《計算機組成原理》答案已補全.doc
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《計算機組成原理》模擬題1 一、名詞解釋 1.總線 2.指令系統(tǒng) 3.微指令 4.溢出 二、填空題 1.按馮諾依曼設計原則,其硬件是由()、()、()、()和()組成。 2.計算機系統(tǒng)是由()和()兩大部分構成。 3.計算機最主要的三大性能指標是()、()、和()。 4.一個完善的指令系統(tǒng)應滿足()、()、()、和()的要求。 5.堆棧的硬件是由()和()構成,存取是按()原則。 6.通??刂破鞯脑O計可分為()和(),前者采用的核心器件是(),后者采用的核心器件是()。 7.主機與外設的連接方式有()、()和()。 8.目前在微型機中主機與外設廣泛采用的信息交換方式是()和()。 三、簡答題 1.簡述中斷的處理過程。它與程序查詢方式有何不同點? 2.按通道的工作方式,通道分哪幾類?簡述其特點。 3.畫圖說明存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構,并說明各種存儲器的特點。 參考答案: 1.答案要點:中斷的處理過程大致可分為五個步驟: 1) 中斷請求 2)中斷排隊 3)中斷響應 4)中斷處理 5)中斷返回 與程序查詢方式的不同點: 1)在程序中斷方式下,CPU和外設可并行工作;而程序查詢方式下,CPU與外設是串行工作的。 2)程序中斷方式適合于對外界隨機事件的處理。而程序查詢方式不具備這樣的 能力。 2.答案要點:按通道的工作方式,通道可分為字節(jié)多路通道、選擇通道和數(shù)組多路通道三種類型。 特點:字節(jié)多路通道:1)有多個子通道,設備間可(分時)并行操作。2)數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位交叉?zhèn)魉汀?)適合于連接大量的低速設備。 選擇通道:1)被選中的外設采用獨占方式使用通道。2)數(shù)據(jù)以成組(數(shù)據(jù)塊)方式進行傳輸。3)適合于連接高速外設。 數(shù)組多路通道:是將前二者的優(yōu)點結(jié)合在一起的一種通道結(jié)構。數(shù)組多路通道含有多個子通道,可同時執(zhí)行多個通道程序,數(shù)據(jù)以成組方式進行傳送。既具有多路并行操作能力,又有很高的數(shù)據(jù)傳輸率,可用來連接多臺中高速的外設。 3.答案要點:存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構如圖所示: CPU 高速緩存 主存儲器 I/O控制 輔助存儲器 磁鼓 磁盤 磁帶 存儲器的特點:1)高速緩存:存放當前要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。速度快,可與CPU速度匹配;存儲容量較小。成本高。 2)主存儲器:存放正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù),CPU可直接訪問,容量較大,速度較高,每位價格介于高速緩存和輔存之間。 3)輔助存儲器:存放當前暫不參與運行的程序和數(shù)據(jù)文件,CPU不能直接訪問;容量極大而速度較低,單位成本低。 四、計算題 已知x = -0.10101,y = +0.11011,符號用雙符號位表示。 求 1.[X ]原=? [Y]原=? 2.[X ]補=? [Y]補=? 3.[X+Y]補 =? [X-Y]補 =? 并分別討論其溢出情況。 1)寫出補碼一位乘的運算步驟。 2)與原碼乘法運算有何不同? 3)寫出補碼乘法運算器的基本部件。 參考答案: 已知x = -0.10101,y = +0.11011,符號用雙符號位表示。 答案要點:1.[X ]原=11.10101 [Y]原=00.11011 2.[X ]補=11.01011 [Y]補=00.11011 3.[X+Y]補 =[X ]補 +[Y]補= 11.01011+00.11011=00.00110 結(jié)果的兩個符號位相同,無溢出。 [X-Y]補 =[X ]補 +[-Y]補= 11.01011+11.00101=10.10000結(jié)果的兩個符號位不相同,為10,產(chǎn)生下溢。 2)與原碼乘法運算有何不同? 答案要點:① 補碼乘法:運算結(jié)果的符號位無需單獨處理;而原碼乘法:結(jié)果的符號位需單獨處理。 ② 原碼乘法:位于乘數(shù)寄存器末位的乘數(shù)作為判斷位;而補碼乘法則是以乘數(shù)寄存器最末兩位作判斷位。 ③ 若乘數(shù)的有效尾數(shù)n位。原碼乘法須做n次加法,n次移位;而補碼乘法則需n+1次加法,n次移位。 3)寫出補碼乘法運算器的基本部件。 答案要點:所用的基本部件:① 存放部分積累加和的寄存器;② 存放乘數(shù)(具備移位功能)和被乘數(shù)的寄存器;③加法器;④ 移位器;⑤ 計數(shù)器。 五、設計題 采用32K32 的RAM芯片,構成128K64的存儲器。 1. 畫出存儲器的邏輯框圖。 2. 圖中標明信號線的種類、方向、條數(shù)。 參考答案: 答案要點: 六、綜合應用題 在模型機的數(shù)據(jù)通路上,對于指令ADD X(R1),(R2)+,回答下列問題: 1.寫出指令的執(zhí)行流程。 2.寫出目的周期的全部數(shù)據(jù)通路。 參考答案: 答案要點:1、2)指令的執(zhí)行流程及目的周期的數(shù)據(jù)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選擇器,S0-3,M,DM,CPMAR ↓ DT1:M→MBR→D ;R/W,SMBR,MBR→B選擇器,S0-3,M,DM,CPD ↓ DT2:R2+1→R2 ;R2→A選擇器,S0-3,M,C0,DM,CPR2 ↓ ET0:C+D→MBR ↓ ET1:MBR→M ↓ ET2:PC→MAR 《計算機組成原理》模擬題2 一、名詞解釋 1.尋址方式 2.指令周期 3.虛擬存儲器 3. 多級中斷 二、填空題 1.計算機指令的基本格式應包括()和()兩部分。在間接尋址方式中,地址碼部分表示的是();在相對尋址方式中,地址碼部分表示的是()。 2. 按功能分類,存儲器可以分為()、()、()等。 3. 源數(shù)據(jù)為10010111,若采用奇校驗,則其校驗位是()。 4. CPU響應某中斷請求的條件是一條指令結(jié)束時且()、()和()。 5. 微指令的格式有()型微指令、()型微指令和混合型微指令。 6. 輸入輸出設備的編址方式有()和()。 三、簡答題 1.試分析比較DMA方式和中斷傳送方式的異同點,說明DMA方式為什麼不能替代中斷方式。 2.何為三級存儲體系結(jié)構?分析采用這種結(jié)構的原因和優(yōu)點? 3.簡要說明動態(tài)RAM的各種刷新方式及其特點。 參考答案: 1.答案要點:相同點:1)兩種方式均為目前在微型機中主機與外設廣泛采用的信息交換方式。 2)兩種方式下主機和外設之間均可實現(xiàn)一定程度的并行工作。 不同點:1)中斷傳送方式是通過中斷服務處理程序來完成信息交換;而DMA方式則是用硬件代替軟件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。2)中斷傳送方式不僅適合于一般的信息交換,還適合對隨機事件的處理。3)DMA方式適合于高速外設和主機之間的信息交換,對高速外設采用程序中斷方式傳送數(shù)據(jù)往往回丟失數(shù)據(jù)。 DMA方式不能替代中斷方式的原因: 1)DMA方式只能用于高速外設與內(nèi)存直接交換信息,卻不能像中斷方式那樣處理隨機的異?,F(xiàn)象。2)在DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸過程中,需用到中斷方式。 2.答案要點:把各種不同存儲容量,不同存取速度的存儲器,按一定的體系結(jié)構組織起來,使所存放的程序和數(shù)據(jù)按層次分布在各存儲器中,形成一個統(tǒng)一整體的存儲系統(tǒng)。由高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器構成的三級存儲系統(tǒng)可以分成兩個層次,其中高速緩存和主存間稱為Cache--主存存儲層次,主存和輔存間稱為主--輔存存儲層次。這就是三級存儲體系結(jié)構。 采用Cache--主存存儲層次的原因和優(yōu)點:在速度方面,計算機的主存和CPU一直保持了大約一個數(shù)量級的差距。顯然這個差距限制了CPU速度潛力的發(fā)揮。為了彌合這個差距,設置Cache是解決存取速度的重要方法。在CPU和主存之間設置Cache,構成Cache-主存層次,則從CPU 的角度看,Cache-主存層次的速度接近于Cache,容量與每位價格則接近于主存。因此,解決了速度與成本之間的矛盾。 采用主--輔存存儲層次的原因和優(yōu)點:由于成本和工藝的原因,主存的存儲容量受到了限制,另一方面,系統(tǒng)程序、應用程序及各種信息量要求主存容量越來越大。采用“主存-輔存”存儲層次,程序員可用機器指令的地址對整個程序統(tǒng)一編址,而不必擔心程序能否在主存中放得下。虛擬空間可以比實際空間大得多。從整體看,主輔存層次的速度接近于主存的速度,容量則接近于輔存的容量,而每位平均價格也接近于廉價的輔存平均價格,從而解決了大容量和低成本間的矛盾。 3.答案要點:動態(tài)RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、異步式刷新和透明式刷新等四種方式。 集中式刷新的特點:其優(yōu)點是系統(tǒng)的存取周期不受刷新工作的影響,讀寫操作和刷新工作在最大刷 新周期中分開進行。因此,系統(tǒng)的存取速度比較高。其缺點是進行刷新時必須停止讀、寫操作。這對主機而言是個“死區(qū)” 分散式刷新的特點:刷新工作安排在系統(tǒng)的存儲周期內(nèi)進行,對主機而言不再有“死區(qū)”。但該方式加長了系統(tǒng)的存取周期,降低了整機運算速度。因此,分散方式刷新不適用于高速存儲器。 異步式刷新的特點:結(jié)合了上述兩種方式的優(yōu)點,充分利用了最大刷新間隔。對分散式刷新而言,它減少了刷新次數(shù);對集中方式來說,主機的“死區(qū)”又縮短很多。因此,這種方式使用得比較多。 透明式刷新的特點:該方式不占用CPU時間,對CPU而言是透明的操作;但控制線路復雜。 四、計算題 已知x = 0.1011,y = -0.1101,符號用雙符號位表示。 求 1.[X+Y]補 =? [X-Y]補 =? 并分別討論其溢出情況。 參考答案: 已知x = 0.1011,y = -0.1101,符號用雙符號位表示。 答案要點:1.[X+Y]補 =[X ]補 +[Y]補= 00.1011+11.0011=11.1110 ,結(jié)果的兩個符號位相同,無溢出。 [X-Y]補 =[X ]補 +[-Y]補= 00.1011+00.1101=01.1000 ,結(jié)果的兩個符號位不相同,為01,產(chǎn)生上溢。 五、設計題 采用4K8 的RAM芯片,構成32K16的存儲器。 4. 畫出存儲器的邏輯框圖,圖中標明信號線的種類、方向、條數(shù)。 2.用十六進制寫出該存儲器占用的地址空間。 參考答案: 答案要點:;該存儲器占用的地址空間:0000H----7FFFH(按字編址) 六、綜合應用題 在模型機的數(shù)據(jù)通路上,對于指令SUB X(R1),-(R2),回答下列問題: 1.寫出指令的執(zhí)行流程。 2.寫出目的周期的全部數(shù)據(jù)通路。 參考答案: 答案要點:1、2)指令的執(zhí)行流程及目的周期的數(shù)據(jù)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選擇器,S0-3,M,C0,DM,CPR2 ↓ DT1:R2→MAR; R2→A選擇器,S0-3,M,DM,CPMAR ↓ DT2:M→MBR→D ;R/W,SMBR,MBR→B選擇器,S0-3,M,DM,CPD ↓ ET0:D-C→MBR ↓ ET1:MBR→M ↓ ET2:PC→MAR 《計算機組成原理》模擬題3 一、名詞解釋 1.基本字長 2.數(shù)據(jù)通路 3.程序中斷 5. 灰度級 二、填空題 1.計算機指令的基本格式應包括()和()兩部分。根據(jù)操作數(shù)所在位置,指出其尋址方式:操作數(shù)在指令中為()尋址方式,操作數(shù)的存儲單元地址在指令中,為()尋址方式。 2.存儲器地址譯碼電路的譯碼方式有()和()兩種方式。 3.(361)10 = ()2 = ()16。 4.CPU響應可屏蔽中斷應滿足的三個條件是()、CPU允許接受中斷請求和()。中斷周期結(jié)束后進入()周期。 5微指令的類型通常有()型微指令、()型微指令和混合型微指令。 6通常控制器的設計可分為()和(),前者采用的核心器件是(),后者采用的核心器件是()。 7主機與外設的連接方式有()、()和()。 8.目前在微型機中主機與外設廣泛采用的信息交換方式是()和()。 三、簡答題 1.簡述其中兩種補碼加減運算判別溢出方法的工作原理。 2.字節(jié)多路通道和數(shù)組多路通道有何相同點?有何不同點? 3.CPU中設有哪些寄存器?各寄存器的位數(shù)由何因素確定? 參考答案: 1.答案要點:以下三種方法答對其中任意兩種方法即可。 方法1:兩個符號相同的補碼數(shù)相加,如果和的符號與加數(shù)符號相反,或者符號相反的兩個補碼數(shù)相減,差的符號與減數(shù)符號相同,表明運算結(jié)果溢出。 方法2:兩個補碼數(shù)實現(xiàn)加減運算時,若最高數(shù)值位向符號位的進位值與符號位產(chǎn)生的進位輸出值不相同,則表明運算結(jié)果產(chǎn)生了溢出。 方法3:采用雙符號位方案。當兩位符號位的值不相同時,則表明運算結(jié)果產(chǎn)生了溢出。 2.答案要點:相同點:設備間可并行操作 不同點: 字節(jié)多路通道 數(shù)組多路通道 1)連接低速設備 連接中高速設備 2)以字節(jié)為單位傳送 以數(shù)據(jù)塊為單位傳送 3)設備間并行操作 一設備傳數(shù),其它設備只作輔助操作 3.答案要點:CPU中設有的寄存器包括運算器中的通用寄存器,程序計數(shù)器PC,指令寄存器IR,存儲器地址寄存器MAR,存儲器數(shù)據(jù)寄存器MBR和狀態(tài)標志寄存器等。 PC和MAR的位數(shù)取決于要訪問的地址空間的大小。IR的位數(shù)取決于指令字長。通用寄存器及存儲器數(shù)據(jù)寄存器MBR的位數(shù)取決于操作數(shù)(或操作數(shù)地址)的基本字長。 四、計算題 1. 已知x=0.10101,y=–0.11011 用定點補碼一位乘法計算[x*y]補 ,要求寫出計算步驟。 2. 已知x=2–011ⅹ0.101100,y=2–010ⅹ(–0.100100) 用浮點規(guī)格化補碼加法求[x+y]補 (階碼、尾數(shù)均用補碼表示),要求寫出計算步驟。 參考答案: 1.已知x=0.10101,y=–0.11011。 [xy]補=1.0111001001,詳細運算步驟略。 2.[X]補=1.101,00.101100 [Y]補=1.110,11.011100 浮點補碼格式 1)判零,對階,X尾右移 階碼+1,[X]補=1.110,00.010110 求和得11.110010 2)規(guī)格化 [X+Y]尾 左移 2次 階碼-2 [X+Y]補=1.100,11.001000 無溢出 五、設計題 試選用1M 4的RAM芯片,構成4M 8的存儲器。完成下列各題: 1. 畫出存儲器連線框圖,圖中標明信號的種類、方向和信號線的條數(shù)。 2. 用十六進制寫出存儲器占用的地址空間。 參考答案: 答案要點:圖略;該存儲器占用的地址空間:000000H----3FFFFFH(按字編址) 六、綜合應用題 在模型機的數(shù)據(jù)通路上,對于指令ADD –(R1),@(R2)+,回答下列問題: 1.寫出指令的執(zhí)行流程。 2.寫出取源操作數(shù)周期的全部數(shù)據(jù)通路。 3.與MOV–(R1),@(R2)+的執(zhí)行流程比較有何相同點? 參考答案: 答案要點:1、2)指令的執(zhí)行流程及目的周期的數(shù)據(jù)通路: ↓ FT0:M→MBR→IR ↓ FT1:PC+1→PC ↓ ST0:R1-1→R1 ; R1→A(或B)選擇器,S0-3,M,C0,DM,CPR1 ↓ ST1:R1→MAR ; R1→A(或B)選擇器,S0-3,M,DM,CPMAR ↓ ST2:M→MBR→C ; R/W,SMBR,MBR→B選擇器,S0-3,M,DM,CPC ↓ DT0:R2→MAR ↓ DT1:M→MBR→D ↓ DT2:R2+1→R2 ↓ DT3:D→MAR ; ↓ DT4:M→MBR→D ; ↓ ET0:C+D→MBR ↓ ET1:MBR→M ↓ ET2:PC→MAR 3)與MOV -(R1),@(R2)+的執(zhí)行流程比較有何相同點: 答案要點:取指流程和取源操作數(shù)流程跟MOV –(R1),@(R2)+完全相同。此外,其目的周期與MOV –(R1),@(R2)+也大致相同,只是增加了一步取目的操作數(shù)流程。 第 17 頁 共 2 頁- 配套講稿:
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