8頁向CPU申請程序中斷，標志數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束。六、（10分）方法一：答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間：11111111111111111111000000000000RAM對應(yīng)的空間：11101111111111111110100000000000選擇ROM芯片為2K×8位的兩片，RAM芯片為2K×4位的兩片ROM芯片1：11111111111111111111100000000000ROM芯片2：11110111111111111111000000000000RAM芯片1、2：（位擴展）11101111111111111110100000000000CPU與存儲器連接圖見下頁：A15&A14GYGY6GA13CA12BA11AYCA10-A0PCSUCSCSROM1ROM2OERAM1OERAM2D7-D0D7-D0RDD7-D4WED3-D0WED7-D0RD方法二：答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間：第9頁共9頁11111111111111111111000000000000RAM對應(yīng)的空間：11101111111111111110100000000000選擇ROM芯片為4K×8位的一片，RAM芯片為2K×4位的兩片CPU

R/WMREQY7&G1Y6A15Y5&G2AY4A14G2BY3A13CY2A12BY1A11AY0A10A0A0A10A0A10A0A11ROMRAMRAMD7 D7 D0 D7 D4 D3 D0D4D3D0第10頁共10頁七、（10分）答：組合邏輯設(shè)計的微操作命令：取指：T0：PC→MART1：M[MAR]→MDR,PC+1→PCT2：MDR→IR,OP[IR] →微操作形成部件執(zhí)行：T0：SP→MART1：M[MAR]→MDRT2：MDR→PC,SP+1 →SP微程序設(shè)計的微操作命令：取指微程序：T0：PC→MART1：Ad[CMIR]→CMART2：M[MAR]→MDR,PC+1→PCT3：Ad[CMIR]→CMART4：MDR→IR,OP[IR] →微操作形成部件T5：OP[IR] →CMAR中斷返回微程序：T0：SP→MART1：Ad[CMIR]→CMART2：M[MAR]→MDRT3：Ad[CMIR]→CMART4：MDR→PC,SP+1 →SPT5：Ad[CMIR]→CMAR第11頁共11頁八、（8分）答：針對存儲器，可以采用Cache-主存層次的設(shè)計和管理提高整機的速度；針對存儲器，可以采用主存-輔存層次的設(shè)計和管理提高整機的速度；針對控制器，可以通過指令流水或超標量設(shè)計技術(shù)提高整機的速度；針對控制器，可以通過超標量設(shè)計技術(shù)提高整機的速度；針對運算器，可以對運算方法加以改進，如進位鏈、兩位乘除法；針對I/O系統(tǒng)，可以運用 DMA技術(shù)來減少 CPU對外設(shè)訪問的干預(yù)。1．設(shè)[x]補=x0.x1x2 xn。求證：[x]補=2x0+x，其中0（1>X≥0）x0=1（0>X>-1）2．某機字長 32位，定位表示，尾數(shù) 31位，數(shù)符 1位，問：定點原碼整數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最小負數(shù)是多少？定點原碼小數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最小負數(shù)是多少？3．如圖B17.1表示用快表（頁表）的虛實地址轉(zhuǎn)換條件，快表放在相聯(lián)存貯器中，其容量為8個存貯單元，問：1）CPU按虛地址1去訪問主存時主存的實地址碼是多少？2）當CPU按虛地址2去訪問主存時主存的實地址碼是多少？3）當CPU按虛地址3去訪問主存時主存的實地址碼是多少？4．某機有8條微指令I(lǐng)1-I8，每條微指令所包含的微指令控制信號如表所示，a-j分別對應(yīng)10種不同性質(zhì)的微命令信號，假設(shè)一條微指令的控制字段為8位，請安排微指令的控制字段格式。第12頁共12頁5．CD-ROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標準的播放時間為60分鐘。計算模式1和模式2情況下光盤存儲容量是多少？6．如圖所示的系統(tǒng)中斷機構(gòu)是采用多級優(yōu)先中斷結(jié)構(gòu)， 設(shè)備A連接于最高優(yōu)先級， 設(shè)備B次之，設(shè)備 C又次之。要求 CPU在執(zhí)行完當前指令時轉(zhuǎn)而對中斷請求進行服務(wù)，現(xiàn)假設(shè)：TDC為查詢鏈中每個設(shè)備的延遲時間， TA、TB、TC分別為設(shè)備 A、B、C的服務(wù)程序所需的執(zhí)行時間， TS、TR為保存現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場所需時間。試問：在此環(huán)境下，此系統(tǒng)在什么情況下達到中斷飽和？即在確保請求服務(wù)的三個設(shè)備都不會丟失信息的條件下，允許出現(xiàn)中斷的極限頻率有多高？注意，“中斷允許”機構(gòu)在確認一個新中斷之前，先要讓即將被中斷的程序的一條指令執(zhí)行完畢。第13頁共13頁7、已知x=-0.01111，y=+0.11001，求[x]補，[-x]補，[y]補，[-y]補，x+y=？，x–y=？8.某計算機字長16位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有64條指令，試采用四種尋址方式（立即、直接、基值、相對）設(shè)計指令格式。9假設(shè)某計算機的運算器框圖如圖所示，其中ALU為16位的加法器（高電平工作），SA、SB為16位鎖存器，4個通用寄存器由D觸發(fā)器組成，O端輸出，其讀寫控制如下表所示：讀控制R0RA0RA1選擇100R0101R1110R2111R30xx不讀出寫控制WWA0WA1選擇第14頁共14頁100R0101R1110R2111R30xx不寫入要求：（1）設(shè)計微指令格式。（2）畫出ADD，SUB兩條微指令程序流程圖。10.畫出單機系統(tǒng)中采用的三種總線結(jié)構(gòu)。11集中式仲裁有幾種方式？畫出獨立請求方式的邏輯圖，說明其工作原理 .刷存的主要性能指標是它的帶寬。實際工作時顯示適配器的幾個功能部分要爭用刷存的帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他非刷新功能。1）若顯示工作方式采用分辨率為1024×768，顏色深度為3B，幀頻（刷新速率）為72HZ，計算總帶寬。2）為達到這樣高的刷存帶寬，應(yīng)采取何種技術(shù)措施？13已知某8位機的主存采用半導(dǎo)體存貯器，地址碼為 18位，若使用 4K×4位RAM芯片第15頁共15頁組成該機所允許的最大主存空間，并選用模塊條的形式，問：1）若每個模塊為32K×8位，共需幾個模塊？2）每個模塊內(nèi)共有多少片RAM芯片？3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何選擇各模塊？1.證明：當1>x≥0時，即x為正小數(shù)，則1>[x]補=x≥0因為正數(shù)的補碼等于正數(shù)本身，所以1>x0.x1x2,xn≥0，X0=0當1>x>-1時，即x為負小數(shù)，根據(jù)補碼定義有：2>[x]補=2+x>1（mod2）即2>x0.x1x2,xn>1，xn=1所以正數(shù)：符號位x0=0負數(shù)：符號位x0=1若 1>x≥0，x0=0，則 [ x]補=2 x0+x=x若 -1<x<0，x0=1，則 [x]補=2 x0+x=2+x所以有 [ x]補=2 x0+x，其中x0=0， 1>x ≥0x0=1， -1<x<0解：（1）定點原碼整數(shù)表示時，31最大正數(shù)值 = （2 –1 ）10（2）定點原碼小數(shù)表示時，31最大正數(shù)值 =–（1-2 ）10第16頁共16頁3. 解：（1）用虛擬地址為 1的頁號15作為快表檢索項，查得頁號為 15的頁在主存中的起始地址為 80000，故將80000與虛擬地址中的頁內(nèi)地址碼 0324相加，求得主存實地址碼為80324。（2） 主寸實地址碼 =96000+0128=96128（3） 虛擬地址 3的頁號為 48，當用48作檢索項在快表中檢索時，沒有檢索到頁號為48的頁面，此時操作系統(tǒng)暫停用戶作業(yè)程序的執(zhí)行， 轉(zhuǎn)去執(zhí)行查頁表程序。如該頁面在主存中，則將該頁號及該頁在主存中的起始地址寫入主存；如該頁面不存在，則操作系統(tǒng)要將該頁面從外存調(diào)入主存，然后將頁號及其在主存中的起始地址寫入快表。解：為了壓縮指令字的長度，必須設(shè)法把一個微指令周期中的互斥性微命令信號組合在一個小組中，進行分組譯碼。經(jīng)分析，（e,f,h）和（b,i,j）可分別組成兩個小組或兩個字段，然后進行譯碼，可得六個微命令信號，剩下的a,c,d,g四個微命令信號可進行直接控制，其整個控制字段組成如下：01c01b直接控制10f10iacdg11g11j××××××××4位2位2位5.解：扇區(qū)總數(shù)=60×60×75=270000（扇區(qū)）模式1存放計算機程序和數(shù)據(jù)，其存儲容量為：270000 ×2048/1024/1024=527MB模式2存放聲音、圖象等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲容量為：270000 ×2336/1024/1024=601MB6.解：：假設(shè)主存工作周期為TM，執(zhí)行一條指令的時間也設(shè)為TM。則中斷處理過程和各時間段如圖B17.3所示。當三個設(shè)備同時發(fā)出中斷請求時，依次處理設(shè)備A、B、C的時間如下：tA=2TM+TDC+TS+TA+TRtB=2TM+TDC+TS+TA+TRtC=2TM+TDC+TS+TA+TB達到中斷飽和的時間為：T=tA+tB+tC中斷極限頻率為：f=1/T第17頁共17頁7解：[x]原=1.01111[x]補=1.10001所以：[-x]補=0.01111[y]原=0.11001[y]補=0.11001所以：[-y]補=1.00111[x]補11.10001[x]補11.10001+[y]補00.11001+[-y]補11.00111[x+y]補00.01010[x-y]補10.11000所以：x+y=+0.01010因為符號位相異，結(jié)果發(fā)生溢出8解：64條指令需占用操作碼字段（OP）6位，這樣指令余下長度為10位。為了覆蓋主存64K字的地址空間，設(shè)尋址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下：15109870OPXD尋址模式定義如下：（7分）X=00直接尋址有效地址E=D（256單元）X=01間接尋址有效地址E=(D）（64K）X=10變址尋址有效地址E=(R)＋D（64K）X=11相對尋址有效地址E=（PC）＋D（64K）其中R為變址寄存器（16位），PC為程序計數(shù)器（16位）9解：第18頁共18頁各字段意義如下： F1—讀RO—R3的選擇控制。F2—寫RO—R3的選擇控制。F3—打入SA的控制信號。F4—打入SB的控制信號。F5—打開非反向三態(tài)門的控制信號 LDALU。F6—打開反向三態(tài)門的控制信號 LDALU ，并使加法器最低位加 1。F7－鎖存器 SB清零RESET信號。F8－一段微程序結(jié)束，轉(zhuǎn)入取機器指令的控制信號。R—寄存器讀命令W—寄存器寫命令（2）ADD、SUB兩條指令的微程序流程圖見圖 B2.3所示。圖B2.310三種系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)如圖 B2.4：第19頁共19頁11解：有三種方式：鏈式查詢方式、計數(shù)器定時查詢方式、獨立請求方式。獨立請求方式結(jié)構(gòu)圖如圖 B5.4：第20頁共20頁圖B5.412解：（1）因為 刷新所需帶寬 =分辨率 ×每個像素點顏色深度 ×刷新速度所以 1024 ×768 ×3B ×72/S=165888KB/S=162MB/S（2）為達到這樣高的刷存帶寬，可采用如下技術(shù)措施：1．使用高速的 DRAM芯片組成刷存。2．刷存采用多體交錯結(jié)構(gòu)。3．刷存內(nèi)顯示控制器的內(nèi)部總線寬度由 32位提高到 64位，甚至到 128位。4．刷存采用雙端口存儲器結(jié)構(gòu)，將刷新端口與更新端口分開。第21頁共21頁卷一、填空題：（每空1分，共15分）1、原碼一位乘法中，符號位與數(shù)值位（），運算結(jié)果的符號位等于（）。2、碼值80H：若表示真值0，則為（）碼；若表示真值―128，則為（）碼。3、微指令格式分為（）型微指令和（）型微指令，其中，前者的并行操作能力比后者強。4、在多級存儲體系中，Cache存儲器的主要功能是（）。5、在下列常用術(shù)語后面，寫出相應(yīng)的中文名稱：VLSI(),RISC(),DMA(),DRAM()。6、為了實現(xiàn)CPU對主存儲器的讀寫訪問，它們之間的連線按功能劃分應(yīng)當包括（），（）（）。7、從計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和演變看，近代計算機是以（）為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。二、單項選擇題：（每題2分，共40分）1、寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)處于（）中。A、通用寄存器B、主存C、程序計數(shù)器D、堆棧2、CPU是指（）。A、運算器B、控制器C、運算器和控制器D、運算器、控制器和主存3、若一臺計算機的字長為2個字節(jié)，則表明該機器（）。A、能處理的數(shù)值最大為2位十進制數(shù)。B、能處理的數(shù)值最多由2位二進制數(shù)組成。C、在CPU中能夠作為一個整體加以處理的二進制代碼為16位。D、在CPU中運算的結(jié)果最大為2的16次方4、在浮點數(shù)編碼表示中，（）在機器數(shù)中不出現(xiàn)，是隱含的。A、基數(shù)B、尾數(shù)C、符號D、階碼5、控制器的功能是（）。A、產(chǎn)生時序信號B、從主存取出一條指令C、完成指令操作碼譯碼、從主存取出指令，完成指令操作碼譯碼，并產(chǎn)生有關(guān)的操作控制信號，以解釋執(zhí)行該指令。6、虛擬存儲器可以實現(xiàn)（ ）。A、提高主存儲器的存取速度B、擴大主存儲器的存儲空間，并能進行自動管理和調(diào)度、提高外存儲器的存取周期、擴大外存儲器的存儲空間7、32個漢字的機內(nèi)碼需要（ ）。A、8字節(jié) B、64字節(jié) C、32字節(jié) D、16字節(jié)第22頁共22頁8、相聯(lián)存儲器是按（）進行尋址的存儲器。A、地址指定方式B、堆棧指定方式C、內(nèi)容指定方式D、地址指定方式與堆棧存儲方式結(jié)合9、狀態(tài)寄存器用來存放（）。A、算術(shù)運算結(jié)果B、邏輯運算結(jié)果C、運算類型D、算術(shù)邏輯運算指令及測試指令的結(jié)果狀態(tài)10、在機器數(shù)（）中，零的表示形式是唯一的。A、原碼B、補碼C、補碼和移碼D、原碼和反碼11、計算機的存儲器采用分級方式是為了（）。A、減少主機箱的體積B、解決容量、價格、速度三者之間的矛盾C、保存大量數(shù)據(jù)方便D、操作方便12、有關(guān)Cache的說法正確的是（）。A、只能在CPU以外B、CPU內(nèi)外都可以設(shè)置CacheC、只能在CPU以內(nèi)D、若存在Cache，CPU就不能再訪問主存13、在定點二進制運算中，減法運算一般通過（）來實現(xiàn)。A、原碼運算的二進制減法器B、補碼運算的二進制減法器C、補碼運算的十進制加法器D、補碼運算的二進制加法器14、堆棧常用于（）。A、數(shù)據(jù)移位B、程序轉(zhuǎn)移C、保護程序現(xiàn)場D、輸入、輸出15、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外依次為（）。A、硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件B、系統(tǒng)軟件、硬件系統(tǒng)、應(yīng)用軟件C、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、硬件系統(tǒng) D、應(yīng)用軟件、硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件16、一個指令周期通常由（ ）組成。A、若干個節(jié)拍 B、若干個時鐘周期C、若干個工作脈沖 D、若干個機器周期17、在計算機系統(tǒng)中，表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的部件是（ ）。A、程序計數(shù)器 B、累加計數(shù)器 C、中斷計數(shù)器 D、程序狀態(tài)字18、某虛擬存儲器采用頁式內(nèi)存管理，使用 LRU頁面替換算法，考慮下面的頁面訪問地址流（每次訪問在一個時間單位中完成），1、8、1、7、8、2、7、2、1、8、3、8、2、1、3、1、7、1、3、7。假定內(nèi)存容量為4個頁面，開始時為空的，則頁面失效次數(shù)是（ ）。A、4 B、5 C、6 D、719、某一SRAM芯片，其容量是1024×8位，除電源和接地端外，該芯片引腳的最小數(shù)目是（）。A、20 B、22 C、25 D、3020、下面尾數(shù)（1位符號位）的表示中，不是規(guī)格化尾數(shù)的是（ ）。A、010011101 （原碼） B、110011110（原碼）第23頁共23頁C、010111111 （補碼） D、110111001（補碼）三、簡答題：（每題 5分，共10分）1、Cache與主存之間的地址映像方法有哪幾種？各有何特點？2、DRAM存儲器為什么要刷新？有哪幾種常用的刷新方法？四、綜合題：（共 35分）1、（本題7分）某機采用微程序控制器，其微程序控制器有 18種微操作命令（采用直接控制法，即水平型微指令），有8個轉(zhuǎn)移控制狀態(tài)（采用譯碼形式），微指令格式中的下址字段7位。該機機器指令系統(tǒng)采用4位定長操作碼，平均每條指令由7條微指令組成。問：（1）該微指令的格式中，操作控制字段和判別測試字段各有幾位？控存的容量是多少（字數(shù)×字長）？（4分）2）該機指令系統(tǒng)共有多少條指令？需要多少容量的控存？上述的控存是否合適？（3分）操作控制字段 判別測試字段 下址字段2、（本題12分）設(shè)浮點數(shù)的格式為：階碼4位，包含一位符號位，尾數(shù)5位，包含一位符號位，階碼和尾數(shù)均用補碼表示，排列順序為：階符（1位） 階碼（3位） 數(shù)符（1位） 尾數(shù)（4位）則按上述浮點數(shù)的格式：1）若（X）10=22/64，（Y）10=—2.75，則求X和Y的規(guī)格化浮點數(shù)表示形式。（6分）（2）求[X+Y]?。ㄒ笥醚a碼計算，列出計算步驟）（6分）3、（本題共16分）某機字長8位，CPU地址總線16位，數(shù)據(jù)總線8位，存儲器按字節(jié)編址，CPU的控制信號線有：MREQ#（存儲器訪問請求，低電平有效），R/W#（讀寫控制，低電平為寫信號，高電平為讀信號）。試問：1）若該機主存采用16K×1位的DRAM芯片（內(nèi)部為128×128陣列）構(gòu)成最大主存空間，則共需多少個芯片？若采用異步刷新方式，單元刷新周期為2ms，則刷新信號的周期為多少時間？刷新用的行地址為幾位？（6分）2）若為該機配備2K×8位的Cache，每塊8字節(jié)，采用2路組相聯(lián)映像，試寫出對主存地址各個字段的劃分（標出各個字段的位數(shù)）；若主存地址為3280H，則該地址可映像到 Cache的哪一組？（4分）（3）若用4個8K×4位的SRAM芯片和2個4K×8位的SRAM芯片形成24K×8位的連續(xù)RAM存儲區(qū)域，起始地址為0000H，假設(shè)SRAM芯片有CS#（片選，低電平有效）和WE#（寫使能，低電平有效）信號控制端。試畫出SRAM與CPU的連接圖，在圖上標清楚地址譯碼連接，數(shù)據(jù)線、地址線、控制線連接。（6分）第24頁共24頁卷一、單項選擇題：（每題1分，共20分）1、目前我們所說的個人臺式商用機屬于。A、巨型機B、中型機C、小型機D、微型機2、下列數(shù)中最大的數(shù)是。A、（10011001）2B、（227）8C、（98）16D、（152）103、在小型或微型計算機里，普遍采用的字符編碼是。A、BCD碼B、16進制C、格雷碼D、ASCⅡ碼4、在下列機器數(shù)中，零的表示形式是唯一的。A、原碼B、補碼C、反碼D、原碼和反碼5、設(shè)［X］補=1.x1x2x3x4,當滿足時，X>-1/2成立。A、x1必須為1，x2x3x4至少有一個為1B、x1必須為1，x2x3x4任意C、x1必須為0，x2x3x4至少有一個為1D、x1必須為0，x2x3x4任意6、假定下列字符碼中有奇偶校驗位，但沒有數(shù)據(jù)錯誤，采用偶校驗的字符碼是。A、11001011B、11010110C、11000001D、110010017、在CPU中，跟蹤后繼指令地址的寄存器是。A、指令寄存器B、程序計數(shù)器C、地址寄存器D、狀態(tài)條件寄存器8、EPROM是指。A、讀寫存儲器B、只讀存儲器C、可編程的只讀存儲器D、光擦除可編程的只讀存儲器9、堆棧尋址方式中，設(shè)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順序是（A）→MSP，(SP)―1→SP。那么出棧操作的動作順序應(yīng)為。A、(MSP)→A，(SP)+1→SPB、(MSP)→A，（SP）―1→SPC、(SP―1)→SP，(MSP)→AD、(SP)+1→SP，(MSP)→A10、下面尾數(shù)（1位符號位）的表示中，不是規(guī)格化的尾數(shù)的是。A、010011101（原碼）B、110011110（原碼）C、010111111（補碼）D、110111001（補碼）11、在主存和CPU之間增加cache存儲器的目的是。A、增加內(nèi)存容量B、提高內(nèi)存可靠性C、解決CPU和主存之間的速度匹配問題D、增加內(nèi)存容量，同時加快存取速度12、CPU主要包括。A、控制器B、控制器、運算器、cacheC、運算器和主存D、控制器、ALU和主存13、設(shè)變址寄存器為X，形式地址為D，（X）表示寄存器X的內(nèi)容，變址尋址方式的有效地址為。第25頁共25頁A、EA=(X)+DB、EA=(X)+(D)C、EA=((X)+D)D、EA=((X)+(D))14、信息只用一條傳輸線，且采用脈沖傳輸?shù)姆绞椒Q為。A、串行傳輸B、并行傳輸C、并串行傳輸D、分時傳輸15、下述I/O控制方式中，主要由程序?qū)崿F(xiàn)的是。A、PPU(外圍處理機)方式B、中斷方式C、DMA方式D、通道方式16、系統(tǒng)總線中地址線的功能是。A、用于選擇主存單元地址B、用于選擇進行信息傳輸?shù)脑O(shè)備C、用于選擇外存地址D、用于指定主存和I/O設(shè)備接口電路的地址17、CRT的分辨率額為1024×1024，顏色深度為8位，則刷新存儲器的存儲容量是。A、2MBB、1MBC、8MBD、1024B18、設(shè)寄存器位數(shù)為8位，機器數(shù)采用補碼形式（含一位符號位）。對應(yīng)于十進制數(shù)-27，寄存器內(nèi)為。A、27HB、9BHC、E5HD、5AH19、根據(jù)國標規(guī)定，每個漢字在計算機內(nèi)占用存儲。A、一個字節(jié)B、二個字節(jié)C、三個字節(jié)D、四個字節(jié)20、某一SRAM芯片，其容量為512×8位，考慮電源端和接地端，該芯片引出線的最小數(shù)目應(yīng)為。A、23B、25C、50D、19二、填空題：（每空1分，共20分）1、設(shè)X=—0.1011，則[X]補為。2、漢字的、、是計算機用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途的編碼。3、數(shù)控機床是計算機在方面的應(yīng)用，郵局把信件自動分揀是在計算機方面的應(yīng)用。4、計算機軟件一般分為和兩大類。5、RISC的中文含義是；CISC的中文含義是。6、對動態(tài)存儲器的刷新有兩種方式，它們是和。7、機器字長16位，表示浮點數(shù)時，階碼6位（階符1位），尾數(shù)10位（數(shù)符1位），則浮點補碼表示時，最大浮點數(shù)是，絕對值最小的非0的正數(shù)是。8、在存儲系統(tǒng)的Cache與主存層次結(jié)構(gòu)中，常會發(fā)生數(shù)據(jù)替換問題，此時我們較常使用的替換算法有和等。9、一條指令實際上包括兩種信息即和。10、按照總線仲裁電路的位置不同，可分為仲裁和仲裁。三、簡答題：（每題5分，共15分）1、CPU中有哪些主要寄存器？簡述這些寄存器的功能。2、RISC機器具有什么優(yōu)點，試簡單論述。第26頁共26頁3、計算機存儲系統(tǒng)分那幾個層次？每一層次主要采用什么存儲介質(zhì)？其存儲容量和存取速度的相對值如何變化？四、綜合題：（共 45分）1、求十進制數(shù)―123的原碼表示，反碼表示，補碼表示和移碼表示（用 8位二進制表示，并設(shè)最高位為符號位，真值為 7位）。（本題 8分）2、基址寄存器的內(nèi)容為 3000H，變址寄存器的內(nèi)容為 02B0H，指令的地址碼為002BH，程序計數(shù)器（存放當前正在執(zhí)行的指令的地址）的內(nèi)容為 4500H，且存儲器內(nèi)存放的內(nèi)容如下：地址 內(nèi)容002BH 3500H302BH 3500H32B0H 5600H32DBH 2800H3500H 2600H452BH 2500H1）、若采用基址尋址方式，則取出的操作數(shù)是什么？2）、若采用變址尋址（考慮基址）方式，取出的操作數(shù)是什么？3）、若采用立即尋址方式，取出的操作數(shù)是什么？4）、若采用存儲器間接尋址（不考慮基址）方式，取出的操作數(shù)是什么？（5）、若相對尋址用于轉(zhuǎn)移指令，則轉(zhuǎn)移地址是多少？（本題10分）3、現(xiàn)有SRAM芯片容量為 2K×4位，試用此芯片組成 8K×8位的存儲器，1）、共需要多少這樣的芯片？（2）、要訪問此存儲器至少需要多少條地址線？其中片內(nèi)尋址需幾條？（本題6分）4、某雙面磁盤，每面有 220道，已知磁盤轉(zhuǎn)速 r=3000轉(zhuǎn)/分。數(shù)據(jù)傳輸率為175000B/s。求磁盤總?cè)萘?。（本題6分）5、設(shè)浮點數(shù)x=2＿011×0.101100，y=2＿010×(－0.011010)（1）、計算x+y；（階碼與尾數(shù)均用補碼運算）。（2）、計算x×y；（階碼用補碼運算，尾數(shù)用原碼一位乘）。（本題15分）第27頁共27頁答案一、填空題（每空1分，共15分）1、分開計算，相乘兩數(shù)符號位的異或值。2、移，補3、水平，垂直4、匹配CPU和主存之間的速度5、超大規(guī)模集成電路，精簡指令系統(tǒng)計算機，直接存儲器存?。ㄔL問），動態(tài)隨機讀寫存儲器。6、地址總線，數(shù)據(jù)總線，讀寫控制線7、存儲器二、單項選擇題（每題2分，共40分）1、b2、c3、c4、a5、d6、b7、b8、c9、d10、c11、b12、b13、d14、c15、a16、d17、d18、c19、a20、d三、簡答題（每題5分，共10分）1、映像方式有直接映像，全相聯(lián)映像，組相聯(lián)映像三種。直接映像是每個主存塊只能放到一個唯一對應(yīng)的Cache塊中，實現(xiàn)簡單但Cache利用率低；全相聯(lián)映像是每個主存塊可以放到任何一個Cache塊中，最靈活但實現(xiàn)的成本代價最大；組相聯(lián)映像時每個主存塊唯一對應(yīng)一個cache組，但可放到組內(nèi)任何一個塊中，是前兩種方式的折中。2、DRAM存儲器采用電容存放信息，由于電容漏電，保存信息經(jīng)過一段時間會丟失，故用刷新保證信息不丟失。常用的刷新方法有集中式刷新和分布式刷新。四、綜合題（共 35分）1、（本題7分）1）、操作控制字段18位，判別測試字段3位，控存容量是128×28；2）、共16條指令，需112條微指令，控存合適，能滿足需要。2、（本題共12分）（1）、X和Y的表示為：X階碼：1111尾數(shù)：01011Y階碼：0010尾數(shù)：101012）、①、對階：Ex―Ey=11.101保留Ey，X尾數(shù)右移3位。②、尾數(shù)加：得：11.0110011③、規(guī)格化：已經(jīng)是 ④、舍入：尾數(shù)：11.0110 ⑤、判溢出：無溢出，故結(jié)果為：階碼0010尾數(shù)10110值：―0.1010×223、（本題共16分）（1）共需32個芯片，刷新信號周期約為15.6μs，刷新行地址7位；（2）主存字塊標記6位，組地址7位，塊內(nèi)地址3位。地址3280H在Cache的50H組內(nèi)。（3）連接情況大致如圖：第28頁共28頁B一、單項選擇題：（每題 1分，共20分）1、D 2、A 3、D 4、B 5、A 6、D 7、B 8、D 9、D 10、D11、C 12、B 13、A 14、A 15、B 16、D 17、C 18、C 19、B 20、D二、填空題：（每空 1分，共20分）1、10101 2、輸入碼，機內(nèi)碼，字形碼 3、自動控制，人工智能4、系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件 5、精簡指令系統(tǒng)計算機，復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機6、集中式刷新，分布式刷新 7、（1—2—9）×231、 2—41、8、先進先出算法（FIFO），近期最少使用算法（ LRU），9、操作碼，地址碼 10、集中式， 分布式三、簡答題：（每題 5分，共15分）1、CPU有以下寄存器：①指令寄存器（ IR）：用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。②程序計數(shù)器（PC）：用來確定下一條指令的地址 。③地址寄存器（AR）：用來保存當前 CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。④緩沖寄存器（ DR）：<1>作為CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站。 <2>補償CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。 <3>在單累加器結(jié)構(gòu)的運算器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。⑤通用寄存器（ AC）：當運算器的算術(shù)邏輯單元（ ALU）執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運算時，為 ALU 提供一個工作區(qū)。⑥狀態(tài)條件寄存器（PSW）：保存由算術(shù)指令和邏輯指令運行或測試的結(jié)果建立的各種條件碼內(nèi)容。除此之外，還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使 CPU和系統(tǒng)能及時了解機器運行狀態(tài)和程序運行狀態(tài)。2、RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機，它有以下特點：①選取使用頻率最高的一些簡單指令，以及很有用但不復(fù)雜的指令。②指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。③只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問存儲器，其余指令的操作都在寄存器之間進行。④大部分指令在一個機器周期內(nèi)完成。⑤CPU中通用寄存器數(shù)量相當多。⑥以硬布線控制為主，不用或少用微指令碼控制。⑦一般用高級語言編程，特別重視編譯優(yōu)化工作，以減少程序執(zhí)行時間。3、分為高速Cache——主存——輔存三級層次結(jié)構(gòu)，容量從小到大，速度從高到低。存儲介質(zhì)：Cache SRAM主存 DRAM輔存 磁表面存儲器四、綜合題：（共 45分）1、（本題8分）原碼：11111011 反碼： 10000100 補碼： 10000101 移碼：000001012、（本題10分）第29頁共29頁1）、3500H（2）、2800H（3）、002BH（4）、2600H（5）、452BH3、（本題6分）（1）、8片（2）、13條，11條，4、（本題6分）解：因為Dr=r×Nr=3000轉(zhuǎn)/分=50轉(zhuǎn)/秒所以N=Dr/r=（175000B/s）/（50/s）=3500B磁盤總?cè)萘?3500B×220×2=1540000B=1.54MB5、（本題15分）階碼：11010尾數(shù)：11000000（均為補碼）階碼：11010（補碼）尾數(shù)：11100100（原碼）（計算過程略）基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性