三、计算题（共20分）
三、 (5分)已知：两浮点数x = 0.1101×210，y = 0.1011×201 求：x + y
1、（5分）计算题 答：x 、y 在机器中以补码表示为（1分）
[x]补 = 00,10; 00.1101 [y]补 = 00,01; 00.1011 ① 对阶 （2分）
[△j ]补 = [j x ]补- [j y ]补 = 00,10 + 11,11 = 00,01
即△j = 1，表示y 的阶码比x 的阶码小1，因此将y 的尾数向右移1位，阶码相应加1,即
补][y '= 00,10; 00.0101
这时补][y '的阶码与[x]补的阶码相等，阶差为0，表示对阶完毕。 ② 求和 （2分）
00.1101 + 11.0101
01.0010
补
y ][S '补x ][S '补
y x ]S [S '+即[x+y]补 = 00,10; 01.0010
③ 右规（1分）
运算结果两符号位不等，表示尾数之和绝对值大于1，需右规，即将尾数之和向右移1位，阶码加1，故得
[x+y]补 = 00,11; 00.1001 则 x+y = 0.1001×211
三、 (10分)设机器字长为8位(含1位符号位)，已知X ＝－11／64，Y ＝13／128，用补码
运算规则计算X ＋Y 、X －Y 的值(写出计算过程)。
2、（共10分）
(1) （结果正确无过程只得2分）
X = 1.001011 [X]补 = 1.110101 (1分) Y = 0.0001101 [Y]补 = 0.0001101 [-Y]补 = 1.1110011 (1分) [X+Y]补 = 1.110101 + 0.0001101 = 1.1110111 X+Y = -0.0001001 (4分) （2） [X-Y]补 = [X]补 + [-Y]补 = 1.110101 + 1.1110011 = 1.1011101 X-Y = 0.0100011
三、 (5分)写出1100对应的按配偶原则配置海明码的过程。 3、(共5分) （结果正确无过程只得2分） ∵ b 4b 3b 2b 1 = 1100
则C 1 = b 4⊕b 3⊕b 1 = 1⊕1⊕0 = 0
C2 = b4⊕b2⊕b1 = 1⊕0⊕0 = 1
C4 = b3⊕b2⊕b1 = 1⊕0⊕0 = 1 (3分)
∴1100的海明码是C1C2b4C4b3b2b1 = 0111100 (2分)
四、问答题（共30分）
1．(8分)某计算机指令系统格式如图所示，请回答下列问题：
（1）该指令系统最多可有多少条指令？
（2）寻址方式可以有几种？
（3）对于立即寻址的指令，操作数的数值范围是多少(有符号整数)？
（4）对于直接寻址的指令，可寻址的内存空间有多大？
1、(共8分)
(1) ∵操作码为6位，∴操作种类有26 = 64种（2分）
(2) ∵寻址方式位为2位，∴寻址方式 4种（2分）
(3) 采用立即寻址，操作数的数值范围是–128 ～ +127 （2分）
(4) 采用直接寻址，可寻址的内存空间是 256 (0 ～ 255) （2分）
2. (9分)以单总线的CPU数据通路结构为背景，写出完成加法指令ADD @R3,R1,R2的操作
过程(包括取指过程)。本指令功能是将寄存器R1和R2中的数相加，结果送入地址为R3的主存储器中。
2、(共9分)
取指周期 PC→MAR 1→R M(MAR)→MDR MDR→IR (PC)+1→PC （3分）执行周期 R1→Y (R2)+(Y)→Z （3分）间址周期 R3→MAR Z→MDR 1→W MDR→M(MAR) （3分）
3. (5分)某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要
求优先顺序改为L3,L2,L4,L0,L1，写出各中断源的屏蔽字。
3、（5分）（每写对一个屏蔽字1分）
4．（4分）“在计算机中，原码和反码不能表示 -1。”这种说法是否正确，为什么？4．（4分）
答：“在计算机中，原码和反码不能表示-1。”这种说法是错误的。因为对于整数而言，这种说法不成立。假设机器字长为8位（含1位符号位），在整数定点机中，[-1]原= 1,0000001 [-1]补= 1,1111111 [-1]反= 1,1111110。在小数定点机中，-1的原码和反码不能表示，而
[-1]补= 1.0000000。
5．（4分）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。
5．（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。
1、(5分)设机器数字长为8位（含一位符号位在内），若A = +15，B = +24，求 [A-B]补并还原成真值。 1、（5分）
∵ A = +15 = +0001111，B = +24 = +0011000 （1分） ∴ [A]补 = 0,0001111，[B]补 = 0,0011000，[-B]补 = 1,1101000 （1分）
则[A-B]补 = [A]补 + [-B]补 = 0,0001111 +1,1101000 1,1110111
（1分）
∴ [A -B]补 = 1,1110111 （1分） 故 A -B = -0001001 = -9 （1分） 2、（5分）设浮点数格式为：数符1位、阶符1位、阶码4位，用原码表示，尾数10位，
用补码表示（格式见下图）。写出102427
-所对应的机器数（用十六进制表示，写出计算过程）。
2．（共5分）
-27/1024 = - 0.0000011011 = - 0.11011 × 2-5 （2分）
数符:1 阶符：1 阶码: 0101 尾数:0010100000 结果：D4A0H （3分）
3、（10分）请用补码比较法(Booth 算法)计算x ·y = ？ x =0.0101，y = -0.0101，列出计算过程。
四、问答题（共30分）
（6分）设x = +1611，y = +16
7
，试用变形补码计算x + y 。 1、（共6分）
答：∵ x = +
1611 = 0.1011，y = +167
= 0.0111 ∴补[x]'= 00.1011， 补
'[y ] = 00.0111 （2分）
则 补[x]'+补'[y] = 00 .1011
（2分） 此时，符号位为“01”，表示溢出，又因第一位符号位为“0”，表示结果的真正符号，故“01”表示正溢出。 2、（6分）一个双面5英寸软盘片，每面40个磁道，每磁道8个扇区，每个扇区512个字节，试问盘片容量为多少？该盘驱动器转速为600转／分，则平均等待时间为多少？最大传输速率为多少？
2、（6分）
软盘总容量＝面数×每面道数×每道扇区数×每扇区字节数
＝2×40×8×512＝320KB （2分）
平均等待时间为一转所需时间的一半，即
1/2×(60秒/600)＝50ms （2分）
盘每秒转10圈，每圈读一个磁道，为512×8＝4096字节，所以最大数据传输率为 4096字节×10/S ＝40KB/S 3、（
8分）假设阶码取3位，尾数取6位(均不包括符号位)，机器数形式自定，浮点数运
算规则计算下式结果并给出真值。
3、（8分）24×13/16
四、问答题（共30分）
1．（5分）某机主存容量为4M×32位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备129种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址方式。
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）； （3）一次间址的寻址范围（十进制表示）； （4）相对寻址的位移量（十进制表示）。
1．（5分）答：
（1）一地址指令格式为（1分）
OP 操作码字段，共9位，可反映129种操作；
M 寻址方式特征字段，共3位，可反映6种寻址方式；
A 形式地址字段，共32 –9 – 3 = 20位（1分）
（2）直接寻址的最大范围为220 = 2048 （1分）
（3）由于存储字长为32位，故一次间址的寻址范围为232 （1分）
相对寻址的位移量为– 1024 ~ + 1023
2．（5分）能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快，为什么？
2．（5分）答：不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关，还与机器周期中所含的时钟周期数以及指令周期中所含的机器周期数有关。同样主频的机器，由于机器周期所含时钟周期数不同，机器的速度也不同。机器周期中所含时钟周期数少的机器，速度更快。
此外，机器的速度还和其他很多因素有关，如主存的速度、机器是否配有Cache、总线的数据传输率、以及机器是否采用流水技术等等。机器速度还可以用MIPS（每秒执行百万条指令数）和CPI（执行一条指令所需的时钟周期数来衡量）。
上述几点答对5点给5分，最多不超过5分。
3．（5分）某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L1,L0，写出各中断源的屏蔽字。
3．（5分）答：（每写对一个屏蔽字得1分）
设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：
4．（5分）程序查询方式和程序中断方式都要由程序实现外围设备的输入／输出，它们有何不同？
4．（5分）
程序查询方式是用户在程序中按排一段输入输出程序，它由I/O指令、测试指令和转移指令等组成。CPU一旦启动I/O后，就进入这段程序，时刻查询I/O准备的情况，若未准备就绪就踏步等待；若准备就绪就实现传送。输入输出的全部过程中，CPU停止自身的操作。
程序中断方式虽也要用程序实现外部设务的输入、输出，但它只是以中断服务程序的形式插入到用户现行程序中。即CPU启动I/O后，继续自身的工作，不必查询I/O的状态。而I/O被启动后，便进入自身的准备阶段，当其准备就绪时，向CPIJ提出中断请求，此时若满足条件，CPU暂停现行程序，转入该设备的中断服务程序，在服务程序中实现数据的传送。
5、（10分）请简述一位原码乘法运算规则，现给出下列逻辑部件及其在乘法器中的位置
和部分连线，且已知[X]原＝1.11011，[Y]原＝1.10011。 （1）请完善该一位原码乘法器的原理图。
（2）运算开始时寄存器A 、B 、C 存放的是什么值？ （3）运算结束后，寄存器A 、B 、
C 存放的又是什么值？
说明： (1)ALU ： ADD=>A+B SUB=>A-B ； (2)寄存器 C 具有左右移位功能，寄存器A 、B 没有移位功能；
(3)寄存器 A 为累加器，其输出值可直接送到ALU 的A 端； (4)移位器 S 的功能有：LS-左移1位、
RS-右移1位、DM-直送；
(5)其它“与、或”等逻辑门电路自选。
1、（10分）某8位微型机地址码为16位，若使用4K ?4位的RAM 芯片组成模块板结构的存
储器，试问：
（1）该机所允许的最大主存空间是多少？
（2）若每个模块板为8K ?8位，共需几个模块板？ （3）每个模块板内共有几片RAM 芯片？ （4）共有多少片RAM ？
（5）CPU 如何选择各模块板？ 1．（共10分,每小问2分）
（1）该机所允许的最大主存空间是64KB ；
（2）若每个模块板为8K ?8位，共需8个模块板； （3）每个模块板内共有4片RAM 芯片； （4）共有32片RAM ；
（5）CPU 如何选择各模块板？CPU 的高3位地址线经3-8译码器，输出8个选通信号，
分别选择8个模块板。 2、（10分）某CPU 内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。
假设指令字长等于机器字长，试回答：
（1）如果主存可直接或间接寻址，采用“寄存器?存储器”型指令，能直接寻址的最
大存储空间是多少？画出指令格式并说明各字段的含义；
（2）如果采用通用寄存器作间址寄存器，则上述“寄存器?存储器”型指令的指令格式有何特点？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间？ 2、（共10分）
0 +1
(1) 寄存器?存储器”型指令，寄存器地址占5位，存储器地址占32-6-5=21位，
21(2) 采用通用寄存器作间址寄存器，则操作码可以达到22位，可用于增加条件执
32
3、 (10分）设某机有四个中断源A 、B 、C 、D ，其硬件排队优先次序为A > B > C > D ，
现要求将中断处理次序改为D > A > C > B 。
（1）写出每个中断源对应的屏蔽字(设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽)。 （2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU 执行程序的轨迹。设每
个中断源的中断服务程序时间均为20μS 。
三、计算题（共20分）
1. （5分）已知：A = 16
11-，B = 167
- 求：[A+B]补
1、（共5分） 答：由A = 1611-
= -0.1011，B = 16
7
- = -0.011 （1分） 得 [A]补 = 1.0101，[B]补 = 1.1001 （1分）
程序
∴ [A+B]补 = [A]补 = 1.0101 +[B]
= 1.1001 （2分）
两操作数符号均为1，结果的符号为0，故为溢出。（1分）
2. （5分）已知接收到的海明码（按配偶原则配置）为1100100，检查该代码是否出错？
第几位出错？
2、（共5分）1100100（3分）第6位错（2分）
3.（10分）用补码Booth 算法计算x ·y = ？ x =0.0101，y = -0.0101，列出计算过程。 3、（共10分）
[x*y]补 = 11100111 x*y = -0011001 = -25
四、问答题（共30分）
1、（10分）为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种，各有何特点？
1、（共10分）
如多个主设备同时要使用总线时，就由总线控制器的判优，仲裁逻辑按一定的优先级顺序，确定那个主设备能使用总线，只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。(4分)
常见的集中式总线控制有三种：(各2分)
⑴ 链式查询：其特点是只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感。
⑵ 计数器定时查询：其特点是，计数可以从“0”开始，此时设备的优先次序是固定的，计数也可以从终止点开始，既是一种循环方式，此时设备使用总线的优先级相等，计数器的初始值还可以由程序设置，故优先次序可以改变。此外，对电路故障不如链式查询
方式敏感，但增加了主控线数，控制也较复杂。
⑶独立请求方式：其特点是：响应速度快，优先次序控制灵活（通过程序改变），但控制线数量多，总线控制更复杂。独立请求方式响应时间最快，链式查询对电路故障最敏感。
2、（10分）某机主存容量为4M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具
备97种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址五种寻址方式。
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；
（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；
（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；
（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。
2．（10分）答：
（4）一地址指令格式为（2分）
OP 操作码字段，共7位，可反映120种操作；
M 寻址方式特征字段，共3位，可反映5种寻址方式；
A 形式地址字段，共16 – 7 – 3 = 6位
（5）直接寻址的最大范围为26 = 64 （2分）
（6）由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 （2分）
（7）相对寻址的位移量为– 32 ~ + 31 （2分）
3、（5分）某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0，L1，L2，L3，L4，
现要求优先顺序改为L4，L2，L3，L0，L1，写出各中断源的屏蔽字。
3．（5分）答：（每写对一个屏蔽字1分）
设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：
4、(5分)设CPU 内有下列部件：PC 、IR 、SP 、AC 、MAR 、MDR 和CU(见下图),写出间接寻址的取数指令LDA @X 在取指周期、间指周期、执行周期的微操作命令。
4、（5分）
取指周期：PC →MAR →M,CU →M,M →MDR →IR PC+1→(PC)
间指周期：IR(Ad)→MAR →M,CU →M,M →MDR
执行周期：MDR →MAR →M,CU →M,M →MDR →R0 1、（5分）设某机主频为8MHz ，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5
个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS ？若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS ？ 1、（5分）计算题 答：x 、y 在机器中以补码表示为（1分）
[x]补 = 00,10; 00.1101 [y]补 = 00,01; 00.1011 ① 对阶 （2分）
[△j ]补 = [j x ]补- [j y ]补 = 00,10 + 11,11 = 00,01
即△j = 1，表示y 的阶码比x 的阶码小1，因此将y 的尾数向右移1位，阶码相应加1,即
补][y '= 00,10; 00.0101
这时补][y '的阶码与[x]补的阶码相等，阶差为0，表示对阶完毕。 ② 求和 （2分）
00.1101
+ 11.0101 01.0010
补
y
]
[S'
补
x
]
[S'
补
y
x
]
S
[S'
+
即[x+y]补=00,10; 01.0010
③右规（1分）
运算结果两符号位不等，表示尾数之和绝对值大于1，需右规，即将尾数之和向右移1位，阶码加1，故得
[x+y]补=00,11; 00.1001 则x+y=0.1001×211
2、（5分）某浮点数字长32位，其中阶码8位（含阶符1位），以2为底，补码表示；尾
数24位（含数符1位），补码表示（如下图）。
写出十进制真值－11/1024对应该种格式浮点数的十六进制代码。
2、（共10分）
(1) （结果正确无过程只得2分）
X = 1.001011 [X]补 = 1.110101 (1分) Y = 0.0001101 [Y]补 = 0.0001101 [-Y]补 = 1.1110011 (1分)
[X+Y]补 = 1.110101 + 0.0001101 = 1.1110111 X+Y = -0.0001001 (4分)
（2） [X-Y]补 = [X]补 + [-Y]补 = 1.110101 + 1.1110011 = 1.1011101
X-Y = 0.0100011
3.（10分）已知 x = - 0.01111 ，y = +0.11001，
求[ x ]补，[ -x ]补，[ y ]补，[ -y ]补，x + y = ？，x – y = ？
3、(共5分) （结果正确无过程只得2分）
∵ b4b3b2b1 = 1100
则C1 = b4⊕b3⊕b1 = 1⊕1⊕0 = 0
C2 = b4⊕b2⊕b1 = 1⊕0⊕0 = 1
C4 = b3⊕b2⊕b1 = 1⊕0⊕0 = 1 (3分)
∴1100的海明码是C1C2b4C4b3b2b1 = 0111100 (2分)
四、问答题（共30分）
1.(8分)设某机有四个中断源A、B、C、D，其硬件排队优先次序为A > B > C > D，现
要求将中断处理次序改为D > A > C > B。
（1）写出每个中断源对应的屏蔽字。
（2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设每
1．（共8分）
答：（1）在中断处理次序改为D > A > C > B后，每个中断源新的屏蔽字如下表所示。
（4分，每个屏蔽字1分）
表各中断源对应的屏蔽字
（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如下图所示。（4分）
2.(9分)某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址。机器配备有如下硬
件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器R X和基址寄存器R B，均为16位。
（1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？
一次间址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。
（2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围又是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。
（3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？需增设那些硬件？2．（共9分，每小题3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
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
其中 OP、M的含义同上；
AD1∥AD2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。
3．（6分）为什么外围设备要通过接口与CPU相连？接口有哪些功能？
3．（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。
（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．（7分）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。
（1）假设要求在取指周期由ALU完成(PC)+1→PC的操作（即ALU可以对它的一个源操作数完成加1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。（2）写出指令ADD # α（#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。
4. (共7分)
(1) 取指周期的微操作命令及节拍安排如下：
T0PC→MAR，1→R
T1M(MAR)→MDR，(PC)+1→R2
T2MDR→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→R1
T1(R1)+(ACC)→R2；ACC通过总线送ALU
T2R2→ACC；结果→ACC
１、(5分)设浮点数字长为32位，欲表示±6万的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取1位外，阶码和尾数各取几位？按这样分配，该浮点数溢出的条件是什么？
1、(5分)
答：因为216 = 65536
则±6万的十进制数需16位二进制数表示。
对于尾数为16位的浮点数，因16需用5位二进制数表示，即
(16)10= (10000)2，
故除阶符外，阶码至少取5位。为了保证数的最大精度，最终阶码取5位，
尾数取32 -1 -1 -5 = 25位。
按这样分配，当阶码大于+31时，浮点数溢出，需中断处理。
2、(5分)对四位有效信息1000作CRC编码，设生成多项式G（ｘ）＝ｘ３＋ｘ２＋１。2、(5分)
ｘ３（ｘ３＋ｘ２＋１）＝ｘ６＋ｘ５＋ｘ３ CRC 编码为1101000
3、(5分)设浮点数格式为：数符1位、阶符1位、阶码4位，用原码表示，尾数10位，用补码表示（格式见下图）。写出102427
-所对应的机器数（用十六进制表示，写出计算过程）。
3、(5分)
-27/1024 = - 0.0000011011 = - 0.11011 × 2-5
数符:1 阶符：1 阶码: 0101 尾数:0010100000 结果：D4A0H
4．（5分）设机器数字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算(包括计算步骤)。
A =3219
， B =12817-，求A + B 。
4．（5分）[A]补 = 0.10011 B = -0.0010001 [B]补 = 1.1101111
0.1001100 + 1.1101111 10.0111011
不溢出，[A+B]补 = 0.0111011 A+B = 0.0111011=
四、问答题（共30分）
1．（10分）某机主存容量为4M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备85种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址方式。
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）； （3）一次间址的寻址范围（十进制表示）； （4）相对寻址的位移量（十进制表示）。 1．（10分）答：
（8）一地址指令格式为（2分）
OP 操作码字段，共7位，可反映85种操作；
M 寻址方式特征字段，共3位，可反映6种寻址方式；
A 形式地址字段，共16 –7 – 3 = 6位（2分）
（9）直接寻址的最大范围为26 =64 （2分）
（10）由于存储字长为32位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536（2分）
相对寻址的位移量为– 32 ~ + 31
2.（5分）在一个16位总线中，时钟频率为50MHz，总线数据传输周期为4个时钟周期，
一个周期传输一个字，问：
（1）总线的数据传输率是多少？
（2）为了提高数据传输率，将总线的数据线改为32位，这时的数据传输率是多少？
（3）在（1）的情况下，将时钟频率加倍，问这时的数据传输率是多少？
2．（5分）答：程序查询方式是用户在程序中安排一段输入输出程序，它由I/O指令、测试指令和转移指令等组成。CPU一旦启动I/O后，就进入这段程序，时刻查询I/O准备的情况，若未准备就绪就踏步等待；若准备就绪就实现传送。在输入输出的全部过程中，CPU停止自身的操作。
程序中断方式虽也要用程序实现外部设备的输入、输出，但它只是以中断服务程序的形式插入到用户现行程序中。即CPU启动I/O后，继续自身的工作，不必查询I/O的状态。而I/O被启动后，便进入自身的准备阶段，当其准备就绪时，向CPU提出中断请求，此时若满足条件，CPU暂停现行程序，转入该设备的中断服务程序，在服务程序中实现数据的传送。
3、（5分）某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要
求优先顺序改为L4,L3,L2,L1,L0，写出各中断源的屏蔽字。
3．（5分）答：（每写对一个屏蔽字1分）
设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：
4、（10分）主机框图如下：
（1）若存储器容量为64K ×32位，指出图中各寄存器的位数；
（2）写出组合逻辑控制器完成 ADD X （X 为主存地址）指令发出的全部微操作命令
及节拍安排。 4
（2）（5分） T0 PC →MAR
1→R
T1 M(MAR)→MDR
(PC)+1→PC T2 MDR →IR OP(IR)→ID
T0 Ad(IR)→MAR 1→R T1
M(MAR)→MDR
五、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）。现有下列存储芯片：1K ×4位RAM ，4K ×8位RAM ，2K ×8位ROM ，以及74138译码器和各种门电路，如图所示。画出CPU 与存储器连接图，要求：
（1）主存地址空间分配：8000H ～87FFH 为系统程序区,8800H ～8BFFH 为用户程序区。 （2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？ （3）详细画出存储芯片的片选逻辑。
五、设计题（共10分）
（1）根据主存地址空间分配为： （2分）
A 15 … A 11 … A 7 … A 3 … A 0
?
??
111111111110000100000000000000012K ×8位
?
??
11111
1111
1010
00100000000000100011K ×4位
（2）选出所用芯片类型及数量 2K ×8位ROM 1片 （1分） 1K ×4位RAM 2片 （1分）
CPU 与存储芯片的连接图如图所示（6分）
五、设计题（10分）
设CPU 共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ （低电平有效）作访存控制信号，作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）
。现有下列存储芯片： ROM （2K ?8位，4K ?4位，8K ?8位）， RAM （1K ?4位，2K ?8位，4K ?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芯片，画出CPU 和存储芯片的连接图。要求： （1）最小4K 地址为系统程序区，4096~16383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； （3）详细画出片选逻辑。
第一章计算机系统概论 计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。 计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。 习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分？ 主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备 5什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字 7指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序 第二章运算方法和运算器 按 对阶操作。
直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。 1第三章 内部存储器 CPU 能直接访问内存（cache 、主 存） 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。 cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache 体系，指令cache 与数据cache 分设体 系。要求cache 的命中率接近于1 适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。 习题： 1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： （1）该存储器能存储多少个字节的信息？ （2）如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片； （3）需要多少位地址做芯片选择？ (1)字节M 4832*220= (2)片84*28 *51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问： （1） 若每个内存条16M ×64位，共需几个内存条？ （2）每个内存条共有多少DRAM 芯片？ （3）主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选
填空题 1. 计算机系统的层次结构由低级到高级为（微程序设计级）、（一般机器级）、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。 2. 计算机系统中，传输信息基本有四种方式：（并行传送）、（串行传送）串并行传送、分时传送。 3. Cache的替换算法有（先进先出算法）和（最近最少使用算法） 4. 按CPU能否禁止中断的进入分类，中断分为（可屏蔽中断）和（不可屏蔽中断）。 5. CPU的操作控制器有（存储程序型）和（逻辑控制型）、组合型等几种。 6. 一个具有k级过程的流水线处理n个任务需要的时钟周期数为（k+n-1）。 7. 总线可分为（地址总线）（数据总线）和控制总线三类。 8. 输入输入设备的编址方式有（存储器映像编址）和（I/O独立编址）。 9. CISC指（复杂指令集计算机），RISC指（精简指令集计算机）。 10. 从机器指令的结构分，机器指令由（操作码）和（地址码）组成 21.存储器的访问有存储器的读和存储器两种操作。 22.标准的ASCII码用7位二进制表示，共有128个编码。 23.在cache的直接映像方式中主存的地址分为区号、块号和块内地址三部分。 24.在cache的全相联映像方式中主存的地址分为主存块号和块内地址两部分。 25.虚拟存储器主要解决主存储器的容量问题。 26.一条指令的格式通常由操作码确定，指令译码器对操作码译码后才能知道指令的功 能，同时也明确了指令中个字段的划分。 27.为了执行指令，控制器必须按照一定的时序生成控制信号，生成控制信号的方法主要 有硬件连线逻辑方式和微程序方式。 28.条件转移指令可以将比较操作设计成条件转移指令的一部分，优点是不需要寄存
2. （2000）10化成十六进制数是______。 A．（7CD）16 B.（7D0）16 C.（7E0）16 D.（7F0）16 3. 下列数中最大的数是______。 A．（10011001）2 B.（227）8 C.（98）16 D.（152）10 4. ______表示法主要用于表示浮点数中的阶码。 A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码 5. 在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是______。 A. BCD码 B. 16进制 C. 格雷码 D. ASCⅡ码 6. 下列有关运算器的描述中，______是正确的。 A.只做算术运算，不做逻辑运算 B. 只做加法 C.能暂时存放运算结果 D. 既做算术运算，又做逻辑运算 7. EPROM是指______。 A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器 8. Intel80486是32位微处理器，Pentium是______位微处理器。 Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４ ９. 设［X］补=1.x1x2x3x4,当满足______时，X > -1/2成立。 Ａ．x1必须为1，x2x3x4至少有一个为1 Ｂ．x1必须为1，x2x3x4任意 Ｃ．x1必须为0，x2x3x4至少有一个为1 Ｄ．x1必须为0，x2x3x4任意 10. CPU主要包括______。 A.控制器 B.控制器、运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU和主存 11. 信息只用一条传输线，且采用脉冲传输的方式称为______。 A.串行传输 B.并行传输 C.并串行传输 D.分时传输 12. 以下四种类型指令中，执行时间最长的是______。 A. RR型 B. RS型 C. SS型 D.程序控制指令 13. 下列______属于应用软件。 A. 操作系统 B. 编译系统 C. 连接程序 D.文本处理 14. 在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。 A. 增加内存容量 B. 提高内存可靠性 C. 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 D. 增加内存容量，同时加快存取速度 15. 某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用______作为存储芯片。 A. SRAM B. 闪速存储器 C. cache D.辅助存储器 16. 设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，这种寻址方式的有效地址为______。 A. EA=(X)+D B. EA=(X)+(D) C.EA=((X)+D) D. EA=((X)+(D)) 17. 在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为______。 1
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。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/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_。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 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； C．DMA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
一、填空、选择或判断 1.多核处理机是空间并行计算机，它有___多__个CPU。 2.计算机的发展大致经历了五代变化，其中第四代是1972-1990 年的_大规模和超大规 模集成电路______计算机为代表。 3.计算机从第三代起，与IC电路集成度技术的发展密切相关。描述这种关系的是_摩尔__ 定律。 4.1971年，英特尔公司开发出世界上第一片4位微处理器__Intel 4004_____。首次将CPU 的所有元件都放入同一块芯片之内。 5.1978年，英特尔公司开发的___Intel 8086_______是世界上第1片通用16位微处理器， 可寻址存储器是_1MB______。 6.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是__物理器件性能所致___。 7.冯。诺依曼计算机工作方式的基本特点是__按地址访问并顺序执行指令_____。 8.20世纪50年代，为了发挥__硬件设备_____的效率，提出了_多道程序___技术，从而发 展了操作系统，通过它对__硬软资源______进行管理和调度。 9.计算机硬件能直接执行的只有__机器语言_________ 。 10.完整的计算机系统应包括__配套的硬件设备和软件系统______。 11.计算机的硬件是有形的电子器件构成，它包括_运算器__、_控制器_、_存储器__、_适配器_、_系统总线__、__外部设备__。 12.当前的中央处理机包括__运算器_____、_控制器_____、__存储器_____。 13.计算机的软件通常分为__系统软件_______和___应用软件_____两大类。 14.用来管理计算机系统的资源并调度用户的作业程序的软件称为__操作系统_____，负责将_高级____-语言的源程序翻译成目标程序的软件称为___编译系统____。 15.计算机系统中的存储器分为__内存____和__外存______。在CPU执行程序时，必须将 指令存放在__内存______中。 16.计算机存储器的最小单位为___位______。1KB容量的存储器能够存储___8192_____个这样的基本单位。 17.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_总线_____。就其所传送的信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括__数据__、__地址__和__控制____信息。 18.指令周期由__取指____ 周期和__执行_____周期组成。 19.下列数中最小的数为_______. A (101001)2 B(52)8 C (101001)BCD D(233)16 20.下列数中最大的数为 A ()2 B(227)8 C (96)16D(143)5 21.在机器数中，________的零的表示形式是唯一的。 A原码B补码C反码D原码和反码 22.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正 小数为___C____，最小负小数为___D_____ A +(231-1) B -(1-2-32) C +(1-2-31)≈+1 D-(1-2-31)≈-1 23.某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正 整数为___A____，最小负整数为___D_____ A +(231-1) B -(1-2-32)
二、填空题 1 字符信息是符号数据，属于处理（非数值）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCII）码。P23 2 按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S（1位）、阶码E（8位）、尾数M（23位）三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值（e）加上一个固定的偏移值（127）。P17 3 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（空间）并行技术，后者采用（时间）并行技术。P86 4 衡量总线性能的重要指标是（总线带宽），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/s）。P185 5 在计算机术语中，将ALU控制器和（）存储器合在一起称为（）。 6 数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。P19-P21 7 广泛使用的（SRAM）和（DRAM）都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。P67 8 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（存储周期）和（存储器带宽）。P67 9 形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是（顺序）寻址，遇到转移指令时（跳跃）寻址。P112 10 CPU从（主存中）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（指令周期）。 11 定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示
的整数范围是（-2的31次方到2的31次方减1 ）。P20 12 IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（+［1+（1-2 ）］×2 ）。 13 浮点加、减法运算的步骤是（0操作处理）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数进行加或减运算）、（结果规格化并进行舍入处理）、（溢出处理）。P54 14 某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要（14）条。64×1024KB=2048KB(寻址范32围)=2048×8(化为字的形式)=214 15一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共（20）位，其中主存字块标记应为（9）位，组地址应为（5）位，Cache地址共（13）位。 16 CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（CPU周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。P131 17 计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、（汇编语言）级、（高级语言）级。P13 18十进制数在计算机内有两种表示形式：（字符串）形式和（压缩的十进制数串）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。P19 19一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，
计算机组成原理试题 一、选择题 （ c ）1、在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是下面哪项。 A．计算机可以存储大量信息 B．计算机能代替人的脑力劳动 C．计算机是一种信息处理机 D．计算机可实现高速运算 （ c ）2、计算机硬件能直接执行的只能是下面哪项。 A．符号语言 B．汇编语言 C．机器语言 D．机器语言和汇编语言 （ c ）3、运算器的核心部件是下面哪项。 A．数据总线 B．数据选择器 C．算术逻辑运算部件 D．累加寄存器 （ c ）4、对于存储器主要作用，下面哪项说法正确。 A．存放程序 B．存放数据 C．存放程序和数据 D．存放微程序 （ c ）5、至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是下面哪项。 A．节约元件 B．运算速度快 C．物理器件性能决定 D．信息处理方便（ a ）6、CPU中有若干寄存器，其中存放存储器中数据的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．数据寄存器 D．指令寄存器（d？）7、CPU中有若干寄存器，其中存放机器指令的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．数据寄存器 （ c ）8、CPU中有若干寄存器，存放CPU将要执行的下一条指令地址的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．数据寄存器 C．程序计数器 D．指令寄存器 （c）9、CPU中程序状态寄存器中的各个状态标志位是依据下面哪项来置位的。 A．CPU已执行的指令 B．CPU将要执行的指令 C．算术逻辑部件上次的运算结果 D．累加器中的数据 （ b ）10、为协调计算机各部件的工作，需要下面哪项来提供统一的时钟。 A．总线缓冲器 B．时钟发生器 C．总线控制器 D．操作命令发生器 （ c ）11、下列各种数制的数中最小的数是下面哪项。 A．(101001)2 B．(52)8 C．（101001）BCD D．(233)H （ d ）12、下列各种数制的数中最大的数是下面哪项。 A．(1001011)2 B．75 C．(112)8 D．(4F)H （ b ）13、将十进制数15/2表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）是下面哪项。 A．01101110 B．01101111 C．01111111 D．11111111
计算机组成原理期末考试试题及答案 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
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______。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．______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______。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/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______。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用______，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第______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______。 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______。 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 D．以上都不对。 9．一个节拍信号的宽度是指______。 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______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______。 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；
计算机组成原理题集含答案 题库题目总数：293 第一章单选题 1、控制器、运算器和存储器合起来一般称为（主机）： I/O部件 内存储器 外存储器 主机 2、冯?诺依曼机工作方式的基本特点是（按地址访问并顺序执行指令）：按地址访问并顺序执行指令 精确结果处理 存储器按内部地址访问 自动工作 3、输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为（外围设备）： I/O系统 外围设备 外存储器 执行部件 4、计算机硬件能直接识别和执行的语言是（机器语言）： 高级语言 汇编语言 机器语言 符号语言 判断题
5、若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称数据字(错)。 6、若某计算机字是运算操作的对象，即代表要处理的数据，则称指令字（错）。 7、数字计算机的特点：数值由数字量（如二进制位）来表示，运算按位进行。（对） 8、模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的。（对） 填空题 9、系统软件包括：服务程序、语言程序、（操作系统）、数据库管理系统。 10、计算机系统的发展按其核心部件采用器件技术来看经历了五代的变化，分别是（电子管）、（晶体管）、（集成电路）、（大规模集成电路）、（巨大规模集成电路）五个部分。 11、计算机系统是一个由硬件和软件组成的多级层次结构，这通常由（微程序级）、（一般机器级）、（操作系统级）、（汇编语言级）和（高级语言级）等组成，在每一级上都可以进行（程序设计）。 12、计算机的软件一般分为（系统软件）和（应用软件）两大部分。 13、计算机的硬件基本组成包括（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备）五个部分。 简答题 14、什么是存储容量？什么是单元地址？ 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。灭个存储单元都有编号，称为单元地址。 15、什么是外存？简述其功能。 外存：为了扩大存储容量，又不使成本有很大的提高，在计算机中还配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。外存可存储大量的信息，计算机需要使用时，再调入内存。 16、什么是内存？简述其功能。 内存：一般由半导体存储器构成，装在底版上，可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储器，简称内存。用来存放经常使用的程序和数据。。 17、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。 18、什么是适配器？简述其功能。 适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调的工作。
武汉大学计算机学院 2007-2008学年第一学期2006级《计算机组成原理》 期末考试试题A卷答案 __ 学号_______ 班级 ____ _____ 姓名__ _________ 成绩_____ ___ 1．（16分）一浮点数，阶码部分为q位，尾数部分为p位，各包含一位符号位，均用补码表示；该浮点数所能表示的最大正数、最小正数、最大负数和最小负数分别是多少？ 解： 2．在一个具有四体低位多体交叉的存储器中，如果处理器的访存地址为以下十进制。求该存储器比单体存储器的平均访问速率提高多少？（忽略初启时的延迟） （1）1、2、3、…… 32 （10分） （2）2、4、6、…… 32 （10分） 解：设存储器的访问周期为T。 （1）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 1、2、3 所需时间= T ； 4、5、6、7 所需时间= T ； 8、9、10、11 所需时间= T ； 12、13、14、15 所需时间= T ； 16、17、18、19 所需时间= T ； 20、21、22、23 所需时间= T ； 24、25、26、27 所需时间= T ； 28、29、30、31 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间=9T; 单体存储器访问所需时间=32T； 所以平均访问速率提高：32/9倍
（2）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 2 所需时间= T ； 4、6 所需时间= T ； 8、10 所需时间= T ； 12、14 所需时间= T ； 16、18 所需时间= T ； 20、22 所需时间= T ； 24、26 所需时间= T ； 28、30 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间= 9T; 单体存储器访问所需时间=16T； 所以平均访问速率提高：16/9倍 3．（20分）假定指令格式如下： 其中： D／I为直接／间接寻址标志，D／I＝0表示直接寻址，D／I＝1表示间接寻址。 Bit10＝1：变址寄存器I寻址； 设有关寄存器的内容为(I)=063215Q 试计算下列指令的有效地址。（Q表示八进制） (1) 152301Q (2) 140011Q 解： (1) 152301Q＝1 101 010 011 000 001 因为Bitl0(I)＝1，故为变址寄存器寻址，EA＝(I)+A＝063215+301＝063516Q。 (3) 140011Q＝1 100 000 000 001 001 因为D／I＝0，故为直接寻址，EA＝A＝011Q。 4. 已知某运算器的基本结构如图所示，它具有＋(加)、－(减)、和Ｍ(传送)三种操作。 (1) 写出图中1～12表示的运算器操作的微命令；（6分） (2) 设计适合此运算器的微指令格式；（6分） (3) 指令DDA的功能是计算R1、R2和R3三个寄存器的和，若进位C＝0，则R1＋R2→R2；若进位C＝1，则R1＋R2＋R3→R2，画出指令DDA的微程序流程图，并列出微操作序列（取指令流程不写，取指令微指令安排在0号单元中）；（6分） （4）设下址地址为5位，将微程序流程图安排在1～3号单元里；（6分）
1.刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024*768，颜色深度24位，帧频（刷新速度）为72Hz,求： 1）刷新存储器的容量是多少 2）刷新存储器的带宽是多少 1）刷新存储器的容量= 1024*768 * 24bit= 2）帧频（刷新速度）为72Hz指的是：每秒钟读72次， 所以，刷新存储器的带宽=1024*768 * 24bit *72 次/秒=162MB/s 2.试推导磁盘存储器读写一块信息所需要的总时间 读写一块总时间TB=平均找道时间Ts+平均等待时间Tw +读写传输时间Tt 读写一块总时间TB=平均找道时间+平均等待时间+读写传输时间=Ts+Tw+Tt 1）Tw 设磁盘每秒r转，每条磁道N个字，则数据传输率=rN个字/秒 转一周的时间=1/r,所以 Tw =1/2*(1/r)=1/(2r) 2）Tt 又设每块的字数是n,一旦读写头定位在该块，则Tt≈n/(rN)秒 所以TB=Ts+ 1/(2r)+ n/(rN) 秒 3.采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇偶校验位、一位起始位和一位停止位，当波特9600波特时，字符传送率是 9600波特=9600bit/秒 =9600 bit*(1字符/10bit)/秒 =960字符/秒 4．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHz,求总线带宽 Dr=8字节/T秒=8*70*10^6≈420MB/秒 5.某机器CPU中有16个寄存器，运行某中断处理程序时，仅用到其中的2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否将通用寄存器内容保存到主存中去需保存几个寄存器 要将通用寄存器内容保存到主存中去。 只要保存中断处理程序用到的那2个寄存器的内容。 1.已知cache的存储周期是40ns,主存存储周期200ns, cache/主存系统平均50ns,求cache的命中率访问n个字，设命中率为H cache/主存系统的平均访问时间 =命中cache的时间+不命中cache的主存访问时间 =H*Tc+(1-H)*Tm =H*40+(1-H)*200 =50
计算机组成原理试题及答案 一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。） 1.若十进制数据为137.5则其八进制数为（B ）。 A、89.8 B、211.4 C、211.5 D、1011111.101 2.若x补=0.1101010，则x原=（A ）。 A、1.0010101 B、1.0010110 C、0.0010110 D、0.1101010 3.若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（B）。 A、00 B、01 C、10 D、11 4.原码乘法是（A ）。 A、先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理 B、用原码表示操作数，然后直接相乘 C、被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘 D、乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘 5.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。 A、立即寻址 B、变址寻址 C、间接寻址 D、寄存器寻址 6.下列数中，最小的数是（A）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 7.下列数中，最大的数是（D）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 8.下列数中，最小的数是（D）。 A．（111111）2B．（72）８C．（2F）16D．50 9.已知：X=－0.0011，Y= -0.0101。（X+Y）补= ( A)。 Ａ．１．１１００Ｂ．１．１０１０ Ｃ．１．０１０１Ｄ．１．１０００ 10.一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是（C ）。 A．17 B．19C．27D．36 11.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是（C ）。 A．64K B．32KB C．32K D．16KB 12.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C ）。 A.21 B.17 C.19 D.20 12.计算机内存储器可以采用（A）。 A.RAM和ROM B.只有ROM C.只有RAM D.RAM和SAM 13.单地址指令中为了完成两个数的算术操作，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用( C) 。 A.堆栈寻址方式 B.立即寻址方式 C.隐含寻址方式 D.间接寻址方式 14.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，因此它的操作数来自(B)。 A.立即数和栈顶 B.栈顶和次栈顶 C.暂存器和栈顶 D.寄存器和内存单元 15.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( C)。 A.实现存储程序和程序控制 B.可以直接访问外存 C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 16.用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为( C)寻址。 A.直接 B.间接 C.寄存器直接 D.寄存器间接 17.寄存器间接寻址方式中，操作数处在( B )。 A.通用寄存器 B.贮存单元 C.程序计数器 D.堆栈 18.RISC是(A)的简称。 A.精简指令系统计算机 B.大规模集成电路
计算机组成原理期末考试试卷（1） 一．选择题（下列每题有且仅有一个正确答案，每小题2分，共20分）1．假设下列字符码中最后一位为校验码，如果数据没有错误，则采用偶校验的字符码的是____。 A. 11001011 B. 11010110 C. 11000001 D. 11001001 2．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______ 来实现。 A. 补码运算的二进制加法器 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. 原码运算的二进制减法器 3．下列关于虚拟存储器的说法，正确的是____。 A. 提高了主存储器的存取速度 B. 扩大了主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C. 提高了外存储器的存取速度 D. 程序执行时，利用硬件完成地址映射 4．下列说法正确的是____。 A. 存储周期就是存储器读出或写入的时间 B. 双端口存储器采用了两套相互独立的读写电路，实现并行存取 C. 双端口存储器在左右端口地址码不同时会发生读/写冲突 D. 在cache中，任意主存块均可映射到cache中任意一行，该方法称为直接映射方式 5．单地址指令中，为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个操作数一般采用____寻址方式。 A. 堆栈 B. 立即 C. 隐含 D. 间接 6．指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是______ 。 A．实现存储程序和程序控制 B．提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 C．可以直接访问外存 D．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性7．下列说法中，不符合RISC指令系统特点的是____。 A. 指令长度固定，指令种类少 B. 寻址方式种类尽量少，指令功能尽可能强 C. 增加寄存器的数目，以尽量减少访存的次数 D. 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令
一、简答题 1、试述浮点数规格化的目的和方法。 答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据的精度。 方法：进行向左规格化，尾数左移一位，阶码减1，直到规格化完毕。 2、简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。 答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。在进行校验时，先将被检数据码的多项式用 生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。 只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以 用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。 3、DRAM存储器为什么要刷新？有几种刷新方式? DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像 SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅 极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 ①集中式---正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。 ②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。 ③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。 4、CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。 （1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4）缓冲寄存器（DR）： <1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 <2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。 （5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。 （6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。 5、中断处理过程包括哪些操作步骤？ 关闭中断标识,重要数据入栈, 处理中断服务功能, 数据出栈, 恢复中断标识, 开中断.
第四章作业 1填空题 1. 计算机中的存储器是用来存放数据和程序的，随机访问存储器的访问速度与储存单元的 物理位置无关。 2. 对存储器的访问包括_直接访问_和_串行访问_两类。 3. 2计算机系统中的存储器分为内存_和_外存_。在CPU执行程序时，必须将指令存在_ 内存③____中。 4. 主存储器的性能指标主要是储存容量、存取速度②、存储周期和存储器带宽。 5. 存储器中用单元地址号来区分不同的存储单元，1GB=②KB。 6. 半导体存储器分为①、②、只读存储器(ROM)和相联存储器等。 7. RAM的访问时间与存储单元的物理位置①，任何存储单元的内容都能被② 8. 存储揣芯片由①、②、地址译码和控制电路等组成。 9. 地址译码分为①方式和②方式。 10．双译码方式采用①个地址译码器，分别产生②和③信号。 11．若RAM芯片内有1024个单元，用单译码方式，地址译码器将有①条输出线；用双译码方式，地址译码器有②条输出线。 12．静态存储单元是由晶体管构成的①，保证记忆单元始终处于稳定状态，存储的信息不需要②。 存储器芯片并联的目的是为了①，串联的目的是为了②。 14．计算机的主存容量与①有关，其容量为②。 1. 要组成容量为4MX8位的存储器，需要①片4MXl位的存储器芯片并联，或者需要②片 1MX3的存储器芯片串联。
16．内存储器容量为256K时，若首地址为00000H，那么末地址的十六进制表示是 17．主存储器一般采用①存储器件，它与外存比较存取速度②、成本③。 18．三级存储器系统是指______这三级： 19．表示存储器容量时KB=_①_，MB=_②_；表示硬盘容量时，KB=③，MB=④。 20．只读存储器ROM可分为①、②、③和④四种。 21．SRAM是①；DRAM是②；ROM是③；EPROM是④。 22．半导体SRAM靠①存储信息，半导体DRAM则是靠②存储信息。 23．广泛使用的①和②都是半导体③存储器。前者的速度比后者快，但④不如后者高，它们的共同缺点是断电后⑤保存信息。 24．CPU是按____访问存储器中的数据。 24．EPROM属于①的可编程ROM，擦除时一般使用②，写入时使用高压脉冲。 25．对存储器的要求是①，②，③。为了解决这三个方面的矛盾，计算机采用多级存储器体系结构。 26．动态MOS型半导体存储单元是由一个①和一个②构成的。
《计算机组成原理》试题 一、（共30分） 1.(10分) (1)将十进制数+107/128化成二进制数、八进制数和十六进制数（3分） (2)请回答什么是二--十进制编码?什么是有权码、什么是无权码、各举一个你熟悉的有权码和无权码的例子？（7分） 2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原码一位乘法计算X*Y=?要求写出计算过程。(10分) 3.说明海明码能实现检错纠错的基本原理?为什么能发现并改正一位错、也能发现二位错，校验位和数据位在位数上应满足什么条件？（5分） 4.举例说明运算器中的ALU通常可以提供的至少5种运算功能?运算器中使用多累加器的好处是什么?乘商寄存器的基本功能是什么?(5分) 二、(共30分) 1.在设计指令系统时,通常应从哪4个方面考虑?(每个2分,共8分) 2.简要说明减法指令SUB R3,R2和子程序调用指令的执行步骤(每个4分，共8分) 3.在微程序的控制器中，通常有哪5种得到下一条指令地址的方式。(第个2分，共10分） 4.简要地说明组合逻辑控制器应由哪几个功能部件组成？(4分） 三、（共22分） 1.静态存储器和动态存储器器件的特性有哪些主要区别？各自主要应用在什么地方？（7分） 2.CACHE有哪3种基本映象方式，各自的主要特点是什么？衡量高速缓冲存储器（CACHE）性能的最重要的指标是什么？（10分） 3.使用阵列磁盘的目的是什么？阵列磁盘中的RAID0、RAID1、RAID4、RAID5各有什么样的容错能力？（5分） 四、（共18分） 1.比较程序控制方式、程序中断方式、直接存储器访问方式，在完成输入/输出操作时的优缺点。（9分） 2.比较针式、喷墨式、激光3类打印机各自的优缺点和主要应用场所。（9分） 答案 一、（共30分） 1.(10分) (1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+0.1101011)2 = (+0.153)8 = (+6B)16 (2) 二-十进制码即8421码，即4个基2码位的权从高到低分别为8、4、2、1，使用基码的0000，0001，0010，……，1001这十种组合分别表示0至9这十个值。4位基二码之间满足二进制的规则，而十进制数位之间则满足十进制规则。 １
广东外语外贸大学信息学院计算机系 2004—2005学年第2学期 《计算机组成原理》期末考试试卷A 考卷适用班级：计算机专业03级考试时间：120分钟 班级_______ 学号_____________姓名_________成绩_______ 一、填空题（每空1分，共20分） 1．8位二进制补码表示整数的最小值为__-128____，最大值为__127___。 2．计算机常用的校验码有奇偶校验码、海明校验码、____CRC码_____。 3．一个浮点数，当其补码尾数右移1位时，为使其值不变，阶码应该__加1____。4．ALU的基本逻辑结构是__快速进位__加法器，它比行波进位加法器优越，具有先行进位逻辑，不仅可以实现高速运算，还能完成逻辑运算。 5．采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位__不相同__，则表明发生了溢出。 6．要组成容量为4M×8位的存储器，需要__8__片4M×1位的存储器芯片并联，或者需要__4____片1M×8位的存储器芯片串联。 7．一台计算机所具有的各种机器指令的集合称为该计算机的__指令系统__。 8．指令编码中，操作码用来指定__操作的类型__，n位操作码最多可以表示___2n____条指令。 9．CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为__指令寄存器IR_，保存下一条指令地址的寄存器为_程序计数器PC__，保存CPU访存地址的寄存器为__内存地址寄存器AR__。10．控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的__时序__进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 11．微程序控制器的核心部件是存储微程序的__控制存储器____，它一般用_只读存储器_构成。 12．任何指令周期的第一步必定是__取指__周期。 13．异步方式下，总线操作周期时间不固定，通过_握手(就绪/应答)_信号相互联络。14．输入输出操作实现的CPU与I/O设备的数据传输实际上是CPU与__IO设备接口寄存器__之间的数据传输。 二、选择题（每小题1分，共20分） 1．冯·诺曼机工作方式的基本特点是___________。 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．存储器按内容选择地址 2．主机中能对指令进行译码的器件是_________。 A．ALU B．运算器 C．控制器D．存储器 3．运算器的主要功能是进行_______。 A．逻辑运算B．算术运算
一、选择题 1.假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校校 验的字符码是______。 A 11001011 B 11010110 C 11000001 D 11001001 2.8位定点字长的字，采用2的补码表示时，一个字所能表示的整 数范围是______。 A .–128 ~ +127 B. –127 ~ +127 C. –129 ~ +128 D.-128 ~ +128 3.下面浮点运算器的描述中正确的句子是：______。 a)浮点运算器可用阶码部件和尾数部件实现 b)阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算 c)阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作 d)尾数部件只进行乘法和减法运算 4.某计算机字长16位，它的存贮容量是64KB，若按字编址，那 么它的寻址范围是______ A. 64K B. 32K C. 64KB D. 32 KB 5.双端口存储器在______情况下会发生读/写冲突。 a)左端口与右端口的地址码不同 b)左端口与右端口的地址码相同 c)左端口与右端口的数据码不同 d)左端口与右端口的数据码相同 6.寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。 A. 通用寄存器 B. 主存单元 C. 程序计数器 D. 堆栈 7.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。 a)每一条机器指令由一条微指令来执行 b)每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行 c)每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 d)一条微指令由若干条机器指令组 8.按其数据流的传递过程和控制节拍来看，阵列乘法器可认为是 ______。 a)全串行运算的乘法器 b)全并行运算的乘法器 c)串—并行运算的乘法器 d)并—串型运算的乘法器 9.由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时 间较长，因此机器周期通常用______来规定。 a)主存中读取一个指令字的最短时间 b)主存中读取一个数据字的最长时间 c)主存中写入一个数据字的平均时间