1、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 ： 就是多个信息源分时传送数据到多个目的地的传送通路 2指令系统 ： 一台计算机所能执行的全部指令的总和 3微指令 ： 在一个单位时间中，能实现一定操作功能的微命令的集合。 4溢出 ： 在定点小数机器中 ,数的表示范围为 | |1. 在运算过程中如出现大于 1的现象 二、填空题 1按冯 诺依曼设计原则，其硬件是由 （运算器）、（控制器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备） 组成 。 2计算机系统是由 （硬件系统）和（软件系统） 两大部分构成 。 3计算机最 主要的三大性能指标是 （基本字长）、（存储容量）、和（运算速
2、度） 。 4一个完善的指令系统应满足 （完备性）、（有效性）、（规整性）、和（兼容性）的要求 。 5堆栈的硬件是由 （ 堆栈区 ）和（ 堆栈指针 ）构成 ，存取是按 （后进先出） 原则。 6通常控制器的设计可分为 （组合逻辑型）和（存储逻辑型），前者采用的核心器件是（门电路），后者采用的核心器件是（微程序控制器）。 7主机与外设的连接方式有 (辐射型连接 ),(总线型连接 )和 (辐射 ,总线型连接 ）。 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 (程序 查询 )和 (程序中断 。 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
3、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： 第 2 页 共 2 页 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。 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）
4、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 CPUCPU 高速缓存 主存储器 I/O 控制 辅助存储器 磁鼓 磁盘 磁带 第 3 页 共
5、2 页 速度匹配；存储容量较小。成本高。 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
6、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 =00.11011 2 X 补 =11.01011 Y补 =00.11011 3 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： 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。 原码乘法：位于乘
7、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。 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。 第 4 页 共 2 页 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： 存放部分积累加和的寄存器； 存放乘数（具备移位功能）和被乘数的寄存器； 加法器； 移位器； 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
8、令 ADD X(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： 第 5 页 共 2 页 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
9、+1 R2 ； R2 A 选择器， S0-3， M， C0， DM， CPR2 ET0： C+D MBR ET1： MBR M ET2： PC MAR 六、综合应用题 在模型机的数据通路上，对于指令 ADD X(R1)， (R2)+，回答下列问题： 1写出指令的执行流程。 PC MAR M MDR IR， PC+1+PC PC MAR M MDR D,PC+1 PC D+R1 Z Z MAR M MDR C R1 D 第 6 页 共 2 页 C+D Z Z R2 (注 :C、 D 可交换使用。 ) 计算机组成原理模拟题 2 一、名词解释 1寻址方式 ： 表示指令中操作数所在的方法称为寻址方式
10、2指令周期 ： 是完成一条指令所用的时间 3虚拟存储器 ： 是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。 4多级中断 ： 是指计算机系统中有相当多的中断源，根据各中断事件的轻重缓急程度不同而分成若干级别，每一中断级分配给一个优先权。 二、填空题 1计算机指令的基本格式应包括 （操 作码）和（地址码）两部分。 在间接寻址方式中，地址码部分表示的是（地址内容 +偏移量）；在相对寻址方式中，地址码部分表示的是（寄存器内容 +位移量）。 2按功能分类，存储器可以分为 高速缓冲存储器）、（外存储器）、（主存储器） 等。 3源数据为 10010111，若采用奇校验，则其校验位是（ 1）。 4 CPU 响应某中
11、断请求的条件是一条指令结束时且 （没有更紧迫的任务时）、（有中断请求）和（ CPU 允许中断） 。 5微指令的格式有 （垂直）型微指令、（水平） 型微指令和混合型微指令。 6 输入输出设备 的编址方式有 （统一编址）和（单独编址） 。 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： 第 7 页 共 2 页 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
12、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
13、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
14、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、异步式刷新和第 8 页 共 2 页 透明式刷新等四种方式。 集中式刷新的特点
15、：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
16、是透明的操作；但控制线四、计算题 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。 1
17、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。 0000H-7FFF 第 9 页 共 2 页 六、综合应用题 在模型机的数据通路上，对于指令 SUB X(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
18、， S0-3， M， C0， DM， CPR2 第 10 页 共 2 页 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 计算机组成原理模拟题 3 一、名词解释 1基本字长 ： 是指参与运算的数的基本位数 ,它是由加法器、寄存器 、数据总线的位数决定的 2数据通路 ： 数字系统 中 ,各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径 3程序中断 ：在计算机执行当前程序时，系统中出现了某些紧急需处理的异常事件或特殊请求， CPU 应暂时中止现行程序的执行，转去处理这些事件或特殊请求，待处理完毕后 CPU 自动恢复原来被子中止的程序继续运行。 4灰度级 ：指所显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同。 二、填空题 1计算机指令的基本格式 应包括 （操作码）和（地址码）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（立即）寻址方式，操作数的存储单元地址在指令中，为（间接）寻址方式。 2存储器地址译码电路的译码方式有 （单译码方式）和（双译码方式） 两种方式。
