计算机组成原理试题2及答案

一、选择题（每题1分，共20分）1.冯.诺依曼机工作的基本方式的特点是______。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2.若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______。A.阶符与数符相同为规格化数B.阶符与数符相异为规格化数C.数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D.数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数3.某机字长32位，存储容量为1MB，若按字编址，它的寻址范围是______。A.1MB.512KBC.256KD.256KB4.相联存贮器是按______进行寻址的存贮器。A.地址方式B.堆栈方式C.内容指定方式D.地址方式与堆栈方式5.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，另一个数常需采用______。A.立即寻址方式B.间接寻址方式C.堆栈寻址方式D.隐含寻址方式6.采用虚拟存储器的主要目的是______。A.提高主存储器的存取速度B.扩大主存储器的存储空间C.扩大外存储器的存储空间D.提高外存储器的存取速度7.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做______。A.机器周期B.指令周期C.时钟周期D.总线周期8.在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有______，它一般用异或门来实现。A.译码电路B.溢出判断电路C.编码电路D.移位电路9.寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。A.通用寄存器B.主存单元Ｃ.程序计数器Ｄ.堆栈10.某一RAM芯片，其容量为1024╳8位，其数据线和地址线分别为______。A.3，10B.10，3C.8，10D.10，811.______用于保存当前正在执行的一条指令。A.缓冲寄存器B.地址寄存器C.程序计数器D.指令寄存器12.水平型微指令与垂直型微指令相比，______。A.前者一次只能完成一个操作B.后者一次只能完成一个操作C.两者都是一次只能完成一个操作D.两者都能一次完成多个操作13．变址寻址方式中，操作数的有效地址等于______。A.堆栈指示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.基值寄存器内容加上形式地址D.变址寄存器内容加上形式地址14.由于CPU的内部操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用______来规定。A.主存中读取一个字的最短时间B.主存中读取一个字的最长时间C.主存中写入一个字的平均时间D.主存中读取一个字的平均时间15.为了确定下一条微指令的地址，通常采用断定方式，其基本思想是______。A.用程序计数器PC来产生后继微指令地址B.通过微指令顺序控制字段由设计者指定或由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址C.用微程序计数器μPC来产生后继微指令地址D.通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址16.CPU是包括______。A.运算器B.控制器C.运算器、控制器和cacheD.主机17.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.每一条机器指令由一段由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18.PCI总线的基本传输机制是______。A.并行传送B.串行传送C.猝发式传送D.DMA传送19.中断向量地址是______。A.子程序入口地址B.中断服务例行程序入口地址C.中断服务例行程序入口地址的地址D.主程序返回地址20.为了便于实现多级中断，保存现场最有效的方法是采用______。A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存二、填空题（每空1分，共20分）1.8位二进制补码所能表示的整数的最大值为①，最小值为②。2.广泛使用的①和②都是半导体随机读写存储器,前者比后者速度快，③不如后者高。它们断电后都不能保存信息。3.双端口存储器和多模块交叉存储器属于①存储器结构，前者采用②技术，后者采用③技术。4.指令格式是指令用二进制代码表示的结构形式，通常格式中由①字段和②字段组成5.CPU周期也称为①；一个CPU周期包含若干个②。任何一条指令的指令周期至少需要③个CPU周期。6.CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为①，保存下一条指令地址的寄存器为②，保存CPU访存地址的寄存器为③。7.CPU内部的总线是芯片级总线，也称为①。8.通道与CPU分时使用①，实现了②内部数据处理和③并行工作。1.①127②-1282.①SRAM②DRAM③集成度3.①并行②空间并行③时间并行4.①.操作码②地址码5.①.机器周期②时钟周期③26.①指令寄存器IR②程序计数器PC③地址寄存器AR7.①内部总线8.①内存②CPU③I/O三、简答题（每题5分，共20分）1．在虚拟存储器中，物理空间与逻辑空间有何联系与区别答：物理空间是实地址对应的空间，也称“实存空间”，逻辑空间是程序员编程时可用的虚拟地址对应的地址空间，也称“虚存空间”。在一般情况下，逻辑空间远远大于物理空间。物理空间是在运行程序时计算机能提供的真正主存空间；逻辑空间则是用户编程时可以运用的虚拟空间。程序运行时必须把逻辑空间映射到物理空间。2.存储器系统的层次结构可以解决什么问题？实现存储器层次结构的先决条件是什么？用什么度量？答：存储器层次结构可以提高计算机存储系统的性能/价格比，即在速度方面接近于高级的存储器，在容量和价格方面接近最低级的存储器。实现存储器层次结构的先决条件是程序局部性，即程序访问的局部性是实现层次结构的基础。其度量方法主要是存储系统的命中率，即由高级存储器向低级存储器访问数据时能够得到数据的概率。3.请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。答：指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期通常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。4.指令和微指令之间有何区别与联系？答：指令，即机器指令。每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。一条机器指令在执行时，需要很多微操作。在微操作控制器中，一条机器指令需要由一组微指令组成的微程序来完成。一条指令对应多条微指令，而一条微指令可以为多个机器指令服务。四、应用题（每题8分，共40分）1．设浮点数字长16位，阶码5位（含阶符1位），用移码表示；尾数11位（含数符1位），用补码表示。将下列各十进制数表示成规格化浮点数（1）2005（2）89/512解：（1）－2004=（11111010101）2=－21011×（0.11111010101）2其规格化浮点数表示为：1101110000010101（2）89/512=2－1001×（1011001）2=－2－10×（0.1011001）2其规格化浮点数表示为：01110010110010002．已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用4K×4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，问：（1）若每个摸条为32K×8位，共需几个模块条？（2）每个模块内共有多少片RAM芯片？（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块条？解：（1）由于主存地址码给定18位，所以最大存储空间为218=256K，主存的最大容量为256KB。现每个模块条的存储容量为32KB，所以主存共需256KB/32KB=8个模块条。（2）每个模块条的存储容量为32KB，现使用4K×4位的RAM芯片拼成4K×8位（共8组），用地址码的低12（A0—A11）直接接到芯片地址输入端，然后用地址的高3位（A14—A12）通过3：8译码器输出分别接到8组芯片的选片端。共有8×2=16个RAM。（3）据前面所得，共需8个模条，每个模条上有16片芯片，故主存共需8×16=128片RAM芯片。3.机器字长32位，主存容量为1MB，16个通用寄存器，共32条指令，请设计双地址指令格式，要求有立即数、直接、寄存器、寄存器间接、变址、相对六种寻址方式。解：根据题意，有32种操作码，故OP字段占5位，16个通用寄存器各占4位（源、目的）；寻址模式字段X占3位；剩余字段D为立即数和直接寻址使用，指令格式如下：5位3位4位4位16位OPX源目的D寻址模式定义如下：X=000,立即数，Data=DX=001,直接寻址，EA=DX=010,寄存器直接寻址，Data＝（R）X=011,寄存器间接寻址,EA=(R)X=100,变址寻址，EA=(R)+DX=101,相对寻址，EA=(PC)+D4.某磁盘里，平均找道时间为20毫秒，平均旋转等待时间为7毫秒，数据传输率为2.5M字节/秒。磁盘机上存放着500个文件，每个文件的平均长度为1M字节。现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2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率都提高一倍，检查并更新全部文件的时间是多少？解：（1）每次磁盘读写时间=找道时间+等待时间+数据传输时间，故总的文件更新时间为：[（20×10-3+7×10-3+1/2.5）×2+2×10-3]×500=428s(2)若磁盘机的旋转速度提高1倍，则平均旋转等待时间缩短为3.5ms，若磁盘机的数据传输率提高1倍，则变为5MB/s，故总的文件更新时间为：[（20×10-3+3.5×10-3+1/5）×2+2×10-3]×500=233.5s5.如图表示用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表放在相联存贮器中，其容量为8个存贮单元，问：（1）CPU按虚地址1去访问主存时主存的实地址码是多少？（2）当CPU按虚地址2去访问主存时主存的实地址码是多少？（3）当CPU按虚地址3去访问主存时主存的实地址码是多少？错误!页号该页在主存中的起始地址虚拟地址页号页内地址332576415530420003800096000600004000080000500007000012315032470128480516解：（1）用虚拟地址为1的页号15作为快表检索项，查得页号为15的页在主存中的起始地址为80000，故将80000与虚拟地址中的页内地址码0324相加，求得主存实地址码为80324。（2）主存实地址码=96000+0128=96128（3）虚拟地址3的页号为48，当用48作检索项在快表中检索时，没有检索到页号为48的页面，此时操作系统暂停用户作业程序的执行，转去执行查页表程序。如该页面在主存中，则将该页号及该页在主存中的起始地址写入主存；如该页面不存在，则操作系统要将该页面从外存调入主存，然后将页号及其在主存中的起始地址写入快表。薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂