2022年计算机组成原理期末考试试题及答案 .pdf

计算机组成原理试题一、选择题（共20 分，每题1 分）1零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自_C_。A立即数和栈顶；B暂存器；C栈顶和次栈顶；D累加器。2_C_可区分存储单元中存放的是指令还是数据。A存储器；B运算器；C控制器；D用户。3所谓三总线结构的计算机是指_B_。A地址线、数据线和控制线三组传输线。BI/O 总线、主存总统和DMA 总线三组传输线；CI/O 总线、主存总线和系统总线三组传输线；D设备总线、主存总线和控制总线三组传输线。4 某计算机字长是32 位， 它的存储容量是256KB ， 按字编址，它的寻址范围是_B_。A128K；B64K；C64KB ；D128KB。5主机与设备传送数据时，采用_A_，主机与设备是串行工作的。A程序查询方式；B中断方式；CDMA 方式；D通道。6在整数定点机中，下述第_B_种说法是正确的。A原码和反码不能表示- 1，补码可以表示- 1；B三种机器数均可表示-1；C三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同；D三种机器数均不可表示- 1。7变址寻址方式中，操作数的有效地址是_C_。A基址寄存器内容加上形式地址（位移量）；B程序计数器内容加上形式地址；C变址寄存器内容加上形式地址；D以上都不对。8向量中断是_C_。A外设提出中断；B由硬件形成中断服务程序入口地址；C由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页D以上都不对。9一个节拍信号的宽度是指_C_。A指令周期；B机器周期；C时钟周期；D存储周期。10将微程序存储在EPROM 中的控制器是_A_控制器。A静态微程序；B毫微程序；C动态微程序；D微程序。11隐指令是指_D_。A操作数隐含在操作码中的指令；B在一个机器周期里完成全部操作的指令；C指令系统中已有的指令；D指令系统中没有的指令。12当用一个16 位的二进制数表示浮点数时，下列方案中第_B_种最好。A阶码取4 位（含阶符1 位） ，尾数取12 位（含数符1 位） ；B阶码取5 位（含阶符1 位） ，尾数取11 位（含数符1 位） ；C阶码取8 位（含阶符1 位） ，尾数取8 位（含数符1 位） ；D阶码取6 位（含阶符1位） ，尾数取12 位（含数符1 位） 。13DMA 方式 _B_。A既然能用于高速外围设备的信息传送，也就能代替中断方式；B不能取代中断方式；C也能向CPU 请求中断处理数据传送；D内无中断机制。14在中断周期中，由_D_将允许中断触发器置“0” 。A关中断指令；B机器指令；C开中断指令；D中断隐指令。15在单总线结构的CPU 中，连接在总线上的多个部件_B_。A某一时刻只有一个可以向总线发送数据，并且只有一个可以从总线接收数据；B某一时刻只有一个可以向总线发送数据，但可以有多个同时从总线接收数据；C可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时从总线接收数据；D可以有多个同时向总线发送数据，但可以有一个同时从总线接收数据。16三种集中式总线控制中，_A_方式对电路故障最敏感。A链式查询；B计数器定时查询；C独立请求；D以上都不对。17一个 16K 8 位的存储器，其地址线和数据线的总和是_D_。A48；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页B46；C17；D2218在间址周期中，_C_。A所有指令的间址操作都是相同的；B凡是存储器间接寻址的指令，它们的操作都是相同的；C对于存储器间接寻址或寄存器间接寻址的指令，它们的操作是不同的；D以上都不对。19下述说法中 _B_是正确的。AEPROM 是可改写的，因而也是随机存储器的一种；BEPROM 是可改写的，但它不能用作为随机存储器用；CEPROM 只能改写一次，故不能作为随机存储器用；DEPROM 是可改写的，但它能用作为随机存储器用。20打印机的分类方法很多，若按能否打印汉字来区分，可分为_C_。A并行式打印机和串行式打印机；B击打式打印机和非击打式打印机；C点阵式打印机和活字式打印机；D激光打印机和喷墨打印机。二、填空（共20 分，每空1 分）1设浮点数阶码为8 位（含 1 位阶符），尾数为24 位（含 1 位数符），则 32 位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为2127(1-223) ，最小 正 数 为2129， 最 大 负 数 为2128(-21-223) ， 最 小 负 数 为-2127。2指令寻址的基本方式有两种，一种是顺序寻址方式， 其指令地址由程序计数器给出，另一种是跳跃寻址方式，其指令地址由指令本身给出。3 在一个有四个过程段的浮点加法器流水线中，假设四个过程段的时间分别是T1 = 60nsT2 = 50nsT3 = 90nsT4 = 80ns。则加法器流水线的时钟周期至少为90ns 。如果采用同样的逻辑电路，但不是流水线方式，则浮点加法所需的时间为280ns 。4一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须增加。尾数右移1 位，阶码加 1 。5存储器由m（m1，2， 4，8）个模块组成，每个模块有自己的地址和数据寄存器，若存储器采用模 m编址，存储器带宽可增加到原来的m倍。6按序写出多重中断的中断服务程序包括保护现场、开中断、设备服务|。 。恢复现场和中断返回几部分。1AA2127(1-223) B2129 C2128(-21-223) D-2127 三、名词解释 (共 10 分，每题2 分) 1微操作命令和微操作答： 微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页2快速缓冲存储器答： 快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在 CPU 和主存之间增设的高速存储器，它对用户是透明的。只要将 CPU 最近期需用的信息从主存调入缓存，这样 CPU 每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。3基址寻址答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。4流水线中的多发技术答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。5指令字长答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。四、计算题（ 5 分）设机器数字长为8 位 （含 1 位符号位），设 A649，B3213，计算 AB补，并还原成真值。计算题答： A+B补 1.1011110， A+B （ - 17/64）A- B补1.1000110，A- B （ 35/64）五、简答题（共20 分）1异步通信与同步通信的主要区别是什么，说明通信双方如何联络。（4 分）同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期， 采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。2为什么外围设备要通过接口与CPU 相连？接口有哪些功能？（6 分）答：外围设备要通过接口与CPU 相连的原因主要有：（1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。（2）I/O 设备种类繁多，速度不一，与CPU 速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。（3）I/O 设备可能串行传送数据，而CPU 一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。（4）I/O 设备的入 /出电平可能与CPU 的入 / 出电平不同，通过接口可实现电平转换。（5）CPU 启动 I/O 设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。（6）I/O 设备需将其工作状况（ “忙” 、 “就绪”、 “错误”、 “中断请求” 等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU 查询。可见归纳起来， 接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。六、问答题（共15 分）1设 CPU 中各部件及其相互连接关系如下图所示。图中W 是写控制标志，R 是读控制标志， R1和 R2是暂存器。（8 分）WRMARR2R1ACCMDRPCIR微操作命令形成部件ALU存储器内部总线 BusCPU（1）假设要求在取指周期由ALU 完成 (PC) + 1PC 的操作（即ALU 可以对它的一个源操作数完成加1 的运算）。要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。答：由于 (PC) +1PC 需由 ALU 完成，因此PC 的值可作为ALU 的一个源操作数，靠控制 ALU 做 1 运算得到 (PC) + 1，结果送至与ALU 输出端相连的R2，然后再送至PC。此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0PC MAR ，1RT1M(MAR) MDR，(PC)+ 1R2T2MDR IR，OP(IR) 微操作命令形成部件T3R2 PC（2）写出指令ADD # （#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC 中）在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。答：立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0Ad(IR) R1；立即数 R1T1(R1)+ (ACC) R2；ACC 通过总线送ALU T2R2 ACC；结果 ACC 2DMA 接口主要由哪些部件组成？在数据交换过程中它应完成哪些功能？画出DMA工作过程的流程图（不包括预处理和后处理）答：DMA 接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、 设备地址寄存器、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页中断机构和DMA 控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA 接口的功能有： （1）向 CPU提出总线请求信号； （2）当 CPU 发出总线响应信号后，接管对总线的控制；（3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针）； （4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送；（5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA 传送是否结束； （6）发 DMA 结束信号，向 CPU 申请程序中断，报告一组数据传送完毕。DMA 工作过程流程如图所示。发送主存地址传送一个字测试传送是否结束？DMA 结束是否修改地址指针和字计数器DMA 请求DMA 响应七、设计题（ 10 分）设 CPU 共有 16 根地址线， 8 根数据线，并用MREQ作访存控制信号（低电平有效），用WR作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列芯片及各种门电路（门电路自定） ，如图所示。画出CPU 与存储器的连接图，要求：（1）存储芯片地址空间分配为：最大 4K 地址空间为系统程序区，相邻的 4K 地址空间为系统程序工作区，最小16K 地址空间为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页74138译码器DnD0RAM: 1K4位 2K8位 8K8位 16K1位 4K4位ROM: 2K8位 8K8位 32K8位G12BGCBA7Y6Y0Y2AGAkA0DnD0WECSRAMAmA0CSROMPD/Progr2AG2BG7Y0YG1，为控制端C, B, A 为变量控制端为输出端（1）主存地址空间分配：6000H67FFH 为系统程序区；6800H6BFFH 为用户程序区。答： （1）主存地址空间分配。 （2 分）A15 A11 A7 A00000000000001111111111111110111100000000000111111111111111111111最大 4K 2K8 位 ROM2 片00000000000001111111111111110111相邻 4K 4K4 位 RAM2 片1111111111111100000000000000010011111111111110000000000000000000最小 16K 8K8 位 RAM2 片（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？2）根据主存地址空间分配最大 4K 地址空间为系统程序区，选用2 片 2K8 位 ROM 芯片；（1 分）相邻的 4K 地址空间为系统程序工作区，选用2片 4K4 位 RAM 芯片；（1分）最小 16K 地址空间为用户程序区，选用2 片 8K8 位 RAM 芯片。（1 分）（3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页RAMG12BGCBA2AGRAMRAM8K8位8K8位4K4位RAM4K4位0Y1Y+5VROM2K8位ROM2K8位&7Y&1A0A13D0WRD7A15A14MREQA12CPUD3D4A11A10&D3G1G2AG2BCBAY5Y4A14A15A12A11D7D4D0WRMREQA13A10A9A02K 8 位ROMD7D01K 4位RAMD7D41K 4 位RAMD3D0A10A0A9A0A9A0&答案：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页一、选择题（共20 分，每题1 分）1C 2C 3B 4B 5A 6B 7C 8C 9C 10A 11D 12B 13B 14D 15 B 16 A 17D 18C 19B 20C 二、填空（共20 分，每空1 分）1AA2127(1-223) B2129 C2128(-21-223) D-2127 2A 顺序B程序计数器C跳跃D 指令本身3A90ns B280ns 4AA增加B加 1 5A地址B数据C模 m D m 6A保护现场B开中断C设备服务D恢复现场三、名词解释 (共 10 分，每题2 分) 1微操作命令和微操作答：微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。2快速缓冲存储器答：快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU 和主存之间增设的高速存储器，它对用户是透明的。 只要将 CPU 最近期需用的信息从主存调入缓存，这样 CPU 每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。3基址寻址答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。4流水线中的多发技术答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。5指令字长答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。四、 （共 5分）计算题答： A+B补 1.1011110， A+B （ - 17/64）A- B补 1.1000110， A- B （ 35/64）五、简答题（共20 分）1 （ 4 分）答：同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期， 采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。2 （ 6 分，每写出一种给1 分，最多6 分）答：外围设备要通过接口与CPU 相连的原因主要有：（1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。（2）I/O 设备种类繁多，速度不一，与CPU 速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。（3）I/O 设备可能串行传送数据，而CPU 一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页（4）I/O 设备的入 /出电平可能与CPU 的入 / 出电平不同，通过接口可实现电平转换。（5）CPU 启动 I/O 设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。（6）I/O 设备需将其工作状况（ “忙” 、 “就绪”、 “错误”、 “中断请求” 等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU 查询。可见归纳起来， 接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。4 （ 5 分）答：（1）根据 IR 和 MDR 均为 16 位，且采用单字长指令，得出指令字长16 位。根据105种操作，取操作码7 位。因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取 2 位寻址特征，能反映四种寻址方式。最后得指令格式为：7 2 7 OP M AD 其中OP 操作码，可完成105种操作；M 寻址特征，可反映四种寻址方式；AD 形式地址。这种格式指令可直接寻址27 = 128，一次间址的寻址范围是216 = 65536。（2）双字长指令格式如下：7 2 7 OP M AD1AD2其中OP、M 的含义同上；AD1AD2为 23 位形式地址。这种格式指令可直接寻址的范围为223 = 8M 。（3）容量为8MB 的存储器， MDR 为 16 位，即对应4M 16 位的存储器。可采用双字长指令，直接访问4M 存储空间，此时MAR 取 22 位；也可采用单字长指令，但RX和 RB取 22 位，用变址或基址寻址访问4M 存储空间。六、（共 15 分）问答题1 （ 8 分）答：（1）由于 (PC) + 1PC 需由 ALU 完成，因此PC 的值可作为ALU 的一个源操作数，靠控制 ALU 做 1 运算得到(PC) + 1，结果送至与ALU 输出端相连的R2，然后再送至PC。此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0PC MAR ，1RT1M(MAR) MDR，(PC)+ 1R2T2MDR IR，OP(IR) 微操作命令形成部件T3R2 PC（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0Ad(IR) R1；立即数 R1T1(R1)+ (ACC) R2；ACC 通过总线送ALU T2R2 ACC；结果 ACC 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页2 （7 分）答： DMA 接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、 中断机构和DMA 控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA 接口的功能有：（1）向 CPU 提出总线请求信号； （2）当 CPU 发出总线响应信号后，接管对总线的控制；（3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针）； （ 4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送； （ 5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA传送是否结束； （6）发DMA 结束信号，向CPU 申请程序中断，报告一组数据传送完毕。DMA 工作过程流程如图所示。发送主存地址传送一个字测试传送是否结束？DMA 结束是否修改地址指针和字计数器DMA 请求DMA 响应七、设计题（共10 分）答：（1）主存地址空间分配。 （2 分）A15 A11 A7 A00000000000001111111111111110111100000000000111111111111111111111最大 4K 2K8 位 ROM2 片00000000000001111111111111110111相邻 4K 4K4 位 RAM2 片1111111111111100000000000000010011111111111110000000000000000000最小 16K 8K8 位 RAM2 片（2）根据主存地址空间分配最大 4K 地址空间为系统程序区，选用2 片 2K8 位 ROM 芯片；（1 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页相邻的 4K 地址空间为系统程序工作区，选用2片 4K4 位 RAM 芯片；（1分）最小 16K 地址空间为用户程序区，选用2 片 8K8 位 RAM 芯片。（1 分）（3）存储芯片的片选逻辑图（5 分）RAMG12BGCBA2AGRAMRAM8K8位8K8位4K4位RAM4K4位0Y1Y+5VROM2K8位ROM2K8位&7Y&1A0A13D0WRD7A15A14MREQA12CPUD3D4A11A10&D3G1G2AG2BCBAY5Y4A14A15A12A11D7D4D0WRMREQA13A10A9A02K 8 位ROMD7D01K 4 位RAMD7D41K 4 位RAMD3D0A10A0A9A0A9A0&精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页