計算機組成原理復(fù)習(xí)題及答案06621

1、中南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程考試（?？疲?fù)習(xí)題及參考答案計算機組成原理一、選擇題：1定點運算器用來進(jìn)行 A十進(jìn)制數(shù)加法運算 B定點數(shù)運算 C浮點數(shù)運算 D即進(jìn)行定點數(shù)運算也進(jìn)行浮點數(shù)運算 2某SRAM芯片，其存儲容量為64K16位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線數(shù)目為 A64，16 B16，64 C64，8 D16，163. 目前的計算機中，代碼形式是 A指令以二進(jìn)制形式存放，數(shù)據(jù)以十進(jìn)制形式存放B指令以十進(jìn)制形式存放，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存放C指令和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制形式存放 D指令和數(shù)據(jù)都以十進(jìn)制形式存放4. 采用DMA 方式傳送數(shù)據(jù)時，每傳送一個數(shù)據(jù)就要用一個 A指令周期 B數(shù)據(jù)周期 C存儲周期 D總線周期

2、5馮.諾依曼機工作方式的基本特點是 A多指令流單數(shù)據(jù)流 B按地址訪問并順序執(zhí)行指令 C堆棧操作 D存儲器按內(nèi)容選擇地址6某機字長32位。其中1位符號位，31位表示尾數(shù)。若用定點整數(shù)表示，則最大正整數(shù)為 A+(231-1) B+(230-1) C+(231+1) D+(230+1)7下列數(shù)中最大的數(shù)是 A. （100110001）2 B. （227）8 C. （98）16 D. （152）108哪種表示法主要用于表示浮點數(shù)中的階碼 A. 原碼 B. 補碼 C. 反碼 D. 移碼9. 由于CPU內(nèi)部的操作速度較快，而CPU訪問一次主存所花的時間較長，因此機器周期通常用下列哪個來規(guī)定 A主存中讀取一

3、個指令字的最短時間 B主存中讀取一個數(shù)據(jù)字的最長時間C主存中寫入一個數(shù)據(jù)字的平均時間 D主存中取一個數(shù)據(jù)字的平均時間10. 下面敘述的概念中哪個是正確的 A總線一定要和接口相連 B接口一定要和總線相連C通道可以代替接口 D總線始終由CPU控制和管理11. 在定點二進(jìn)制運算器中，減法運算一般通過下列哪個來實現(xiàn) A原碼運算的二進(jìn)制減法器 B補碼運算的二進(jìn)制減法器C補碼運算的十進(jìn)制加法器 D補碼運算的二進(jìn)制加法器12. 下列有關(guān)運算器的描述中哪個是正確的 A只作算術(shù)運算，不作邏輯運算 B只作加法C能暫時存放運算結(jié)果 D以上答案都不對13. 某DRAM芯片，其存儲容量為512K8位，該芯片的地址線和數(shù)

4、據(jù)線數(shù)目為 A8，512 B512，8 C18，8 D19，814. 完整的計算機系統(tǒng)應(yīng)包括 A運算器 存儲器 控制器 B外部設(shè)備和主機C主機和應(yīng)用程序 D配套的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)15.沒有外存儲器的計算機初始引導(dǎo)程序可以放在 ARAM BROM CRAM和ROM DCPU二、名詞解釋1.CPU周期： 2.存取時間： 3.存儲設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸率： 4.微指令格式： 5.同步通信： 6.接口： 7.計算機硬件： 8.正邏輯： 9.指令的編碼格式： 10.指令周期： 11.存儲周期： 12.微命令： 三、簡答題1.計算機中為什么采用二進(jìn)制數(shù)碼？2.主存儲器的性能指標(biāo)主要有哪些？含義是什么？3.計算機的

5、主要性能指標(biāo)包括哪些？4.CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中一個累加寄存器AC，一個狀態(tài)條件寄存器和其它四個寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。(1) 標(biāo)明圖中四個寄存器的名稱。(2) 簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。5.簡單介紹CPU中的主要寄存器的名稱和功能。6.試述指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關(guān)系7.一個256K8的DRAM芯片，其地址線和數(shù)據(jù)線分別為多少根？8.解釋下列基本術(shù)語：微命令、微操作、微指令和微程序9.總線有哪些分類方式，數(shù)據(jù)總線和地址總線的特點各是什么？四、計算及設(shè)計題1.某計算機的存儲系統(tǒng)由Cache、主存和用于虛擬存儲的磁盤組成。CPU總是從C

6、ache中獲取數(shù)據(jù)。若訪問的字在Cache中，則存取它只需20ns，將所訪問的字從主存裝入Cache需要60 ns ，而將它從磁盤裝入主存需要1200us。假設(shè)Cache的命中率為0.9，主存的命中率為0.6，計算該系統(tǒng)訪問一個字的平均存取時間。2.要求用128K16位的SRAM芯片設(shè)計512K16位的存儲器，SRAM芯片有兩個控制端：當(dāng) CS 有效時該片選中。當(dāng)W/R=1時執(zhí)行讀操作，當(dāng)W/R=0時執(zhí)行寫操作。用64K16位的EPROM芯片組成128K16位的只讀存儲器。試問：。 數(shù)據(jù)寄存器多少位？ 地址寄存器多少位？ 共需多少片EPROM? 畫出此存儲器組成框圖。3.設(shè)機器字長為16位，定

7、點表示時，尾數(shù)15位，階符1位。定點原碼整數(shù)表示時，最大正數(shù)為多少？最小負(fù)數(shù)為多少？定點原碼小數(shù)表示時，最大正數(shù)為多少？最小負(fù)數(shù)為多少？4.用16k8位的SRAM芯片構(gòu)成64K16位的存儲器，要求畫出該存儲器的組成邏輯框圖。5(1101.0111)2 轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)6用補碼運算方法計算X+Y=？并判斷結(jié)果是否溢出（采用雙符號位）。 X= 0.1011 Y= 0.1100 X= - 0.1011 Y= 0.10017將十進(jìn)制數(shù) -0.276 和 47化成二進(jìn)制數(shù)，再寫出各自的原碼、補碼、反碼表示（符號位和數(shù)值位共8位）。 二進(jìn)制數(shù) 原碼 補碼 反碼- 0.276：47：8一個磁

8、盤存儲器共有6個盤片（12個存儲面），每個面有4096個磁道，每個磁道256個扇區(qū)，每個扇區(qū)512個字節(jié)，磁盤轉(zhuǎn)速為每分鐘7200轉(zhuǎn)，定位時間（尋道時間）為8ms，求：該磁盤存儲器的存儲容量；磁盤存儲器的尋址時間（包括定位時間和等待時間）；在尋址完成后，磁盤存儲器的有效數(shù)據(jù)傳輸率。9.某機器主頻為16MHZ，其整個加法器的邏輯門級數(shù)20個，若取時間裕量=22.5ns，求其最大的邏輯門級的延遲時間。計算機組成原理（?？疲?fù)習(xí)題參考答案一、選擇題15：BDCCB， 610：AADAB， 1115：DDDDB二、名詞解釋1.CPU周期：CPU周期也叫機器周期。是指CPU訪問一次主存或輸入輸出端口所需

9、要的時間。一個CPU周期由若干個時鐘周期組成。2.存取時間：存取時間又稱存儲器訪問時間，是指啟動一次存儲器操作到完成該操作所需的時間。具體地說，存取時間從存儲器收到有效地址開始，經(jīng)過譯碼、驅(qū)動，直到將被訪問的存儲單元的內(nèi)容讀出或?qū)懭霝橹埂?.存儲設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸率：存儲設(shè)備在單位時間內(nèi)向主機傳送數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)或字節(jié)數(shù)稱為數(shù)據(jù)傳輸率。數(shù)據(jù)傳輸率（Dr）與存儲設(shè)備的構(gòu)造及主機接口邏輯有著密切的關(guān)系，與記錄密度D和記錄介質(zhì)的運動速度V成正比。4.微指令格式：微指令格式是指由于編譯微操作碼時采用不同的方法而形成的不同格式的微指令的方式，微指令格式有水平型微指令和垂直型微指令兩種。5.同步通信：總線上的部

10、件通過總線進(jìn)行信息傳送時，用一個公共的時鐘信號進(jìn)行同步，這種方式稱為同步通信。這個公共的時鐘信號可以由總線控制部件發(fā)送到每一個部件或設(shè)備，也可以每個部件有自己的時鐘發(fā)生器，但是，它們都必須由CPU發(fā)出的時鐘信號進(jìn)行同步。6.接口：接口是計算機系統(tǒng)總線與外圍設(shè)備之間的一個邏輯部件，它的基本功能有兩點： 一是為信息傳輸操作選擇外圍設(shè)備；二是在選定的外圍設(shè)備和主機之間交換信息，保證外圍設(shè)備用計算機系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送或接收信息。7.計算機硬件：是指組成一臺計算機的各種物理裝置,它們是由各種實實在在的器件組成的,是計算機進(jìn)行工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計算機的硬件由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運算器、存儲器和控制器五

11、部分組成。8.正邏輯：正邏輯是把邏輯電路中電平的高低和邏輯變量值0、1聯(lián)系起來的一種概念。指定邏輯電路中高電平為“1”，低電平為“0”，稱為正邏輯。9.指令的編碼格式：指令的編碼格式是指指令中操作碼的長度是否可以變化而形成指令的方式。指令操作碼通常有兩種編碼格式： 固定格式和可變格式。10.指令周期：指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間。也就是從取指令開始到執(zhí)行完這條指令為止的全部時間。一個指令周期由若干個機器周期組成。11.存儲周期：存儲周期又稱訪內(nèi)周期，是指連續(xù)啟動兩次獨立的存儲器操作所需間隔的最小時間。它是衡量主存儲器工作性能的重要指標(biāo)。12.微命令：微命令是指構(gòu)成一條指令所對應(yīng)的各種基本

12、命令，它是構(gòu)成控制信號序列的最小單位，微命令通常是指那些能直接作用于某部件控制門的命令。三、簡答題1.計算機中為什么采用二進(jìn)制數(shù)碼？解答：這是由計算機電路所采用的器件決定的。計算機中采用了具有兩個穩(wěn)態(tài)的二值電路，用二值電路只能代表兩個數(shù)碼： 0和1。比如，采用正邏輯表示，是以低電位表示數(shù)碼“0”，高電位表示數(shù)碼“1”；負(fù)邏輯表示，則以高電位表示數(shù)碼“0”，低電位表示數(shù)碼“1”。在計算機中采用二進(jìn)制，具有運算規(guī)則簡單，物理上實現(xiàn)方便，成本低廉，數(shù)碼“1”和“0”正好與邏輯命題中的兩個值“True”、“False”相對應(yīng)，為計算機中實現(xiàn)邏輯運算和程序中的邏輯判斷提供了便利條件等優(yōu)點。2.主存儲器的

13、性能指標(biāo)主要有哪些？含義是什么？解答：主存儲器的性能指標(biāo)主要是存儲容量、 存取時間、存儲周期可靠性和性能價格比。 在一個存儲器中可以容納的存儲單元總數(shù)通常稱為該存儲器的存儲容量。 存取時間又稱存儲訪問時間，是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。存儲周期是指連續(xù)兩次獨立的存儲器操作（如連續(xù)兩次讀操作）所需間隔的最小時間?？煽啃允侵冈谝?guī)定的時間內(nèi)，存儲器無故障工作的時間。通常用平均無故障時間MTBF來衡量。性能與價格的比值是衡量存儲器經(jīng)濟(jì)性能好壞的綜合性指標(biāo)。3.計算機的主要性能指標(biāo)包括哪些？解答：計算機的主要技術(shù)性能指標(biāo)有下面幾項：主頻、字長、存儲容量、存取周期和運算速度等。（1）

14、主頻：主頻即時鐘頻率，是指計算機的CPU在單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。（2） 字長：字長是指計算機的運算部件能同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它與計算機的功能和用途有很大的關(guān)系。字長決定了計算機的運算精度，字長長，計算機的運算精度就高。字長也影響機器的運算速度，字長越長，計算機的運算速度越快。（3） 存儲容量：計算機能存儲的信息總字節(jié)量稱為該計算機系統(tǒng)的存儲容量存儲容量的單位還有MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）和TB（太字節(jié)）。（4） 存取周期：把信息代碼存入存儲器，稱為“寫”；把信息代碼從存儲器中取出，稱為“讀”。存儲器進(jìn)行一次“讀”或“寫”操作所需的時間稱為存儲器的訪問時間(或讀寫時間)，而連續(xù)啟動

15、兩次獨立的“讀”或“寫”操作(如連續(xù)的兩次“讀”操作)所需的最短時間，稱為存取周期(或存儲周期)。（5） 運算速度：運算速度是一項綜合性的性能指標(biāo)。衡量計算機運算速度的單位是MIPS(百萬條指令/秒)。因為每種指令的類型不同，執(zhí)行不同指令所需的時間也不一樣。過去以執(zhí)行定點加法指令作標(biāo)準(zhǔn)來計算運算速度，現(xiàn)在用一種等效速度或平均速度來衡量。等效速度由各種指令平均執(zhí)行時間以及相對應(yīng)的指令運行比例計算得出來，即用加權(quán)平均法求得。4.CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中一個累加寄存器AC，一個狀態(tài)條件寄存器和其它四個寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。(1) 標(biāo)明圖中四個寄存器的名稱。(2)

16、 簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。解答： （1）a為數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR，b為指令寄存器IR，c為主存地址寄存器AR，d為程序計數(shù)器PC；（2）PCAR主存 緩沖寄存器DR 指令寄存器IR 操作控制器5.簡單介紹CPU中的主要寄存器的名稱和功能。解答：CPU主要有以下寄存器：（1） 指令寄存器（IR）：用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。（2） 程序計數(shù)器（PC）：用來確定下一條指令的地址。（3） 地址寄存器（AR）：用來保存當(dāng)前CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。（4） 緩沖寄存器（DR）：作為CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站。 補償CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。 在單累加

17、器結(jié)構(gòu)的運算器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。（5） 通用寄存器（AC）：當(dāng)運算器的算術(shù)邏輯單元（ALU）執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運算時，為ALU提供一個工作區(qū)。（6） 狀態(tài)條件寄存器：保存由算術(shù)指令和邏輯指令運行或測試的結(jié)果建立的各種條 件碼內(nèi)容。除此之外，還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使CPU和系統(tǒng)能及時了解機器運行狀態(tài)和程序運行狀態(tài)。6.試述指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關(guān)系解答：指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間。也就是從取指令開始到執(zhí)行完這條指令為止的全部時間。一個指令周期由若干個機器周期組成。CPU周期也叫機器周期。是指CPU訪問一次主存或輸入輸出端口所需要的時間。一個

18、CPU周期由若干個時鐘周期組成。時鐘周期是CPU處理操作的最小時間單位，也叫T周期指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關(guān)系如下圖所示。7.一個256K8的DRAM芯片，其地址線和數(shù)據(jù)線分別為多少根？解答：地址線有18根，數(shù)據(jù)線有8根。8.解釋下列基本術(shù)語：微命令、微操作、微指令和微程序解答：微命令通常是指那些能直接作用于某部件控制門的命令，它是構(gòu)成控制信號序列的最小單位。執(zhí)行部件接受微命令后進(jìn)行的操作稱為微操作。在一個CPU周期中，一組實現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合，稱為微指令。對應(yīng)于程序指令的概念，微指令的有序集合稱為微程序。一般一條機器指令的功能由對應(yīng)的一段微程序來實現(xiàn)。9.總線有哪些分類

19、方式，數(shù)據(jù)總線和地址總線的特點各是什么？解答：根據(jù)總線所傳輸?shù)男畔?nèi)容的不同，總線可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。根據(jù)總線在計算機系統(tǒng)中所處的位置不同，總線又有片級總線、內(nèi)部總線和外部總線之分。根據(jù)二進(jìn)制數(shù)碼的傳送方式，總線有并行總線和串行總線兩種。根據(jù)數(shù)據(jù)的傳送方向，總線有單向總線和雙向總線兩種。數(shù)據(jù)總線的特點是：雙向傳輸；地址總線的特點是：單向傳輸。四、計算及設(shè)計題1. 解答：平均存取時間=20ns*0.9+（20 ns +60 ns）*0.6*0.1+（20 ns +60 ns+1200us）*0.4*0.1=48 us2. 解答：存儲器的總?cè)萘繛椋?12K16位（SRAM）+128K16位（EPROM）=640K 16位。數(shù)據(jù)寄存器16位。 因為220=1024K640K，所以地址寄存器20位。 所需EPROM芯片數(shù)為（128K2B）/（64K2B）=2（片） 設(shè)存儲器地址空間分配如下：EPROM SRAM 128K 512K 存儲器組成框圖如下： 3.解答：定點原碼整數(shù)表示時 最大正數(shù)：（215-1）10 = （32767）10 最小負(fù)數(shù)：-（215-1）10=（-32767）10定點原碼小數(shù)表示時 最大正數(shù)：（1-2