2022年蘭州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2022年蘭州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末

試卷B（有答案）

一、選擇題

1、某機(jī)器的主存儲(chǔ)器共32KB,由16片16Kxi位（內(nèi)部采用128x128存儲(chǔ)陣列）的

DRAM芯片字和位同時(shí)擴(kuò)展構(gòu)成。若采用集中式刷新方式，且刷新周期為2ms,那么所

有存儲(chǔ)單元刷新一遍需要（）個(gè)存儲(chǔ)周期。

A.128B.256C.1024D.16384

2、一個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，常常同時(shí)包含ROM和RAM兩種類型的存儲(chǔ)器，如果用IKX8位

的ROM芯片和IKx4位的RAM芯片，組成4Kx8位的ROM和1KX8位的RAM存儲(chǔ)

系統(tǒng)，按先ROM后RAM進(jìn)行編址。采用3-8譯碼器選片，譯碼信號(hào)輸出信號(hào)為Y0~Y7,

其中Y4選擇的是（）。

A.第一片ROMB.第五片ROMC.第一片RAMD.第一片RAM和第二片RAM

3、ALU屬于（）。

A.時(shí)序電路

B.控制器

C.組合邏輯電路

D.寄存器

4、假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為16位，用定點(diǎn)補(bǔ)碼小數(shù)表示時(shí)，一個(gè)字所能表示的范圍是（）。

A.0-（1-2一15）

B.-（1-215）~（1215）

C.-1-1

D.-1-（1-2一15）

5、下列關(guān)于定點(diǎn)數(shù)原碼一位乘算法的描述正確的是（）。

I.符號(hào)位不參加運(yùn)算，根據(jù)數(shù)值位的乘法運(yùn)算結(jié)果確定結(jié)果的符號(hào)位

n.在原碼一位乘算法過(guò)程中，所有移位均是算術(shù)移位操作

in.假設(shè)兩個(gè)n位數(shù)進(jìn)行原碼一位乘，部分積至少需要使用n位奇存器

A.II,IIIC.只有IIIB.只有mD.全錯(cuò)

6、總線寬度與下列（）有關(guān)。

A.控制線根數(shù)B.數(shù)據(jù)線根數(shù)C.地址線根數(shù)D.以上都不對(duì)

7、在鏈?zhǔn)讲樵兎绞较?，若有N個(gè)設(shè)備，則（）。

A.只需一條總線請(qǐng)求線

B.需要N條總線請(qǐng)求線

C.視情況而定，可能一條，也可能N條

D.以上說(shuō)法都不對(duì)

8、指令寄存器的位數(shù)取決（）。

A.存儲(chǔ)器的容量B.指令字長(zhǎng)C.機(jī)器字長(zhǎng)人D.存儲(chǔ)字長(zhǎng)

9、馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想主要有（）。

1.存儲(chǔ)程序n.二進(jìn)制表示田.微程序方式IV.局部性原理

A.LmB.n,mc.in,nvD.I,in

10、傳輸一幅分辨率為640像素x480像素、65536色的圖片（采用無(wú)壓縮方式），假

設(shè)采用數(shù)據(jù)傳輸速度為56kbit/s,大約需要的時(shí)間是（）。

A.34.82SB.42.86SC.85.71SD.87.77S

11、DMA方式的接口電路中有程序中斷部件，其作用是（）。

A.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送

B.向CPU提出總線使用權(quán)

C.向CPU提出傳輸結(jié)束

D.發(fā)中斷請(qǐng)求

12、下列不屬于微指令結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)是（）。

A.提高微程序的執(zhí)行速度

B.提高微程序設(shè)計(jì)的靈活性

C.縮短微指令的長(zhǎng)度

D.增大控制存儲(chǔ)器的容量

13、微指令操作控制字段的每一位代表一個(gè)控制信號(hào)，這種微程序的控制方式叫作（）

A.字段直接編碼

B.字段間接編碼

C.混合編碼

D.直接編碼

14、在通用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的二地址指令中，操作數(shù)的物理位置可安排在（）。

L一個(gè)主存單元和緩沖存儲(chǔ)器

H.兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器

in.一個(gè)主存單元和一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器

IV.一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和一個(gè)控制存儲(chǔ)器

V.一個(gè)主存單元和一個(gè)外存單元

A.n、m,ivBin、nc.i,口、mD.L口、田、v

15、下列尋址方式中，最適合按下標(biāo)順序訪問(wèn)一維數(shù)組的是（）。

A.相對(duì)尋址B.寄存器尋址C.直接尋址D.變址尋址

二、填空題

16、指令尋址的基本方式有兩種，方式和方式。

17、RISC的中文含義是,CISC的中文含義是。

18、多媒體CPU是帶有技術(shù)的處理器。它是一種技術(shù)，特別適合于圖像

數(shù)據(jù)處理。

19、移碼表示法主要用于表示浮點(diǎn)數(shù)的碼，以利于比較兩個(gè)數(shù)的大小和進(jìn)

行操作。

20、通道是一個(gè)特殊功能的,它有自己的專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制。

21、漢字的、、是計(jì)算機(jī)用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同

用途的編碼。

22、數(shù)組多路通道允許個(gè)設(shè)備進(jìn)行型操作，數(shù)據(jù)傳送單位是

23、RISC機(jī)器一定是CPU,但后者不一定是RISC機(jī)器，奔騰機(jī)屬于機(jī)器

24、當(dāng)今的CPU芯片除了包括定點(diǎn)運(yùn)算器和控制器外，還包括、運(yùn)算器和

管理等部件。

25、相聯(lián)存儲(chǔ)器是按訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，在cache中用來(lái)存放,在虛擬存

儲(chǔ)器中用來(lái)存放.

三、名詞解釋題

26、軟件兼容:

27、指令模擬:

28、氣泡式噴墨打印機(jī):

29、無(wú)條件轉(zhuǎn)移:

四、簡(jiǎn)答題

30、原理性地說(shuō)明條件相對(duì)轉(zhuǎn)移指令的指令格式和執(zhí)行步驟。

31、同步通信方式：何謂存儲(chǔ)總線？何謂I/。總線？各有何特點(diǎn)？

32、浮點(diǎn)數(shù)的階碼為什么通常采用移碼？

33、什么是并行處理？

五、計(jì)算題

34、一個(gè)16Kxi6位的存儲(chǔ)器，有IKx4位的DRAM芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由64x64構(gòu)成,

試問(wèn)：

1）采用異步刷新方式，如果最大刷新間隔為2ms,則相鄰兩行之間的刷新

間隔是多少？

2）如果采用集中刷新方式，則存儲(chǔ)器刷新一遍最少用多少個(gè)存儲(chǔ)周期？設(shè)

存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)周期為0.5us,"死區(qū)"占多少時(shí)間？"死時(shí)間率"為多少（刷新周

期為2ms）?

35、設(shè)有一個(gè)64Kx8位的RAM芯片，試問(wèn)該芯片共有多少個(gè)基本單元電路（簡(jiǎn)稱

存儲(chǔ)基元）？欲設(shè)計(jì)一種具有上述同樣多存儲(chǔ)基元的芯片，要求對(duì)芯片字長(zhǎng)的選擇

應(yīng)滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，試確定這種芯片的地址線和數(shù)據(jù)線，并說(shuō)明

有幾種解答。

36、假設(shè)指令字長(zhǎng)為16位，操作數(shù)的地址碼為6位，指令有零地址、一地址和二地

址3種格式。

1）設(shè)操作碼固定，若零地址指令有M種，一地址指令有N種，則二地址指令最多

有多少種？

2）采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，二地址指令最多有多少種？

3）采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，若二地址指令有P條，零地址指令有Q條，則一地址指

令最多有幾種？

六、綜合題

37、現(xiàn)有4級(jí)流水線，分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、回寫4步操作，假

設(shè)完成各部操作的時(shí)間依次為100ns,100ns,80ns,50ns。試問(wèn)：

1）流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？

2）試給出相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)的例子（假設(shè)在硬件上不采取措施），試分

析第2條指令要推遲多少時(shí)間進(jìn)行才不會(huì)出錯(cuò)？

3）如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，至少需要推遲多少時(shí)間？

38、寫出一個(gè)定點(diǎn)8位字長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)在下列情況中所能表示的真值（數(shù)值）范圍:

1）不帶符號(hào)數(shù)表示。

2）原碼表示。

3）補(bǔ)碼表示。

4）反碼表示。

5）移碼表示。

39、某機(jī)器采用一地址格式的指令系統(tǒng)，允許直接和間接尋址（機(jī)器按字尋址）。

機(jī)器配有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及變址寄存器R。

和基址寄存器Ra,均為16位。

1）若采用單字長(zhǎng)指令，共能完成105種操作，則指令可直接尋址的范圍是多少？

一次間接尋址的范圍又是多少？

2）若采用雙字長(zhǎng)指令，操作碼位數(shù)及尋址方式不變，則指令可直接尋址的范圍又

是多少？畫出其指令格式并說(shuō)明各字段的含義。

3）若存儲(chǔ)字長(zhǎng)不變，可采用什么方法訪問(wèn)容量為8MB的主存？需增設(shè)哪些硬件？

參考答案

一、選擇題

1、A

2、D

3、C

4、D

5、D

6、B

7、A

8、B

9、D

10、D

11、C

12、D

13、D、

14、B

15、D

二、填空題

16、字向位向

17、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)

18、MMX多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)

19、階碼指對(duì)階

20、處理器指令和程序

21、輸入編碼（或輸入碼）內(nèi)碼（或機(jī)內(nèi)碼）字模碼

22、1（單）傳輸數(shù)據(jù)塊

23、流水CISC

24、cache浮點(diǎn)存儲(chǔ)

25、內(nèi)容行地址表段表、頁(yè)表和快表

三、名詞解釋題

26、軟件兼容：

一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的軟件能在另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行，并得到相同的結(jié)果，則稱這兩個(gè)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是軟件兼容的。

27、指令模擬:

在一種計(jì)算機(jī)上用軟件來(lái)解釋執(zhí)行另一種計(jì)算機(jī)的指令。

28、氣泡式噴墨打印機(jī)：

一種非擊打式打印設(shè)備，噴頭通過(guò)電加熱，使墨水在蒸氣的作用下從噴頭射到紙上。

29、無(wú)條件轉(zhuǎn)移：

一種轉(zhuǎn)移指令類型，不管狀態(tài)如何，一律進(jìn)行轉(zhuǎn)移操作。

四、簡(jiǎn)答題

30、解析：

1）按指令功能分類，一般可將指令分為以下幾類:

①算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令：每臺(tái)計(jì)算機(jī)都不可或缺的指令，用來(lái)完成算術(shù)邏輯

運(yùn)算。

②移位指令：用來(lái)完成算術(shù)移位和邏輯移位。

③數(shù)據(jù)傳送指令：用來(lái)完成CPU與主存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送，在統(tǒng)一編址的

機(jī)器中還可以用來(lái)完成CPU與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送。

④轉(zhuǎn)移指令、子程序調(diào)用與返回指令：主要用來(lái)改變指令執(zhí)行次序的問(wèn)題。

⑤其他指令：停機(jī)指令，開、關(guān)中斷指令等。

2）按操作數(shù)個(gè)數(shù)分類，一般可分為：

①零操作數(shù)指令。②單操作數(shù)指令。③雙操作數(shù)指令。④多操作數(shù)指令。

31、答：（1）存儲(chǔ)總線是連接CPU和主存儲(chǔ)器之間的專用總線，速度高.（2）I/O總線

是連接主機(jī)（CPU、M）與10設(shè)備之間的總線，可擴(kuò)展性好。

32、解析：假設(shè)采用n位數(shù)值位，由移碼的定義可知，有如下關(guān)系：

當(dāng)x<0口

I[x]K>2"當(dāng)X20口

'"?修

因此，正數(shù)的移碼一定大于負(fù)數(shù)的移碼，這個(gè)是移碼與原碼、補(bǔ)碼、反碼的一個(gè)重要區(qū)別。更重要的是,

移碼具有如下性質(zhì)：

當(dāng)x>y時(shí)，岡亞〉用"

33、答：廣義地講，并行性有兩種含義：一是同時(shí)性，指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生;

二是并發(fā)性，指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。計(jì)算機(jī)的并行處理技術(shù)可貫穿于

信息加工的各個(gè)步驟和階段，概括起來(lái)，主要有三種形式：（1）時(shí)間并行：指時(shí)間重疊,

在并行性概念中引入時(shí)間因素，讓多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開，輪流重疊地使用同一

套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。（2）空間并行：指資源重復(fù)，在

并行性概念中引入空間因素，以"數(shù)量取勝"為原則來(lái)大幅度提高計(jì)算機(jī)的處理速度。

（3）時(shí)間并行+空間并行：指時(shí)間重疊和資源重復(fù)的綜合應(yīng)用，既采用時(shí)間并行性又采

用空間并行性

五、計(jì)算題

34、解析：不論采用何種刷新方式，刷新都是從單個(gè)芯片的存儲(chǔ)容量著手。

1)采用異步刷新方式，在2ms時(shí)間內(nèi)把芯片的64行刷新一遍，相鄰兩行之間的刷

新間隔=2ms/64=31.25〃s,可取的刷新間隔為31心。

2)如果采用集中刷新方式，則存儲(chǔ)器刷新一遍最少用64個(gè)存儲(chǔ)周期，因?yàn)榇鎯?chǔ)器

的存儲(chǔ)周期為0.5〃s,則"死區(qū)”=0.54SX64=32〃S,“死時(shí)間

率"=32MS/2000MSX100%=I.6%O

35、解析：存儲(chǔ)基元總數(shù)=64Kx8位=512K位=219位。

思路：如要滿足地址線和數(shù)據(jù)線總和最小，應(yīng)盡量把存儲(chǔ)元安排在字向，因

為地址位數(shù)和字?jǐn)?shù)成2的幕的關(guān)系，可較好地壓縮線數(shù)。

設(shè)地址線根數(shù)為a,數(shù)據(jù)線根數(shù)為b,則片容量為2axb=219；b=219-a。

若a=19,b=L總和=19+1=20；

若a=18,b=2,總和=18+2=20；

若a=17,b=4,總和=17+4=21；

若a=16,b=8,總和=16+8=24；

由上可看出，片字?jǐn)?shù)越少，片字長(zhǎng)越長(zhǎng)，引腳數(shù)越多。片字?jǐn)?shù)、片位數(shù)均按

2的塞變化。

通過(guò)證明也是能得出結(jié)論的，我們要最小化a+b=a+2i%4。

令F(a)=a+b=a+2if對(duì)a求導(dǎo)后，得到1-In2xax29。

在l?awl8時(shí)，F(xiàn)是單調(diào)遞減函數(shù)，所以在這個(gè)區(qū)間最小值為F(18)=20,

剩下F(19)=20o

所以得出結(jié)論：如果滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，這種芯片的引腳分

配方案有兩種：地址線=19根，數(shù)據(jù)線=1根；地址線=18根，數(shù)據(jù)線=2根。

36、解析:

1）由于操作數(shù)的地址碼為6位，因此二地址指令中操作碼的位數(shù)為16-6-6=4位，

即操作碼只占4位。又由于操作碼固定，因此零地址指令、一地址指令、二地址指

令的總和不能超過(guò)16?，F(xiàn)已知零地址指令有M種，一地址指令有N種，所有二地址

指令最多有16-M-N種。

2）在1）中算得二地址指令的操作碼為4位，即最多有20=16條指令。但是絕對(duì)不

能取16。如果取了16,就不能擴(kuò)展成一地址指令和零地址指令了。因此，二地址

指令最多只能有15條。

3）由于操作碼位數(shù)可變，且二地址指令、一地址指令和零地址指令的操作碼長(zhǎng)度

分別為4位、10位、16位，因此二地址指令每減少一條，就可以多出26條一地址指

令；一地址指令每減少一條，就可以多出26條零地址指令。根據(jù)以上分析，假設(shè)一

地址指令有X條，則一地址指令最多有（24-P）x26條，零地址指令就應(yīng)該最多有

[（24-P）x26-R]x26條。根據(jù)題中給出的零地址指令有Q條，則可以得出一個(gè)公

式，如下：

Q=[（24-P）X26-R]X26

可解得：R=（24-P）x26-Qx2-6

六、綜合題

37、解析：

1）流水線操作的時(shí)鐘周期T應(yīng)按4步操作中所需時(shí)間最長(zhǎng)的一個(gè)步驟來(lái)考慮，所以

T=100ns.

2）兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)沖突的例子如下：

ADDRI,R2,R3（R2）+（R3）-R1

（將寄存器R2和R3的內(nèi)容相加存儲(chǔ)到寄存器RI）

SUBR4,RI,R5(RI)-(R5)-R4

（將寄存器R1的內(nèi)容減去寄存器R5的內(nèi)容，并將相減的結(jié)果存儲(chǔ)到寄存器R4）

分析如下：首先這兩條指令發(fā)生寫后讀（RAW）相關(guān)。兩條指令在流水線中的執(zhí)

行情況見(jiàn)表。

時(shí)鐘

I234567

ADD取指指令詳碼沖取數(shù)運(yùn)”引E

SUB取指指令譯碼并取數(shù)運(yùn)算寫網(wǎng)

ADD指令在時(shí)鐘4時(shí)將結(jié)果寫入寄存器堆（R1）,但SUB指令在時(shí)鐘3時(shí)讀寄存器

堆

（RI）o本來(lái)ADD指令應(yīng)先寫入RLSUB指令后讀RL結(jié)果變成SUB指令先

讀R1.ADD指令后寫R1,因而發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。如果硬件上不采取措施，則第2條

指令SUB至少應(yīng)該推遲兩個(gè)時(shí)鐘周期（2x100ns）,即SUB指令中的指令譯碼

并取數(shù)周期應(yīng)該在ADD指令的寫回周期之后才能保證不會(huì)出錯(cuò)，見(jiàn)表。

鐘

1234567

ADD取將指令洋碼片取數(shù)運(yùn)蛭

SUB取指指令譯碼并取數(shù)運(yùn)K篤M

3）如果硬件上加以改進(jìn)，則只延遲一個(gè)時(shí)鐘周期即可（100ns）o因?yàn)樵贏DD指

令中，運(yùn)算周期就已經(jīng)將結(jié)果得到了，可以通過(guò)數(shù)據(jù)旁路技術(shù)在運(yùn)算結(jié)果得到的時(shí)

候?qū)⒔Y(jié)果快速地送入寄存器RI,而不需要等到寫回周期完成，見(jiàn)表。

葉鐘

1234567

指

運(yùn)翼（井果用數(shù)據(jù)旁路

ADD取指指令令碼井取數(shù)