廣西師范大學計算機組成原理期末試題

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1、廣西師范大學組成原理期末試題 一、選擇題 1.在機器數(shù)（ B C ）中，零的表示形式是唯一的。 A 原碼 B 補碼 C 移碼 D 反碼 2.主存貯器和CPU之間增加cache的目的是（A ）。 A 解決CPU和主存之間的速度匹配問題 B擴大主存貯器容量 C擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量 D既擴大主存貯器容量，又擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量（虛擬存儲器的作用） 3.算術(shù) / 邏輯運算單元74181ALU可完成( C )。 A 16種算術(shù)運算功能 B 16種邏輯運算功能 C 16種算術(shù)運算功能和16種邏輯運算功能 D 4位乘法運算和除法運算功能 4.

2、存儲單元是指（ ）。（一個二進制的代碼位為最小的存儲單位，即存儲位元。若干個存儲位元組成一個存儲單元） A 存放一個二進制信息位的存貯元 B 存放一個機器字的所有存貯元集合 C 存放一個字節(jié)的所有存貯元集合 D 存放兩個字節(jié)的所有存貯元集合； 5. CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是（BC ）。 A 地址寄存器（AR作用：保存CPU訪數(shù)據(jù)cache存儲器單元中的地址） B 指令計數(shù)器 C 程序計數(shù)器（PC作用：確定下一指令的地址又稱指令計數(shù)器） D 指令寄存器（IR作用：保存當前正在執(zhí)行的一條指令） 6.EEPROM是指（D ）。（EPROM為光擦除可

3、編程只讀存儲器出廠時都是全1狀態(tài)，PROM為一次性編程） A讀寫存儲器 B只讀存儲器 C閃速存儲器（flash存儲器） D 電擦除可編程只讀存儲器 7.常用的虛擬存儲系統(tǒng)由（B ）兩級存儲器組成，其中輔存是大容量的磁表面存儲器。 A cache-主存B主存-輔存C cache-輔存D 通用寄存器-cache 8.變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于( A )。 A 基值寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量） B 堆棧指示器內(nèi)容加上形式地址（位移量） C 變址寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量） D 程序記數(shù)器內(nèi)容加上形式地址（位移量） 9.當前

4、的CPU由（B ）組成。 A 控制器 B 控制器、運算器、cache C 運算器、主存 D 控制器、ALU、主存 10.以下敘述中正確描述的句子是：( AD )。 A 同一個CPU周期中，可以并行執(zhí)行的微操作叫相容性微操作 B 同一個CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的微操作叫相容性微操作 C 同一個CPU周期中，可以并行執(zhí)行的微操作叫相斥性微操作 D 同一個CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的微操作叫相斥性微操作 11.寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)在（B ）。（寄存器裝的是操作數(shù)在主存中的地址） A通用寄存器 B主存單元 C程序計數(shù)器 D堆棧 12. 機

5、器指令與微指令之間的關(guān)系是（A ）。 A 用若干條微指令實現(xiàn)一條機器指令 B 用若干條機器指令實現(xiàn)一條微指令 C 用一條微指令實現(xiàn)一條機器指令 D 用一條機器指令實現(xiàn)一條微指令 13.微程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是（B ）。 A 每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行 B 每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行 C 一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行 D 一條微指令由若干條機器指令組成 14.虛擬存儲器中段頁式存儲管理方案的特性為（ ）。 A空間浪費大，存儲共享不易，存儲保護容易，不能動態(tài)連接 B空間浪費小，存儲共享容易，存儲保護不易，不

6、能動態(tài)連接 C空間浪費大，存儲共享不易，存儲保護容易，能動態(tài)連接 D 空間浪費小，存儲共享容易，存儲保護容易，能動態(tài)連接 17. 虛擬存儲技術(shù)主要解決存儲器的（D ）問題。 A速度 B擴大存儲容量C成本 D前三者兼顧 18. 運算器的核心功能部件是（B ）。 A 數(shù)據(jù)總線 B ALU C 狀態(tài)條件寄存器 D 通用寄存器 二、填空題 1.浮點數(shù)的規(guī)格化目的是為了提高數(shù)據(jù)的表示精度，使同一個浮點數(shù)的表示是唯一的。 2. 外設(shè)與計算機系統(tǒng)總線相連接需要適配器，它保證了外設(shè)能用計算機系統(tǒng)特征所需要的形式發(fā)送或接收信息，它使得 主機 與 外圍設(shè)備 并行協(xié)調(diào)工作。

7、 3. 虛擬存儲器分為頁式、 段式 式、 段頁式 式三種。 4. 浮點加、減法運算的步驟是 求階差并對階 、 尾數(shù)運算 、 規(guī)格化處理 、 舍入處理 、 判溢出 。 5. 一個組相聯(lián)映射的Cache，有128塊，每組4塊，主存共有16384塊，每塊64個字，則主存地址共 位，其中主存字塊標記應為 位，組地址應為 位，Cache地址共 位。 6. 在計算機系統(tǒng)中，多個系統(tǒng)部件之間信息傳送的公共通路稱為 總線系統(tǒng) 。就其所傳送信息的性質(zhì)而言，在公共通路上傳送的信息包括 數(shù)據(jù)

8、、 地址 、 控制信號 。 7. 在虛存系統(tǒng)中，通常采用頁表保護、段表保護和鍵保護方法實現(xiàn) 存儲區(qū)域 保護。 8. 一個較完善的指令系統(tǒng)，應當有 數(shù)據(jù)處理 、 數(shù)據(jù)存儲 、 數(shù)據(jù)傳送 、 程序控制 四大類指令。 9. CPU中保存當前正在執(zhí)行的指令的寄存器是 IR指令寄存器 ，指示下一條指令地址的寄存器是 程序計數(shù)器/指令計數(shù)器 ，保存算術(shù)邏輯運算結(jié)果的寄存器是 數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR 和 數(shù)據(jù)地址寄存器 。 10. 指令周期是指 取出一條指令，并且執(zhí)行這條指令的時間 。

9、 11. CPU從內(nèi)存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間稱為 指令周期 ，它常用若干個_CPU周期_來表示。 12. 形成指令地址的方法稱為指令尋址，通常是__順序____尋址，遇到轉(zhuǎn)移指令時__跳躍____尋址。 13. 一個定點數(shù)由符號位和數(shù)值域兩部分組成。按小數(shù)點位置不同，定點數(shù)有__純小數(shù)和 純整數(shù) 兩種表示方法。 14. 總線帶寬：指總線本身所能達到的最高傳輸速率。 15.時鐘周期是處理操作的最基本單位。 16.DMA方式：一種在數(shù)據(jù)交換過程中完全由硬件（DMA控制器）實現(xiàn)外設(shè)與內(nèi)存直接交換數(shù)據(jù)的工作方式。 17. X=+122，[X]原= 0

10、1111010 、[X]反= 01111010 、[X]補= 01111010 、[X]移 1，1111010 ；Y=-127，[Y]原= 11111111 、[ Y ]反= 10000000 、[ Y ]補= 10000001 、[ Y ]移 0，0000001 ； [X - Y]補= 11111001 ；[ X + Y]補= 11111011 。 18.浮點數(shù)的溢出是由于_ 階碼___的溢出造成的。 19.某機器基址寄存器為32位，基址尋址的偏移量為16位，則基址尋址的最大尋址空間為 232 單元 20.所謂系列計算機，是指

11、基本指令系統(tǒng) 相同、基本體系結(jié)構(gòu)相同的系列計算機。 21.總線的信息傳送方式有：并行傳送，串行傳送，分時傳送 。 22．通道使用___通道指令_______控制設(shè)備控制器進行數(shù)據(jù)庫傳送操作。 23.設(shè)微指令采用多路轉(zhuǎn)移方式形成微地址。若在做P1判別測試時要求用指令操作碼的IRi修改微地址寄存器的uAd，做P2判別時用IRi修改uAd，微地址修改均在T4節(jié)拍脈沖期間進行，則uAd=______________________________________。 24.有一個字長為32的浮點數(shù)，符號位1位，階碼11位，用移碼表示，尾數(shù)為20位，用補碼表示，基數(shù)為2，則最小數(shù)的二進制數(shù)表示形成

12、為：______________________________。 25.設(shè)一個全加器的兩個數(shù)據(jù)輸入為Ai和Bi,一個進位輸入為Ci，則產(chǎn)生的進位輸出為Ci+1=_______________________________________________________。 26.某機字長為32位，采用DRAM存儲器，CPU能按8位，16位或32位訪存，設(shè)DRAM芯片 經(jīng)字、位擴展后形成4組，則相應的DRAM控制器應能產(chǎn)生________個______信號。 27.根據(jù)外設(shè)供求的方式不同，只與系統(tǒng)總線的接口分為：串行接口和并行接口 兩大類。 三、簡答題： 1、精簡指令系統(tǒng)的

13、最大特點是什么？ （1）選取使用頻率最高的一些指令，指令條數(shù)少；（2）指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少；（3）只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問存儲器，其余指令的操作都在寄存器之間進行。（4）采用硬布線控制器（5）設(shè)置大量通用寄存器（6）采用流水線技術(shù) 2、動態(tài)存儲器為什么需要定時刷新？CPU能否在刷新期間訪問存儲器？如何進行控制？ DRAM存儲位元是基于電容器上的電荷量存儲，這個電荷隨著時間和溫度而減少，因此需要定期的刷新，以保持他們原來記憶的正確信息。 對于集中式刷新，CPU不能在刷新期間訪問存儲器，對于分散式刷新，可以對存儲器中沒有正在刷新的行進行訪問。 集中式刷新：有固定的刷

14、新周期，當刷新時間到來時，數(shù)據(jù)線輸出被封鎖，刷新結(jié)束后再開始正常的讀、寫操作。 分散式刷新：有固定的刷新周期，但是每次刷新單位為行，沒有被刷新到的行可以讓CPU訪問，刷新控制使用DRAM內(nèi)部的刷新計數(shù)器，當計數(shù)器加1則產(chǎn)生下一個需要刷新的地址。 3. 計算機系統(tǒng)中使用cache存儲器的目的是什么？主存與cache的地址映射有哪幾種方式，優(yōu)缺點？ Cache是一種高速緩沖存儲器，是為了解決CPU和主存之間速度不匹配而采用的一項重要技術(shù)，為了提高CPU訪問存儲器的平均速度。A全相聯(lián)映射方式，優(yōu)：cache 空間利用率高；cache 的命中率高。缺：相聯(lián)存儲器的比較器電路復雜，工作速度較慢

15、；只適用于小容量 cache。B直接映射方式，優(yōu)：比較器的電路簡單，工作速度快；適用于較大容量的 cache，缺：cache中的塊沖突較多，塊的替換較頻繁；cache 空間利用率不高，命中率也不高。C組相聯(lián)映射方式，組相聯(lián)方式的優(yōu)點介于全相聯(lián)方式和直接方式之間，缺點也不如后二者突出，是一種比較平衡的方法。 4. 比較cache與虛存的相同點和不同點。 相同點：都是為了提高程序執(zhí)行速度，在兩個存取速度相差比較大的的設(shè)備之間做一個緩沖作用。 不同點：cache利用寄存器來實現(xiàn)，而虛存是虛擬的使用硬件和軟件共同來實現(xiàn)；cache提升CPU和主存交換信息的速度，而虛存主要是擴大主存的容量。

16、 5. 總線的集中式仲裁有哪幾種方式？各有什么優(yōu)缺點？ 有三種方式：鏈式查詢方式 優(yōu)點：只用很少幾根線就能按一定的優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線仲裁，容易擴充設(shè)備；缺點：對詢問鏈的電路故障很敏感，如果第i個設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路有故障，那么這個以后的設(shè)備都不能進行工作了，而且優(yōu)先級比較固定，如果優(yōu)先級高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁請求 那么低優(yōu)先級的設(shè)備可能長期不能使用總線。 計數(shù)器定時查詢方式：優(yōu)：優(yōu)先級可以變動，比較靈活。缺：增加了線數(shù)，所以增加了成本。 獨立請求方式：優(yōu)點：相應時間快，確定優(yōu)先響應話費的時間少，控制優(yōu)先次序比較靈活。缺點：比較復雜，實現(xiàn)比較困難。 6. 一個完善的指令系統(tǒng)包括哪些

17、類型的指令？ 數(shù)據(jù)傳送，算術(shù)運算，邏輯運算，程序控制，輸入輸出，字符串，系統(tǒng)控制 7. 外設(shè)與計算機系統(tǒng)總線相連接為什么需要適配器？ 它保證了外設(shè)能用計算機系統(tǒng)特征所需要的形式發(fā)送或接收信息，它使得外設(shè)與計算機系統(tǒng)并行協(xié)調(diào)工作。 8.總線一次信息傳送過程分為哪幾個階段？為何要對信息傳遞過程制定定時協(xié)議？在同步定時協(xié)議和異步定時協(xié)議中，事件在總線上出現(xiàn)的時刻各是如何確定的？ 分為五個階段：請求總線，總線仲裁，尋址，信息傳送，狀態(tài)返回。 為了同步主方，從方的操作必須制訂定時協(xié)議。在同步協(xié)議中出現(xiàn)在總線上的時刻由總線時鐘信號來確定，在異步中，后一事件出現(xiàn)在總線上的時刻取決于前一事件

18、的出現(xiàn)。 9.微程序控制的基本思想是什么？ 微程序控制的基本思想是：仿照通常的解題程序的方法，把操作控制信號編成所謂的“微指令”，存放到一個只讀存儲器里，當機器運行時，一條又一條地讀出這些微指令，從而產(chǎn)生全機所需要的各種操作控制信號，使相應部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。 10.微程序控制器主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 主要由：控制存儲器 ，微指令寄存器，地址轉(zhuǎn)移邏輯三部分組成 控制存儲器：存放實現(xiàn)全部指令系統(tǒng)的微程序 微指令寄存器：存放由控制存儲器讀出的一條微指令信息 地址轉(zhuǎn)移邏輯：承擔自動修改微地址的任務 11.簡述兩種CPU與外設(shè)交換信息的方式：程序查詢方式

19、，程序中斷方式的特點。 程序查詢方式： 程序中斷方式： 12.簡述串行傳送和并行傳送的特點。系統(tǒng)總線上的信息傳送應采用什么方式？ 串行：只有一條線傳送，采用脈沖信號，按順序每次只能傳送一位，通常第一個脈沖信號表示數(shù)碼最低有效位。 并行：對每個數(shù)據(jù)位有單獨一條傳輸線，信息有多少二進制位，就需要多少條傳輸線，一般采用電位傳送。 系統(tǒng)總線上的信息傳送應采用并行傳送方式。 四、計算題： 1、設(shè) x = 20100.11011011，y = 2100(-0.10101100)，按浮點運算步驟，求 x + y 。（舍入采用“0 舍 1 入”法。） 2．設(shè) x=2100(-

20、0.11001101)，y=2101(-0.01011010)，按浮點運算步驟，求 x + y 。（舍入采用“0 舍 1 入”法。） 解：為方便人工計算，設(shè)浮點數(shù)格式為：階碼 5 位，用雙符號補碼（即變形補碼）表示，以便判斷階碼是否溢出；尾數(shù) 8 位，用雙符號補碼表示，便于規(guī)格化處理。 由于 y 未規(guī)格化，將其規(guī)格化為： y=2100(-0.10110100)。于是有 [x]浮 = 00100，11.00110011 [y]浮 = 00100，11.01001100 ⑴ 求階差并對階 由于 [Ex]補 = [Ey]補，所以無需對階。 ⑵ 尾數(shù)相加

21、 1 1 . 0 0 1 1 0 0 1 1 + 1 1 . 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 . 0 1 1 1 1 1 1 1 ⑶ 規(guī)格化處理 尾數(shù)運算結(jié)果未規(guī)格化，應向右規(guī)格化處理，即尾數(shù)右移 1 位，階碼加 1，得 00101，11.00111111(1) ⑷ 舍入處理 由于尾數(shù)是負數(shù)的補碼，且保護位為 1 ，按“0 舍 1 入”法，應作舍去處理，結(jié)果為 00101，11.00111111

22、 ⑸ 判溢出 由于階碼兩個符號位相同（為 00），所以階碼未溢出，運算結(jié)果正確，即 [x + y]浮 = 00101，11.00111111 x + y = 2101(-0.11000001) 3．設(shè) x = 2-0110.100101，y = 2-010(-0.011110)，按浮點運算步驟，求 x + y 和x － y。（舍入采用“0 舍 1 入”法。） 4．設(shè) x=2-101(-0.010110)，y=2-1000.010110，按浮點運算步驟，求 x + y和x － y。（舍入采用“0 舍 1 入”法。） 5.設(shè)有一個 32 位CPU，可按 16 位和 32 位兩

23、種字長訪存。存儲器按16位單元編址。試用256K16 位的SRAM芯片構(gòu)造1024K32 位的存儲器，并實現(xiàn)與CPU的連接。 6．P132 6 7.設(shè)某機采用段式虛擬存儲器，其虛地址格式如下： 4位 10位 18位 基 號 段 號 段內(nèi)字號 則該機最多可允許24＝16個用戶程序投入運行； 每個用戶程序最多可包含210＝1024個段； 每個段最多可包含218＝256K字； 每個用戶程序的長度最大為210218＝228＝256M字。 8．P180 CPU模型如下圖所示 試對以下指令進行指令周

24、期流程分析，并給出各CPU周期的微操作命令序列。 ⑴ STO R1，（R2） ⑵ LAD（R3），R0 9. 指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式特點。 31 26 22 18 17 16 15 0 OP 源寄存器 變址寄存器 偏移量 解：（1）操作碼字段為6位，可指定 26 = 64種操作，即64條指令。 （2）單字長（32）二地址指令。 （3）一個操作數(shù)在源寄存器（共16個），另一個操作數(shù)在存儲器中（由變址寄存器內(nèi)容 + 偏移量決定），所以是RS型指令。

25、 （4）這種指令結(jié)構(gòu)用于訪問存儲器。 10. 如圖B2.1表示使用快表（頁表）的虛實地址轉(zhuǎn)換條件，快表存放在相聯(lián)存貯器中，其中容量為8個存貯單元。問： （1）當CPU 按虛擬地址1去訪問主存時，主存的實地址碼是多少？ （2）當CPU 按虛擬地址2去訪問主存時，主存的實地址碼是多少？ （3）當CPU 按虛擬地址3去訪問主存時，主存的實地址碼是多少？ 頁號 該頁在主存中的起始地址 虛擬地址 頁號 頁內(nèi)地址 33 25 7 6 4 15 5 30 42000 38000

26、 96000 60000 40000 80000 50000 70000 1 2 3 15 0324 7 0128 48 0516 圖B2.1 解：（1）用虛擬地址為1的頁號15作為快表檢索項，查得頁號為15的頁在主存中的起始地址為80000，故將80000與虛擬地址中的頁內(nèi)地址碼0324相加，求得主存實地址碼為80324。 （2）主存實地址碼 = 96000 + 0128 = 96128 虛擬地址3的頁號為48，當用48作檢索項在快表中檢索時，沒有檢索到頁號為48的頁面，此時操作系統(tǒng)暫停用戶作業(yè)程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行查頁表程序。如該頁面在主存中，則將該頁號及該頁在主存中的起始地址寫入主存；如該頁面不存在，則操作系統(tǒng)要將該頁面從外存調(diào)入主存，然后將頁號及其在主存中的起始地址寫入快表。