计算机组成原理答案

计算机组成原理（本） 模拟题一 计算机组成原理（本） 模拟题一

一． 填空题（共20分）

1．计算机软件一般分为两大类：一类叫__系统件__，另一类叫__应用软件__。操作系统

属于 系统__软件__ 类。

2．主存与cache 的地址映射有_全相联_、_直接映射_、_组相联_三种方式。

3． DMA 控制器按其 _内部_结构，分为 _选择_型和 _多路_型两种。

4．闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及_瞬时启动_能力，为现有的_存储器_体

系结构带来巨大变化，因此作为_固态盘_用于便携式电脑中。

5．主存储器的性能指标主要是_存储容量_、_存储时间_、存储周期和存储器带宽。

6．汉字的_输入码_、_字模码_、_内码_是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同

用途的编码。

7．RISC 指令系统的最大特点是： _指令数少_； _指令长度固定_; _指令格式和寻址方式

_种类少。只有取数 / 存数指令访问存储器。

8．存储器和CPU 连接时，要完成_DB_的连接；_CB_的连接和_AB_的连接，方能正常工

作。

9．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_传输速度_。

PCI 总线的带宽可达_264MB/S_。

10．微型机的标准总线从16位的_ISA_总线，发展到32位的_EISA_总线和_VISA_总线，

又进一步发展到64位的PCI 总线。

二． 选择题（共30分）

1．计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有―存储程序‖的概念，

最早提出这种概念的是__B__。

A ．巴贝奇 B ．冯. 诺依曼 C ．帕斯卡

D ．贝尔

2．算术 / 逻辑运算单元74181ALU 可完成__C__。

A ．16种算术运算功能

B ．16种逻辑运算功能

C ．16种算术运算功能和16种逻辑运算功能

D ．4位乘法运算和除法运算功能

3．若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是__C__。

A ．阶符与数符相同为规格化数

B ．阶符与数符相异为规格化数

C ．数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数

D ．数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数

4．某SRAM 芯片，存储容量为64K ×16位，该芯片的地址线和数据线数目为__D__。

A ．64，16 B ．16，64 C ．64，8 D ．16，16

5．存储单元是指__B__。

A ．存放一个二进制信息位的存贮元

B ．存放一个机器字的所有存贮元集合

C ．存放一个字节的所有存贮元集合

D ．存放两个字节的所有存贮元集合

6．交叉存贮器实质上是一种___A___存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。

A ．模块式，并行，多个 B ．模块式串行，多个

C ．整体式，并行，一个 D ．整体式，串行，多个

7．变址寻址方式中，操作数的有效地址等于___C___。

A ．基值寄存器内容加上形式地址（位移量）

B ．堆栈指示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（位移量）

D ．程序记数器内容加上形式地址（位移量）

8．描述PCI 总线中基本概念不正确的句子是____C__。

A ．HOST 总线不仅连接主存，还可以连接多个CPU

B ．PCI 总线体系中有三种桥，它们都是PCI 设备

C ．以桥连接实现的PCI 总线结构不允许许多条总线并行工作

D ．桥的作用可使所有的存取都按CPU 的需要出现在总线上

9．中断向量地址是：___A___。

A ．子程序入口地址 B ．中断服务例行程序入口地址

C ．中断服务例行程序入口地址的指示器 D ．中断返回地址

10．某计算机字长32位，其存储容量为2MB ，若按半字编址，它的寻址范围是____D__。

A ．4MB B ．2MB C ．2M

D ．1M

11．当采用___B___对设备进行编址情况下，需要专门的I/O指令组。

A ．统一编址法 B ．单独编址法

C ．两者都是 D ．两者都不是

12．指令周期是指___C___。

A ．CPU 从主存取出一条指令的时间

B ．CPU 执行一条指令的时间

C ．CPU 从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间

D ．时钟周期时间

13．发生中断请求的条件之一是___AB___。

A ．一条指令执行结束 B ．一次 I/O 操作结束

C ．机器内部发生故障 D ．一次DMA 操作结束

14．同步控制是___C___。

A ．只适用于CPU 控制的方式

B ．只适用于外围设备控制的方式

C ．由统一时序信号控制的方式

D ．所有指令执行时间都相同的方式

15．为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用__B____。

A ．通用寄存器 B ．堆栈 C ．存储器 D ．外存

三． 简答题（共15分）

1． 说明计算机系统的层次结构。

解：计算机系统可分为：微程序机器级、一般机器级（或称机器语言级）、操作系统级、汇编

语言级、高级语言级。

2． 请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。

解：程序查询方式，数据在CPU 和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬

件结构比较简单，缺点是CPU 效率低。中断方式是外围设备用来―主动‖通知CPU ，准备输

入输出的一种方法，它节省了CPU 时间，但硬件结构相对复杂一些。

3． 提高存储器速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。

解：1、提高储存密度；2、提升寻址效率；3、增大接口带宽；4、增加缓存容量；5、改变

读写机制，尽量采用直接存取。

四． 分析题（共35分）

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？最小负数是多少？

2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？

解：（1）定点原码整数表示：

最大正数：

数值 = （231 – 1）10

最大负数：

数值 = -（231 – 1）10

（2）定点原码小数表示：

最大正数值 = （1 – 2-31 ）10

最大负数值 = -（1 – 2-31 ）10

2．已知某8位机的主存采用半导体存储器，地址码为18位，采用16K ×4位的SRAM 芯片组

成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条形式，问：

1）若每个模块条为32K ×8位，共需几个模块条？

2）每个模块条内有多少片RAM 芯片?

3）主存共需多少RAM 芯片？CPU 需使用几根地址线来选择各模块？使用何种译码器？

解：（1）地址码为18位，所允许的最大主存空间为218B=512KB，

512KB / 32K×8位 = 16，共需16个模块条

（2）32K ×8位 / 16K×4位 = 4，

每个模块条内有4片RAM 芯片

（3）16×4 = 64

主存共需64个RAM 芯片

16 = 2n， n = 4

CPU 需使用4地址线来选择各模块，使用2-4译码器。

3．指令格式如下所示，OP 为操作码字段，试分析指令格式特点。

解：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。

(2)操作码字段OP 为6位，可以指定64种操作。

(3)一个操作数在源寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由变址寄存器和位移

量决定）

所以是RS 型指令。

4．CPU 执行一段程序时，cache 完成存取的次数为4100次，主存完成存取的次数为160

次。已知cache 存取周期为30ns ，主存存取周期为150ns 。求：

1）Cache 命中率H 〖H = Nc / (Nc + Nm)〗

2）平均访问时间T a 。

解：（1）：H=4100/（4100+160）=96%

（2）：Ta=30*96%+150*4%=34.8ns

5．某磁盘存储器的转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12000B,

最小磁道直径为230mm, 共有275道. 问：

1）磁盘存储器的存储容量是多少？

2）磁盘数据传输率是多少？

1. 解：

（1） 每道记录信息容量 = 12000B

每个记录面信息容量 = 275×12000B

共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为 ：

4 ×275×12000B = 13200000B

（2） 磁盘传输率 C = r • N

r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒

N = 12000字节（信道信息容量）

C = r • N = 50 × 12000

计算机组成原理（本） 模拟题二

一． 填空题（共20分）

1．计算机的_软件_是计算机_系统_结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备

的本质所在。

2．一个定点数由_符号位_和_数据位_两部分组成。

3．EDRAM 的中文含义是_增强动态随机存取存储器_，RISC 的中文含义是_精简指令集计

算机_。

4．相联存储器不按地址而是按_存储内容_访问的存储器，在cache 中用来存放_行地址_，

在虚拟存储器中用来存放_分段表、页表和快表_。

5．主存储器容量通常以KB 表示，其中K=_2^10_；硬盘容量通常以GB 表示，其中G=_2^30_。

6．堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用_先进后出_原理。按结构不同，分为寄存器堆

栈和存储器堆栈。

7．从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型，_R-S_，_S-S_。

8．由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在_字长位数_和_字存储容量_两方面进行扩

充才能满足实际需求。

9．奔腾CPU 中L2级cache 的内容是_主存_的子集，而_L1级cache_内容又是L2级cache

的子集。

10．磁表面存储器主要技术指标有存储密度，存储容量，平均存取时间，和数据传输率。

二． 选择题（共30分）

1．带有处理器的设备一般称为_A_设备。

A ．智能化 B ．交互式 C ．远程通信

D ．过程控制

2．下列数中最大的数是_A_。

A ．（10011001）2 B. （227）8 C. （98）16 D.

（152）10

3．运算器的主要功能是进行_C_。

A ．逻辑运算 B ．算术运算

C ．逻辑运算和算术运算 D ．只作加法

4．在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是_D_。

A ．BCD 码 B ．16进制 C ．格雷码

D ．ASCII 码

5．下面浮点运算器的描述中正确的句子是：_AC_。

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

6．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_D_。

A ．11001011 B ．11010110 C ．11000001 D ．11001001

7．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_。

A ．EA=(X)+D B ．EA=(X)+(D)

C ．EA=((X)+D) D ．EA=((X)+(D))

8．根据标准规定，每个汉字在计算机内占用_B_存储。

A ．一个字节 B ．二个字节 C ．三个字节 D ．四个字节

9．存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于_D_。

A ．存放程序 B ．存放软件 C ．存放微程序 D ．存放程序

和数据

10．某计算机字长32位，其存储容量为4MB ，若按半字编址，它的寻址范围是_C_。

A ．4MB B ．2MB C ．2M

D ．1M

11．双端口存储器在_B_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

12．下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是_B_。

A ．PPU(外围处理机) 方式 B ．中断方式

C ．DMA 方式 D ．通道方式

13．下面有关―中断‖的叙述，_D_是不正确的。

A ．一旦有中断请求出现，CPU 立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求

B ．CPU 响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序

C ．中断方式一般适用于随机出现的服务

D ．为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作

14．计算机的外围设备是指_D_。

A ．输入/输出设备 B ．外存储器

C ．远程通信设备 D ．除了CPU 和内存以外的其它设备

15．系统总线中控制线的功能是_A_。

A ．提供主存、I / O接口设备的控制信号响应信号

B ．提供数据信息

C ．提供时序信号

D ．提供主存、I / O接口设备的响应信号

三． 简答题（共18分）

1． 假设可供用户程序使用的主存容量为200KB ，而某用户的程序和数据所占的主存容量超过200KB ，但小于逻辑地址所表示的范围。请问：具有虚存与不具有虚存对用户有何影响（简单说明原因）？

答：没有虚存，则该程序不可能运行，因为在没有虚存的系统中要运行程序时必须将程序及其要处理的数据整体调入主存，而该程序和数据的容量超过了主存的实际容量。在具有虚存的系统中，则该程序可正常运行，因为有了虚存技术，在运行程序时，系统不是将要运行程序及其要处理的数据整体调入主存，而是采用页式、段式或段页式，将要运行的程序逐页、逐段、或逐段逐页地从外存调入主存，这样即使程序大于实际的主存容量，也可以正常运行。

2． 什么是闪速存储器？它有哪些特点？

答：闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM 型 存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM ，所以传统ROM 与RAM 的定

义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。

闪速存储器的特点：

（1）固有的非易失性。

（2）廉价的高密度。

（3）可直接执行。

（4）固态性能。

3．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，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。

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。

四． 分析题（共32分）

1． 机器数字长8位（含1位符号位），若机器数为83H ，当它分别表示原码、补码、反码时，等价的十进制数分别是多少？

答：-3，-125，-124

2．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位的SRAM 芯片组成，需多少片？

3）需多少位地址作芯片选择？

答：1）220×32 / 8 = 4MB

（2）4MB / 512k×8位 = 8片,2片构成1MB, 4MB需4组

（3）2片构成1MB, 4MB需4组，用2位地址作芯片选择。

3．假设某计算机指令长度为20位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，在此情况下，这台计算机地址规定用6位表示，问：

1）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，在此情况下，这台计算机最多可以设计出多少条单操作数指令？

2）当双操作数指令条数取最大值，且此基础上单操作数指令条数也取最大值时，试计算这三类指令容许拥有的最多指令数各是多少？

答：(1)由于操作码的位数决定了指令系统的规模及指令的性质. 所以单操作数的条数256-m-n

(2) 应为256条

4．某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线时钟频率为33MHz ，求总线带宽是多少？

答：4*33=132MB

计算机组成原理（本） 模拟题三

一． 填空题（共20分）

1．汉字的_输入码_、_字模码_、_内码_是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码。

2．运算器的两个主要功能是：_算术运算_，_逻辑运算_。

3．EDRAM 的中文含义是_增强动态随机存取存储器_，RISC 的中文含义是_精简指令集计算机_。

4．主存储器的性能指标主要是_存储容量_、_存储时间_、存储周期和存储器带宽。

5．为了解决多个_主设备_同时竞争总线_控制权_，必须具有_总线仲裁_部件。

6．CPU 能直接访问_Cache_和_内存_，但不能直接访问磁盘和光盘。

7．形成指令地址的方式，称为_寻址_方式，有_顺序_寻址和_跳跃_寻址。

8．条件转移、无条件转移、转子程序、返主程序、中断返回指令都属于_程序控制_类指令，这类指令在指令格式中所表示的地址不是_操作数_的地址，而是_下一条指令_的地址。

9．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_传输速度_。PCI 总线的带宽可达_264MB/S_。

10．CPU 从_内存_取出一条指令并执行这条指令的时间合称为_指令周期_。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是_不同的_。

二． 选择题（共30分）

1．冯•诺依曼机工作的基本方式的特点是_B_。

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 ．存贮器按内容选择地址

2．完整的计算机系统应包括_D_。

A ．运算器、存储器、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

3．下列数中最大的数是_D_。

A ．（10010101）2 B ．（229）8 C ．（96）16

D ．（143）10

4．定点16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_C_。

A ．-215 ~ +（215 -1） B ．-（215 –1）~ +（215 –1）

C ．-（215 + 1）~ +215 D ．-215 ~ +215

5．下面浮点运算器的描述中正确的句子是：_AC_。

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

6．Intel80486是32位微处理器，Pentium 是__B__位微处理器。

A ．16 B ．32 C ．48

D ．64

7．某计算机字长32位，其存储容量为2MB ，若按半字编址，它的寻址范围是__D__。

A ．4MB B ．2MB C ．2M

D ．1M

8．交叉存贮器实质上是一种__A__存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。

A ．模块式，并行，多个 B ．模块式串行，多个

C ．整体式，并行，一个 D ．整体式，串行，多个

9．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__A__作为存储芯片。

A ．SRAM B ．闪速存储器 C ．cache

D ．辅助存储器

10．__D__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

11．CRT 的颜色数为256色，则刷新存储器每个单元的字长是__B__。

A ．256位 B ．16位 C ．8位

D ．7位

12．多总线结构的计算机系统，采用__A__方法，对提高系统的吞吐率最有效。

A ．多端口存储器 B ．提高主存速度

C ．交叉编址多模块存储器 D ．cache

13．用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

14．微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是__A__。

A ．每一条机器指令由一段微指令编成的微程序来解释执行。

B ．每一条机器指令由一条微指令来执行。

C ．一段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成。

15．外存储器与内存储器相比，外存储器__B__。

A ．速度快，容量大，成本高 B ．速度慢，容量大，成本低

C ．速度快，容量小，成本高 D ．速度慢，容量大，成本高

三． 简答题（共18分）

1． 存储系统为何要分级？简述Cache 的功能及工作原理。

答：解决高速的处理器和低速的外设间速度不匹配问题；Cache 的功能是用来存放那些近期需要运行的指令与数据。目的是提高CPU 对存储器的访问速度。为此需要解决2个技术问题：一是主存地址与缓存地址的映象及转换； 二是按一定原则对Cache 的内容进行替换。

2． 指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。

答：由取指周期和执行周期的不同区分。

3． CPU 中包含哪些主要的寄存器？简述其功能。

答：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 ）：

作为CPU 和内存、外部设备之间信息传送的中转站。

补偿CPU 和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。

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。

四． 分析题（共32分）

1． 将十进制数 表示成为如下格式二进制浮点数：32位浮点数，符号位1位；阶码8位，用补码表示；尾数23位，用补码表示。

答：(-25/64)10=(-11001/1000000)2=(-11001×2-110)2

1011 1110 1100 1000 0000 0000 0000 0000

2．用16k ×8位的SRAM 芯片如何构成64K ×16位的存储器？

答：存储器容量为64K ×16位，其地址线为16位（A15—A0），数据线也是16位（D15—D0）SRAM 芯片容量为16K ×8位，其地址线为14位，数据线为8位，因此组成存储器时须字位同时扩展。字扩展采用2 ：4译码器，以16K 为一个模块，共4个模块。位扩展采用两片串接。

3. 若机器字长36位，采用三地址格式访存指令，共完成54种操作，操作数可在1K 地址范围内寻找，画出该机器的指令格式。

答：操作码需用6位，操作数地址码需用10位。格式如下

OP:操作码6位

D1 ：第一操作数地址，10位

D2 ：第二操作数地址，10位

D3 ：第三操作数地址，10位

4．已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512×48（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图a 所示：

1）微指令中的三个字段分别应多少位？

2）说明微程序控制器的组成及各部件功能。

答：（l ）假设判别测试字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位；

又因为控存容量为512单元，所以下地址字段为9位，。微命令字段则是：

（48－4－9）= 35位。

（2）微程序控制器由指令寄存器IR 、程序计数器PC 、程序状态字寄存器PSW 、时序系统、控制存储器CM 、微指令寄存器以及微地址形成电路。微地址寄存器等部件组成。执行指令时，从控制存储器中找到相应的微程序段，逐次取出微指令，送入微指令寄存器，译码后产生所需微命令，控制各步操作完成。