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计算机组成原理(习题)

归档日期:07-16       文本归类:多级中断      文章编辑:爱尚语录

  1. 第 3 题 主存存储单元是指( )。 A.存放一个二进制信息位的存储元 B.存放一个机器字的所有存储元的集合 C.存放一个字节的所有存储元的集合 D.存放两个字节的所有存储元的集合 答案:B 1.第 4 题 中断系统的功能是由( )实现的。 A.硬件 B.软件 C.硬件和软件结合来 答案:C 2.第 5 题 下列不属于计算机科学奠基人冯· 诺伊曼思想的是( ) 。 A.存储程序 B.二进制运算 C.流水线 D.将指令从存储器中逐条取出并执行 答案:C 1. 第 1 题某动态存储器(DRAM)芯片,其存储容量为 4M×8 位,该芯片的地址线采用 行、列地址复用,而且行、列地址位数相同,则该芯片的地址线和数据线数目分别是 ( )条。 A.11 和 1 B.11 和 8 C.22 和 8 D.20 和 8 答案:B 2.第 2 题相对寻址方式中,操作数的有效地址等于( ) 。 A.基值寄存器内容加上形式地址 B.堆栈指示器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 答案:D 3.第 5 题以下四种类型的二地址指令中,执行时间最长的是( ) 。 A.RR 型 B.RS 型 C.SS 型 D.SR 型 答案:C 4.第 7 题在定点数的机器数中,零的( )的表示形式是惟一的 A.原码 B.反码 C.补码 答案:C 5.第 8 题控制存储器属于( )部分。 A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O 接口 答案:B 6.第 14 题锁存器属于( )部分。 A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O 接口 答案:A 8.第 21 题用 n 位字长的原码(其中 1 位符号位)表示定点整数 N 时,所能表示的数值范围 是( ) 答案:B 9.第 22 题计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是( )。 A.便于读写数据 B.减小机箱的体积 C.便于系统升级 D.解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾 答案:D 4.第 9 题存储周期是指( )。 A.存储器的读出时间 B.存储器的写入时间 C.存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔 D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 答案:C 5.第 12 题下列是用原码表示的机器数,真值最小的是( )。 A.111011 B.101100 C.110100 D.110101 答案:A 1.第 3 题下列因素下,与 Cache 的命中率无关的是( ) 。 A.主存的存取时间 B.块的大小 C.Cache 的组织方式 D.Cache 的容量 答案:A 3.第 7 题某计算机中控制存储器的容量是 512×32 位,微程序可在整个控制存储器中实现 转移,则微地址寄存器所需的最小位数是( ) 。 A. 5 B.8 C.9 D.10 答案:C 6.第 14 题为了便于实现多级中断,保存现场信息最有效的方法是采用( ) 。 A.通用寄存器 B.堆栈 C.存储器 D.外存 答案:B 7.第 22 题以下给出的浮点数,数( )是规格化浮点数。 答案:B 8.第 23 题中央处理器是指( ) 。 A.运算器 B.控制器 C.运算器和控制器 D.运算器、控制器和内存储器 答案:C 6.第 22 题程序计数器属于( )部分。 A.控制器 B.运算器 C.存储器 D.I/O 接口 答案:A 7.第 23 题若 x 补=0.1101010,则 x 原=( ) 。 A.1.0010101 B.1.0010110 C.0.0010110 D.0.1101010 答案:D 8.第 24 题在以 DMA 方式传送数据的过程中,由于没有破坏( )的内容,所以一旦数据 传送完毕,主机可以立即继续原程序的执行。 A.程序计数器 B.程序计数器和寄存器 C.地址寄存器 答案:B 9.第 25 题下列关于立即寻址方式操作数所在位置的说法正确的是( ) 。 A.操作数在指令中 B.操作数在寄存器中 C.操作数地址在寄存器 D.操作数地址(主存)在指令中 答案:A 2.第 4 题下列关于立即寻址方式操作数所在位置的说法正确的是( ) 。 A.操作数在指令中 B.操作数在寄存器中 C.操作数地址在寄存器 D.操作数地址(主存)在指令中 答案:A 3.第 12 题中央处理器是指( ) 。 A.运算器 B.控制器 C.运算器和控制器 D.运算器、控制器和内存储器 答案:C 5.第 14 题一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 个操作数常需采用( )指定。 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 答案:C 6.第 15 题总线接口的功能不包括( ) 。 A.匹配外设与主机的速度差异 B.实现数据格式的转换 C.交换主机与外设的状态信息 D.完成算术及逻辑运算 答案:D 7.第 21 题下列是用补码表示的机器数,线 答案:A 4.第 11 题 中央处理器是指( ) 。 ) A.运算器 B.控制器 C.运算器和控制器 D.运算器、控制器和内存储器 答案:C 5.第 12 题 计算机的外围设备是指( )。 A.输入/输出设备 B.外存设备 C.远程通信设备 D.除了 CPU 和内存以外的其他设备 答案:D 1.第 2 题 下列不同进位计数制的数中,最大的数是( ) 答案:D 3.第 8 题计算机的外围设备是指( )。 A.输入/输出设备 B.外存设备 C.远程通信设备 D.除了 CPU 和内存以外的其他设备 答案:D 4.第 9 题在计数器定时查询方式下,若每次计数都从 0 开始,则( A.设备号小的优先级高 B.设备号大的优先级高 C.每个设备使用总线的机会相等 D.以上都不对 答案:A 6.第 19 题下列是用补码表示的机器数,真值最大的是( ) A.001011 B.101100 ) 。 C.110100 D.110101 答案:A 7. 23 题某计算机中控制存储器的容量是 512×32 位, 第 微程序可在整个控制存储器中实现 转移,则微地址寄存器所需的最小位数是( ) 。 A. 5 B.8 C.9 D.10 答案:C 8.第 24 题为了便于实现多级中断,保存现场信息最有效的方法是采用( ) 。 A.通用寄存器 B.堆栈 C.存储器 D.外存 答案:B 10. 2 题 第 衡量总线传输性能的指标是 传输速率,其单位是 B 。 答案: A B MB/s 或 B/s A 、 A , 它定义为总线本身所能达到的最高 总线 题计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构,它通常由 一般机器级、 B 、汇编语言级和高级语言级组成。 答案: A 微程序设计级 B 操作系统级 和 B 两大类。 12.第 10 题按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为 A 答案: A 内中断 B 外中断 10.第 3 题 主存有 256 个数据块(编号为 0~255),cache 有 8 行(编号为 0~7),现采 用 2 路组相联地址映射方式, 则第 202 号数据块可映射到 cache 编号的第 A 行。 答 案: A 4 或 5 10.第 3 题 计算机机器指令的基本结构主要有 A 和 B 两部分。 答 案: A 操作码 OP B 地址码 A 13.第 9 题 电子数字计算机系统是由 A 和 B 两大部分组成的,两者缺 一不可。 答案: A 硬件 B 软件 14.第 10 题按中断源与 CPU 的关系 不同,中断可分为 A 和 B 两大类。 答案: A 内中断 B 外中断 16.第 12 题有一字长为 64 位的浮点数,符号位 1 位;阶码 11 位,用移码表示;尾数 52 位,用补码表示;基数为 2.则它所能表示的最小规格化负数为 A 。 答案: 10.第 1 题 立即寻址是指令的地址字段指出的不是 案: A 操作数的地址 B 操作数本身 A ,而是 B 。 答 11.第 2 题 在微型机中,随着超大规模集成电路和机器结构的发展,中央处理器中不 仅包含了控制器和 A ,而且把 B 也集成于同一块 CPU 芯片中。 答案: A 运算器 B 存储管理部件 13.第 7 题 光盘是近年来发展起来的一种辅助存储器,是多媒体计算机不可缺少的设 备,按读写性质分,光盘可分为 A 型、 B 型和只读型三种。 答案: A 一次写入 B 可重写 14.第 8 题 在相对寻址方式中,操作数的有效地址等于 的内容加上 指令中的形式地址 D。 答案: A PC 17.第 14 题 指令的寻址方式有 A 和 B 两类。 答案: A 顺序寻址方式 B 跳跃寻址方式 18.第 17 题 电子数字计算机系统是由 A 和 B 两大部分组成的, 两者缺一不可。 答案: A 硬件 B 软件 19.第 16 题 CPU 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是 A 和 B 。 答案: A 程序计数器 B 程序状态字寄存器 11.第 7 题 在微型机中,随着超大规模集成电路和机器结构的发展,中央处理器中不 仅包含了控制器和 A ,而且把 B 也集成于同一块 CPU 芯片中。 答案: A 运算器 B 存储管理部件 12.第 10 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出 A ,而是隐含指定,通常将 B 作为隐含地址。 答案: A 操作数地址 B 累加器(AC) 13.第 11 题 菊花链式查询方式的主要缺点是,离中央仲裁器越 得总线控制权的几率越小。 答案: A 远 A 和 B 。 A 的设备,获 14.第 14 题 CPU 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是 答案: A 程序计数器 B 程序状态字寄存器 15.第 15 题 同的计算机有不同的指令系统,“RISC”表示的意思是 答案: A 精简指令系统计算机 A 。 16.第 17 题 电子数字计算机系统是由 A 和 B 两大部分组成的, 两者缺一不可。 答案: A 硬件 B 软件 17.第 18 题 光盘是近年来发展起来的一种辅助存储器,是多媒体计算机不可缺少的 设备,按读写性质分,光盘可分为 A 型、 B 型和只读型三种。 答案: A 一次写入 B 可重写 18.第 20 题 计算机机器指令的基本结构主要有 A 和 B 两部分。 答案: A 操作码 OP B 地址码 A 13. 11 题 在微程序控制器中, 第 A 用来存放实现机器指令系统功能的微程序, 它一般是高速的 B 存储器,这个存储器的地址称为微地址。 答案: A 控制存储器 B 只读存储器 15.第 20 题 菊花链式查询方式的主要缺点是,离中央仲裁器越 得总线控制权的几率越小。 答案: A 远 17. 26 题 某采用交叉方式编址的存储器容量为 32 字, 第 存储 模块数为 4,存储周期为 200ns,总线ns,某程序需要连续读出地址为 1000~ 1011 的 4 个字,则所需时间为 A 。 答案: A 350ns 18.第 27 题 立即寻址是指令的地址字段指出的不是 答案: A 操作数的地址 B 操作数本身 19. 28 题 总线是构成计算机系统的 第 的公共通路。 答案: A B 互联机构 A , 是多个 A ,而是 B 。 A 的设备,获 B 部件之间进行数据传送 系统功能 11.第 3 题 在微型机中,随着超大规模集成电路和机器结构的发展,中央处理器中不 仅包含了控制器和 A ,而且把 B 也集成于同一块 CPU 芯片中。 答案: A 运算器 B 存储管理部件 12.第 6 题 在计算机总线中,数据的传送有二种基本方式:串行传送和 A 传 送。串行传送是指 B 。 答案: A 并行 B 数据从低位开始逐位依次传送的方式 13.第 12 题 寄存器间接寻址方式中,有效地址存放在 A 中,而操作数存放在 B 中。 答案: A 寄存器 B 内存 14.第 13 题 立即寻址是指令的地址字段指出的不是 A ,而是 B 。 答案: A 操作数的地址 B 操作数本身 15.第 18 题 在有一级 Cache 的系统中,设主存和 Cache 的存储周期分别是 TM 和 Tc, 若命中率是 H,则 CPU 访问存储器的平均时间 TA= A 。 答案: A HTc+(1-H) TM ,二是 B 。 B 18.第 25 题 堆栈包括的主要硬件:一是 A 答案: A 部分主存区 B 堆栈指针(SP) 19.第 26 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出 作为隐含地址。 答案: A 操作数地址 B 累加器(AC) A 、 B A ,而是隐含指定,通常将 10.第 4 题 三级存储系统是由 和辅助存储器组成的。 答案: A 高速缓冲存储器 B 主存 12.第 11 题 在计算机总线中,数据的传送有二种基本方式:串行传送和 送。串行传送是指 B 。 答案: A 并行 B 数据从低位开始逐位依次传送的方式 A 传 14.第 13 题 菊花链式查询方式的主要缺点是,离中央仲裁器越远的设备,获得总线控 制权的几率就越 A 。 答案: A 小 A 、 B 和转移相关等问题。 15.第 17 题 采用流水线带来的主要问题有 答案: A 资源相关 B 数据相关 16.第 18 题 电子数字计算机系统是由 A 两者缺一不可。 答案: A 硬件 B 软件 17.第 19 题 计算机机器指令的基本结构主要有 答案: A 操作码 OP 和 B 两大部分组成的, A 和 B 两部分。 B 地址码 A 18. 20 题 第 某 CPU 微程序控制器控存容量为 512×20 位, 微程序可在整个控制存储器 中实现转移, 需要分别根据 OP 字段和 ZF 条件码进行分支转移, P 字段和后继地址字段应 则 分别为 A 和 B 位。 答案: A 2 B 9 19. 21 题 在微程序控制器中, 第 A 用来存放实现机器指令系统功能的微程序, 它一般是高速的 B 存储器,这个存储器的地址称为微地址。 答案: A 控制存储器 B 只读存储器 10.第 1 题 在微型机中,随着超大规模集成电路和机器结构的发展,中央处理器中不 仅包含了控制器和 A ,而且把 B 也集成于同一块 CPU 芯片中。 答案: A 运算器 B 存储管理部件 11.第 4 题 寄存器间接寻址方式中,有效地址存放在 A 中,而操作数存放在 B 中。 答案: A 寄存器 B 内存 12.第 5 题 CPU 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是 A 和 B 。 答案: A 程序计数器 B 程序状态字寄存器 13. 6 题 在微程序控制器中, 第 A 用来存放实现机器指令系统功能的微程序, 它一般是高速的 B 存储器,这个存储器的地址称为微地址。 答案: A 控制存储器 B 只读存储器 14.第 13 题 菊花链式查询方式的主要缺点是,离中央仲裁器越 得总线控制权的几率越小。 答案: A 远 A 的设备,获 15.第 16 题 有一字长为 64 位的浮点数,符号位 1 位;阶码 11 位,用移码表示;尾数 52 位,用补码表示;基数为 2.则它所能表示的最小规格化负数为 A 。 答案: 16.第 17 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出 作为隐含地址。 答案: A 操作数地址 B 累加器(AC) A ,而是隐含指定,通常将 B 17.第 18 题 同的计算机有不同的指令系统,“RISC”表示的意思是 答案: A 精简指令系统计算机 A 。 20. 3 题 已知二进制数 X=2-101× 第 (-0.1001011), Y=2-011× 0.0101011, 设阶码为 4 位 (含 1 位阶符),用补码表示,尾数为 8 位(含 1 位数符),用补码表示,按浮点运算方法,求 X-Y 的值,结果如需要舍入处理,用 0 舍 1 入法。 答案: 解:阶和尾数都采用双符号位 [x]浮=11011,11.0110101 [y]浮=11101,00.0101011 [-y]浮=00011,11.1010101 ① 对阶 [ΔE]补=[Ex]补+[-Ey]补=11011+00011=11110 可见 Δ E=-2, 将 Mx 右移 2 位,[x]浮=11101,11.11 01101(01) ② 尾数进行减运算 相减 11.1101101(01) +11.1010101 -----------------------11.1000010(01) ③ 结果规格化并进行舍入处理 [x-y]浮=11101, 11.1000010(01) 左规 [x-y]浮=11100, 11.0000100(1) ④溢出检查 由于两位阶符为 11,不是 01,因此无溢出。最终的结果为 x-y=2 -100 ×(-0.1111011) 22.第 15 题 某磁盘里,平均找道时间为 TS=10 毫秒,平均旋转等待时间 TL=5 毫秒, 数据传输速率为 40MB/s。磁盘机上存放着 250 个文件,每个文件的平均长度为 10MB。现 在需将所有文件逐一读出并检查更新, 然后写回磁盘机, 每个文件平均需要 1 毫秒的额外处 理时间。问; (1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间? (2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍,检查并更新全部文件的时间又是多 少? 答案: 解: (1) 每次磁盘读或写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间,故总的文件更新时 间为 (2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍,则平均旋转等待时间缩短为 10 毫秒;若磁盘机 的数据传输率都提高一倍,则变为 4000B/ms,故总的文件更新时间为 23.第 20 题 已知二进制数 x=-0.1011,y=0.1101,用原码一位乘法求 x×y 的值, 要求写出计算机中的运算步骤。 答案: 解:[x]原=1.1011,[y]原=0.1101 计算过程如下: ∴ P4=0.10001111 , zs=1⊕0=1 故 [x× 原=1.10001111 y] 所以:x× =-0.10001111 y 24. 12 题 试画出三地址指令、 第 二地址指令和一地址指令的指令格式, 并说明指令的含义。 答案: 答: 三地址指令 OP -A1-A2-A3 指令意义:(A1) OP (A2) ? A3 二地址指令 OP-A1-A2 指令意义:(A1)OP(A2)→A1 一地址指令 OP-A 指令意义:①对于单操作数指令,OP (A) ? AC AC——累加器,例如 LDA 48,执行(48)? AC。 ②对于双操作数指令,(AC)OP(A)→AC 。 A——显地址; AC——隐含地址,是隐含的寻址方式。 OP -A1-A2-A3 OP-A1-A2 OP-A25.第 14 题 计算机中时序信号的作用是什么?设计计算机启停电路的基本要求是 什么? 答案: 答:时序信号的作用:为计算机各部分的协调工作提供时序标志。 设计计算机启停电路的要求: 1)启动时一定要从第一个节拍电位的前沿开始工作; 2)停机时一定要在指令最末一个节拍脉冲结束后,才关闭时序发生器。 26. 25 题 完整的计算机指令系统按功能划分, 第 可分为哪些基本类型的指令?并就每种基 本指令简单举例说明。 答案: 答:指令系统按功能划分的种类:数据传送类、算逻运算类、程序控制类、I/O 指令类及其它类。 1) 数据传送指令 存、取数指令,传送指令,成组传送,字节交换,清累加器 AC 等。 功能:M-M、R-R、M-R。 2) 算逻运算指令 功能:实现数据信息的加工,代码的转换、判断等。 ①. 算术运算指令 定点-浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 ② 逻辑运算指令 - 、∧、∨、⊕、逻辑移位、装配、拆卸等。 3) 程序控制指令 功能:控制程序的转向 包括:无条件转移,条件转移,转子和返主,中断返回等指令。 4) I/O 指令 功能: ① 控制外设的动作 ② 测试外设的工作状态 ③ 实现外设与主机间的数据交换 5) 其它指令 PSW 的位置、复位,测试指令,堆栈指令,特权指令,停机指令,控制台指令等。 27.第 27 题 试说明组合逻辑(硬布线)控制器通常采用哪三级的时序信号?在计算机 中,总清信号的作用是什么? 答案: 答: 组合逻辑控制器通常采用三级的时序体制: 即主状态(CPU)周期-节拍电位-节拍 脉冲。 总清信号的作用主要是使计算机处于正常的初始状态, 例如把时序电路的有关触发器 和 I/O 接口电路中的设备状态触发器预置为正确的初始状态等, 这些触发器的状态在开机时 是随机的,不能保证启动后计算机能正常工作。为此必须有总清信号,它在机器启动时由电 源电路产生或按下总清开关产生。 28.第 28 题 什么是同步定时,异步定时?比较它们的优缺点。 答案: 答: (1)同步定时,总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。其特点是 有公共时钟。 异步定时, 总线上的设备 (部件) 有各自的时钟, 它们之间通常采用“应‐答” 方式进行通信。其特点是无公共时间标准。 (2) 同步定时方式具有较高的传输频率, 但不适合存取时间差别大的设备之间的通信。 异步定时方式具有可靠性高,适用于存取时间不同的部件之间的通信。但传输效率较低。 20.第 1 题 已知二进制数 x=-0.1011,y=0.1101,用原码一位乘法求 x×y 的值,要 求写出计算机中的运算步骤。 答案: 解:[x]原=1.1011,[y]原=0.1101 计算过程如下: ∴ P4=0.10001111 , zs=1⊕0=1 故 [x× 原=1.10001111 y] 所以:x× =-0.10001111 y 21.第 11 题 某磁盘里,平均找道时间为 TS=10 毫秒,平均旋转等待时间 TL=5 毫秒, 数据传输速率为 40MB/s。磁盘机上存放着 250 个文件,每个文件的平均长度为 10MB。现 在需将所有文件逐一读出并检查更新, 然后写回磁盘机, 每个文件平均需要 1 毫秒的额外处 理时间。问; (1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间? (2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍,检查并更新全部文件的时间又是多 少? 答案: 解: (1) 每次磁盘读或写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间,故总的文件更新时 间为 (2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍,则平均旋转等待时间缩短为 10 毫秒;若磁盘机 的数据传输率都提高一倍,则变为 4000B/ms,故总的文件更新时间为 22.第 27 题 若某计算机的主频为 800MHz,每个 CPU 周期平均包含 4 个主频周期, 每个指令周期平均有 3 个 CPU 周期,问: (1)该机平均指令的执行速度为多少 MIPS(百万条指令每秒)? (2)若主频提高到 1000MHz,每个 CPU 周期平均包含 2 个主频周期,采用流水线方 式,每个指令周期平均为 1.2 个 CPU 周期,则平均指令的执行速度又是多少 MIPS? 答案: 解:(1)因为机器主频为 f=800MHz,所以主频周期 T=1/(800× 6) = 10 0.00125(μs), 每个 CPU 周期平均包含 4 个主频周期, 所以 CPU 周期 TCPU=4 T=4×0.00125(μs) =0.005(μs) 指令周期 T 指令=3 TCPU=3× 0.005=0.015 (μs) 则指令的执行速度 V1=1/ T 指令=1/0.015 (μs) =66.7 (MIPS) (或 800÷ (4× 3)=66.7 (MIPS) ) (2) 1000÷ (2× 1.2)=416.7 (MIPS) 23. 28 题 已知 X=0.1001 和 Y=-0.1111, 用变形补码计算 X+Y 和 X-Y, 同时指出运算 第 结果是否溢出。 答案: 解:x=0.1001 y=-0.1111 [X]补=00.1001, [Y]补=11.0001, [-Y]补=00.1111 [X+Y]补=00.1001+11.0001=11.1010 无溢出 X+Y=-0.0110 [X-Y]补=00.1001+00.1111=01.1000 溢出 X-Y=+1.1000 1 =补=补===补===24.第 4 题 什么叫 Cache 的命中率?在有 Cache 的计算机中, CPU 访问内存的平均周期与哪些因素有关? 答案: 答:CPU 在 Cache 中访问到的次数 n1 与总的访问次数 n 的比,称为命中率 H。 补 不命中率(脱靶率):1-H 有 Cache 时的 CPU 访存平均周期 tA tA=H× c +(1-H)× m t t 式中:tc -- Cache 存储周期,tm -- 主存存储周期 可见,CPU 访问内存的平均周期与 Cache 的命中率、Cache 的存储周期 tc、主存存储 周期 tm 有关;而 Cache 的命中率又与映射方式、替换策略以及 Cache 的容量大小等有关。 教师未批改 25.第 5 题 试画出三地址指令、二地址指令和一地址指令的指令格式,并 说明指令的含义。 答案: 答: 三地址指令 OP -A1-A2-A3 指令意义:(A1) OP (A2) ? A3 二地址指令 OP-A1-A2 指令意义:(A1)OP(A2)→A1 一地址指令 OP-A 指令意义:①对于单操作数指令,OP (A) ? AC AC——累加器,例如 LDA 48,执行(48)? AC。 ②对于双操作数指令,(AC)OP(A)→AC 。 A——显地址; AC——隐含地址,是隐含的寻址方式。 OP -A1-A2-A3 OP-A1-A2 OP-A26. 9 题 完整的计算机指令系统按功能划分, 第 可分为哪些基本类型的指令?并就每 种基本指令简单举例说明。 答案: 答:指令系统按功能划分的种类:数据传送类、算逻运算类、程序控制类、I/O 指令类及其它类。 1) 数据传送指令 存、取数指令,传送指令,成组传送,字节交换,清累加器 AC 等。 功能:M-M、R-R、M-R。 2) 算逻运算指令 功能:实现数据信息的加工,代码的转换、判断等。 ①. 算术运算指令 定点-浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 ② 逻辑运算指令 - 、∧、∨、⊕、逻辑移位、装配、拆卸等。 3) 程序控制指令 功能:控制程序的转向 包括:无条件转移,条件转移,转子和返主,中断返回等指令。 4) I/O 指令 功能: ① 控制外设的动作 ② 测试外设的工作状态 ③ 实现外设与主机间的数据交换 5) 其它指令 PSW 的位置、复位,测试指令,堆栈指令,特权指令,停机指令,控制台指令等。 27.第 10 题 按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为内中断和外中断两大类,试 说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。 答案: 答:按中断源性质与 CPU 的关系分: ① 处理机内的中断(内中断) ② 系统内外设的中断(外中断) 28. 14 题 第 目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是什么?并简 述各级存储器承担的职能。 答案: 答: 目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是: 高速缓冲存 储器(cache)、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其中 cache 主要强调快速存取,以便使存取速度和 CPU 的运算速度相匹配;外存储器主要强调大 的存储容量,以满足计算机的大容量存储要求;主存储器介于 cache 与外存之间,要求 选取适当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。 答:目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是:高速缓冲存储器 (cache)、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其中 cache 主要强 调快速存取,以便使存取速度和 CPU 的运算速度相匹配;外存储器主要强调大的存储 容量,以满足计算机的大容量存储要求;主存储器介于 cache 与外存之间,要求选取适 当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。 20.第 1 题 某指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM) 和写回寄存器堆(WB)5 个过程段,各功能段所用的时间分别为 120ns、80ns、90ns、 100ns 和 60ns。今有 40 条指令流过此流水线,试求流水线的时钟周期和加速比。 答案: 解:流水线的时钟周期 T=max{120,80,90,100,60}=120ns 加速比 C=40*(120+80+90+100+60)/[(5+40-1)*120]=3.41 解: 流水线的时钟周期 T=max{120, 90, 80, 100, 60}=120ns 加速比 C=40* 120+80+90+100+60) ( /[(5+40-1)*120]=3.4122.第 7 题 设字长为 32 位的二进制浮点数,阶为 10 位(包括 1 位阶符),尾数为 22 位(包括 1 位尾符),阶和尾数分别用移码和补码表示,基数 R=2。 求规格化数的表数范围。 答案: 解: 规格化数的表数范围:(R=2) -512 -1 511 -21 正数为:2 ×2 ~ 2 ×(1-2 ) 511 -512 -1 -21 负数为:2 ×(-1) ~ 2 ×(-2 -2 ) 23.第 8 题 若某计算机的指令系统可分为 I1、I2、I3、I4、I5 和 I6 等 6 种类型的指令, 这 6 种指令的指令周期分别是 4ns、5ns、3ns、7ns、6ns 和 8ns,在程序出现的频度(概率) 分别是 15%、12%、30%、8%、20%和 15%,求该机的平均指令执行时间是多少 ns,平均运算 速度为多少 MIPS(百万条指令每秒)? 答案: 解:平均运算时间: T=4× 15%+5× 12%+3× 30%+7× 8%+6× 20%+8× 15% =5.06 (ns) 平均运算速度:v=1/T=1/[(5.06× -9)÷ -3]=197.6 (MIPS) 10 10 24.第 9 题 试说明组合逻辑(硬布线)控制器通常采用哪三级的时序信号?在计算机 中,总清信号的作用是什么? 答案: 答: 组合逻辑控制器通常采用三级的时序体制: 即主状态(CPU)周期-节拍电位-节拍 脉冲。 总清信号的作用主要是使计算机处于正常的初始状态, 例如把时序电路的有关触发器 和 I/O 接口电路中的设备状态触发器预置为正确的初始状态等, 这些触发器的状态在开机时 是随机的,不能保证启动后计算机能正常工作。为此必须有总清信号,它在机器启动时由电 源电路产生或按下总清开关产生。 25.第 16 题 精简指令系统计算机 RISC,其指令系统的最大特点是什么?减少指令种类的 一种有效做法是指令的替代实现,试举例说明。 答案: 解:RISC 指令系统的主要特点是: (1) 指令数目较少,一般都选用使用频度最高的一些简单指令。 (2) 指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少。 (3) 大多数指令可在一个机器周期内完成。 (4) 通用寄存器数量多,只有存数指令或取数指令访问存储器,而其余指令均在寄器 之间进行操作。 26.第 17 题 按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为内中断和外中断两大类,试 说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。 答案: 答:按中断源性质与 CPU 的关系分: ① 处理机内的中断(内中断) ② 系统内外设的中断(外中断) 27.第 18 题 什么是同步定时,异步定时?比较它们的优缺点。 答案: 答: (1)同步定时,总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。其特点是 有公共时钟。 异步定时, 总线上的设备 (部件) 有各自的时钟, 它们之间通常采用“应‐答” 方式进行通信。其特点是无公共时间标准。 (2) 同步定时方式具有较高的传输频率, 但不适合存取时间差别大的设备之间的通信。 异步定时方式具有可靠性高,适用于存取时间不同的部件之间的通信。但传输效率较低。 28.第 24 题 什么叫堆栈?计算机中有哪两种形式的堆栈?常用的是哪一种?有何优 点? 答案: 答: 按后进先出方式工作的存储单元的集合叫堆栈。 计算机中堆栈的实现有二种 结构,一种是寄存器堆栈(串联堆栈、下压堆栈) ,另一种是存储器堆栈。前者是在 CPU 中 设置一组专门的具有对位串联的若干个寄存器组成, 配合堆栈指令实现堆栈操作; 后者则是 在内存开辟专门用于堆栈的存储区,另加堆栈指针 SP 组成,配合堆栈指令实现其操作。由 于存储器堆栈是使用容量较大的内存部分存储区, 因此具有堆栈区的位置灵活和容量可变等 特点,是常用的一种。20.第 1 题 某磁盘里,平均找道时间为 TS=10 毫秒,平均旋转等待 时间 TL=5 毫秒,数据传输速率为 40MB/s。磁盘机上存放着 250 个文件,每个文件的平均 长度为 10MB。现在需将所有文件逐一读出并检查更新,然后写回磁盘机,每个文件平均需 要 1 毫秒的额外处理时间。问; (1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间? (2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍,检查并更新全部文件的时间又是多 少? 答案: 解: (1) 每次磁盘读或写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间,故总的文件更新时 间为 (2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍,则平均旋转等待时间缩短为 10 毫秒;若磁盘机 的数据传输率都提高一倍,则变为 4000B/ms,故总的文件更新时间为 21.第 16 题 设字长为 32 位的二进制浮点数,阶为 10 位(包括 1 位阶符),尾数为 22 位 (包括 1 位尾符),阶和尾数分别用移码和补码表示,基数 R=2。求规格化数的表数范围。 答案: 解: 规格化数的表数范围:(R=2) -512 -1 511 -21 正数为:2 ×2 ~ 2 ×(1-2 ) 511 -512 -1 -21 负数为:2 ×(-1) ~ 2 ×(-2 -2 ) 22.第 19 题 设机器字长为 8 位,试写出下列十进制数的原码、反码、补码和移码表示。如 果是小数,则用定点小数表示;若为整数,则用定点整数表示。 (1) 25/128 (2) -38/64 -111 答案: 解:(1)设 X=(25/128)10=(11001×2 )2=(0.0011001)2 所以[X]原=[X]反=[X]补=0.0011001,[X]移=20+0.0011001=1.0011001 -110 (2)设 X=(-38/64)10=(-100110×2 )2=(-0.100110)2 所以[X]原=1.1001100 [X]反=1.0110011 [X]补=1.0110100 [X]移=0.0110100 - - 23.第 28 题 已知二进制数 X=2 010×0.101011 ,Y=2 011×(-0.110101),设阶为 5 位 (包括 2 位阶符),用补码表示,尾数为 8 位(包括 2 位尾符),用补码表示,按浮点运算 方法,求 X+Y 的值,运算过程阶和尾数均用双符号进行。要求写出机器的运算步骤。 答案: 解: x 和 y 的浮点机器数(阶和尾数均用补码表示) [x]浮=11110,00.101011 [y]浮=11101,11.001011 ① 求阶差 [△E]补=[Ex]补+ [-Ey]补 =11110+00011=00001 可见 △E=1,将 My 右移 1 位,[y]浮=11110,11.100101(1) ② 尾数相加。 [Mx]补 00.101011 + [My]补 11.100101(1) 00.010000(1) ③ [Mx+My]补应左规,阶码减 1。 即 [x+y]补=11101,00.100001 ④ 溢出检查 运算结果的阶小于所能表示的最大阶,所以无溢出。 所以 x+y=2-11×(0.100001) 24. 2 题 计算机中时序信号的作用是什么?设计计算机启停电路的基本要求是 第 什么? 答案: 答:时序信号的作用:为计算机各部分的协调工作提供时序标志。 设计计算机启停电路的要求: 1)启动时一定要从第一个节拍电位的前沿开始工作; 2)停机时一定要在指令最末一个节拍脉冲结束后,才关闭时序发生器。 25.第 6 题 程序中包括指令和要处理的数据,在执行时先必须调到内存中才能执行, CPU 直接从内存中将指令或数据取来并加以执行的。CPU 是如何知道取来的是指令还是数 据?说明理由。 答案: 答:取指周期中从内存读出的信息流是指令流,它流向控制器;而在执行器周 期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。 答:教师未批改 26.第 13 题 精简指令系统计算机 RISC,其指令系统的最大特点是什么? 减少指令种类的一种有效做法是指令的替代实现,试举例说明。 答案: 解:RISC 指令系统的主要特点是: (1) 指令数目较少,一般都选用使用频度最高的一些简单指令。 (2) 指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少。 (3) 大多数指令可在一个机器周期内完成。 (4) 通用寄存器数量多,只有存数指令或取数指令访问存储器,而其余指令均在寄器 之间进行操作。 27.第 26 题 按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为内中断和外中断两大类,试 说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。 答案: 答:按中断源性质与 CPU 的关系分: ① 处理机内的中断(内中断) ② 系统内外设的中断(外中断) 28.第 27 题 在微命令的分段编码方式中,分段的原则是什么? 答案: 答:A、相互有一定关系又不能在同一微周期出现(相斥性)的微命令可编在同一 字段内;可能在同一微周期出现(相容性)的微命令应编在不同的字段内; B、分段应与数据通路的结构相适应,便于微命令的设计、修改、查找。 C、每个字段的位数不能太多(2~4 位)。 20.第 1 题 设字长为 32 位的二进制浮点数,阶为 10 位(包括 1 位阶符),尾数为 22 位 (包括 1 位尾符),阶和尾数分别用移码和补码表示,基数 R=2。求规格化数的表数范围。 答案: 解: 规格化数的表数范围:(R=2) -512 -1 511 -21 正数为:2 ×2 ~ 2 ×(1-2 ) 511 -512 -1 -21 负数为:2 ×(-1) ~ 2 ×(-2 -2 ) 21.第 26 题 某指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM) 和写回寄存器堆(WB)5 个过程段,各功能段所用的时间分别为 120ns、80ns、90ns、 100ns 和 60ns。今有 40 条指令流过此流水线,试求流水线的时钟周期和加速比。 答案: 解:流水线的时钟周期 T=max{120,80,90,100,60}=120ns 加速比 C=40*(120+80+90+100+60)/[(5+40-1)*120]=3.41 解:流水线的时钟周期 T=max{120,80,90,100,60}=120ns 加速比 C=40* (120+80+90+100+60)/[(5+40-1)*120]=3.4122.第 27 题 已知 X=0.1001 和 Y=-0.1111, 用变形补码计算 X+Y 和 X-Y, 同时指出运算结果是否溢出。 答案: 解:x=0.1001 y=-0.1111 [X]补=00.1001, [Y]补=11.0001, [-Y]补=00.1111 [X+Y]补=00.1001+11.0001=11.1010 无溢出 X+Y=-0.0110 [X-Y]补=00.1001+00.1111=01.1000 溢出 X-Y=+1.1000 1 =补=补===补===23.第 28 题 若某计算机的指令系统可分为 I1、I2、I3、I4、I5 和 I6 等 6 种类型的指令,这 6 种指令的指令周期分别是 4ns、5ns、3ns、7ns、6ns 和 8ns,在 程序出现的频度(概率)分别是 15%、12%、30%、8%、20%和 15%,求该机的平均指令执行时 间是多少 ns,平均运算速度为多少 MIPS(百万条指令每秒)? 补 答案: 解:平均运算时间: T=4× 15%+5× 12%+3× 30%+7× 8%+6× 20%+8× 15% =5.06 (ns) 平均运算速度:v=1/T=1/[(5.06× -9)÷ -3]=197.6 (MIPS) 10 10 24.第 2 题 集中式总线仲裁方式有哪三种,其特点是什么? 答案: 答: (1)链式查询方式。BG 按优先级由高至低依次传送的总线查询方式。所需传输线少,便于 更改和扩充。 (2)计数器定时查询方式。优先次序可灵活变动。 (3)独立请求方式。响应速度快,对优先次序的控制灵活。 25. 5 题 什么叫堆栈?计算机中有哪两种形式的堆栈?常用的是哪一种?有何优点? 第 答案: 答:按后进先出方式工作的存储单元的集合叫堆栈。计算机中堆栈的实现有二种结 构,一种是寄存器堆栈(串联堆栈、下压堆栈) ,另一种是存储器堆栈。前者是在 CPU 中设 置一组专门的具有对位串联的若干个寄存器组成, 配合堆栈指令实现堆栈操作; 后者则是在 内存开辟专门用于堆栈的存储区,另加堆栈指针 SP 组成,配合堆栈指令实现其操作。由于 存储器堆栈是使用容量较大的内存部分存储区, 因此具有堆栈区的位置灵活和容量可变等特 点,是常用的一种。 26.第 15 题 程序中包括指令和要处理的数据,在执行时先必须调到内存中才能执行, CPU 直接从内存中将指令或数据取来并加以执行的。CPU 是如何知道取来的是指令还是数 据?说明理由。 答案: 答:取指周期中从内存读出的信息流是指令流,它流向控制器;而在执行器周 期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。 27.第 16 题 精简指令系统计算机 RISC,其指令系统的最大特点是什么?减少指令种类的 一种有效做法是指令的替代实现,试举例说明。 答案: 解:RISC 指令系统的主要特点是: (1) 指令数目较少,一般都选用使用频度最高的一些简单指令。 (2) 指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少。 (3) 大多数指令可在一个机器周期内完成。 (4) 通用寄存器数量多,只有存数指令或取数指令访问存储器,而其余指令均在寄器 之间进行操作。 28.第 25 题 试谈谈什么是存储系统的高速缓冲存储器(Cache), 画出―主存- Cache‖ 这一存储层次与 CPU 连接的结构框图。 答案: 答: 高速缓冲存储器是介于 CPU 与主存之间的用于存放当前最活跃的程序块和 数据的高速、小容量的存储器。 21.第 25 题 已知二进制数 x=-0.1011,y=0.1101,用原码一位乘法求 x×y 的值, 要求写出计算机中的运算步骤。 答案: 解:[x]原=1.1011,[y]原=0.1101 计算过程如下: ∴ P4=0.10001111 , zs=1⊕0=1 故 [x× 原=1.10001111 y] 所以:x× =-0.10001111 y 22.第 27 题 存储器容量为 64M 字,字长 64 位,模块数 m = 8,分别用顺序方式和交 叉方式进行组织。存储周期 T = 100ns,数据总线 位,总线ns .问顺序 存储器和交叉存储器的带宽各是多少? 答案: 解:信息总量:q=64 位× 8=512 位 顺序存储器和交叉存储器读出 8 个字的时间分别是: t2=mT=8× 100ns=8× -7 (s) 10 t1=T+ (m-1)τ =100+7× 20= 2.4× 10(s) 顺序存储器带宽是: W2= q/t2=512÷ (8× -7)=64× 7(位/S) 10 10 交叉存储器带宽是: W1=q/t1=512÷ (2.4× -7)=213× 7(位/S) 10 10 24.第 18 题 按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为内中断和外中断两大类,试 说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。 答案: 答:按中断源性质与 CPU 的关系分: ① 处理机内的中断(内中断) ② 系统内外设的中断(外中断) 22.第 27 题 某磁盘里,平均找道时间为 TS=10 毫秒,平均旋转等待时间 TL=5 毫秒, 数据传输速率为 40MB/s。磁盘机上存放着 250 个文件,每个文件的平均长度为 10MB。现 在需将所有文件逐一读出并检查更新, 然后写回磁盘机, 每个文件平均需要 1 毫秒的额外处 理时间。问; (1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间? (2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍,检查并更新全部文件的时间又是多 少? 答案: 解: (1) 每次磁盘读或写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间,故总的文件更新时 间为 (2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍,则平均旋转等待时间缩短为 10 毫秒;若磁盘机 的数据传输率都提高一倍,则变为 4000B/ms,故总的文件更新时间为 23.第 28 题 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 256K× 位 SRAM 芯片组成,需要多少芯片? 8 3)需要多少位地址作芯片选择? 答案: 解:1)∵ 220= 1M, ∴ 该存储器能存储的信息为:1M× 32/8=4MB 。 2)(1024K/256K)× (32/8)= 16(片); 3)1024K/256K=4,故需要 2 位地址作为芯片选择。 24.第 18 题 冯?诺依曼型计算机主要由哪几个功能部件组成?简述它们的主要功能。 答案: 答:冯?诺依曼型计算机的硬件主要有:1)存储器,其功能是存储程序和数据 信息;2)运算器(ALU),实现算术运算和逻辑运算功能的部件,其功能有运算即完成数字 信息的加工和寄存、移位等;3)控制器(Control Unit),向计算机各部件发出控制信息的部 件,其功能:控制指令的读出、解释和执行、中断事件的处理等;4)输入/输出(I/O)设备, 其功能是输入程序和有关的数据,输出计算机的有关信息及运算结果等;5)适配器(I/O 接口): I/O 设备与主机之间互相连接(缓冲)的部件。此外,硬设备还有控制台,电源等。 此 25.第 21 题 什么是同步定时,异步定时?比较它们的优缺点。 答案: 答: (1)同步定时,总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。其特点是 有公共时钟。 异步定时, 总线上的设备 (部件) 有各自的时钟, 它们之间通常采用“应‐答” 方式进行通信。其特点是无公共时间标准。 (2) 同步定时方式具有较高的传输频率, 但不适合存取时间差别大的设备之间的通信。 异步定时方式具有可靠性高,适用于存取时间不同的部件之间的通信。但传输效率较低。 26. 24 题 完整的计算机指令系统按功能划分, 第 可分为哪些基本类型的指令?并就每种基 本指令简单举例说明。 答案: 答:指令系统按功能划分的种类:数据传送类、算逻运算类、程序控制类、I/O 指令类及其它类。 1) 数据传送指令 存、取数指令,传送指令,成组传送,字节交换,清累加器 AC 等。 功能:M-M、R-R、M-R。 2) 算逻运算指令 功能:实现数据信息的加工,代码的转换、判断等。 ①. 算术运算指令 定点-浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 ② 逻辑运算指令 - 、∧、∨、⊕、逻辑移位、装配、拆卸等。 3) 程序控制指令 功能:控制程序的转向 包括:无条件转移,条件转移,转子和返主,中断返回等指令。 4) I/O 指令 功能: ① 控制外设的动作 ② 测试外设的工作状态 ③ 实现外设与主机间的数据交换 5) 其它指令 PSW 的位置、复位,测试指令,堆栈指令,特权指令,停机指令,控制台指令等。 27.第 25 题 精简指令系统计算机 RISC,其指令系统的最大特点是什么?减少指令种类的 一种有效做法是指令的替代实现,试举例说明。 答案: 解:RISC 指令系统的主要特点是: (1) 指令数目较少,一般都选用使用频度最高的一些简单指令。 (2) 指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少。 (3) 大多数指令可在一个机器周期内完成。 (4) 通用寄存器数量多,只有存数指令或取数指令访问存储器,而其余指令均在寄器 之间进行操作。 28.第 26 题 什么叫 Cache 的命中率?在有 Cache 的计算机中,CPU 访问内存的平均 周期与哪些因素有关? 答案: 答:CPU 在 Cache 中访问到的次数 n1 与总的访问次数 n 的比,称为命中率 H。 不命中率(脱靶率):1-H 有 Cache 时的 CPU 访存平均周期 tA tA=H× c +(1-H)× m t t 式中:tc -- Cache 存储周期,tm -- 主存存储周期 可见,CPU 访问内存的平均周期与 Cache 的命中率、Cache 的存储周期 tc、主存存储 周期 tm 有关;而 Cache 的命中率又与映射方式、替换策略以及 Cache 的容量大小等有关。 教师未批改 25.第 19 题 程序中包括指令和要处理的数据,在执行时 先必须调到内存中才能执行,CPU 直接从内存中将指令或数据取来并加以执行的。CPU 是 如何知道取来的是指令还是数据?说明理由。 答案: 答:取指周期中从内存读出的信息流是指令流,它流向控制器;而在执行器周 期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。 答:教师未批改 26.第 20 题 什么是同步定时,异步定时?比较它们的优缺点。 答案: 答: (1)同步定时,总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。其特点是 有公共时钟。 异步定时, 总线上的设备 (部件) 有各自的时钟, 它们之间通常采用“应‐答” 方式进行通信。其特点是无公共时间标准。 (2) 同步定时方式具有较高的传输频率, 但不适合存取时间差别大的设备之间的通信。 异步定时方式具有可靠性高,适用于存取时间不同的部件之间的通信。但传输效率较低。 27.第 23 题 什么是微命令间的相容和互斥?微命令主要有哪几种编码方式,各有什么特 点? 答案: 答:(1)相容性是可能同时出现的微命令, 相斥性是不能同时出现的微命令。 (2) A、直接表示法 优点:简单,直观,快速。缺点:微指令字太长,位信息利用率低。 B、编码表示法 优点:微指令字长适中,译码器不庞大,能实现并行操作,速度较 快。 C、混合表示法: 把直接表示法和编码表示法相混合使用。 28. 26 题 试画出三地址指令、 第 二地址指令和一地址指令的指令格式, 并说明指令的含义。 答案: 答: 三地址指令 OP -A1-A2-A3 指令意义:(A1) OP (A2) ? A3 二地址指令 OP-A1-A2 指令意义:(A1)OP(A2)→A1 一地址指令 OP-A 指令意义:①对于单操作数指令,OP (A) ? AC AC——累加器,例如 LDA 48,执行(48)? AC。 ②对于双操作数指令,(AC)OP(A)→AC 。 A——显地址; AC——隐含地址,是隐含的寻址方式。 OP -A1-A2-A3 OP-A1-A2 OP-A 1.第 2 题 锁存器属于( A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O 接口 )部分。 答案:A ) 。 2.第 3 题 以下四种类型的二地址指令中,执行时间最长的是( A.RR 型 B.RS 型 C.SS 型 D.SR 型 答案:C )。 3.第 4 题 存储周期是指( A.存储器的读出时间 B.存储器的写入时间 C.存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔 D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 答案:C 4.第 5 题 总线接口的功能不包括( A.匹配外设与主机的速度差异 B.实现数据格式的转换 C.交换主机与外设的状态信息 D.完成算术及逻辑运算 答案:D 5.第 6 题 中断系统的功能是由( )实现的。 ) 。 A.硬件 B.软件 C.硬件和软件结合来 答案:C )中。 6.第 7 题 寄存器直接寻址方式中,操作数在( A.通用寄存器 B.主存单元 C.程序计数器 D.堆栈 答案:A 7.第 15 题 中央处理器是指( A.运算器 B.控制器 C.运算器和控制器 D.运算器、控制器和内存储器 ) 。 答案:C ) 。 8.第 18 题 下列关于立即寻址方式操作数所在位置的说法正确的是( A.操作数在指令中 B.操作数在寄存器中 C.操作数地址在寄存器 D.操作数地址(主存)在指令中 答案:A ) 。 9.第 24 题 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.一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 C.每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 D.一条微指令由若干条机器指令组成 答案:C 10.第 1 题 寄存器间接寻址方式中,有效地址存放在 A 中,而操 作数存放在 B 中。 答案: A 寄存器 B 内存 11. 8 题 在计算机总线中, 第 数据的传送有二种基本方式: 串行传送和 A 传送。串行传送是指 B 。 答案: A 并行 B 数据从低位开始逐位依次传送的方式 12.第 9 题 在微程序控制器中, A 用来存放实现机器指令系统功 能的微程序, 它一般是高速的 B 存储器, 这个存储器的地址称为微地址。 答案: A 控制存储器 B 只读存储器 14.第 11 题 CPU 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是 A 和 B 。 答案: A 程序计数器 B 程序状态字寄存器 15.第 12 题 电子数字计算机系统是由 A 和 B 两大部 分组成的,两者缺一不可。 答案: A 硬件 B 软件 16.第 13 题 指令的寻址方式有 A 和 B 两类。 答案: A 顺序寻址方式 B 跳跃寻址方式 17.第 14 题 机器的字长通常是固定的,对于任何一个可表示的数,字长中 的每一位都要填入“1”或“0”。若二进制整数 x=10100,y=–10100,则在 8 位字长的补码(其中 1 位为符号位)表示中, [x]补= A ,[y]补= B 。 答案: A 00010100 B 11101100 19.第 17 题 在微型机中,随着超大规模集成电路和机器结构的发展,中央 处理器中不仅包含了控制器和 A ,而且把 B 也集成于同一块 CPU 芯片中。 答案: A 运算器 B 存储管理部件 20. 22 题 设机器字长为 8 位 第 (运算时为 9 位)已知二进制数 X=-101101, , Y=100110,试用双符号位补码求 X+Y 和 X-Y 的值,要求写出计算机中的运 算步骤,并指出是否有溢出。 答案: 22. 27 题 某磁盘里, 第 平均找道时间为 TS=10 毫秒, 平均旋转等待时间 TL=5 毫秒,数据传输速率为 40MB/s。磁盘机上存放着 250 个文件,每个文件的平均 长度为 10MB。现在需将所有文件逐一读出并检查更新,然后写回磁盘机,每个 文件平均需要 1 毫秒的额外处理时间。问; (1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间? (2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍, 检查并更新全部文件的时 间又是多少? 答案: 解: (1) 每次磁盘读或写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间,故总的 文件更新时间为 (2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍,则平均旋转等待时间缩短为 10 毫秒; 若磁盘机的数据传输率都提高一倍,则变为 4000B/ms,故总的文件更新 时间为 23.第 28 题 若某计算机的指令系统可分为 I1、I2、I3、I4、I5 和 I6 等 6 种类 型的指令,这 6 种指令的指令周期分别是 4ns、5ns、3ns、7ns、6ns 和 8ns,在 程序出现的频度(概率)分别是 15%、12%、30%、8%、20%和 15%,求该机的平均 指令执行时间是多少 ns,平均运算速度为多少 MIPS(百万条指令每秒)? 答案: 解:平均运算时间: T=4× 15%+5× 12%+3× 30%+7× 8%+6× 20%+8× 15% =5.06 (ns) 平均运算速度:v=1/T=1/[(5.06× -9)÷ -3]=197.6 (MIPS) 10 10 24.第 19 题 目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是 什么?并简述各级存储器承担的职能。 答案: 答:目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是: 高速缓冲存储器(cache)、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各 不相同。其中 cache 主要强调快速存取,以便使存取速度和 CPU 的运算速度 相匹配; 外存储器主要强调大的存储容量, 以满足计算机的大容量存储要求; 主存储器介于 cache 与外存之间,要求选取适当的存储容量和存取周期,使 它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。 答:目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是:高速缓冲 存储器(cache)、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其 中 cache 主要强调快速存取,以便使存取速度和 CPU 的运算速度相匹配;外存 储器主要强调大的存储容量,以满足计算机的大容量存储要求;主存储器介于 cache 与外存之间,要求选取适当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核 心软件和较多的用户程序。25. 20 题 计算机中时序信号的作用是什么?设计 第 计算机启停电路的基本要求是什么? 答案: 答:时序信号的作用:为计算机各部分的协调工作提供时序标志。 设计计算机启停电路的要求: 1)启动时一定要从第一个节拍电位的前沿开始工作; 2)停机时一定要在指令最末一个节拍脉冲结束后,才关闭时序发生器。 26.第 21 题 在微命令的分段编码方式中,分段的原则是什么? 答案: 答:A、相互有一定关系又不能在同一微周期出现(相斥性)的微命令 可编在同一字段内;可能在同一微周期出现(相容性)的微命令应编在不同的字 段内; B、分段应与数据通路的结构相适应,便于微命令的设计、修改、查找。 C、每个字段的位数不能太多(2~4 位)。 27.第 25 题 什么是微命令间的相容和互斥?微命令主要有哪几种编码方式,各有什么特 点? 答案: 答:(1)相容性是可能同时出现的微命令, 相斥性是不能同时出现的微命 令。 (2) A、直接表示法 优点:简单,直观,快速。缺点:微指令字太长,位信 息利用率低。 B、编码表示法 优点:微指令字长适中,译码器不庞大,能实现并行操 作,速度较快。 C、混合表示法: 把直接表示法和编码表示法相混合使用。 28. 26 题 完整的计算机指令系统按功能划分,可分为哪些基本类型的指令? 第 并就每种基本指令简单举例说明。 答案: 答:指令系统按功能划分的种类:数据传送类、算逻运算类、程序 控制类、I/O 指令类及其它类。 1) 数据传送指令 存、取数指令,传送指令,成组传送,字节交换,清累加器 AC 等。 功能:M-M、R-R、M-R。 2) 算逻运算指令 功能:实现数据信息的加工,代码的转换、判断等。 ①. 算术运算指令 定点-浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 ② 逻辑运算指令 - 、∧、∨、⊕、逻辑移位、装配、拆卸等。 3) 程序控制指令 功能:控制程序的转向 包括:无条件转移,条件转移,转子和返主,中断返回等指令。 4) I/O 指令 功能: ① 控制外设的动作 ② 测试外设的工作状态 ③ 实现外设与主机间的数据交换 5) 其它指令 PSW 的位置、复位,测试指令,堆栈指令,特权指令,停机指令,控制台指令等。 作 业- 1.第 3 题 主存存储单元是指( )。 A.存放一个二进制信息位的存储元 B.存放一个机器字的所有存储元的集合 C.存放一个字节的所有存储元的集合 D.存放两个字节的所有存储元的集合 答案:B 2.第 4 题 在以 DMA 方式传送数据的过程中,由于没有破坏( 以一旦数据传送完毕,主机可以立即继续原程序的执行。 A.程序计数器 B.程序计数器和寄存器 C.地址寄存器 答案:B 3.第 5 题 相对寻址方式中,操作数的有效地址等于( A.基值寄存器内容加上形式地址 B.堆栈指示器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 4.第 8 题 锁存器属于( ) 。 )的内容,所 答案:D )部分。 A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O 接口 答案:A 5.第 12 题 一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,另一个操作数常需采用( )指定。 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 答案:C )实现的。 6.第 13 题 中断系统的功能是由( A.硬件 B.软件 C.硬件和软件结合来 答案:C ) 。 7.第 16 题 下列不属于计算机科学奠基人冯· 诺伊曼思想的是( A.存储程序 B.二进制运算 C.流水线 D.将指令从存储器中逐条取出并执行 答案:C )的表示形式是惟一的 8.第 18 题 在定点数的机器数中,零的( A.原码 B.反码 C.补码 答案:C ) 。 9.第 19 题 在计数器定时查询方式下,若每次计数都从 0 开始,则( A.设备号小的优先级高 B.设备号大的优先级高 C.每个设备使用总线的机会相等 D.以上都不对 答案:A 10.第 1 题 按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为 A 和 B 两大类。 答案: A 内中断 B 外中断 13.第 7 题 在微程序控制器中, A 用来存放实现机器指令系统功 能的微程序, 它一般是高速的 B 存储器, 这个存储器的地址称为微地址。 答案: A 控制存储器 B 只读存储器 14.第 9 题 主存有 256 个数据块(编号为 0~255),cache 有 8 行(编号为 0~7),现 采用 2 路组相联地址映射方式, 则第 202 号数据块可映射到 cache 编号的第 A 行。 答案: A 4或5 16.第 11 题 计算机机器指令的基本结构主要有 A 和 B 两 部分。 答案: A 操作码 OP B 地址码 A 17.第 14 题 电子数字计算机系统是由 A 和 B 两大部 分组成的,两者缺一不可。 答案: A 硬件 B 软件 18.第 15 题 指令的寻址方式有 A 和 B 两类。 答案: A 顺序寻址方式 B 跳跃寻址方式 19.第 17 题 光盘是近年来发展起来的一种辅助存储器,是多媒体计算机不 可缺少的设备,按读写性质分,光盘可分为 A 型、 B 型和只读 型三种。 答案: A 一次写入 B 可重写 20.第 22 题 若某计算机的指令系统可分为 I1、I2、I3、I4、I5 和 I6 等 6 种类 型的指令,这 6 种指令的指令周期分别是 4ns、5ns、3ns、7ns、6ns 和 8ns,在 程序出现的频度(概率)分别是 15%、12%、30%、8%、20%和 15%,求该机的平均 指令执行时间是多少 ns,平均运算速度为多少 MIPS(百万条指令每秒)? 答案: 解:平均运算时间: T=4× 15%+5× 12%+3× 30%+7× 8%+6× 20%+8× 15% =5.06 (ns) 平均运算速度:v=1/T=1/[(5.06× -9)÷ -3]=197.6 (MIPS) 10 10 23. 28 题 已知 X=0.1001 和 Y=-0.1111, 用变形补码计算 X+Y 和 X-Y, 同 第 时指出运算结果是否溢出。 答案: 解:x=0.1001 y=-0.1111 [X]补=00.1001, [Y]补=11.0001, [-Y]补=00.1111 [X+Y]补=00.1001+11.0001=11.1010 无溢出 X+Y=-0.0110 [X-Y]补=00.1001+00.1111=01.1000 X-Y=+1.1000 1 溢出 =补=补===补===24. 20 题 试谈谈什么是存储系统的高速缓冲存储 第 器(Cache), 画出―主存- Cache‖这一存储层次与 CPU 连接的结构框图。 答案: 答: 高速缓冲存储器是介于 CPU 与主存之间的用于存放当前最活跃 的程序块和数据的高速、小容量的存储器。 补 25.第 21 题 什么是同步定时,异步定时?比较它们的优缺点。 答案: 答: (1)同步定时,总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。 其特点是有公共时钟。异步定时,总线上的设备(部件)有各自的时钟,它们之 间通常采用“应‐答”方式进行通信。其特点是无公共时间标准。 (2) 同步定时方式具有较高的传输频率,但不适合存取时间差别大的设备 之间的通信。 异步定时方式具有可靠性高,适用于存取时间不同的部件之间的通 信。但传输效率较低。 26.第 24 题 冯?诺依曼型计算机主要由哪几个功能部件组成?简述它们的 主要功能。 答案: 答:冯?诺依曼型计算机的硬件主要有:1)存储器,其功能是存储 程序和数据信息;2)运算器(ALU),实现算术运算和逻辑运算功能的部件,其 功能有运算即完成数字信息的加工和寄存、移位等;3)控制器(Control Unit), 向计算机各部件发出控制信息的部件,其功能:控制指令的读出、解释和执行、 中断事件的处理等;4)输入/输出(I/O)设备,其功能是输入程序和有关的数据, 输出计算机的有关信息及运算结果等;5)适配器(I/O 接口): I/O 设备与主 机之间互相连接(缓冲)的部件。此外,硬设备还有控制台,电源等。 此 27.第 25 题 目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是 什么?并简述各级存储器承担的职能。 答案: 答:目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是: 高速缓冲存储器(cache)、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各 不相同。其中 cache 主要强调快速存取,以便使存取速度和 CPU 的运算速度 相匹配; 外存储器主要强调大的存储容量, 以满足计算机的大容量存储要求; 主存储器介于 cache 与外存之间,要求选取适当的存储容量和存取周期,使 它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。 答:目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是:高速缓冲存 储器(cache)、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其中 cache 主要强调快速存取,以便使存取速度和 CPU 的运算速度相匹配;外存储器 主要强调大的存储容量,以满足计算机的大容量存储要求;主存储器介于 cache 与外存之间, 要求选取适当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核心软件 和较多的用户程序。28.第 26 题 集中式总线仲裁方式有哪三种,其特点是什么? 答案: 答: (1)链式查询方式。BG 按优先级由高至低依次传送的总线查询方式。所需传输 线少,便于更改和扩充。 (2)计数器定时查询方式。优先次序可灵活变动。 (3)独立请求方式。响应速度快,对优先次序的控制灵活。 作 业- 1.第 3 题 若 x 补=0.1101010,则 x 原=( A.1.0010101 B.1.0010110 C.0.0010110 D.0.1101010 ) 。 答案:D )部分。 2.第 4 题 程序计数器属于( A.控制器 B.运算器 C.存储器 D.I/O 接口 答案:A ) 。 3.第 5 题 为了便于实现多级中断,保存现场信息最有效的方法是采用( A.通用寄存器 B.堆栈 C.存储器 D.外存 答案:B 4.第 8 题 以下给出的浮点数,数( )是规格化浮点数。 答案:B 5.第 9 题 下列关于立即寻址方式操作数所在位置的说法正确的是( A.操作数在指令中 B.操作数在寄存器中 C.操作数地址在寄存器 D.操作数地址(主存)在指令中 ) 。 答案:A )。 6.第 14 题 计算机的外围设备是指( A.输入/输出设备 B.外存设备 C.远程通信设备 D.除了 CPU 和内存以外的其他设备 答案:D )。 7.第 15 题 下列是用原码表示的机器数,线 答案:A 8.第 16 题 某计算机中控制存储器的容量是 512×32 位,微程序可在整个控制 存储器中实现转移,则微地址寄存器所需的最小位数是( ) 。 A. 5 B.8 C.9 D.10 答案:C ) 。 9.第 17 题 在计数器定时查询方式下,若每次计数都从 0 开始,则( A.设备号小的优先级高 B.设备号大的优先级高 C.每个设备使用总线的机会相等 D.以上都不对 答案:A 10.第 1 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出 通常将 B 作为隐含地址。 答案: A 操作数地址 B 累加器(AC) A ,而是隐含指定, 11.第 2 题 采用流水线带来的主要问题有 问题。 A 、 B 和转移相关等 答案: A 资源相关 B 数据相关 12.第 6 题 CPU 能直接访问的存储器是 A 和 B 答案: A 主存 B Cache 13.第 7 题 DMA 采用三种传送方式:即:周期挪用方式、 式和 B 方式。 答案: A 与 CPU 交替访存 B CPU 暂停访问 。 A 方 15.第 11 题 主存有 256 个数据块(编号为 0~255),cache 有 8 行(编号为 0~7),现 采用 2 路组相联地址映射方式, 则第 202 号数据块可映射到 cache 编号的第 A 行。 答案: A 4或5 16.第 12 题 菊花链式查询方式的主要缺点是,离中央仲裁器越远的设备, 获得总线控制权的几率就越 A 。 答案: A 小 18.第 18 题 若浮点数据格式中阶码的基数已确定,且尾数采用规格化表示 法,则浮点数表示数的范围取决于浮点数 A 的位数,而精度则取决于 B 的位数。 答案: A 阶码 B 尾数 21.第 24 题 若某计算机的指令系统可分为 I1、I2、I3、I4、I5 和 I6 等 6 种类 型的指令,这 6 种指令的指令周期分别是 4ns、5ns、3ns、7ns、6ns 和 8ns,在 程序出现的频度(概率)分别是 15%、12%、30%、8%、20%和 15%,求该机的平均 指令执行时间是多少 ns,平均运算速度为多少 MIPS(百万条指令每秒)? 答案: 解:平均运算时间: T=4× 15%+5× 12%+3× 30%+7× 8%+6× 20%+8× 15% =5.06 (ns) 平均运算速度:v=1/T=1/[(5.06× -9)÷ -3]=197.6 (MIPS) 10 10 22.第 26 题 设字长为 32 位的二进制浮点数,阶为 10 位(包括 1 位阶符),尾 数为 22 位(包括 1 位尾符),阶和尾数分别用移码和补码表示,基数 R=2。求 规格化数的表数范围。 答案: 解: 规格化数的表数范围:(R=2) 正数为:2-512×2-1 ~ 2511×(1-2-21) 负数为:2511×(-1) ~ 2-512×(-2-1-2-21) 24.第 20 题 按中断源与 CPU 的关系不同,中断可分为内中断和外中断 两大类,试说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。 答案: 答:按中断源性质与 CPU 的关系分: ① 处理机内的中断(内中断) ② 系统内外设的中断(外中断) 25. 21 题 完整的计算机指令系统按功能划分,可分为哪些基本类型的指令? 第 并就每种基本指令简单举例说明。 答案: 答:指令系统按功能划分的种类:数据传送类、算逻运算类、程序 控制类、I/O 指令类及其它类。 1) 数据传送指令 存、取数指令,传送指令,成组传送,字节交换,清累加器 AC 等。 功能:M-M、R-R、M-R。 2) 算逻运算指令 功能:实现数据信息的加工,代码的转换、判断等。 ①. 算术运算指令 定点-浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 ② 逻辑运算指令 - 、∧、∨、⊕、逻辑移位、装配、拆卸等。 3) 程序控制指令 功能:控制程序的转向 包括:无条件转移,条件转移,转子和返主,中断返回等指令。 4) I/O 指令 功能: ① 控制外设的动作 ② 测试外设的工作状态 ③ 实现外设与主机间的数据交换 5) 其它指令 PSW 的位置、复。

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