《计算机组成原理》(答案已补全)

第1页共2页《计算机组成原理》模拟题1一、名词解释1．总线2．指令系统3．微指令4．溢出二、填空题1．按冯·诺依曼设计原则，其硬件是由（）、（）、（）、（）和（）组成。2．计算机系统是由（）和（）两大部分构成。3．计算机最主要的三大性能指标是（）、（）、和（）。4．一个完善的指令系统应满足（）、（）、（）、和（）的要求。第2页共2页5．堆栈的硬件是由（）和（）构成，存取是按（）原则。6．通常控制器的设计可分为（）和（），前者采用的核心器件是（），后者采用的核心器件是（）。7．主机与外设的连接方式有（）、（）和（）。8．目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是（）和（）。三、简答题1．简述中断的处理过程。它与程序查询方式有何不同点？2．按通道的工作方式，通道分哪几类？简述其特点。3．画图说明存储系统的层次结构，并说明各种存储器的特点。参考答案：1．答案要点：中断的处理过程大致可分为五个步骤：1）中断请求2）中断排队3）中断响应4）中断处理5）中断返回与程序查询方式的不同点：1）在程序中断方式下，CPU和外设可并行工作；而程序查询方式下，CPU与外设是串行工作的。第3页共2页2）程序中断方式适合于对外界随机事件的处理。而程序查询方式不具备这样的能力。2．答案要点：按通道的工作方式，通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。特点：字节多路通道：1）有多个子通道，设备间可（分时）并行操作。2）数据以字节为单位交叉传送。3）适合于连接大量的低速设备。选择通道：1）被选中的外设采用独占方式使用通道。2）数据以成组（数据块）方式进行传输。3）适合于连接高速外设。数组多路通道：是将前二者的优点结合在一起的一种通道结构。数组多路通道含有多个子通道，可同时执行多个通道程序，数据以成组方式进行传送。既具有多路并行操作能力，又有很高的数据传输率，可用来连接多台中高速的外设。3．答案要点：存储系统的层次结构如图所示：存储器的特点：1）高速缓存：存放当前要执行的程序和数据。速度快，可与CPU速度匹配；存储容量较小。成本高。CPU高速缓存主存储器I/O控制辅助存储器磁鼓磁盘磁带第4页共2页2）主存储器：存放正在执行的程序和数据，CPU可直接访问，容量较大，速度较高，每位价格介于高速缓存和辅存之间。3）辅助存储器：存放当前暂不参与运行的程序和数据文件，CPU不能直接访问；容量极大而速度较低，单位成本低。四、计算题已知x=-0.10101,y=+0.11011，符号用双符号位表示。求1．[X]原=？[Y]原=？2．[X]补=？[Y]补=？3．[X+Y]补=？[X-Y]补=？并分别讨论其溢出情况。1）写出补码一位乘的运算步骤。2）与原码乘法运算有何不同？3）写出补码乘法运算器的基本部件。参考答案：已知x=-0.10101,y=+0.11011，符号用双符号位表示。答案要点：1．[X]原=11.10101[Y]原=00.110112．[X]补=11.01011[Y]补=00.110113．[X+Y]补=[X]补+[Y]补=11.01011+00.11011=00.00110结果的两个符号位相同，无溢出。[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=11.01011+11.00101=10.10000结果的两个符号位不相同，为10，产生下溢。2）与原码乘法运算有何不同？答案要点：①补码乘法：运算结果的符号位无需单独处理；而原码乘法：结果的符号位需单独处理。②原码乘法：位于乘数寄存器末位的乘数作为判断位；而补码乘法则是以乘数寄存器最末两位作判断位。第5页共2页③若乘数的有效尾数n位。原码乘法须做n次加法，n次移位；而补码乘法则需n+1次加法，n次移位。3）写出补码乘法运算器的基本部件。答案要点：所用的基本部件：①存放部分积累加和的寄存器；②存放乘数（具备移位功能）和被乘数的寄存器；③加法器；④移位器；⑤计数器。五、设计题采用32K×32的RAM芯片，构成128K×64的存储器。1．画出存储器的逻辑框图。2．图中标明信号线的种类、方向、条数。参考答案：答案要点：六、综合应用题在模型机的数据通路上，对于指令ADDX(R1)，(R2)+，回答下列问题：第6页共2页1．写出指令的执行流程。2．写出目的周期的全部数据通路。参考答案：答案要点：1、2）指令的执行流程及目的周期的数据通路：↓FT0：M→MBR→IR↓FT1：PC+1→PC↓ST0：PC→MAR↓ST1：M→MBR→C↓ST2：PC+1→PC↓ST3：C+R1→MAR↓ST4：M→MBR→C↓DT0：R2→MAR；R2→A选择器，S0-3，M，DM，CPMAR↓DT1：M→MBR→D；R/W，SMBR，MBR→B选择器，S0-3，M，DM，CPD↓DT2：R2+1→R2；R2→A选择器，S0-3，M，C0，DM，CPR2↓ET0：C+D→MBR↓ET1：MBR→M↓ET2：PC→MAR《计算机组成原理》模拟题2一、名词解释第7页共2页1．寻址方式2．指令周期3．虚拟存储器3．多级中断二、填空题1．计算机指令的基本格式应包括（）和（）两部分。在间接寻址方式中，地址码部分表示的是（）；在相对寻址方式中，地址码部分表示的是（）。2．按功能分类，存储器可以分为（）、（）、（）等。3．源数据为10010111，若采用奇校验，则其校验位是（）。4．CPU响应某中断请求的条件是一条指令结束时且（）、（）和（）。5．微指令的格式有（）型微指令、（）型微指令和混合型微指令。第8页共2页6．输入输出设备的编址方式有（）和（）。三、简答题1．试分析比较DMA方式和中断传送方式的异同点，说明DMA方式为什麽不能替代中断方式。2．何为三级存储体系结构？分析采用这种结构的原因和优点？3．简要说明动态RAM的各种刷新方式及其特点。参考答案：1．答案要点：相同点：1）两种方式均为目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式。2）两种方式下主机和外设之间均可实现一定程度的并行工作。不同点：1）中断传送方式是通过中断服务处理程序来完成信息交换；而DMA方式则是用硬件代替软件来实现数据的传输。2）中断传送方式不仅适合于一般的信息交换，还适合对随机事件的处理。3）DMA方式适合于高速外设和主机之间的信息交换，对高速外设采用程序中断方式传送数据往往回丢失数据。DMA方式不能替代中断方式的原因：1）DMA方式只能用于高速外设与内存直接交换信息，却不能像中断方式那样处理随机的异常现象。2）在DMA方式的数据传输过程中，需用到中断方式。2．答案要点：把各种不同存储容量，不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，使所存放的程序和数据按层次分布在各存储器中，形成一个统一整体的存储系统。由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分成两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache--主存存储层次，主存和辅存间称为主--辅存存储层次。这就是三级存储体系结构。采用Cache--主存存储层次的原因和优点：在速度方面，计算机的主存和CPU一第9页共2页直保持了大约一个数量级的差距。显然这个差距限制了CPU速度潜力的发挥。为了弥合这个差距，设置Cache是解决存取速度的重要方法。在CPU和主存之间设置Cache，构成Cache-主存层次，则从CPU的角度看，Cache-主存层次的速度接近于Cache，容量与每位价格则接近于主存。因此，解决了速度与成本之间的矛盾。采用主--辅存存储层次的原因和优点：由于成本和工艺的原因，主存的存储容量受到了限制，另一方面，系统程序、应用程序及各种信息量要求主存容量越来越大。采用“主存-辅存”存储层次，程序员可用机器指令的地址对整个程序统一编址，而不辅存层次的速度接近于主存的速度，容量则接近于辅存的容量，而每位平均价格也接近于廉价的辅存平均价格，从而解决了大容量和低成本间的矛盾。3．答案要点：动态RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新和透明式刷新等四种方式。集中式刷新的特点：其优点是系统的存取周期不受刷新工作的影响，读写操作和刷新工作在最大刷新周期中分开进行。因此，系统的存取速度比较高。其缺点是进行刷新时必须停止读、写操作。这对主机而言是个“死区”分散式刷新的特点：刷新工作安排在系统的存储周期内进行，对主机而言不再有“死区”。但该方式加长了系统的存取周期，降低了整机运算速度。因此，分散方式刷新不适用于高速存储器。异步式刷新的特点：结合了上述两种方式的优点，充分利用了最大刷新间隔。对分散式刷新而言，它减少了刷新次数；对集中方式来说，主机的“死区”又缩短很多。因此，这种方式使用得比较多。透明式刷新的特点：该方式不占用CPU时间，对CPU而言是透明的操作；但控制线四、计算题第10页共2页已知x=0.1011,y=-0.1101，符号用双符号位表示。求1．[X+Y]补=？[X-Y]补=？并分别讨论其溢出情况。参考答案：已知x=0.1011,y=-0.1101，符号用双符号位表示。答案要点：1．[X+Y]补=[X]补+[Y]补=00.1011+11.0011=11.1110，结果的两个符号位相同，无溢出。[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=00.1011+00.1101=01.1000，结果的两个符号位不相同，为01，产生上溢。五、设计题采用4K×8的RAM芯片，构成32K×16的存储器。4．画出存储器的逻辑框图，图中标明信号线的种类、方向、条数。2．用十六进制写出该存储器占用的地址空间。参考答案：答案要点：第11页共2页；该存储器占用的地址空间：0000H----7FFFH（按字编址）六、综合应用题在模型机的数据通路上，对于指令SUBX(R1)，-(R2)，回答下列问题：1．写出指令的执行流程。2．写出目的周期的全部数据通路。参考答案：答案要点：1、2）指令的执行流程及目的周期的数据通路：↓FT0：M→MBR→IR↓FT1：PC+1→PC↓ST0：PC→MAR↓ST1：M→MBR→C↓ST2：PC+1→PC↓ST3：C+R1→MAR↓ST4：M→MBR→C↓DT0：R2-1→R2；R2→A选择器，S0-3，M，C0，DM，CPR2↓DT1：R2→MAR；R2→A选择器，S0-3，M，DM，CPMAR↓DT2：M→MBR→D；R/W，SMBR，MBR→B选择器，S0-3，M，DM，CPD↓ET0：D-C→MBR↓ET1：MBR→M↓ET2：PC→MAR第12页共2页《计算机组成原理》模拟题3一、名词解释1．基本字长2．数据通路3．程序中断5．灰度级二、填空题1．计算机指令的基本格式应包括（）和（）两部分。根据操作数所在位置，指出其寻址方式：操作数在指令中为（）寻址方式，操作数的存储单元地址在指令中，为（）寻址方式。2．存储器地址译码电路的译码方式有（）和（）两种方式。第13页共2页3．（361）10=（）2=（）16。4．CPU响应可屏蔽中断应满足的三个条件是（）、CPU允许接受中断请求和（）。中断周期结束后进入（）周期。5微指令的类型通常有（）型微指令、（）型微指令和混合型微指令。6通常控制器的设计可分为（）和（），前者采用的核心器件是（），后者采用的核心器件是（）。7主机与外设的连接方式有（）、（）和（）。8．目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是（）和（）。三、简答题1．简述其中两种补码加减运算判别溢出方法的工作原理。第14页共2页2．字节多路通道和数组多路通道有何相同点？有何不同点？3．CPU中设有哪些寄存器？各寄存器的位数由何因素确定？参考答案：1．答案要点：以下三种方法答对其中任意两种方法即可。方法1：两个符号相同的补码数相加，如果和的符号与加数符号相反，或者符号相反的两个补码数相减，差的符号与减数符号相同，表明运算结果溢出。方法2：两个补码数实现加减运算时，若最高数值位向符号位的进位值与符号位产生的进位输出值不相同，则表明运算结果产生了溢出。方法3：采用双符号位方案。当两位符号位的值不相同时，则表明运算结果产生了溢出。2．答案要点：相同点：设备间可并行操作不同点：字节多路