计算机组成原理试卷A

计算机组成原理试题1几答案1一．基础题（60分每题5分）1.解释冯·诺依曼计算机的特点?2.8位无符号整数和8位定点原码整数的表示范围分别是多少？3.已知[x]原＝10110101，求真值x及其x的补码和反码。4.解释虚拟存储器和Cache存储器与主机匹配的差别?5.指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？6．半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？有何特点？7．一个完善的指令系统应满足哪几方面的要求8．什么是微程序设计技术9.什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。10.设指令字长等于存储字长，均为24位，若某指令系统可完成108种操作，操作码长度固定，且具有直接、间接（一次间址）、变址、基址、相对、立即等寻址方式，则在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占A位，寻址特征位占B位，可直接寻址的范围是C，一次间址的范围是D。11．已知接收到的海明码为0100111（按配偶原则配置）试问要求传送的信息是什么?12．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？二．设计分析与计算（40分每题8分）1．设机器数字长为24位，欲表示±3万的十进制数，试问在保证数的最大精度的前提下，除阶符、数符各取1位外，阶码、尾数各取几位？2．证明减法运算的公式[ｘ－ｙ]补＝[ｘ]补－[ｙ]补＝[ｘ]补＋[－ｙ]补3．某机主存容量为1M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备65种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、变址五种寻址方式。（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。4．运算器中R0～R3为通用寄存器,机器指令“STOR1,(R2)”实现的功能是：将寄存器R1中的数据写入到以（R2）为地址的数存单元中；机器指令“ADDR1,R2”实现的功能是：将寄存器R1中的数据加入到R2中。请画出以上两指令周期流程图。5．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）。现有下列存储芯片：1K×4位RAM，4K×8位RAM，2K×8位ROM，以及74138译码器和各种门电路，如图所示。画出CPU与存储器连接图，要求：（1）主存地址空间分配：A000H～A7FFH为系统程序区；A800H～AFFFH为用户程序区。（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片，并写出每片存储芯片的二进制地址范围。（3）详细画出存储芯片的片选逻辑。计算机组成原理试题1几答案2参考答案：基础题（60分）1．冯·诺依曼计算机的特点计算机:：由五大部件组成，指令和数据以同等地位存于存储器可按地址寻访，指令和数据用二进制表示，，指令由操作码和地址码组成，存储程序，以运算器为中心。2．①8位无符号整数的范围：0－255。②8位定点原码整数的范围：-127－127。3．（1）真值＝-0110101（2）[X]补＝11001011（3）[X]反＝110010104．Cache存储器采用与CPU速度匹配的快速存储元件来弥补主存和CPU之间的速度差距；而虚拟存储器的主要功能是弥补了主存和辅存之间的容量差距5．解：计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的既为数据。另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。6．解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法（单译码方式）和重合法（双向译码方式）。线选法（单译码方式）：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材；重合法（双向译码方式）：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。7．解一个完善的指令系统应满足如下四方面的要求完备性，有效性，规整性，兼容性8．答：微程序设计技术是利用软件方法进行硬件设计的一门技术。采用微程序设计思想的微程序控制器，同组合逻辑控制器相比较，具有规整、灵活、易维护等一系列优点9．解：刷新——对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因——因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种——集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新；分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间；异步式：是集中式和分散式的折衷。10．解：A．7B．3C．214D．22411．纠错过程如下P1=1⊕3⊕5⊕7=0P2=2⊕3⊕6⊕7=1P4=4⊕5⊕6⊕7=1∴P4P2P1=110第6位出错，可纠正为0100101，故要求传送的信息为010112．解：地址线和数据线的总和=14+32=46根；计算机组成原理试题1几答案3设计分析与计算（40分每题8分）1．∵解：214=16384215=32768∴15位二进制数可反映±3万之间的十进制数满足最大精度可取阶码m=4位，尾数n=18位2．证明减法运算的公式[ｘ－ｙ]补＝[ｘ]补－[ｙ]补＝[ｘ]补＋[－ｙ]补只要证明[－ｙ]补＝－[ｙ]补，上式即得证。证明:∵[ｘ＋ｙ]补＝[ｘ]补＋[ｙ]补(mod2)∴[ｙ]补＝[ｘ＋ｙ]补－[ｘ]补(2-3)∵[ｘ－ｙ]补＝[ｘ＋(－ｙ)]补＝[ｘ]补＋[－ｙ]补∴[－ｙ]补＝[ｘ－ｙ]补－[ｘ]补(2-4)将式(2-3)与(2-4)相加，得[－ｙ]补＋[ｙ]补＝[ｘ＋ｙ]补＋[ｘ－ｙ]补－[ｘ]补－[ｘ]＝[ｘ＋ｙ＋ｘ－ｙ]补－[ｘ]补－[ｘ]补＝[ｘ＋ｘ]补－[ｘ]补－[ｘ]补＝0故[－ｙ]补＝－[ｙ]补(mod2)3．解：一地址指令格式为OPMAOP操作码字段，共7位，可反映65种操作；M寻址方式特征字段，共3位，可反映5种寻址方式；A形式地址字段，共16–7–3=6位直接寻址的最大范围为26=64由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216=65536相对寻址的位移量为–32~+314．解答：PC→AR→ABUSDBUS→DR→IRPC+1↓译码或测试STO↓ADDWER1→DRR1+R2→R2R2→AR→ABUS↓DR→DBUS~↓~计算机组成原理试题1几答案45．解答：（1）根据主存地址空间分配为：（2分）A15…A11…A7…A3…A0111111111110010100000000000001012K×8位ROM1片111111111101010100000000000101011K×4位RAM2片111111111111010100000000001101011K×4位RAM2片（2）选出所用芯片类型及数量对应A000H～A7FFH系统程序区，选用一片2K×8位ROM芯片；（1分）对应A800H～AFFFH用户程序区，选用4片1K×4位RAM芯片。（1分）（3）CPU与存储芯片的连接图如图所示（4分）G12BGCBA2AGRAM4Y5Y&1K×4位RAMRAM1K×4位1K×4位&1ROM2K×8位RAM1K×4位A15A14A9A0A10A13D3D0WRD4D7MREQA12A11CPU