计算机组成原理专科习题
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计算机组成原理习题
一、选择题
1 从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（?B ）计算机。
??? A? 并行??? B? 冯·诺依曼??? C? 智能??? D? 串行
2 某机字长32位，其中1位表示符号位。若用定点整数表示，则最小负整数为（?A ）。
??A? -(231-1)??? B? -(230-1)??? C? -(231+1)??? D? -(230+1)3 以下有关运算器的描述，（?C ）是正确的。
A? 只做加法运算??? B? 只做算术运算
C? 算术运算与逻辑运算??? D? 只做逻辑运算
4 EEPROM是指（?D ）。
??? A? 读写存储器??? B? 只读存储器
??? C? 闪速存储器??? D? 电擦除可编程只读存储器
5 当前的CPU由（B? ）组成。
A? 控制器??? B? 控制器、运算器、cache
C? 运算器、主存??? D? 控制器、ALU、主存
6? CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（? B）。
?? A? 地址寄存器??? B? 指令计数器???
C? 程序计数器??? D? 指令寄存器
7? 从信息流的传输速度来看，（A? ）系统工作效率最低。
?? A? 单某某??? B? 双总线??? C? 三总线??? D? 多总线
8? 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
9? 在机器数（?B ）中，零的表示形式是唯一的。
??? A? 原码??? B? 补码??? C? 移码??? D? 反码
10? 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（?D ）来实现。
A? 原码运算的二进制减法器 B? 补码运算的二进制减法器
C? 原码运算的十进制加法器 ??? D? 补码运算的二进制加法器 11? 主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（A? ）。
A? 解决CPU和主存之间的速度匹配问题
B? 扩大主存贮器容量
C? 扩大CPU中通用寄存器的数量
??D? 既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量
12? 单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，另一个常需采用（C? ）。
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
13? 直接映射cache的主要优点是实现简单。这种方式的主要缺点是（B? ）。
A? 它比其他cache映射方式价格更贵
B? 如果使用中的2个或多个块映射到cache同一行，命中率则下降
C? 它的存取时间大于其它cache映射方式
D? cache中的块数随着主存容量增大而线性增加
14? 下列数中最小的数是（?C ）。
??A（101001）2??? B（52）8? C（101001）BCD? D（233）16?
15? 在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（?C ）。
A? 对程序员的训练要求来说，需要硬件知识
??B? 汇编语言对机器的依赖性高
C? 用汇编语言编写程序的难度比高级语言小
??D? 汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢
16? 交叉存储器实质上是一种多模块存储器，它用（?A ）方式执行多个独立的读写操作。
??A? 流水??? B? 资源重复??? C? 顺序??? D? 资源共享
17? 寄存器间接寻址方式中，操作数在（?B ）。
??A 通用寄存器??? B主存单元??? C程序计数器?? D堆栈
18 机器指令与微指令之间的关系是（A? ）。
A? 用若干条微指令实现一条机器指令
? B? 用若干条机器指令实现一条微指令
C? 用一条微指令实现一条机器指令
? D? 用一条机器指令实现一条微指令?
19? 下面陈述中，不属于外围设备三个基本组成部分的是（?D ）。
? A? 存储介质?? B? 驱动装置?? C? 控制电路??? D? 计数器
20 运算器的核心功能部件是（?B ）。
??A数据总线?? B ALU?? C?状态条件寄存器?? D 通用寄存器
21? 双端口存储器所以能进行高速读/写操作，是因为采用（D? ）。
A? 高速芯片??? B? 新型器件
?? C? 流水技术??? D? 两套相互独立的读写电路
22? 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（?C ）。
?? A? 每一条机器指令由一条微指令来执行
??? B? 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
??? 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?
23? 某机字长64位，1位符号位，63位表示尾数，若用定点整数表示，则最大正整数位（?A ）。
??? A? +(263-1)?? B? +(264-1)?? C? -(263-1)?? D? -(264-1)
24? 请从下面浮点运算器中的描述中选出两个描述正确的句子（?A ）。
??? A? 浮点运算器可用两个松散连接的定点运算部件一阶码和尾数部件来实现。
??? 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除法运算。
25? 存储单元是指（C?）。
??? A存放1个二进制信息位的存储? B存放1个机器字的所有存储元集合
??? C存放1个字节的所有存储元集合 D存放2个字节的所有存储元集合26? 用于对某个寄存器中操作数的寻址方式为（? C）。
???A? 直接? B? 间接?? C? 寄存器直接??? D? 寄存器间接 27? 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一条指令的时间
??D? 时钟周期时间
28? 从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（?B ）计算机。
??? A? 并行??? B? 冯·诺依曼??? C? 智能??? D? 串行?
29? 以下有关运算器的描述，（C? ）是正确的。
??? A? 只做加法运算??? B? 只做算术运算???
C? 算术运算与逻辑运算??? D? 只做逻辑运算
30? 当前的CPU由（?B ）组成。
A? 控制器??? B? 控制器、运算器、cache
C? 运算器、主存??? D? 控制器、ALU、主存
31? 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
32? 在机器数（?B ）中，零的表示形式是唯一的。
??? A? 原码??? B? 补码??? C? 移码??? D? 反码
34? 主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（A? ）。
A? 解决CPU和主存之间的速度匹配问题
??? B? 扩大主存贮器容量
C? 扩大CPU中通用寄存器的数量
??? D? 既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量
35? 在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（?C ）。
A? 对程序员的训练要求来说，需要硬件知识
B? 汇编语言对机器的依赖性高
C? 用汇编语言编写程序的难度比高级语言小
D? 汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢
36? 运算器的核心功能部件是（?B ）。
??A 数据总线?? B ALU?? C 状态条件寄存器?? D 通用寄存器
37? 双端口存储器所以能进行高速读/写操作，是因为采用（D? ）。
?? A? 高速芯片??? B? 新型器件???
C? 流水技术??? D? 两套相互独立的读写电路
38? 用于对某个寄存器中操作数的寻址方式为（D? ）。
??A 直接?? B 间接?? C 寄存器直接?? D 寄存器间接
39? 程序控制类的指令功能是（?D ）。
?? A进行算术运算和逻辑运算??? B进行主存与CPU之间的数据传送
??C进行CPU和I/O设备之间的数据传送??? D 改变程序执行的顺序
40 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一条指令的时间???
D? 时钟周期时间
二、填空题
? 1? 字符信息是符号数据，属于处理（ 非数值 ）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ ASCII ）码。
2 根据操作数所在位置指出其寻址方式：操作数在指令中，为__立即______寻址方式，操作数地址在指令中，为________直接_____寻址方式。
? 3? 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（?空间 ）并行技术，后者采用（?时间 ）并行技术。
? 4? CPU从内存取出一条指令并执行该指令的时间称为（?指令周期 ），它常用若干个（时钟周期? ）来表示。
? 5? 计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、（?汇编语言 ）级、（? 高级语言 ）级。
? 6? 十进制数在计算机内有两种表示形式：（ 字符串 ? ）形式和（ 压缩的十进制数串 ? ）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。
? 7? 一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，定点数有（ 纯小数 ? ）和（纯整数 ? ）两种表示方法。
? 8? 对存储器的要求是容量大、速度快、成本低，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即 （? Cache ）、（?主存 ）、（?外存 ）。
? 9?一个较完善的指令系统，应当有（ 数据处理 ）、（ 数据存储 ）、（ 数据传送 ）、（ 程序控制 ）四大类指令。
? 10? CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是（ 指令寄存器 ），指示下一条指令地址的寄存器是（ 程序计数器 ），保存算术逻辑运算结果的寄存器是（通用寄存器 ）和（ 状态字寄存器 ）。
11? 在计算机术语中，将ALU控制器和（ 内? ）存储器合在一起称为（? 主机 ）。
? 12? 数的真值变成机器码时有四种表示方法，即（?原码 ）表示法，（ 补码? ）表示法，（ 反码? ）表示法，（?移码 ）表示法。
? 13? 广泛使用的（?静态读写存储器 SRAM ）和（?动态读写存储器DRAM ）都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。
? 14? 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（ 存取周期 ）和（ 存储器带宽 ）。
? 15? CPU从（? 主存 ）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（ 指令周期 ? ）。
? 16? RISC指令系统的最大特点是：只有（ 取数? ）指令和（? 存数 ）指令访问存储器。
? 17? 直接使用西文键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，要解决汉字的（输入编码 ）、（ 汉字内码 ）和（ 子模码 ）三种不同用途的编码。
? 18. 形成操作数或指令地址的方式，称为（ 寻址方式 ）。
19? 主存储器的技术指标有（ 存储容量 ），（ 存储时间 ），（ 存储周期 ），（ 存储器带宽 ）。
? 20 高速缓冲存储器与主存储器之间的地址映射方式有三种：（ 全相联映射 ）、（ 直接映射 ）、（ 组相联映射 ）。
21? CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫（ 指令周期 ），它通常包含若干个（ 机器周期 ），而后者又包含若干个（ 时钟周期 ）。
? 22? 在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为（ 总线 ? ）。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括（? 数据 ）、（? 地址 ）、（?控制 ）。
? 23? 机器指令对四种类型的数据进行操作。这四种数据类型包括（地址 ）型数据、（ 数值 ）型数据、（ 字符 ）型数据、（ 逻辑 ）型数据。
24. 指令格式是指令字用二进制代码表示的结构形式，通常由（操作码字段）和（地址码字段）组成。
25. 在硬布线控制器中，时序信号采用（主状态周期-节拍电位-节拍脉冲）三级体制。
26. 在微程序控制器中，一般采用较简单的（节拍电位 ）、（ 节拍脉冲 ）二级时序体制。
27. CPU是计算机的中央处理部件，具有（ 指令控制 )( 操作控制 ）（时间控制）（数据加工）的功能。
三、简答题
1. 指令和数据都用二进制代码存放在内存中，从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码
计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时间上，取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据，在空间上，从内存中取出指令送控制器，而执行周期从内存从取的数据送运算器
存储系统中加入cache存储器的目的是什么？cache的工作原理。
Cache是一种高速缓冲储存器，是为了解决主存和CPU之间速度的不匹配。
Cache的工作原理是基于程序访问的局部性。
对大量典型程序运行情况的分析结果表明，
在一个较短的时间间隔内，
由程序产生的地
址往往集中在存储器逻辑地址空间的很小范围内。
指令地址的分布本来就是连续的，
再加上循环程序段和子程序段要重复执行多次。因此，对这些地址的访问就自然地具有时间上集中分布的趋向。
试简述微程序控制器的核心部件？以及其工作原理。
控制存储器是微程序控制器中的核心部件，通常由只读存储器ROM器件实现，简称控存。
根据IR（指令寄存器）中的操作码，找到与之对应的控存中的一段微程序的入口地址，并按指令功能所确定的次序，逐条从控制存储器中读出微指令，以驱动计算机各部件正确运行。
4.存储系统一般由哪三级组成？分别简述各层存储器的作用（存放什么内容）及 对速：度、容量的要求。
A、主存：存放需要CPU运行的程序和数据，速度较快，容量较大
B：Cache：存放当前访问频繁的内容，即主存某些页的内容复制。速度最快，容量较小；
C、外存：存放需联机保存但暂不执行的程序和数据。容量很大而速度很慢
度、容量的要求。
简述时钟周期、机器周期、指令周期之间的关系。
机器周期就是时钟周期,对应外部时钟的频率，指令周期是执行一条指令所用的时间,由时钟周期组成，是整数个时钟周某某，时间长短也就是时钟周某某因指令而异，从一到一百多个不等。执行一条指令当中如果要访问内存或I/O就会启动总线周期，总线周期存在于指令周某某(DMA传送除外)，就像你看电视这段时间中你可能要用遥控器换台一样，总线周期一般占用四个时钟周期，内存或I/O速度跟不上的话就得加入一个或几个时钟周期做为TW状态，总线周期也称读写周期或内存周期
简要指出组合逻辑硬布线控制器和微程序控制器的相同与不同之处。
共同点：①基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；②组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；③都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。
不同点：主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。
微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。
组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着EDA工具的成熟，该缺点已得到很大缓解
什么是总线？一个单处理器系统中的总线可分为哪几类？
多个功能部件共享的信息传输线称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同设备间互连将更容易实现。 2.总线的分类： 总线分为内部总线、系统总线和外部总线。内部总线指芯片内部连接各元件的总线。系统总线指连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件的总线。外部总线则是微机和外部设备之间的总线。
简述中央处理器中控制器和运算器的主要功能。
1、实现算术运算和逻辑运算 运算器的主要功能是对数据进行各种运算。
控制器 由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成， 它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 主要功能： 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中位置 对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作；指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。
I/O接口是什么？简述I/O接口的基本功能。
I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出现 ),其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成。它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。 CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。 二.基本功能 进行端口地址译码设备选择。 · 向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码。 · 进行定时和相应时序控制。 · 对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。 · 提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。提供有关电气的适配 · 还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换
10.一种二地址RS型指令的结构如下所示：
6位
4位
1位
2位
16位
OP
--
通用寄存器
I
X
偏移量D
其中I为间接寻址标志位，X为寻址模式字段，D为偏移量字段。通过I,X,D的组合，可构成如表所示的寻址方式。请写出寻址方式。
寻址方式
I
X
有效地址E算法
说明
（1）
0
00
E=D
（2）
0
01
E=(PC)±D
PC为程序计数器
（3）
0
10
E=(R2) ±D
R2为变址寄存器
（4）
1
11
E=(R3)
（5）
1
00
E=(D)
（6）
0
11
E=(R1) ±D
内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存储周期为50ns，主存的存取周期为250ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。问：
??? ①? cache的命中率是多少？
??? ②? CPU访问内存的平均时间是多少ns？
??? ③? cache-主存系统的效率是多少？
3、某磁盘组有8个盘面，存储区内直径为20cm，外直径为32cm，道密度为30道/cm，内层柱面位密度为400位/cm，转速为6000转/分。 （1）共有多少个柱面。 （2）总容量为多少个二进制位。 （3）数据传输率为多少位/秒。
4.已知 x = - 01111 ，y = +11001，利用补码运算求x + y = ？ ，x – y = ？利用双符号位判别法判断是否有溢出，如果有溢出是什么溢出。
5. 已知 x = +01101 ，y = -11001，利用补码计算x + y
6. CPU执行一段程某某，cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知cache存取周期为50ns，主存为210ns，求cache 的命中率和访问效率。
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