《微機(jī)原理》期末考卷

《微機(jī)原理》期末考卷一、選擇題（每題1分，共5分）1.微型計算機(jī)的CPU主要由哪兩部分組成？A.控制器和運(yùn)算器B.硬盤和內(nèi)存C.顯卡和聲卡D.鍵盤和鼠標(biāo)2.下列哪種總線不屬于微機(jī)系統(tǒng)總線？A.數(shù)據(jù)總線B.地址總線C.控制總線D.網(wǎng)絡(luò)總線3.微機(jī)中，Cache的目的是什么？A.提高CPU的運(yùn)行速度B.提高內(nèi)存的存儲容量C.提高外部存儲器的讀寫速度D.提高顯示器的顯示效果4.下列哪個寄存器不屬于80CPU的通用寄存器？A.AXB.BXC.CXD.DX5.微機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)的主要目的是什么？A.提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.減少硬件成本C.方便設(shè)備擴(kuò)展D.提高系統(tǒng)可靠性二、判斷題（每題1分，共5分）1.微型計算機(jī)的CPU和內(nèi)存都采用半導(dǎo)體存儲器件。（）2.微機(jī)系統(tǒng)總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。（）3.在微機(jī)中，Cache存儲器位于CPU和內(nèi)存之間，其容量越大，性能越好。（）4.80CPU的段寄存器包括CS、DS、ES和SS。（）5.微機(jī)中的I/O端口地址是由系統(tǒng)統(tǒng)一分配的。（）三、填空題（每題1分，共5分）1.微型計算機(jī)的CPU主要由______和______兩部分組成。2.微機(jī)系統(tǒng)總線包括______、______和______。3.80CPU的內(nèi)部寄存器可分為______、______和______三類。4.在微機(jī)中，______是連接CPU和內(nèi)存的總線。5.微機(jī)中的I/O指令包括______和______兩種。四、簡答題（每題2分，共10分）1.簡述微機(jī)中Cache的作用。2.請列舉80CPU的四個段寄存器。3.什么是微機(jī)的系統(tǒng)總線？它包括哪幾種總線？4.簡述微機(jī)中I/O端口的編址方式。5.請說明80CPU的內(nèi)部寄存器分類及各自的作用。五、應(yīng)用題（每題2分，共10分）1.假設(shè)一個微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，內(nèi)存容量為256MB，求該系統(tǒng)的地址總線寬度。2.已知80CPU的時鐘頻率為5MHz，一個機(jī)器周期包含4個時鐘周期，求該CPU的指令執(zhí)行速度。3.設(shè)某微機(jī)系統(tǒng)的Cache命中率如下表所示，求該系統(tǒng)的平均訪問時間。|緩存級別|命中率|訪問時間（ns）||||||L1|0.8|1||L2|0.9|10||內(nèi)存|1|100|4.請編寫一個80匯編程序，實(shí)現(xiàn)將AX寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到BX寄存器。5.設(shè)某微機(jī)系統(tǒng)的I/O端口地址范圍為4000H4FFFH，請編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)讀取端口地址為4100H的I/O端口數(shù)據(jù)。六、分析題（每題5分，共10分）1.分析微機(jī)系統(tǒng)啟動過程中，CPU、內(nèi)存和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互過程。2.請闡述微機(jī)系統(tǒng)中，Cache和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)一致性如何實(shí)現(xiàn)。七、實(shí)踐操作題（每題5分，共10分）2.假設(shè)某微機(jī)系統(tǒng)采用8255A可編程并行接口芯片，請編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)將8255A的端口A設(shè)置為輸入模式，端口B設(shè)置為輸出模式。八、專業(yè)設(shè)計題（每題2分，共10分）1.設(shè)計一個基于80微處理器的最小系統(tǒng)，包括CPU、時鐘、復(fù)位電路、存儲器以及必要的I/O接口，并簡述其工作原理。2.設(shè)計一個微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集電路，要求能夠采集模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后通過串行接口傳輸?shù)接嬎銠C(jī)。3.設(shè)計一個微機(jī)控制的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，要求能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度并在溫度超過設(shè)定閾值時發(fā)出警報。4.設(shè)計一個微機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，要求能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止功能。5.設(shè)計一個基于微機(jī)的簡易鍵盤掃描電路，要求能夠識別至少8個按鍵的按下狀態(tài)，并將結(jié)果通過并行接口輸出。九、概念解釋題（每題2分，共10分）1.解釋什么是微處理器的指令集，并說明指令集對微機(jī)系統(tǒng)的影響。2.解釋微機(jī)系統(tǒng)中的總線寬度和帶寬的概念，并說明它們之間的關(guān)系。3.解釋什么是微處理器的流水線技術(shù)，并簡述其工作原理。4.解釋微機(jī)系統(tǒng)中Cache的作用，以及它與傳統(tǒng)內(nèi)存的區(qū)別。5.解釋什么是中斷，并說明中斷在微機(jī)系統(tǒng)中的重要性。十、思考題（每題2分，共10分）1.思考微處理器技術(shù)的發(fā)展對微機(jī)系統(tǒng)性能提升的主要途徑有哪些？2.思考在微機(jī)系統(tǒng)中，如何優(yōu)化程序以提高Cache的命中率？3.思考在微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中，如何平衡CPU性能和功耗之間的關(guān)系？4.思考微機(jī)系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，并簡述其基本原理。5.思考在微機(jī)系統(tǒng)故障診斷中，如何利用硬件和軟件手段進(jìn)行問題定位？十一、社會擴(kuò)展題（每題3分，共15分）1.論述微機(jī)原理在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，并舉例說明。2.分析微機(jī)原理在智能家居控制系統(tǒng)中的作用，以及可能面臨的挑戰(zhàn)。3.探討微機(jī)原理在醫(yī)療設(shè)備中的具體應(yīng)用，并說明其對提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的意義。4.闡述微機(jī)原理在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用，以及如何通過微機(jī)系統(tǒng)提升生產(chǎn)效率。5.分析微機(jī)原理在教育信息化中的重要作用，以及如何利用微機(jī)原理推動教育改革。一、選擇題答案1.A2.D3.A4.D5.C二、判斷題答案1.×2.√3.×4.√5.√三、填空題答案1.控制器、運(yùn)算器2.數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線3.通用寄存器、段寄存器、專用寄存器4.系統(tǒng)總線5.IN指令、OUT指令四、簡答題答案1.Cache的作用是提高CPU訪問數(shù)據(jù)的速度，減少CPU直接訪問內(nèi)存的次數(shù)，從而提高微機(jī)的整體性能。2.CS、DS、ES、SS3.系統(tǒng)總線是連接CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備的通信路徑。包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。4.I/O端口的編址方式有兩種：獨(dú)立編址和統(tǒng)一編址。5.通用寄存器（AX、BX、CX、DX）、段寄存器（CS、DS、ES、SS）、專用寄存器（IP、SP、BP、SI、DI、FLAGS）。五、應(yīng)用題答案1.32位數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)存容量256MB，地址總線寬度為28位。2.指令執(zhí)行速度為1.25M條指令/秒。3.平均訪問時間=10.8+(1+10)0.20.9+(1+10+100)0.20.1=3.42ns六、分析題答案1.系統(tǒng)啟動過程中，CPU執(zhí)行BIOS中的自檢程序，檢查硬件設(shè)備是否正常。然后，根據(jù)BIOS設(shè)置從指定設(shè)備（如硬盤、軟盤、光盤等）讀取引導(dǎo)記錄，加載操作系統(tǒng)到內(nèi)存，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)。七、實(shí)踐操作題答案1.示例代碼（匯編語言）：MOVAX,數(shù)據(jù)1MOVBX,數(shù)據(jù)2ADDAX,BXMOVDX,AX2.示例代碼（匯編語言）：MOVAL,80H;設(shè)置端口A為輸入模式OUT83H,AL;8255A控制寄存器端口地址MOVAL,0DH;設(shè)置端口B為輸出模式OUT83H,AL1.微處理器的基本組成：包括控制器、運(yùn)算器、寄存器等。2.總線系統(tǒng)：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線的概念及其作用。3.存儲器：Cache、內(nèi)存、外部存儲器的層次結(jié)構(gòu)及其工作原理。4.I/O接口：I/O端口編址、I/O指令、中斷等概念及其應(yīng)用。5.匯編語言編程：基本指令、寄存器操作、程序結(jié)構(gòu)等。各題型知識點(diǎn)詳解及示例：選擇題：考察學(xué)生對微機(jī)原理基本概念的掌握，如CPU組成、總線系統(tǒng)、存儲器層次等。判斷題：考察學(xué)生對微機(jī)原理相關(guān)概念的理解，如Cache作用、系統(tǒng)總線分類等。填空題：考察學(xué)生對微機(jī)原理基本知識的記憶，如寄存器分類、系統(tǒng)總線組成等。簡