2023年电大计算机组成原理期末考试试题及答案小抄.docx
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1、电大计算机组成原理期末考试试题及答案小抄选择题1完整的计算机系统应包括 o DA.运算器、存储器和限制器B.外部设备和主机C.主机和好用程序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 o DA. RAM存储器B. ROM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 o BA.多指令流单数据流B.按地址访问并依次执行指令C.堆栈操作D.存储器按内部选择地址4、下列说法中不正确的是 o DA.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
2、件级D.面对高级语言的机器是完全可以实现的5、在下列数中最小的数为 o CA. (101001)2 B. (52)8C. (101001)bcd D. (233) i66、在下列数中最大的数为 o BA. (10010101)2 B. (227) 8C. (143)5D. (96) 167、在机器中,的零的表示形式是唯一的。BA.原码B.补码C.反码D,原码和反码9、针对8位二进制数,下列说法中正确的是 o BA. -127的补码为10000000 B. - 127的反码等于0的移码BC. +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位二进制整数采纳补码表示,且由3个“
3、1”和5个“0”组成,则最小值为 o BA. - 127B. -32C. - 125D. - 310计算机系统中采纳补码运算的目的是为了 o CA.与手工运算方式保持一样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,在计算机中该数表示为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 们可表示的数的范围和精度为 o BA.两者可表示的数的范围和精度相同B.前者可表示的数的范围大但精度低C.后者可表示的数的范围大且精度高D,前者可
4、表示的数的范围大且精度高13、某机字长32位,采纳定点小数表示,符号位为1位,尾数为31位,则可表示的最大正小数为,最小负 小数为 o DA. +(231- 1)B. - (1 - 2-32)C. +(1 - 2-31) %+1D. - (1 - 2-31) % - 114、运算器虽有很多部件组成,但核心部分是 o 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。D异步限制方式的各项操作不采纳统一的时序信号限制,而依据指令或部件的具体状况确定,须要多少时间,就占用多少时间。异步限制方式没有时间上的奢侈,因而提高了机器的效率,但是
5、限制比较困难。联合限制方式是同步限制和异步限制相结合34、指令和数据都存放在主存,如何识别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:(1)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:微指令是限制计算机各部件完成某个基本微操作的吩咐。微操作是指计算机中最基本的、不行再分解的操 作。微指令和微操作是一一对应的,微指令是微
6、操作的限制信号,微操作是微指令的操作过程。微指令是若干个微 吩咐的集合。微程序是机器指令的实时说明器,每一条机器指令都对应一个微程序。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说 明器,微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在限制存储器中的,一般不供应应用户;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点。答:(1)水平型微指令并行操作实力强、效率高并且敏捷性强,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)由水平型微指令说明指令的微程序
7、,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驾驭,而垂直型微指令与指令相像,相对来说比较简洁。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,要求连接到总线上的逻辑部件必需高速运行,以便在某些设备须要运用总线时,能快速 获得总线限制权;而当不再运用总线时,能快速放弃总线限制权。否则,由于一条总线由多种功能部件共用,可能 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与主存储器的信息交换;I/O总线,用于外设与主机的 信息交换。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
8、行数据交换,在高速外设与主 存储器之间可以增设干脆存储器访问(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,它由计算机主频确定;总线周期指总线上两个设备进行一次信息传 输所须要的时间(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 须要的时间。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;而一个指令周期中可 能包含有一个或几个总线周期,也可能一个总线周期都
9、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:主要影响有以下三方面:(1)最大存储容量单总线系统中,最大内存容量必需小于由计算机字长所确定的可能地址总线。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,必需有特地的I/O指令系统单总线系统,访问内存和I/O运用相同指令(3)吞吐量总线数量越多,吞吐实力越大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(限制器)之间的实体部件,是实现主机与外设之间信息交换所必 不行少的硬件支持。41、接口电路应具备哪些基本功能?答:接口电路应具有的基本的功能:(1)数据的
10、暂存与缓冲;(2)保存设备的工作状态;(3)信息交换方 式的限制;(4)通信联络限制;(5)外设的识别;(6)数据格式的变换限制。42、外部设备在系统中如何编址,如何与主机连接?答:通常依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寄存器和主存单元一样看待,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 而也就不须要特地的I/O指令,可以简化CPU的设计。(2)单独编址:为了更清晰地区分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
11、另一种与存储地址无关的I/O地址,CPU也必需具有专用于输入输出操作的I/O指令和限制逻辑。 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交换方式。计算机主机与外设之间的信息交换方式有5种: 程序查询式、中断式、DMA式、通道式、外围处理机方式。从系统结构的观点看,前两种方式是以CPU为中心的限制,都须要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限制,数据可以在主存和外设之间干脆传送。对于最终一种方式,则 是用微型或小型计算机进行输入和输出限制。程序查询和程序中断方式适用于数据
12、传输率比较低的外设,而DMA、 通道和外围处理机运用于数据传输率比较高的外设。程序查询式限制简洁,但系统效率很低;中断式通过服务程序 完成数据交换,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,但只能限制同一类外设; 通道式采纳执行通道程序实现对不同类型设备的限制和管理,并行性进一步提高;外围处理机方式具有更大的敏捷 性和并行性。44、查询方式和中断方式的主要异同点是什么?答:两种方式都是以CPU为中心的限制方式,都须要CPU执行程序来进行I/O数据传送。程序查询式限制简洁, 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成数据交换,实现了主机与外设的并行性。 45
13、、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,系统中出现某些异样状况或特别恳求,CPU暂停它正 在执行的程序,而转去处理所发生的事务;CPU处理完毕后,自动返回到原来被中断了的程序接着运行。中断的作 用:(1)主机与外部设备并行工作;(2)实现实时处理;(3)硬件故障处理;(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:(1)中断优先级有两个方面的含义:(A) 一是中断恳求与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:
14、为了得到较高的效率,一般采纳硬件判 优方法。判优逻辑随着判优方案的不同可有不同的结构,其组成部分既可能在设备接口之中,也可能在CPU内部, 也可能这两部分都有。其作用是确定CPU的响应并且找出最高优先恳求者,假如确定接收这个恳求的话,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其次步,中断恳求之后,中断响应之前。 47、外部设备有哪些主要功能?可以分为哪些大类?各类中有哪些典型设备?答:外部设备的主要功能有数据的输入、输出、 成批存储以及对信息的加工处理等。外部设备可以分为五大类: 输入输出设备、协助存储器、终端设备、过程限制设备和脱机设备。其典型设备有键
15、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:(1)存储密度高,记录容量大,每位价格低;(2)记录介质可以重复运用;(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,机械结构困难,对工作环境要求较严。三、分析与计算题1、设机器字长32位,定点表示,尾数31位,数符1位,问:(1)定点原码整数表示时,最大正数是多少?最大负数是多少?(2)定点原码小数表示时,最大正数是多少?最大负数是多少?答:(D定点原罩整数表示:最大正数:oin in in H1 11111111
16、1111数值二(231- 1) 10最大负数:0111111111111111111111111111数值二 - (231- 1) 10(2)定点原码小数表示:最大正数=(1 - 2)10最大负数二-(1 - 2干)102、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量?(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
17、片内地址。3、设存储器容量为32位,字长64位,模块数m = 8,分别用依次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,则依次存储器和交叉存储器带宽各是多少?答:依次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 位依次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 二 mT = 8 X 200ns =1600ns =16 X 10 -7(S)t1 = T + (m- 1) t =200ns + 7X50ns = 550ns = 5. 5 X 10-7(S)依次存储器带宽 W2 二 q/t2
18、= 512 / (16X10-7)= 32 X 10(位与)交叉存储器带宽 W1 二 q/t1 = 512/ (5.5X10-7)= 73 X 1(/(位与)4、CPU的地址总线16根(A15AO, A0是低位),双向数据总线16根(D15D0),限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(高电平读吩咐,低电平写吩咐)。主存地址空间安排如下:08191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,最终(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 : 8K义16位(
19、限制端仅有! CS), 16位义8位SRAM: 16Kxi 彳立,2KX81立,4Kxi6彳立,8Kxi6 彳立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。8191819232K (SRAM)4uyou20K (空)614294K (SRAM)6553508K (EPROM)图1地址安排状况答:主存地址分布及芯片连接图如图2所示。依据给定条件,选用EPROM 8Kxi6位 芯片1片,SRAM 8KX16 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。Al2-Ao进行片内译码AAi3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
20、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(2-N) *26-X) *26=M得:X二(2-N) *2-M*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 位表示。问:若操作码字段固定为8位,现已设计出m条双操作数指令,n条无操作数指令,在此状况下,这 台计算机最多可以设计出多少条单操作数指令?答:由于设定全部指令采纳8位固定的0P字段,故这台计算机最多的指令条数为28二256条。因此最多还可以设计出(256-m-n)条单操作数指令
21、。7、有4级流水线分别完成取指、指令译码并取数、运算、送结果4步操作,假设完成各步操作的时间依次为100ns、 80nsx 50nso(1)流水线的操作周期应设计为多少?(2)若相邻2条指令发生数据相关,而且在硬件上不实行措施,那么第2条指令要推迟多少时间进行?(3)假如在硬件设计上加以改进,至少需推迟多少时间?解:(1)流水线的操作时钟周期t按四步操作中最长时间来考虑,所以tnOOns。(2)两条指令发生数据相关冲突状况:ADD Ri, R2, R3;R2+R3-RiSUB R4, Ri, R5;RlR5-R4两条指令在流水线中执行状况如表6-4所示:ADD指令在时钟4时将结果写入寄存器堆(
22、RD ,但SUB指令在时钟3时读寄存器堆(R。原来ADD指令应先 写入R1, SUB指令后读Ri,结果变成SUB指令先读Ri, ADD指令后写R,因而了发生两条指令间数据相关。假如硬 件上不实行措施,第2条指令SUB应至少推迟2个操作时钟周期(2X 100ns)。(3)假如硬件上加以改进(实行旁路技术),可推迟1个操作时钟周期(100ns)。8、指令流水线右取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写回寄存器堆(WB)五个过程段,共有20条指令 连续输入此流水线。(1)画出流水处理的时空图,假设时钟周期为100ns。(2)求流水线的实际吞吐率(单位时间里执行完毕的指令数)。(2
23、)H = 8.33 *1()6 条/秒(K + l)r (5 + 20 1)*100*10-99、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/s10、某磁盘组有6片磁盘,每片可有2个记录面,存储区域内径为22cm,外径为33cm,道密度40道/cm,位密度 400b/cm,转速 2400 r/mino试问:(1)共有多少个存储面可用?(2)共有多少个圆柱面?(3)整个磁盘组的
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