计算机组成原理期末考试试题及答案 (2)

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

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

D．以上都不对。

9．一个节拍信号的宽度是指_____C_.

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____A__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___D___。

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；

D．指令系统中没有的指令。

12．当用一个16位的二进制数表示浮点数时，下列方案中第____B_种最好.

A．阶码取4位（含阶符1位),尾数取12位（含数符1位）; B．阶码取5位（含阶符1位),尾数取11位（含数符1 位）; C．阶码取8位（含阶符1位），尾数取8位（含数符1位)；

D．阶码取6位(含阶符1位），尾数取12位（含数符1位)。

13．DMA方式__B____。

A．既然能用于高速外围设备的信息传送，也就能代替中断方式； B．不能取代中断方式；

C．也能向CPU请求中断处理数据传送；

D．内无中断机制。

14．在中断周期中，由____D__将允许中断触发器置“0”.

A．关中断指令; B．机器指令； C．开中断指令； D．中断隐指令。

15．在单总线结构的CPU中，连接在总线上的多个部件__B____。

A．某一时刻只有一个可以向总线发送数据，并且只有一个可以从总线接收数据； B．某一时刻只有一个可以向总线发送数据,但可以有多个同时从总线接收数据； C．可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时从总线接收数据； D．可以有多个同时向总线发送数据，但可以有一个同时从总线接收数据。 16．三种集中式总线控制中,___A___方式对电路故障最敏感。

A．链式查询； B．计数器定时查询; C．独立请求；

D．以上都不对。 17．一个16K×8位的存储器，其地址线和数据线的总和是__D____.

A．48；

B．46； C．17; D．22．

18．在间址周期中，__C____。

A．所有指令的间址操作都是相同的；

B．凡是存储器间接寻址的指令，它们的操作都是相同的;

C．对于存储器间接寻址或寄存器间接寻址的指令，它们的操作是不同的； D．以上都不对。

19．下述说法中____B__是正确的。

A．EPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种; B．EPROM是可改写的，但它不能用作为随机存储器用； C．EPROM只能改写一次,故不能作为随机存储器用； D．EPROM是可改写的,但它能用作为随机存储器用。 20．打印机的分类方法很多，若按能否打印汉字来区分，可分为_C_____.

A．并行式打印机和串行式打印机； B．击打式打印机和非击打式打印机； C．点阵式打印机和活字式打印机；

D．激光打印机和喷墨打印机.

二、填空（共20分，每空1分）

1．设浮点数阶码为8位（含1位阶符)，尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是:最大正数为2127（1—2大负数为2

－128

－23

),最小正数为2

－129

，最

(-21—2

－

－23

),最小负数为-2127。

2．指令寻址的基本方式有两种，一种是顺序寻址方式，其指令地址由程序计数器给出,另一种是跳跃寻址方式，其指令地址由指令本身给出。

3．在一个有四个过程段的浮点加法器流水线中，假设四个过程段的时间分别是T1 = 60ns﹑T2 = 50ns﹑T3 = 90ns﹑T4 = 80ns。则加法器流水线的时钟周期至少为90ns。如果采用同样的逻辑电路，但不是流水线方式，则浮点加法所需的时间为280ns。

4．一个浮点数,当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须增加。尾数右移1位，阶码加1。

5．存储器由m(m＝1，2，4，8…）个模块组成，每个模块有自己的地址 和 数据寄存器,若存储器采用模m编址,存储器带宽可增加到原来的m倍。

6．按序写出多重中断的中断服务程序包括保护现场、开中断、设备服务｜。. 恢复现场和中断返回几部分。

－

1．A．A．2127（1—223）

三、名词解释(共10分，每题2分） 1．微操作命令和微操作

答：微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。 2．快速缓冲存储器

答：快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器，它对用

B．2

－129

C．2

－128

（—21-2

－

－23

) D．-2127

户是透明的。只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。

3．基址寻址

答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容. 4．流水线中的多发技术

答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。

5．指令字长

答:指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。

四、计算题（5分)

设机器数字长为8位（含1位符号位），设A＝

139，B＝，计算［AB］补,并还原成真6432值。

计算题 答:[A+B]补＝1.1011110， A+B＝(-17/64） ［A—B]补＝1.1000110， A—B＝(35/64）

五、简答题(共20分）

1．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。（4分）

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。

2．为什么外围设备要通过接口与CPU相连？接口有哪些功能?（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)。

六、问答题（共15分)

1．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.（8分）

WR存储器MARIRPC内部总线Bus微操作命令形成部件CPUMDRACCR1ALUR2 (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的运算）。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.

答:由于（PC）+1→PC需由ALU完成，因此PC的值可作为ALU的一个源操作数，靠控制ALU做＋1运算得到（PC）+1,结果送至与ALU输出端相连的R2，然后再送至PC。

此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：

T0 PC→MAR，1→R T1 M（MAR)→MDR，（PC）+1→R2

T2 MDR→IR,OP(IR)→微操作命令形成部件 T3 R2→PC

（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。

答：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：

T0 Ad（IR)→R1 ;立即数→R1

T1 （R1)+（ACC)→R2；ACC通过总线送ALU T2 R2→ACC ；结果→ACC

2．DMA接口主要由哪些部件组成?在数据交换过程中它应完成哪些功能？画出DMA工作过程的流程图(不包括预处理和后处理）

答：DMA接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、

中断机构和DMA控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA接口的功能有:（1)向CPU提出总线请求信号；（2)当CPU发出总线响应信号后，接管对总线的控制；(3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针)；（4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送;（5）修改字计数器，并根据传送字数,判断DMA传送是否结束；（6）发DMA结束信号,向CPU申请程序中断，报告一组数据传送完毕。DMA工作过程流程如图所示。

DMA请求DMA响应发送主存地址传送一个字修改地址指针和字计数器测试传送是否结束？是DMA结束否

七、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）。现有下列芯片及各种门电路（门电路自定），如图所示.画出CPU与存储器的连接图，要求：

（1）存储芯片地址空间分配为：最大4K地址空间为系统程序区，相邻的4K地址空间为系统程序工作区，最小16K地址空间为用户程序区；

(2)指出选用的存储芯片类型及数量; (3）详细画出片选逻辑。

AmA0AkA0G1CSROMPD/ProgrCSRAMG2AG2BCBAY7Y6WEY0DnD0DnD074138译码器G1，G G 2A，2B为控制端C, B, A为变量控制端 …… YY0为输出端7ROM: 2K×8位 8K×8位 32K×8位RAM: 1K×4位 2K×8位 8K×8位 16K×1位 4K×4位

（1）主存地址空间分配：

6000H～67FFH为系统程序区； 6800H～6BFFH为用户程序区。

答：（1)主存地址空间分配.(2分）

A15 … A11 … A7 …… A0

11111111111111111111100000000000最大4K 2K×8位ROM2片

111101111111111111110000000000001110111111111111相邻4K 4K×4位RAM2片

111000000000000000000000000000000001111111111111最小16K 8K×8位RAM2片

00100000000000000011111111111111

(2）合理选用上述存储芯片,说明各选几片？ 2）根据主存地址空间分配

最大4K地址空间为系统程序区,选用2片2K×8位ROM芯片；(1分） 相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片；（1分) 最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K×8位RAM芯片。(1分）

（3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。

+5VG1G2AG2BCBAY7&&&1&&MREQA15A14A13Y1Y0A12A11A10A0CPU8K×8位RAM8K×8位RAM4K×4位RAM4K×4位RAM2K×8位ROM2K×8位ROMD7D4D3D0WR A14A15MREQA13A12A11A10A9A0G1G2AG2BCBAY5&Y4A10A02K8位ROMA91K4位RAMA0A9A01K4位RAMD0D7D4D3D0WRD7D0D7D4D3

答案:

一、选择题（共20分，每题1分）

1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．B 7．C 8．C 9．C 10．A 11．D 12．B 13．B 14．D 15．B 16．A 17．D 18．C 19．B 20．C 二、填空（共20分，每空1分)

－－－－－

1．A．A．2127（1-223) B．2129 C．2128（—21-223) D．—2127 2．A． 顺序 B．程序计数器 C．跳跃 D． 指令本身 3．A．90ns B．280ns 4．A．A．增加 B．加1 5．A．地址 B．数据 C．模mD．m 6．A．保护现场 B．开中断 C．设备服务 D．恢复现场 三、名词解释（共10分，每题2分) 1．微操作命令和微操作

答：微操作命令是控制完成微操作的命令;微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。 2．快速缓冲存储器

答:快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器,它对用户是透明的。只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。 3．基址寻址

答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。 4．流水线中的多发技术

答:为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。 5．指令字长

答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数. 四、(共5分）

计算题 答：[A+B］补＝1。1011110， A+B＝（-17/64)

［A—B］补＝1。1000110, A—B＝（35/64）

五、简答题（共20分) 1．（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。 2．（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．（5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 OP 2 M 7 AD 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 OP 2 M AD2 7 AD1 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。 六、 （共15分)问答题 1．（8分）答：

（1)由于（PC）+1→PC需由ALU完成，因此PC的值可作为ALU的一个源操作数，靠控制ALU做＋1运算得到（PC)+1,结果送至与ALU输出端相连的R2，然后再送至PC。

此题的关键是要考虑总线冲突的问题,故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：

T0 PC→MAR，1→R

T1 M(MAR)→MDR,（PC)+1→R2

T2 MDR→IR，OP（IR）→微操作命令形成部件 T3 R2→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：

T0 Ad（IR)→R1 ；立即数→R1

T1 (R1)+（ACC）→R2；ACC通过总线送ALU T2 R2→ACC ；结果→ACC

2．(7分）答：DMA接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、中断机构和DMA控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA接口的功能有：（1)向CPU提出总线请求信号;（2）当CPU发出总线响应信号后，接管对总线的控制；（3）向存储器发地址信号(并能自动修改地址指针）；(4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送;（5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA传送是否结束；（6）发DMA结束信号，向CPU申请程序中断,报告一组数据传送完毕。DMA工作过程流程如图所示。

DMA请求DMA响应发送主存地址传送一个字修改地址指针和字计数器测试传送是否结束？是DMA结束否

七、设计题（共10分)

答:

（1）主存地址空间分配.（2分)

A15 … A11 … A7 …… A0

11111111111111111111100000000000最大4K 2K×8位ROM2片

111101111111111111110000000000001110111111111111相邻4K 4K×4位RAM2片

111000000000000000000000000000000001111111111111最小16K 8K×8位RAM2片(2)根据主存

00100000000000000011111111111111地址空间分配

最大4K地址空间为系统程序区,选用2片2K×8位ROM芯片；（1分)

相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片;（1分)

最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K×8位RAM芯片。（1分) (3)存储芯片的片选逻辑图（5分）

+5VG1G2AG2BCBAY7&&&1&&MREQA15A14A13Y1Y0A12A11A10A0CPU8K×8位RAM8K×8位RAM4K×4位RAM4K×4位RAM2K×8位ROM2K×8位ROMD7D4D3D0WR

A14A15MREQA13A12A11A10A9A0G1G2AG2BCBAY5&Y4A10A02K8位ROMA91K4位RAMA0A9A01K4位RAMD0D7D4D3D0WRD7D0D7D4D3