2022年2022年计算机组成原理复习材料. .pdf

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1、114152计算机组成原理考试题型一、填空题（每空1 分，共 10 分）二、单项选择题（每题2 分，共 30 分）三、多项选择题（每题2 分，共 10 分）四、简答题（每题5 分，共 10 分）五、计算题（每题10 分，共 30 分）六、分析题（共10 分）选择、填空、简答：1.组成计算机的五大部件，功能各是什么？2.微型计算机硬件系统最核心的部件是 cpu 。3.CPU由算术逻辑单元和控制单元单元组成。4.微型计算机中，控制器的基本功能是指。5.现代计算机由CPU、I/O 设备及存储设备组成。6.运算器的主要功能能进行算术运算和逻辑运算。7.随着硬件技术的发展，计算机的电子器件推陈出新，但所

2、有种类计算机依然具有“存储程序”的特点，最早提出这种概念的是冯诺依曼。8.计算机的主要技术指标。在 MDR、MAR、FLOPS、CPI、MIPS中，用来评价CPU的性能的有。9.下面框图是什么指令执行过程？并指出每个标识的含义。A.重量 B.机器字长 C.存储容量 D.运算速度10.ACC、ALU、IR、PC、MAR、MDR？作用是什么？PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地。MAR：Memory Address Register，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。MDR：Memory Data

3、Register，存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 12 页 -2出、或要写入某存储单元的数据。CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。X：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄

4、存器之一，用来存放操作数；I/O：Input/Output equipment，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。MIPS：Million Instruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。11.程序计数器用于存放正在执行的指令的内存地址的。指令寄存器用来存放当前的指令。12.已知一个主存储器的MDR 为 32 位，MAR 为 16 位，则地址线是根，该主存储器的大小是B。下一条要执行的指令的内存地址13.计算机更新换代的原则是根据。各代的标志？通常根据计算机所采用的电子元件不同而划分为:电子

5、管，晶体管，集成电路和大规模超大规模集成电路等相四代。以微处理器为核心的微型计算机属于第四代计算机，通常人们以微处理器为标志来划分微型计算机，如286 机、386 机、486 机、pemtium 机。14.微型计算机的发展通常以微处理器为技术标志。个人计算机属于微型计算机。计算机分为微型计算机、小型计算机、中型计算机、大型计算机。个人计算机属于微型计算机15.CAD、CAM、CAI 含义是。CAD即计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称 cad。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等

6、项工作。CAD还包含：电气 CAD、外贸结算CAD、加拿大元、冠状动脉性心脏病、计算机辅助诊断、服装CAD等含义。CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)它的核心是计算机数值控制（简称数控），是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952 年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性

7、称之为“柔性”。CAI计算机辅助教学(Computer Aided Instruction，简称 CAI)是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 12 页 -316.1945 年，冯诺依曼机在为一台新的计算机EDVAC(电子离散变量计算机)所制定的计划中，首次提

8、出了存储程序的概念。17.汇编语言、C语言、Java 语言、机器语言、BASIC语言，哪个可以直接在机器上运行？使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语。18.三总线结构有哪三部分构成？系统总线、内存总线、I/O 总线（43 页）19.总线按连接部件的不同，分为？片内总线、系统总线、通信总线片内总线：也叫片总线，是同一部件内部连接个寄存及运算部件的总线；系统总线：是同一台计算机各部件之间相互连接的总线；系统总线又分为数据总线，地址总线，和控制总线，分别传递数据，地址和控制信号。通信总线：负责CPU与外部设备之间的通信。20.为什么要设置总线判优控制？常见的集

9、中式总线控制有几种，各有何特点。为了解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；3种：链式查询、计数器查询、独立请求；特点：链式查询：连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器查询：优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求：判优速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。21.总线判优控制可分为？两种：集中式和分布式22.集中式判优控制分为？三种？工作原理是？速度最快的是？58 页3 种：链式查询、计数器查询、独立请求（最快）；链式查询：计数器查询：独立请求：23.总线通信控制通常的四种方式？同步通信，异步通信，半同步通信，分离式通信24.连接 CPU芯片内部（寄存器

10、与寄存器之间）的总路线是内部总线。？25.系统总线中地址线的功能是用于选择主存单元，也可用于选择I/O 端口。26.在一个 16 位的总线系统中，若时钟频率为100MHz，总线周期为5 个时钟周期传输一个字。则总线带宽是。P61 27.若总线宽度为16 位，时钟频率为8MHz，完成一次数据传送需要2 个总线周期，则总名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 12 页 -4线带宽是。28.设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送 32 位数据，则总线的带宽是。（注意带上单位）29.某机字长64 位，存储器容量是32MB。若按半字编址

11、，那么它的寻址范围是 8M 。30.某机字长 16 位，存储器容量是64MB。若按双字编址，那么它的寻址范围是。例题：1、某计算机字长为32 位,其存储容量为16MB,若按双字编址,它的寻址范围是多少?2、某机字长为32 位,存储容量为64MB,若按字节编址.它的寻址范围是多少?解答：我的方法是全部换算成1 位 2 进制的基本单元来算。先计算总容量，如第一题中是16mb中，一 B为 8 位，也就是 8 个一位基本单元组成，16M=224位=224 个一位基本单元。所以总的基本单元是224*8。一个字长是n 位，就是说一个字是由n 个一位基本单元组成。按照字来编址就是说由一个字所包含的一位基本单

12、元的个数作为一个地址单元，它对应一个地址。同理，双字编址就是两个字所包含的的基本单元数作为一个地址单元。由于一个字节（1B）永远是 8 位，所以按字节编址永远是8 个一位基本单元作为一个地址单元。寻址范围就是说总共有多少个这样的地址。第一题中一个字长是32 位，对于按字编址来说一个地址单元有32 个基本单元，按双字编址则是一个地址单元有64 个，按字节是 8 个，总容量是 224*8 个。所以按字编址的地址数是224*8/32个，按双字是 224*8/64个，按字节是 224*8/8个。因此，第一题答案是221=2M。同理，第二题答案是226*8/8=226=64M。31.在异步传输系统中，若

13、字符格式为：1 位起始位、8 位数据位、1 位奇偶校验位、2 位终止位，（1）假设波特率为1200bps，则比特率为bps。（2）假设每秒传输 120 个数据帧，则比特率为。P64 32.计算机的存储器系统是指主存储器和外存储器/cache。33.在存储系统层次结构中，主要分为两个层次，缓存-主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配问题，主存和缓存之间的数据调动是由硬件自动完成的；主存-辅存层次主要解决存贮系统的容量问题，主存和辅存之间的数据调用时由硬件和操作系统共同完成的。（两个不同层次）。34.寄存器、主存、缓存、外存之间比较容量、速度？速度：寄存器 cache 主存 辅存（容量小的速度快）

14、35.SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM 的含义，哪些是易失的（掉电后信息不存储），哪些是非易失的？RAM 和 ROM 指的都是半导体存储器，ROM 在系统停止供电的时候依然可以保持数据，而 RAM 通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM 就是计算机的内存。RAM 分为两类：静态SRAM，动态 DRAM ROM 分为三类：PROM、EPROM、EPROM 36.静态 RAM 和动态 RAM 存储信息的原理？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 12 页 -5静态 RAM 是靠 双稳态触发器 来记忆信息的；动态RAM 是靠 MOS 电路 中的栅极 电容来

15、记忆信息的。37.动态 RAM 的刷新通常有三种方式：集中式-正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。特点：存在一段停止读/写操作的死时间适用于高速存储器 分散式-将一个 存储系统 周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。特点：不存在停止读/写操作的死时间但系统运行速度降低 异步式-前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存储器刷新一遍。38.存储容量为64K32 位，则地址线有几根，数据线有几根？根地址线，根数据线39.2K 16 位，地址线有几根，数据线有几根？根地址线，根数据线40.16 根地址线可寻址的范围是。41.用什么衡量Cache的效率

16、？命中率42.三种地址映射方式？全相联映射、直接相联映射和组相联映射。缓存的地址映射中，若主存中的任一块只能固定映射到某一缓存块中，则称作直接相联映射。缓存的地址映射中，若主存中的任一块可以映射到缓存的任意一块中，则称作全相联映射。43.在 Cache-主存存储空间中，M表示主存的块数，C 表示缓存块数，B 为块长，则主存的块数 M与缓存的块数C的关系为。44.CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数是3800 次，访存次数为200 次，则 Cache/主存系统的命中率为。45.假设 Cache的工作速度是主存的5 倍，且 Cache被访问命中的概率为95%，则采用 Cache后，存储器

17、性能提高了倍。46.硬磁盘、ROM、软磁盘、RAM、光盘、EPROM 中，哪些属于辅助存储器？硬磁盘、软磁盘、光盘一般在计算机系统内的存储元件可分为主储存器及辅助储存器.前者再划分为随机取储存器(Random Access Memory,RAM)及只读储存器(Read Only Memory,ROM).而后者就是指 RAM 及 ROM 以外的储存器,如硬盘,磁盘等.47.下列关于硬盘的说法错误的是。A.每个计算机主机有且只能有一块硬盘B.硬盘中的数据断电后不会丢失C.硬盘可以进行格式化处理名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 12 页 -6D.CPU 不能够直接访问硬盘

18、中的数据注释：一个主机可以安装多块硬盘48.I/O 设备是指输入/输出(Input/Output,简称 I/O)，指的是一切操作、程序或设备与计算机之间发生的数据输入/输出设备模型传输过程。49.一次中断处理的过程，可以归纳为五个阶段：中断请求、中断判优、中断响应、中断服务和中断返回50.一般中断服务程序的流程分为四大部分？保护现场、中断服务、恢复现场和中断返回51.CPU响应中断的时间是一条指令结束。52.总线周期的四个阶段？申请分配阶段寻址阶段传数阶段结束阶段53.I/O 设备与主机交换信息时，主要有三种方式，即：程序查询方式、？程序中断方式和DMA 方式54.DMA 的中文名称是什么？它

19、有何特点？DMA 的英文拼写是“Direct Memory Access”，汉语的意思就是直接内存访问，是一种不经过 CPU而直接从内存了存取数据的数据交换模式。特点：CPU 与设备并行工作，传送与主程序并行工作55.DMA 工作时：CPU与设备并行工作，传送与主程序并行工作56.在 DMA 方式中，数据传送由 DMA 硬件控制。57.DMA 接口的功能？58.机器数中，补码机器数零的表示形式是唯一的。59.移码常用来表示浮点数的阶码部分；60.移码和补码比较，它们除符号位外，其他各位都相同。61.某机字长8 位，采用补码形式，其中1 位为符号位，则机器数能表示的范围是-128+127 。名师

20、资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 12 页 -762.将十进制 257 转换为十六进制数为 101 。63.两个十六进制数79H和 48H相加，结果是。64.最大的 8 位无符号二进制整数转换成十进制数是 255 。65.设寄存器位数为8 位，机器数采用补码形式（含1 位符号位）。将十进制数-27 存于寄存器中，则寄存器内容为 E5H 。66.设机器数字长为8 位，若 A30（-30），则 A的原码、反码、补码？67.将+12830写成二进制为。68.二进制数 0101001 转换成十六进制数是。69.已知 x补=1.11001，则 x原=；x反=；x移=；-x补=。7

21、0.无符号数的移位称为逻辑移位，逻辑移位的规则是：逻辑左移时，高位移出，低位添0；逻辑右移时，高位移出，低位添1 71.在算术移位中，负数的补码移位规则是：左移，高位移丢，低位添 0 ，右移，低位移丢，高位添 1 。72.设机器数字长8 位（含1 位符号位），若机器数BAH 为原码，则算术右移一位得9DH 。73.不论是作加法还是减法，只有实际参加操作的两个数符号相同，结果与原操作数符号不同，即为溢出。74.若在一个非“0”无符号二进制整数右边加两个“0”，形成一个新的数，则新数的值是原数值的四倍。75.若在机器字长为8 位的机器中，将一个非“0”无符号二进制整数右移两位，形成一个新的数，则新

22、数的值是原数值的。76.某机字长32 位，其中1 位符号位，31 位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为。若用定点小数表示，则最大正小数为。若用定点整数表示，则最小负整数为。77.在原码一位乘中，结果的符号由两原码符号位异或运算结果决定。78.原码一位乘的运算规则是：（1）积符由两原码符号位异或运算结果决定；（2）乘积的数据部分由两数绝对值相乘。79.恢复余数法的特点是：当余数为负时，需要加上除数，将其恢复成原来的余数。80.在原码加减交替除法中，余数大于0，上商“1”，下一步做的运算是。81.浮点数加减运算的步骤是？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 12 页

23、 -882.若浮点数的阶码和尾数都用（1、补码/2、原码）表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是：数符与尾数小数点后第1 位数字相异83.浮点数加减法对阶原则是：。84.在浮点机中基数是隐含的。85.一条计算机指令中，通常应该包含操作码和操作数。86.一条计算机指令中，规定其执行功能的部分称为操作码。87.指令寻址方式有哪些？数据寻址方式有哪些？指令寻址：1.顺序寻址方式 2.跳跃寻址方式操作数寻址：1.隐含寻址 2.立即寻址3.直接寻址4.间接寻址5.寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式6.相对寻址方式7.基址寻址方式8.变址寻址方式9.块寻址方式88.CPU每取出并执行一条指令所需要的全

24、部时间称为指令周期，一条指令周期可能包含的子周期有取指周期、间址周期、执行周期、中断周期。89.有五级流水线，分别完成取指、译码、执行、访存、写寄存器五个阶段，假设完成各个阶段时间为40、60、70、90、50 微秒，则流水线的时钟周期应该取值为 90 。计算：1.若主存 1MB，Cache为 16KB，按 256B 分块，请计算：（1）块内地址是几位？Cache包含多少块？主存包含多少块？（2）若Cache主存层次采用直接映射方式，写出映射关系式，并说明主存的第300块将映射到Cache的哪一个块中。2.一个组相联映射的Cache由 64 块组成，每组内包含4 块。主存包含4096 块，每个

25、字块为 32 字节，按字节编址。试问：（1）主存地址为几位？（2）画出主存的地址格式。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 12 页 -9（3）主存第 128 个字节所在主存块应装入到Cache的哪一组？3.CPU执行一段程序时，Cache 完成存取的次数为6000 次，主存完成存取的次数为300次。已知 Cache 存取周期tc为 30ns，主存的存取周期tm为 170ns。在当 Cache不命中时才启动主存的状态下，分别求：（1）Cache的命中率h。（保留4 位小数）（2）平均访问时间ta。（3）Cache主存系统的访问效率e。（保留4 位小数）平均访问时间=Ca

26、che命中率 Cache 存取周期+Cache失效率主存存取周期 Cache命中 率=3800/（3800+200）=0.95 Cache 失效 率=10.95=0.05 50ns0.95+250ns 0.05=60ns 4.设若主存 2MB，Cache 为 2KB，按 128B分块。问：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 12 页 -10（1）若 Cache 存取周期为30ns，主存存取周期为300ns，平均命中率为97%，求平均访问时间。（2）若 Cache-主存层次采用全相联映射，则主存和Cache 各分多少块？块内地址是多少位？（3）画出主存的地址格式。5.设

27、浮点数的格式如下（阶码和尾数均为补码表示，基数为2）：Es E1E3MsM1M9即：4 位阶码（包括1 位阶符）和10 位尾数（包括1 位数符）。计算：（1）将-35/64 转换为此种格式的浮点数。（2）将 15/128 转换为此种格式的浮点数。6.将+12820写成二进制定点数、浮点数及在定点机和浮点机中的机器数形式。其中数值部分均取10 位，数符取1 位，浮点数阶码取5 位（含 1 位阶符）。7.已知 x=0.01011，y=0.10011，用一般形式和变形补码计算x+y、x-y，同时指出结果是否溢出。8.原码一位乘求x*y。（x=0.1110，y=0.1101）9.用 Booth 乘法（

28、补码一位乘）求（-6）8。（设在机器中，数据表示为一位符号位和四位数值位，部分积用双符号位表示。要求写出每一步运算过程及运算结果）10.设 x=0.1001，y=-0.1111，用原码/补码加减交替除法求xy。（要求写出每一步运算过程及运算结果）分析：1.某机器字长为8 位，试用以下所给芯片设计一个容量为10KB 的存储器。其中RAM为高 8KB，ROM 为低 2KB，选用的RAM 芯片类型为4K8位，ROM 芯片类型为2K4 位，最低地址为0。请计算：（1）该存储器中，RAM 和 ROM 的地址范围分别是多少？（2）每种芯片各需要多少片？并说明各自采用的扩展方式。（3）4K8位 RAM 的数

29、据线和地址线各为多少根？2K4 位 ROM 的数据线和地址线各为多少根？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 12 页 -112.设 CPU共有 16 根地址线，8 根数据线，并用MREQ（低电平有效）作为访存控制信号，R/W 作读/写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有存储芯片：ROM（2K8位，4K8 位，8K8 位），RAM（1K4 位，4K8 位，8K 8位）及 74138 译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适的芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。要求如下：（1）主存地址空间分配：6000H 67FFH为系统程序区，6800H6BFFH

30、为用户程序区。（2）合理选用上述存储芯片并说明各选几片。（3）画出存储芯片的片选逻辑图。3.设 CPU共有 16 根地址线，8 根数据线，并用MREQ（低电平有效）作为访存控制信号，R/W作读/写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有存储芯片：ROM（2K8 位，4K 4位，8K8 位），RAM（1K4 位，2K8 位，4K8 位）及 74138 译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适的芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。要求如下：（1）最小 4K地址为系统程序区，1000H 3FFFH地址范围为用户程序区。（2）指出选用的存储芯片类型及数量，并给出各芯片的地址分配情况。（

31、3）详细画出CPU和存储器连接逻辑图。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 12 页 -124.已知地址总线A15A0（低），双向数据总线D7D0（低），读/写信号线R/W。用 ROM芯片（4K4 位/片）和RAM芯片（2K8 位/片）组成一个半导体存储器，按字节编址。其中ROM 区地址从0000H0FFFH，RAM 区地址从1000H27FFH。问：（1）组成该存储器需要多少块ROM 芯片和多少块RAM 芯片？分别用什么样的扩展方式？（2）各芯片需要连接几根地址线？分别是哪几根？（3）哪几根分配给片选信号线？并写出片选信号的逻辑式。5.某存储器容量为9KB，其中 ROM 区 4KB，用 EPROM 芯片（4K2 位/片）组成；RAM区5KB，用 SRAM 芯片（4K8 位/片和 1K8 位/片）组成。地址总线A13A0（低位）。问：（1）根据存储器容量，EPROM 芯片和 SRAM 芯片各需多少片？（2）EPROM 芯片和 SRAM 芯片各连入哪几根地址线？（3）需要设置几个片选信号，各用于哪几个芯片的选择。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 12 页 -