1、 习题一 一 选择题 (每小题 1 分，共 10 分 ) 1 计算机系统中的存贮器系统是指 _。 A RAM 存贮器 B ROM 存贮器 C 主存贮器 D 主存贮器和外存贮器 2 某机字长 32 位，其中 1位符号位， 31 位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为 _。 A +（ 1 2-32） B +（ 1 2-31） C 2-32 D 2-31 3 算术 / 逻辑运算单元 74181ALU 可 完成 _。 A 16 种算术运算功能 B 16 种逻辑运算功能 C 16 种算术运算功能和 16 种逻辑运算功能 D 4 位乘法运算和除法运算功能 4 存储单元是指 _。 A 存放一个二进制信
2、息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合 C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 5 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 6 变址寻址方式中，操作数的有效地址等于 _。 A 基值寄存器内容加上形式地址（位移量） B 堆栈指示器内容加上形式地址（位移量） C 变址寄存器内容加上形式地址（位移量） D 程序记数器内容加上形式地址（位移量） 7 以下叙述中正确描述的句子是： _。 A 同一个 CPU 周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作 B 同一个 CPU 周期中，不可以并行执行的微操
3、作叫相容性微操作 C 同一个 CPU 周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 D 同一个 CPU 周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 8 计算机使用总线结构的主要 优点是便于实现积木化，同时 _。 A 减少了信息传输量 B 提高了信息传输的速度 C 减少了信息传输线的条数 D 加重了 CPU 的工作量 9 带有处理器的设备一般称为 _设备。 A 智能化 B 交互式 C 远程通信 D 过程控制 10.某中断系统中，每抽取一个输入数据就要中断 CPU 一次，中断处理程序接收取样的数 据，并将其保存到主存缓冲区内。该中断处理需要 X秒。另一方面，缓冲区内每存储 N 个数据，主程序就将其
4、取出进行处理，这种处理需要 Y秒，因此该系统 可以跟踪到每 秒 _次中断请求。 A N / （ NX + Y） B. N / （ X + Y） N C .min1 / X ,1 / Y D. max1 / X ,1 / Y 二 填空题（每小题 3 分，共 24 分） 1存储 A._并按 B._顺序执行，这是 C._型计算机的工作原理。 2移码表示法主要用于表示 A._数的阶码 E，以利于比较两个 B._的大小和 C._操作。 3闪速存储器能提供高性能 、 低功耗 、 高可靠性及 A._能力，为现有的B._体 系结构带来巨大变化，因此作为 C._用于便携式电脑中。 4寻址方式按操作数的 A._位
5、置不同，多使用 B._和 C._型 ,前者比后者执 行速度快。 5微程序设计技术是利用 A._方法设计 B._的一门技术。具有规整性 、可维护 性、 C ._等一系列优点。 6衡量总线性能的重要指标是 A._，它定义为总线本身所能达到的最高B._。 PCI 总线的带宽可达 C._。 7显示适配器作为 CRT 和 CPU 的接口，由 A. _存储器， B. _控制器， C. _ 三部分组成。 8 DMA 技术的出现使得 A. _可通过 B. _直接访问 C. _。 三 应用题 1. （ 11 分）设机器字长 32 位，定点表示，尾数 31 位，数符 1 位，问： （ 1） 定点原码整数表示时，最
6、大正数是多少？最大负数是多少？ （ 2） 定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？ 2. （ 11 分）设存储器容量为 32 字，字长 64 位，模块数 m = 4，分别用顺序方式和交叉方式进 行组织。存储周期 T = 200ns,数据总线宽度为 64 位，总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？ 3. （ 11 分）指令格式如下所示， OP 为操作码字段，试分析指令格式特点。 31 26 22 18 17 16 15 0 4. （ 11 分）已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为 512 48（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序 的
7、条件共 4 个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示： 操作控制 顺序控制 OP 源寄存器 变址寄存器 偏移量 微命令字段 判别测试字段 下地址字段 （ 1） 微指令中的三个字段分别应多少位？ （ 2） 画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。 5 （ 11分）画出 PCI 总线结构图，说明三种桥的功能。 6 （ 11分）某机用于生产过程中的温度数据采集，每个采集器含有 8位数据缓冲寄存器一个，比较器一个，能与给定范围比较，可 发出“温度过低”或“温度过高”的信号，如图 B1.1 所示。主机采用外设单独编址，四个采集器公用一个设备码，共用一个接口，允许采用两种方式访
8、问： （ 1） 定期巡回检测方式，主机可编程指定访问该设备中的某一采集器。 （ 2） 中断方式，当采集温度比给定范围过底或过高时能提出随机中断请求，主机应能判别是哪一个采集器请求，是温度过低或过高。 请拟定该接口中有哪些主要部件（不要求画出完整的连线图），并概略说明在两 种方式下的工作原理。 习题一答案 一 选择题 1. D 2. B 3. C 4. B 5. C 6. C 7. A、 D 8. C 9. A 10. A 二 填空题 1. A.程序 B.地址 C.冯 诺依曼 2. A.浮点 B.指数 C.对阶 3. A. 瞬时启动 B.存储器 C.固态盘 4. A.物理 B.RR C.RS 5
9、. A.软件 B.操作控制 C.灵活性 6. A.总线带宽 B.传输速率 C.264MB / S 7. A.刷新 B.显示 C.ROM BIOS 8. A.外围设备 B.DMA 控制器 C.内存 三 应用题 1. 解：（ 1）定点原码整数表示： 最大正数： 数值 = （ 231 1） 10 最大负数： 数值 = -（ 231 1） 10 （ 2）定点原码小数表示： 最大正数值 = （ 1 2-31 ） 10 0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 最大负数值 =
10、-（ 1 2-31 ） 10 2. 解：信息总量： q = 64 位 4 =256 位 顺序存储器和交叉存储器读出 4 个字的时间分别是： t2 = m T = 4 200ns =8 10 7 (s) t1 = T + (m 1) = 200 + 3 50 = 3.5 10 7 (s) 顺序存储器带宽是： W1 = q / t2 = 32 107 （位 / S） 交叉存储器带宽是： W2 = q / t1 = 73 107 （位 / S） 3. 解：（ 1）操作码字段为 6 位，可 指定 26 = 64 种操作，即 64 条指令。 （ 2）单字长（ 32）二地址指令。 （ 3）一个操作数在原寄
11、存器（共 16 个），另一个操作数在存储器中（由变址寄 存器内容 + 偏移量决定），所以是 RS 型指令。 （ 4）这种指令结构用于访问存储器。 4. 解：（ 1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有 4个转移条件， 故该字段为 4 位，（如采用字段译码只需 3 位），下地址字段为 9 位，因为控制容量为 512 单元，微命令字段是（ 48 4 - 9 ） = 35 位。 5. （ 2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图 B1.2 如下：其中微地址寄存器对应下地址字段， P 字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存
12、器 OP 码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为 1），其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。 图 B1.2 6. 解： PCI 总线结构框图如图 B1.3 所示： 图 .B1.3 PCI 总线有三种桥，即 HOST / PCI 桥（简称 HOST 桥）， PCI / PCI 桥，PCI / LAGACY桥。在 PCI 总线体系结构中，桥起着重要作用： （ 1） 它连接两条总线，使总线间相互通信。 （ 2） 桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。 （ 3） 利用桥
13、可以实现总线间的卒发式传送。 7. 解：数据采集接口方案设计如图 B1.4 所示。 现结合两种工作方式说明上述部件的工作。 （ 1） 定期检寻方式 主机定期以输出指令 DOA、设备码；（或传送指令）送出控制字到 A 寄存器，其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器（四个 B 寄存器分别与四个采集器相应）。然后，主机以输入指令 DIA、设备码；（或传送指令）取走数据。 （ 2） 中断方式 比较结果形成状态字 A ，共 8 位，每二位表示一个采集器状态： 00 正常 ， 01 过低 ， 10 过高。有任一处不正常（ A 中有一位以上为“ 1”）都将通过中断请求逻辑（内含请求触发器、屏蔽触发器）发出中断请
14、求。中断响应后 ，服务程序以 DIA、设备码； 或传送指令）取走状态字。可判明有几处采集数据越限、是过高或过低，从而转入相应处理。 图 B1.4 习题二 一 选择题（每小题 1 分，共 10 分） 1 六七十年代，在美国的 _州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是 _它也是 _的发源地。 A 马萨诸塞 ，硅矿产地，通用 计算机 B 加利福尼亚，微电子工业，通用计算机 C 加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机 D 加利福尼亚，微电子工业，微处理机 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
15、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 定点 16 位字长的字，采用 2 的补码形式表示时 ,一个字所能表示的整数范围是 _。 A -215 +（ 215 -1） B -（ 215 1） +（ 215 1） C -（ 215 + 1） +215 D -215 +215 4 某 SRAM 芯片，存储容量为 64K 16 位，该芯片的地址线和数据线数目为 _。 A 64， 16 B 16， 64 C 64， 8 D 16， 6 。 5 交叉存贮器实质上是一种 _存贮器，它能 _执行 _独立的读写操作。 A 模块式，并行，多个 B 模块式串行，多个 C
16、整体式，并行，一个 D 整体式，串行，多个 6 用 某个寄存器中操作数的寻址方式称为 _寻址。 A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接 7 流水 CPU 是由一系列叫做“段”的处理线路所组成，和具有 m个并行部件的 CPU 相比，一个 m段流水 CPU_。 A 具备同等水平的吞吐能力 B 不具备同等水平的吞吐能力 C 吞吐能力大于前者的吞吐能力 D 吞吐能力小于前者的吞吐能力 8 描述 PCI 总线中基本概念不正确的句子是 _。 A HOST 总线不仅连接主存，还可以连接多个 CPU B PCI 总线体系中有三 种桥，它们都是 PCI 设备 C 从桥连接实现的 PCI 总线结构不允
17、许许多条总线并行工作 D 桥的作用可使所有的存取都按 CPU 的需要出现在总线上 9 计算机的外围设备是指 _。 A 输入 /输出设备 B 外存储器 C 远程通信设备 D 除了 CPU 和内存以外的其它设备 10 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指示器 D 中断返回地址 二 . 填空题 （每题 3 分，共 24 分） 1 为了运算器的 A. _，采用了 B. _进位， C. _乘除法流水线等并行措施。 2 相联存储器不按地址而是按 A. _访问的存储器，在 cache 中用来存放 B. _，在虚拟存储器中用来存放 C. _
18、。 3 一个较完善的指令系统应包含 A. _类指令， B. _类指令， C. _类指令，程序控制类指令， I/O 类指令，字符串类指令，系统控制类指令。 4 硬布线器的设计方法是：先画出 A. _流程图 ，再利用 B. _写出综合逻辑表达式，然后用 C. _等器件实现。 5 当代流行的标准总线内部结构包含 A. _总线， B. _总线， C. _总线， 公用总线。 6 磁表面存储器主要技术指标有 A._， B. _， C. _，数据传输率。 7 DMA 控制器按其 A. _结构，分为 B. _型和 C. _型两种。 8 （ 26） 16 （ 63） 16 + （ 135） 8 的值为 A. _
19、。 三 .应用题 1. （ 11 分）求证： X Y 补 =X补 （ -Y0 +ni1Yi 2-i ） 2. （ 11 分）某计算机字长 16 位，主存容量为 64K字，采用单字长单地址指令，共有 64 条指令，试采用四种寻址方式（立即、直接、基值、相对）设计指令格式。 3. （ 11 分）如图 B2.1 表示使用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表存放在相联存贮器中，其中容量为 8 个存贮单元。问： （ 1） 当 CPU 按虚拟地址 1 去访问主存时，主存的实地址码是多少？ （ 2） 当 CPU 按虚拟地址 2 去访 问主存时，主存的实地址码是多少？ （ 3） 当 CPU 按虚拟地址 3 去
20、访问主存时，主存的实地址码是多少？ 图 B2.1 4. （ 11 分）假设某计算机的运算器框图如图 B2.2 所示，其中 ALU 为 16 位的加法器（高电平工作）， SA 、 SB为 16 位锁存器， 4 个通用寄存器由 D 触发器组成， O 端输出， 图 B2.2 其读写控制如下表所示： 读控制 R0 RA0 RA1 选择 1 1 1 1 0 0 0 1 1 x 0 1 0 1 x R0 R1 R2 R3 不读出 写控制 W WA 0 WA 1 选择 1 1 1 1 0 0 0 1 1 x 0 1 0 1 x R0 R1 R2 R3 不写入 要求：（ 1）设计微指令格式。 （ 2）画出 A
21、DD， SUB 两条微指令程序流程图。 5. （ 11 分）画出单机系统中采用的三种总线结构。 6. （ 11 分）试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。 习题二答案 一 . 选择题 1. D 2. C 3. A 4. D 5. A 6. C 7. A 8. C 9. D 10. C 二 . 填空题 1. A.高速性 B.先行 C.阵列。 2. A.内容 B.行 地址表 C.页表和快表。 3. A.数据传送 B.算术运算 C.逻辑运算。 4. A.指令周期 B.布尔代数 C.门电路和触发器。 5. A.数据传送 B.仲裁 C.中断和同步。 6. A.存储密度 B.存储容量 C.平均存取
22、时间。 7. A.组成结构 B.选择 C.多路。 8. A.（ 58） 10 三应用题 1. 证明：设 x补 =x0x1x2 xn , y补 =y0y1 yn （ 1） 被乘数 x 符号任意，乘数 y 符号为正。 根据补码定义，可得 x补 = 2+x=2n+1 + x （ mod 2） y补 = y 所以 x补 y补 = 2n+1 y + x y=2（ y1y2 yn） +x y 其中（ y1y2 yn）是大于 0 的正整数，根据模运算性质有 2（ y1y2 yn） = 2 （ mod 2） 所以 x补 y补 =2+x y= x y补 （ mod 2） 即 x y补 =x补 y补 =x补 y
23、1 （ 2） 被乘数 x 符号任意，乘数 y 符号为负。 x补 =x0.x1x2 xn y补 =1.y1y2 yn=2+y （ mod 2） 由此 y=y补 2=0.y1y2 yn 1 所以 x y=x（ y1y2 yn） x x y补 = x（ y1y2 yn） 补 -x补 又 （ y1y2 yn） 0， 根据式 1 有 x（ y1y2 yn） 补 = x补 （ 0.y1y2 yn） 所以 x y补 = x补 （ 0.y1y2 yn） -x补 2 （ 3） 被乘数 x 和乘数 y 符号都任意。 将式 1 和式 2 两种情况综合起来，即得补码乘法的统一算式，即 x y补 = x补 （ 0.y1
24、y2 yn） x补 y0 = x补 （ -y0 0.y1y2 yn） =x补 （ -y0 + ni1yi 2-i ） 证毕 2. 解： 64 条指令需占用操作码字段（ OP） 6 位，这样指令余下长度为 10 位。为了覆盖主存 64K 字的地址空间，设寻址模式（ X） 2 位，形式地址（ D）8 位，其指令格式如下： 15 10 9 8 7 0 OP X D 寻址模式定义如下： X= 0 0 直接寻址 有效地址 E=D（ 256 单元） X= 0 1 间接寻址 有效地址 E= (D）（ 64K） X= 1 0 变址寻址 有效地址 E= (R) D （ 64K） X= 1 1 相对寻址 有效地址 E=（ PC） D （ 64K） 其中 R 为变址寄存器（ 16 位）， PC 为程序计数器（ 16 位），在变址和相对寻址时，位移量 D 可正可负。 3. 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，
