2023年计算机组成原理期末考试试题及答案筛选.docx

计算机组成原理期末考试试题及答案一、选择题1、完整的计算机系统应涉及A.运算器、存储器和控制器A.运算器、存储器和控制器B.外部设备和主机C.主机和实用程序D,配套的硬件设备和软件系统2、计算机系统中的存储器系统是指B. ROM存储器A. RAM存储器C.主存储器C.主存储器D.主存储器和外存储器3、冯诺依曼机工作方式的基本特点是4、4、A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C堆栈操作D.存储器按内部选择地址F列说法中不对的的是A.任何可以由软件实现的操作也可以由硬件来实现B.固件就功能而言类似于软件，而从形态来说又类似于硬件C.在计算机系统的层次结构中，微程序级属于硬件级，其他四级都是软件级D.面向高级语言的机器是完全可以实现的5、5、在下列数中最小的数为A. (101001)2B. (52)8C.(101001)BCDD. (233)166、在下列数中最大的数为A.(10010101)2 B. (227)8C. (143)5D. (96)167、在机器中,的零的表达形式是唯一的。B9、A.原码B.补码C.反码D.原码和反码针对8位二进制数，下列说法中对的的是A. - 127 的补码为 10000(X)0A. - 127 的补码为 10000(X)0B. - 127的反码等于0的移码B答：计算机硬件(Hardware)是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由 电路(电子元件)、机械等物理部件组成。计算机软件(Software)是指能使计算机工作的 程序和程序运营时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中 文字说明和图表资料又称为文档。固件(Firmware)是一种介于传统的软件和硬件之间的实 体，功能上类似软件，但形态上又是硬件。微程序是计算机硬件和软件相结合的重要形式。软件和硬件的逻辑等价含义：(1)任何个由软件所完毕的操作也可以直接由硬件来实现(2)任何一条由硬件所执行的指令也能用软件来完毕在物理意义上软件和硬件是不等价的。5、计算机系统按程序设计语言划分为哪几个层次？答：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、般机 器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能发明程序设计，且得到下 级的支持。6、解释如下概念：ALU, CPU,主机和字长。答：算术逻辑运算部件(ALU： Arithmetic Logic Unit),是运算器的核心组成，功能是 完毕算数和逻辑运算。”中央解决单元”(CPU： Central Processing Unit)涉及运算器和控 制器，是计算机的信息解决的中心部件。存储器、运算器和控制器在信息解决操作中起重要 作用，是计算机硬件的主体部分，通常被称为“主机”。字长决定了计算机的运算精度、指 令字长度、存储单元长度等,可以是8/16/32/64/128位(bit)等。7、常用的计算机性能指标有哪些？答：评价计算机性能是一个复杂的问题，初期只限于字长、运算速度和存储容量3大指 标。目前要考虑的因素有如下几个方面。(1)主频主频很大限度上决定了计算机的运营速度，它的单位是兆赫兹(MHz)。(2)字长字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等，可以是8/16/32/64/128 位(bit)。(3)运算速度衡量计算机运算速度的初期方法是每秒执行加法指令的次数，现在通常用等效速度。(4)存储容量以字为单位的计算机常以字数乘字长来表白存储容量。(5)可靠性系统是否运营稳定非常重要，常用平均无端障时间(MTBF)衡量。(6)可维护性系统可维护性是指系统出了故障能否尽快恢复，可用平均修复时间(MTRF)表达，它是 指从故障发生到机器修复平均所需要的时间。(7)可用性是指计算机的使用效率。(8)兼容性兼容是广泛的概念，是指设备或程序可以用于多种系统的性能。兼容使得机器的资源得 以继承和发展，有助于计算机的推广和普及。8、多媒体的含义是什么？答：多媒体技术是指可以同时获取、解决、编辑、存储和展示两个以上不同信息类型 媒体的技术。计算机信息的形式可以是文字、声音、图形和图象等。9、简朴描述计算机的层次结构，说明各层次的重要特点。答：现代计算机系统是个硬件与软件组成的综合体，可以把它当作是按功能划分的多级层 次结构。第0级为硬件组成的实体。第1级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般 是直接由硬件执行的。第2级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序 可以由微程序进行解释。第3级操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软 硬件资源，另方面它又是传统机器的延伸。第4级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，完毕汇编语言翻译的程序叫做汇编 程序。第5级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完毕高级 语言翻译工作。第6级是应用语言级。这级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这级 语言就是各种面向问题的应用语言。10、计算机系统的重要技术指标有哪些？计算机系统的重:要技术指标有：机器字长、数据通路宽度、主存储器容量和运算速度等。机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的。数据通路宽度是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。主存储器容量是指主存储器所能存储的所有信息。运算速度与机器的主频、执行什么样的操作、主存储器自身的速度等许多因素有关。11、试计算采用32X32点阵字形的一个汉字字形占多少字节？存储6763个16X16点阵以 及24X24点阵字形的汉字库各需要多少存储容量？答：128B216416B486936B12、海明校验码的编码规则有哪些？答：若海明码的最高位号为m,最低位号为I,即HmHm/H2H1，则海明码的编码规则是:（1）校验位与数据位之和为m,每个校验位Pi在海明码中被分在位号2i-l的位置上， 其余各位为数据位，并按从低向高逐位依次排列的关系分派各数据位。（2）海明码的每一位位码Hi （涉及数据位和校验位）由多个校验位校验，其关系是被 校验的每一位位号要等于校验它的各校验位的位号之和。13、简述CRC码的纠错原理。答：CRC码是一种纠错能力较强的编码。在进行校验时，将CRC码多项式与生成多项 式G（X）相除，若余数为0,则表白数据对的；当余数不为。时，说明数据有错。只要选择 适当的生成多项式G（X）,余数与CRC码犯错位位置的相应关系是一定的，由此可以用余数 作为依据判断犯错位置从而纠正错码。14、运算器由哪儿部分组成？答：运算器的基本结构应涉及以下几个部分：（1）能实现算术和逻辑运算功能的部件ALU；（2）存放待加工的信息或加工后的结果信息的通用寄存器组；（3）按操作规定控制数据输入的部件：多路开关或数据锁存器；（4）按操作规定控制数据输出的部件：输出移位和多路开关；（5）计算器与其它部件进行信息传送的总线以及总线接受器与发送器；总线接受 器与发送器通常是由三态门构成的。15、主存储器有哪些性能指标？它们的含义是什么？答：存储器的性能指标是对存储器进行设计、使用和提高时的重要依据，存储器性能指标也 称为存储器参数。（1） 存储容量是指一个功能完备的存储器所能容纳的二进制信息总量，即可存储多少位 二进制信息代码。（2） 存储器速度：存储器取数时间和存储器存取周期（3）数据传输率：单位时间可写入存储器或从存储器取出信息的最大数量，称为数据传 输率或称为存储器传输带宽bM（4） 可靠性存储器的可靠性是指在规定期间内存储器无端障的情况，一般用平均无端障 时间MTBF来衡量。（5） 价格：又称成本，它是衡量主存储器经济性能的重要指标。16、主存的基本组成有哪些部分？各部分重要的功能是什么？答：主存储器的基本组成：（1）贮存信息的存储体。一般是一个全体基本存储单元按照一定规则排列起来的存储 阵列。存储体是存储器的核心。（2）信息的寻址机构，即读出和写入信息的地址选择机构。这涉及：地址寄存器（MAR） 和地址译码器。地址译码器完毕地址译码，地址寄存器具有地址缓冲功能。(3)存储器数据寄存器MDR。在数据传送中可以起数据缓冲作用。(4)写入信息所需的能源，即写入线路、写驱动器等。(5)读出所需的能源和读出放大器，即读出线路、读驱动器和读出放大器。(6)存储器控制部件。涉及主存时序线路、时钟脉冲线路、读逻辑控制线路，写或重 写逻辑控制线路以及动态存储器的定期刷新线路等，这些线路总称为存储器控制部件。17、静态MOS存储元、动态MOS存储元各有什么特点？答：在MOS半导体存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器 (SRAM)和动态MOS存储器(DRAM),前者运用双稳态触发器来保存信息，只要不断 电，信息不会丢失，后者运用MOS电容存储甩荷来保存信息，使用时需不断给电容充电才 干使信息保持。18、什么是刷新？为什么要刷新？有哪几种常用的刷新方式？答：对动态存储器要每隔一定期间(通常是2ms)给所有基本存储元的存储电容补充一 次电荷，称为RAM的刷新，2ms是刷新间隔时间。由于存放信息的电荷会有泄漏，动态存 储器的电荷不能象静态存储器电路那样，由电源经负载管源源不断地补充，时间一长，就会 丢失信息，所以必须刷新。常用的刷新方式有两利集中式刷新、分布式刷新。19、简要说明提高存储器速度有哪些措施？答：高速缓冲存储器、多体交叉存储器。20、Cache有哪些特点？答：Cache具有如下特点：(1)位于CPU与主存之间，是存储器层次结构中级别最高的一级。(2)容量比主存小，目前一般有数KB到数MB。(3)速度一般比主存快510倍，通常由存储速度高的双极型三极管或SRAM组成。(4)其容量是主存的部分副本。(5)可用来存放指令，也可用来存放数据。(6)快存的功能所有由硬件实现，并对程序员透明。21、如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？答：存储器和寄存器不是回事。存储器在CPU的外边，专门用来存放程序和数据， 访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU的一部分，访问寄存器的速度不久。22、存储器的重要功能是什么？为什么要把存储系统提成若干个不同层次？重要有哪些层 次？答：存储器的重要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价格各 不相同的存储器用硬件、软件以及硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系统提 成若干个不同层次的H的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高速缓冲存 储器、主存储器和辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓冲和主存 间称为Cache一主存存储层次（Cache存储系统）；主存和辅存间称为主存一辅存存储层次 （虚拟存储系统）。23、说明存储周期和存取时间的区别。答：存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的所有时间，即连续两次访问存储器操 作之间所需要的最短时间。存取时间是指从启动一次存储器操作到完毕该操作所经历的时 间。存取周期一定大于存取时间。24、指令格式设计的准则有哪些？答：一台计算机选择如何的指令格式，涉及多方面因素。一般规定指令的字长要短一些, 以得届时间和空间上的优势。但指令也必须有足够的长度以利于增长信息量。再者，指令字 长一般应是机器字符长度的整数倍以便存储系统的管理。此外，指令格式的设计还与如何选 定指令中操作数地址的位数有关。25、指令是灵活多变的，体现在哪些方面？答：指令是灵活多变的，重要体现在以下几个方面：指令格式多样；寻址方式丰富：指 令类型多种；操作码位数可随地址码个数变化而变化（扩展操作码方式）；指令长度可变等。 26、试比较基址寻址和变址寻址的异同点。答：基址寻址方式和变址寻址方式，在形式上是类似的。但用户可使用变址寻址方式编 写程序，而基址寻址方式中对于基址寄存器，用户程序无权操作和修改，由系统软件管理控 制程序使用特权指令来管理的。再者基址寻址方式重要用以解决程序在存储器中的定位和扩 大寻址空间等问题。27、堆栈是什么？它有什么特点？功能有哪些？答：(1)堆栈的概念 是若干个存储单元(或寄存器)的有序集合，它顺序地存放一组元素。 数据的存取都只能在栈顶单元内进行，即数据的进栈与出栈都只能通过栈顶单元 这个“出入口”。 堆栈中的数据采用“先进后出”或“后进先出”的存取工作方式。(2)堆栈结构在计算机中的作用具有堆栈结构的机器使用零地址指令，这不仅合指令长度短，指令结构简朴， 机器硬件简化。实现程序调用，子程序嵌套调用和递归调用。对于“中断”技术，堆栈更是不可缺少的，保存“断点”和“现场”。(3)堆栈的操作设数据进栈方向为从高地址向低地址发展，当向堆栈压入数据时，SP的内容先自动递 减而指向一个新的空栈顶单元，再把数据写入此栈顶单元；当数据弹出堆栈时，立即读出 SP所指向的栈顶单元内容，再把SP内容自动递增而指向新的栈顶位置。即PUSHX； (SP)-1->SP(X)f(SP)POPX；(SP)->X(SP)+1tSP28、指令长度和机器字长有什么关系？半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表达什 么？答：指令长度与机器字长没有固定关系，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小 于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。29、计算机进行程序控制工作的基本原理是如何的？答：程序控制原理：（1）编程；（2）送MM （通过输入设备）；（3）机器工作时，是按一定的序列逐条取出指令，分析指令，执行指令，并自动转到 下条指令执行，直到程序规定的任务完毕；（4）程序控制由控制器承担，程序存储由存储器完毕。30、控制器的基本功能是什么？基本组成部件涉及哪些？答：控制器的基本功能就是负责指令的读出，进行辨认和解释，并指挥协调各功能部件 执行指令。控制器的基本结构涉及：指令部件、时序部件、微操作控制线路、中断控制逻辑。31、微程序控制的基本思想是什么？答：微程序控制技术在现今计算机设计中得到广泛的采用，其实质是用程序设计的思想 方法来组织操作控制逻辑。32、说明机器指令和微指令的关系。答：抽象级别不同。机器指令是由一组二进制代码组成的。微指令是具有微地址的控制 字。一系列微指令的有序集合构成微程序。在微程序控制逻辑法中，机器指令由微程序实现。 格式不同。机器指令涉及操作码和操作数地址码字段，微指令根据编译法的不同有多种情况, 一般涉及微操作信息和下地址字段。33、控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？答：控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数 目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简朴，容易实现；但是对于许多简朴指令来说 会有较多的空闲时间，导致较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决 定，需要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的 效率，但是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步控制相结合34、指令和数据都存放在主存，如何辨认从主存储器中取出的是指令还是数据？答：指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分的方法为：（I）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指周期取出的是指令；分析、取数或执 行周期取出的是数据。（2）取指令或数据时地址的来源不同：指令地址来源于程序计算器；数据地址来源于 地址形成部件。35、什么是微指令和微操作？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？答：微指令是控制计算机各部件完毕某个基本微操作的命令。微操作是指计算机中最 基本的、不可再分解的操作“微指令和微操作是一一相应的，微指令是微操作的控制信号， 微操作是微指令的操作过程。微指令是若干个微命令的集合。微程序是机器指令的实时解释 器，每一条机器指令都相应一个微程序。微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，事实 上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中 的，一股不提供应用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器 中。36、比较水平微指令和垂直微指令的优缺陷。答：（1）水平型微指令并行操作能力强、效率高并且灵活性强，而垂直型微指令则较 差。（2）水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。3）由水平型微 指令解释指令的微程序，因而具有微指令字比较长，但微程序短的特点，而垂直型微指令则 正好相反。（4）水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令相似，相对来说比较容易。 37、比较单总线、双总线和多总线结构的性能特点。答：在单总线结构中，规定连接到总线上的逻辑部件必须高速运营，以便在某些设备需 要使用总线时，能迅速获得总线控制权；而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。否 则，由于条总线由多种功能部件共用，也许导致很大的时间延迟。在双总线结构中，存在2种总线：存储总线，用于CPU与主存储器的信息互换；I/O 总线，用于外设与主机的信息互换。在双总线结构的基础之上，为了使高速外设（如磁盘机）能高速度地与主存储器进行数据 互换，在高速外设与主存储器之间可以增设直接存储器访问（DMA： Direct Memory Access） 方式的高速I/O总线（DMA总线），从而形成多总线结构38、什么叫总线周期、时钟周期、指令周期？它们之间一般有什么关系？答：时钟周期是系统工作的最小时间单位，它由计算机主频决定；总线周期指总线上两 个设备进行一次信息传输所需要的时间（如CPU对存储器或I/O端口进行一次读/写操作所 需的时间）：指令周期指CPU执行-一条指令所需要的时间。三者之间的关系是:时钟周期是基本动作单位;一个总线周期通常由n个时钟周期组成; 而一个指令周期中也许包具有一个或几个总线周期，也也许一个总线周期都没有，这取决于 该指令的功能。39、说明总线结构对计算机系统性能的影响。答：重要影响有以下三方面：（1）最大存储容量单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的也许地址总线。双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响（2）指令系统双总线系统，必须有专门的I/O指令系统单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令（3）吞吐量总线数量越多，吞吐能力越大40、接口电路在系统结构中的作用是什么？答：外设接口（或叫作I/O接口）是主机和外设（控制器）之间的实体部件，是实现主机与C. +1的移码等于-127的反码 D. 0的补码等于1的反码9、一个8位二进制整数采用补码表达，且由3个“1”和5个“0”组成，则最小值为。BA. - 127B. -32 C. - 125D. - 31()、计算机系统中采用补码运算的目的是为了。CA.与手工运算方式保持一致B.提高运算速度C.简化计算机的设计D.提高运算的精度11、若某数x的真值为-0.1010,在计算机中该数表达为1.0110,则该数所用的编码方法是码。BA.原B.补C.反D.移12、长度相同但格式不同的2种浮点数，假定前者阶段长、尾数短，后者阶段短、尾数长，其他规定均相同,则它们可表达的数的范围和精度为。BA.两者可表达的数的范围和精度相同 B.前者可表达的数的范围大但精度低C.后者可表达的数的范围大且精度高D.前者可表达的数的范围大且精度高13、某机字长32位，采用定点小数表达，符号位为1位，尾数为31位，则可表达的最大正小数为,最小负小数为。DA. +(231 - 1)B. -(1-2-32)C.+(l-2-31 户+1D. -(1-2户一14、运算器虽有许多部件组成，但核心部分是。BA.数据总线B.算数逻辑运算单元C.多路开关D.通用寄存器15、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过来实现。DA.原码运算的二进制减法器B.补码运算的二进制减法器C.补码运算的十进制加法器D,补码运算的二进制加法器16、在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有,它一般用来实现。C 外设之间信息互换所必不可少的硬件支持。41、接口电路应具有哪些基本功能？答：接口电路应具有的基本的功能：（I）数据的暂存与缓冲；（2）保存设备的工作 状态；（3）信息互换方式的控制；（4）通信联络控制；（5）外设的辨认；（6）数据格式 的变换控制。42、外部设备在系统中如何编址，如何与主机连接？答：通常根据与存储器地址的关系，有两种编址方式。（1）统一编址：指外设接口中的I/O寄存器和主存单元同样看待，将它们和主存单元 组合在一起编排地址；或者说，将主存的一部分地址空间用作I/O地址空间。这样就可以用 访问主存的指令去访问外设的某个寄存器，因而也就不需要专门的I/O指令，可以简化CPU 的设计。（2）单独编址：为了更清楚地区别I/O操作和存储器操作，I/O地址通常与存储地址分 开独立编址。这样，在系统中就存在了另一种与存储地址无关的I/O地址，CPU也必须具有 专用于输入输出操作的I/O指令和控制逻辑。43、什么是I/O组织方式？有哪几种I/O组织方式？各自的特点是什么？答：I/O组织是指计算机主机与外部设备之间的信息互换方式。计算机主机与外设之间 的信息互换方式有5种：程序查询式、中断式、DMA式、通道式、外围解决机方式。从系统结构的观点看，前两种方式是以CPU为中心的控制，都需要CPU执行程序来进 行I/O数据传送，而DMA式和通道式这两种方式是以主存贮器为中心的控制，数据可以在 主存和外设之间直接传送。对于最后种方式，则是用微型或小型计算机进行输入和输出控 制。程序查询和程序中断方式合用于数据传输率比较低的外设，而DMA、通道和外围解决 机使用于数据传输率比较高的外设。程序查询式控制简朴，但系统效率很低；中断式通过服 务程序完毕数据互换，实现了主机与外设的并行性；DMA式通过硬件实现了数据传送，速 度快，但只能控制同一类外设;通道式采用执行通道程序实现对不同类型设备的控制和管理, 并行性进一步提高；外围解决机方式具有更大的灵活性和并行性。44、查询方式和中断方式的重要异同点是什么？答：两种方式都是以CPU为中心的控制方式，都需要CPU执行程序来进行I/O数据传 送。程序查询式控制简朴，但系统效率很低，无法实现并行操作；中断式通过服务程序完毕 数据互换，实现了主机与外设的并行性。45、什么是中断？中断技术给计算机系统带来了什么作用？答：中断是指这样一个过程：当计算机执行正常程序时，系统中出现某些异常情况或特 殊请求，CPU暂停它正在执行的程序，而转去解决所发生的事件：CPU解决完毕后，自动 返回到本来被中断了的程序继续运营。中断的作用：（1）主机与外部设备并行工作；（2） 实现实时解决；（3）硬件故障解决；（4）实现多道程序和分时操作。46、中断系统为什么要进行中断判优？何时进行中断判优？如何进行判优？答：（I）中断优先级有两个方面的含义：（A） 一是中断请求与CPU现行程序优先级 的问题；（B）另一含义是各中断源之间，谁更迫切的问题。（2）方法：（A）软件；（B） 硬件：为了得到较高的效率，一般采用硬件判优方法。判优逻辑随着判优方案的不同可有不 同的结构，其组成部分既也许在设备接口之中，也也许在CPU内部，也也许这两部分都有。 其作用是决定CPU的响应并且找出最高优先请求者,假如拟定接受这个请求的话，就由CPU 发出中断响应信号INTAo （C）软硬件结合。中断判优发生在中断过程的第二步，中断请 求之后，中断响应之前。47、外部设备有哪些重要功能？可以分为哪些大类？各类中有哪些典型设备？答：外部设备的重要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工解决等。 外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设 备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数/模转换器和键盘一软盘数据站等。 48、磁表面存储器的特点有哪些？答：磁表面存储器有如下显著的特点：（I）存储密度高，记录容量大，每位价格低；（2）记录介质可以反复使用；（3）记录信息可长时间保存而不致丢失；（4）非破坏性读出，读出时不需再生信息;(5)存取速度较低，机械结构复杂，对工作环境规定较严。三、分析与计算题I、设机器字长32位，定点表达，尾数31位，数符1位，问：(1)定点原码整数表达时，最大正数是多少？最大负数是多少？(2)定点原码小数表达时，最大正数是多少？最大负数是多少？答：(1)定点原码整数表达：最大正数：n 1 1 11 1 11 1 |1 1 11 1 11 1 11数值=(23J1) (0数值=-(23l-l) io(2)定点原码小数表达：最大正数=(1-2-31 ) 10最大负数=-(1-2-31 ) |02、现有1024X1的存储芯片，若用它组成容量为16Kx8的存储器。试求：(1)实现该存储器所需的芯片数最？(2)若将这些芯片分装在若干个块板上，每块板的容量为4KX8,该存储器所需的地 址线总位数是多少？其中几位用于选板？几位用于选片？几位用作片内地址？答：(1)需1024X1的芯片128片。(2)该存储器所需的地址线总位数是14位，其中2位用于选板，2位用于选片，10位用 作片内地址。3、设存储器容量为32位，字长64位，模块数m = 8,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。若存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64位，总线传送周期为50ns,则顺序存储器和交叉存储器带宽各是多少？答：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的信息总量都是：q = 64 位x 8 =512 位顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是：t2 = mT = 8 x 200ns =1600ns =16 x IO 7 （S）tl =T+ （m-1） t =200ns + 7x50ns = 550ns = 5.5 x IO7 （S）顺序存储器带宽 W2 = q/t2 = 512 / （16x10：） =32x0（位/S）交叉存储器带宽 WI = q/ll =512/ （5.5x10-7） =73x IO7 （e/S）4、CPU的地址总线16根（A15AO, A0是低位），双向数据总线16根（D15D0）,控制总线 中与主存有关的信号有!MREQ（允许访存，低电平有效），R/!W（高电平读命令，低电平 写命令）。主存地址空间分派如下：0-8191为系统程序区，由EPROM芯片组成，从8192 起一共32K地址空间为用户程序区，最后（最大地址）4K地址空间为系统程序工作区。如 图1所示。上述地址为十进制，按字编址。现有如下芯片。EPROM： 8Kxi6位（控制端仅有!CS）, 16位X8位SRAM： 16Kxi 位，2KX8 位，4Kxi6 位，8K义 16 位请从上述芯片中选择芯片设计该计算机的主存储器，画出主存逻辑框图。08K (EPROM)819181924096032K (SRAM)20K (空。614294K (SRAM)65535图1地址分派情况答：主存地址分布及芯片连接图如图2所示。根据给定条件，选用EPROM 8Kxi6位 芯片1片，SRAM 8Kxi6位芯片4片，4Kxi6位芯片1片，3:8译码器1片，与非门及反向器。A1”Ao进行片内译码A15-A13进行片外译码(8组)图2主存地址分布及芯片连接图5、某计算机指令字长16位，地址码是6位，指令有无地址、一地址和二地址3种格式， 设有N条二地址指令，无地址指令M条，试问1地址指令最多有多少条？解：设1地址指令有X条(24-N) *26-X) *26=M得：X= (24-N) -*2-66、假设某计算机指令长度为20位，具有双操作数、单操作数和无操作数3类指令格式， 每个操作数地址规定用6位表达。问：若操作码字段固定为8位，现己设计出m条双 操作数指令，n条无操作数指令，在此情况下，这台计算机最多可以设计出多少条单操 作数指令？答：由于设定所有指令采用8位固定的OP字段，故这台计算机最多的指令条数为28=256 条。因此最多还可以设计出(256-m-n)条单操作数指令。9、某系统总线的一个存取周期最快为3个总线时钟周期，在一个总线周期中可以存取32 位数据。若总线的时钟频率为8.33MHz,则总线的带宽为多少MB/s?解：总线的带宽二数据宽度X总线周期的最高频率=(32/8) ByteX (8.33/3) M/s=11.1 MB/s13、设有两个浮点数 x=2 exxSx，y=2 EyxSy, Ex=(-10)2, Sx=(+0.1001)2，Ey=(+10)2, Sv=(+0.101l)2o若尾数4位，数符1位，阶码2位，阶符1位，求x+y并写出运算环节及结 果。解：因x + y = 2& (S、+ S、.)(4=石丫)，求X+Y要通过对阶、尾数求和及规格化等环节。 (1)对阶： J=Ex-Ey= (-10) 2- (+10) 2= (-100) 2 所以 Ex<Ey,则 Sx右移 4 位，Ex+ (100) 2=(10) 2=Eyo Sx右移四位后Sx=0.00001001,通过舍入后Sx=0001，通过对阶、舍入后， x = 2(10)2 x (0.0001 )2 o(2)尾数求和：Sx+Sy0.0001 (Sx)+ 0.1011 (Sy)Sx+Sy=0.l 100结果为规格化数。x+y = 2(l0)2 x(SA +SV) = 2(,O)2 (0.1100)2 =(11.00)214、设有两个十进制数，x = -0.875x2', y = 0.625 x 22：(1)将x、y的尾数转换为二进制补码形式。(2)设阶码2位，阶符1位，数符1位，尾数3位，通过补码运算规则求出2 = 乂-丫 的二进制浮点规格化结果。解：(1)设Si为x的尾数，S2为y的尾数，则Si = (-0.875) io= (-0.111) 2 Sihb = 1.001S2= (0.625) !o= (+0.101) 2 S"?卜=0.101(2)求z = x-y的二进制浮点规格化结果。(A)对阶：设 X 的阶码为 jx,y 的阶码为 jy,jx =(+01 ) 2» jy= ( + 10)2, jx-jy= (01) 2- (10) 2=(-01)2，小阶的尾数 S1 右移一位， S1= (-0.0111) 2, jx 阶码加 1，则 jx =(10) 2=jy，经舍入后， Si= (-0J00) 2，对阶完毕。x = 2jx xS1 = 2(,<,)2X(-0J0(,)2y = 2jy x S, = 2(,0hx(+0 ,0l)2(B)尾数相减Si?b= 11.100+0 补=11.011Si-S2= 10,111 尾数求和绝对值大于1尾数右移一位，最低有效位舍掉，阶码加1 (右规)，则SiS补=11.011 (规 格化数)，jx = jy = 1 1A.译码电路，与非门B.编码电路，或非门C.溢出判断电路，异或门D.移位电路，与或非门17、下列说法中对的的是。DA.采用变形补码进行加减运算可以避免溢出B.只有定点数运算才有也许溢出，浮点数运算不会产生溢出C.只有带符号数的运算才有也许产生溢出D.将两个正数相加有也许产生溢出18、在定点数运算中产生溢出的因素是 o CA.运算过程中最高位产生了进位或借位B.参与运算的操作数超过了机器的表达范围C.运算的结果的操作数超过了机器的表达范围D.寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位19、下溢指的是(> AA.运算结果的绝对值小于机器所能表达的最小绝对值B.运算的结果小于机器所能表达的最小负数C.运算的结果小于机器所能表达的最小正数D.运算结果的最低有效位产生的错误20、存储单元是指 o BA.存放一个二进制信息位的存储元B.存放一个机器字的所有存储元集合C.存放一个字节的所有存储元集合D.存放两个字节的所有存储元集合21、和外存储器相比，内存储器的特点是。CA.容量大、速度快、成本低B.容量大、速度慢、成本高C.容量小、速度快、成本高D.容量小、速度快、成本低22、某计算机字长16位，存储器容量64KB,若按字编址，那么它的寻址范围是。BA. 64KB.32KC. 64KBD. 32KB23、某DRAM芯片，其存储容量为512Kx8位，该芯片的地址线和数据线数目为。CA. 8, 512B.512, 8C. 18, 8D. 19, 824、某计算机字长32位，其存储容量为4MB,若按字编址，它的寻址范围是。DA. IMB.4MBC. 4MD. 1MB25、主存储器和CPU之间增长Cache的目的是。AA.解决CPU和主存之间的速度匹配问题B.扩大主存储器的容量C.扩大CPU中通用寄存器的数量D.既扩大主存容量又扩大CPU通用寄存器数量26、EPROM 是指。DA.只读存储器B.随机存储器C.可编程只读存储器D.可擦写可编程只读存储器27、寄存器间接寻址方式中，操作数处在 o BA.通用寄存器 B.内存单元 C.程序计数器 D.堆栈28、扩展操作码是。DA.操作码字段外辅助操作字段的代码B.操作码字段中用来进行指令分类的代码C.指令格式中的操作码D. 一种指令优化技术，不同地址数指令可以具有不同的操作码长度29、指令系统中采用不同寻址方式的目的重要是。BA.实现存储程序和程序控制B.缩短指令长度、扩大寻址空间、提高编程灵活性C.可以直接访问外存D.提供扩展操作码的也许并减少指令译码难度30、单地址指令中为了完毕两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常 采用 o CA.堆栈寻址模式B.立即寻址方式C.隐含寻址方式D.间接寻址方式31、对某个寄存器中操作数的寻址方式称为 寻址。CA,直接B.间接C.寄存器 D.寄存器间接32、寄存器间接寻址方式中，操作数处在 o BA.通用寄存器B.主存单元C.程序计数器 D.堆栈33、变址寻址方式中，操作数的有效地址等于 o CA.基值寄存器内容加上形式地址（位移量）C,变址寄存器内容加上形式地址34、程序控制类指令的功能是 o DA.进行算术运算和逻辑运算C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送35、同步控制方式是。CA.只合用于CPU控制的方式