计算机组成原理复习

一、选择题

1.下列数中最小的数是( B )。 最大的是（C）。

A．(1010011)2 B．(42)8

C. (10101000)BCD D.(25)16

2.下列数中最大的数是（D）

A.（101001）2 B. （52）8

C. （00111001）BCD D. （2C）16

2.下列数中最大的数是( B )

A. (101001)2 B.(56)8

C. (OOlllOO1)BCD D. (2D)16

3．两个补码数相加，只有在最高位/符号位相同时会有可能产生溢出，在最高位/符号位不同时( 一定不会产生溢出 )。

4. 两个补码数相减，只有在符号位不同时会有可能产生溢出，在符号位相同时( 一定不会产生溢出 )

5．定点数补码加法具有两个特点：一是符号位( 与数值位一起参与运算 )；二是相加后最高位上的进位（要舍去）。

6. 定点运算器是用来进行 ( 定点运算 )。

7．为了便于检查加减运算是否发生溢出，定点运算器采用双符号位的数值表示，在寄存器和主存中是采用（单符号位）的数值表示。

8．长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为( 前者可表示的数的范围大但精度低 ，后者可表示的数的范围小但精度高 )。

9．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过( 补码运算的二进制加法器 )来实现。

在定点二进制运算器中，加法运算一般通过( 补码运算的二进制加法器 )来实现。

10.某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1位，尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正整数为____，最小负整数为____。( +（231-1），-(231-1) )

11.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则原码表示法可表 示的最大正小数为____，最小负小数为____。( +(1—2—31)，一(1—2—31) )

12.在定点运算器中，无论采用双符号位还是采用单符号位，都必须要有溢出判断电路，它一般用( 异或门 )来实现。

13.在定点运算器中，必须要有溢出判断电路，它一般用（ 异或门）来实现

9.加法器采用并行进位的目的是( 提高加法器的速度 )。

14．计算机硬件能直接识别和运行的只能是(机器语言 )程序。

15．汇编语言要经过(汇编程序)的翻译才能在计算机中执行。

16．运算器的主要功能是进行(逻辑运算和算术运算 )。

17．堆栈寻址的原则是( 后进先出 )。

18．组成组合逻辑控制器的主要部件有( PC、IR )。

19. 运算器由ALU完成运算后，除了运算结果外，下面所列（时钟信号）不是运算器给出的结果特征信息。

20．微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是( 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 )。

21．程序计数器PC的位数取决于（存储器的容量），指令寄存器IR的位数取决于（指令字长）。

22．RAM芯片串联的目的是（增加存储单元数量），并联的目的是（增加存储器字长） 。

23.在编址方式下，存储单元和I/O设备是靠( 不同的地址和指令代码 )来区分的。

19.输入输出指令的功能是( 进行CPU和I/O设备之间的数据传送 )。

24.在编址方式下，存储单元和I/O设备是靠(不同的指令或不同的控制信号)来区分的。

25.在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指令中的( 不同的地址)来区分的。

22. CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做( 逻辑地址)。

25.相对寻址方式中,若指令中地址码为X,则操作数地址为(PC)+X.

26．相对寻址方式中，求有效地址使用( 程序计数器内容 )加上偏移量。

27.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于( 变址寄存器内容加上形式地址)。

28．基址寻址方式中，操作数的有效地址等于( 基址寄存器内容加上形式地址 )。

29.指令系统中采用不同寻址方式的目的是（缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性）

30.关于操作数的来源和去处，表述不正确的是（D）

A.第一个来源和去处是CPU内部的通用寄存器

B.第二个来源和去处是外设中的寄存器

C.第三个来源和去处是内存中的存储单元

D.第四个来源和去处是外存储器

31.寄存器间接寻址方式中，操作数在（主存单元）中

32．在CPU与主存之间加入Cache，能够提高CPU访问存储器的速率，一般情况下Cache的容量_越大_命中率_越高_，因此Cache容量_只要几十或几百K就可达90%以上_.

33. 在CPU与主存之间加入Cache，能够（解决CPU和主存之间的速度匹配问题）

34.CPU中的通用寄存器（可以存放数据和地址）

35.在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是( 在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的 )。

38．虚拟存储器管理系统的基础是程序的局部性原理，因此虚存的目的是为了给每个用户提供比主存容量( 大得多的逻辑 )编程空间。

31. CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可采用( 缓冲技术 )。

39.中断允许触发器用来( 开放或关闭可屏蔽硬中断 )。

40.在控制器中，部件( 指令寄存器IR )用于接收并保存从内存读出的指令内容，在执

行本条指令的 过程中提供本条指令的主要信息。

41. 在控制器中，部件（程序计数器PC）用于存放下一条指令的地址。

43.每一条指令执行时通常有①分析指令、②读取指令、③执行指令等几个步票，他们的执行顺序应该是( ②读取指令、①分析指令、③执行指令 )。

45．组成一个运算器需要多个部件，但下面所列( 地址寄存器 )不是组成运算器的部件

47．在控制器中，部件( 程序计数器PC )能提供指令在内存中的地址，服务于读取指令，并接收下条将被执行的指令的地址。

48．指令流水线需要处理好( 结构相关、数据相关、控制相关 )3个方面问题。

49．若主存每个存储单元存8位数据，则(其地址线与8无关 )。

50．CPU正在处理优先级低的一个中断的过程中又可以响应更高优先级中断的解决中 断优先级别问题的办法被称为( 中断嵌套 )。

51.存取周期是指存储器进行一次完整的读写操作所需要的全部时间。

52.采用虚拟存储器的目的是为了给用户提供比主存容量大得多的逻辑编程空间。

53.在中断源设置一个中断屏蔽触发器，CPU可以根据需要对其执行置“1”或“0”操作，便可实现对该中断源的（中断请求）管理。

54.硬连线控制器中，使用（节拍发生器）来区别指令不同的执行步骤。

55.某存储器容量为32K*16位，则（地址线为15根，数据线为16根）

56.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，这种转换是由接口电路中的（移位寄存器）实现的

57.周期挪用方式常用于（直接存储器访问方式）的输入输出中

58.当采用（程序查询方式）输入数据时，除非CPU等待否则无法传送数据给计算机。

1.海明校验码是对多个数据位使用多个校验位的一种检错纠错编码方案，不仅可以发现是否出错，还能发现是哪一位出错。( √ )

2.奇偶校验可以校验奇数个位的出错，并能确定出错的位置（ ×）

3．直接寻址是在指令字中直接给出操作数本身而不再是操作数地址。( × )

4. 基地址寻址方式中，操作数的有效地址等于基址寄存器内容加上形式地址（√）

5．计算机中的流水线是把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行运行。( √ )

6．计算机中的流水线是把若干个子过程合成为一个过程，使每个子过程实现串行运行。 ( × )

6. 计算机的指令越多，功能越强越好。（ × ）

7．CPU访问存储器的时间是由存储器的容量决定的，存储器容量越大，访问存储器所需的时间越长。( × )

8．随着CPU速度的不断提升，程序查询方式很少被采用的原因是CPU与外设串行工作。( √ )

8. 随机访问存储器包括静态存储器SRAM 、动态存储器DRAM 和只读存储器ROM 。（×）

9．指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性。(√ )

10．在Cache的地址映射中，全相联映射是指主存中的任意一字块均可映射到Cache内任意一字块位置的一种映射方式。( √ )

10. Cache的地址映射中，直接映射的地址变换速度快，硬件容易实现，但命中率略低。（√）

10. 在三总线计算机系统中，外设和主存单元统一编制，可以不使用1/ 0 指令 （×）

11．DMA控制器通过中断向CPU发DMA请求信号。( √ )

12.长度相同但格式不同的2种浮点数，前者尾数长、阶码短，后者尾数短、阶码长，其他规定均相同，则前者可表示的数的范围大但精度低。(× )

12. 程序计数器PC主要用于解决指令的执行次序。（√ ）

13.相对寻址方式中，操作数的有效地址等于程序计数器内容与偏移量之和。(√ )

14.在多周期CPU系统中，不是所有指令使用相同的执行时间，而是指令需要几个周期就为其分配几个周期。(√ )

15.组相联映像可以转化为直接映象或全相联映象，所以说，它是直接映象租金相联映象的 普遍形式。(√ )

16.在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是通过为DMA专设的数据总钱传输的。 (X )

17．只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。( × )

18．硬连线控制器中，每条指令不同的执行步骤是通过控制信号形成部件的不同编码状态来区分的。(×）

19．引入虚拟存储系统的目的，是为了加快外存的存取速度。( × )

20．按数据传送方式的不同，计算机的外部接口可分为串行接口和并行接口两大类。 ( √ )

21. 在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映像是由操作系统来管理的（ ×）

22. 定点小数表示中，只有补码能表示-1（√ ）

23. 两补码相加，采用1位符号位，当最高位有进位时表示结果产生溢出（×）

24. 补码加减法中，操作数用补码表示，两数相加减，符号位单独处理，减法用加法代替（×）

25. 微程序控制器中，每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行（√ ）

26. 引入虚拟存储系统的目的，是为了加快外存的存取速度（×）

27. 中断服务程序的最后一条指令是中断返回指令（√ ）

1．计算机指令中要用到的操作数一般可以来自哪些部件？

答：(1)CPU内部的通用寄存器。此时应在指令字中给出用到的寄存器编号（寄存器名），通用寄存器的数量一般为几个、十几个，故在指令字中须为其分配2、3、4、5或更多一点的位数来表示一个寄存器。 (2)外围设备（接口）中的一个寄存器。通常用设备编号、或设备人出端口地址、或设备映像地址（与内存储器地址统一编址的一个设备地址编号）来表示。 (3)内存储器的一个存储单元。此时应在指令字中给出该存储单元的地址。

2.什么是指令周期?举例说明一个指令周期往往要包含哪几个执行步骤?

答：指令周期通常是指计算机执行一条指令所用的时间。一个指令周期往往要包含几个执行步骤，例如可能包括读取指令、指令译码和读寄存器组、ALU执行运算、读写内存或接口、 数据写回寄存器组这5个步骤

2. 在计算机中采用多级结构的存储器系统，是建立在程序的什么原理之上的?这一原

理主要体现在哪些方面?

答:多级结构的存储器系统的运行原理是建立在程序运行的局茹性原理之上的。它主要

体现在如下3 个方面:

(1)时间方面，在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问;

(2) 空间方面，这些最近被访问过的程序和数据，往往集中在一小片存储区域中;

(3) 在指令执行顺序方面，指令的顺序执行比转移执行的可能性要大。

2. 串行传输和并行传输有何区别?各应用于什么场合? (7 分)

答:串行传输是指数据在一条线路上按位依次进行传输，线路戚本低，速度慢，适合于远距

离的数据传输。

并行传输是每个数据位都有一条的传输线，所有的数据位同时传输，传输速度快，成

本低，适用于近距离、高速传输的场合。

3. 一条指令要由哪两部分组成？各部分的作用是什么？

答：第一部分是指令的操作码，它用于指明本条指令的运算和操作功能，计算机需要为每条指令分配一个确定的操作码。第二部分是指令的操作数地址，它用于给出被操作的信息（指令或数据）的地址，包括参加运算的一个或多个操作数所在的地址，运算结果的保存地址，程序的转移地址、被调用的子程序的人口地址等。

4.按照操作数的个数不同，把指令分成哪几种？

答：按照操作数的个数不同，指令分为下面四种：

(1) 无操作数指令；(2)单操作数指令；(3)双操作数指令,(4)多操作数指令。

5.什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关系？

答：指令周期通常是指计算机执行一条指令所用的时间。机器周期是指所有指令执行过程中的一个基准时间，通常以存取周期作为机器时间，时钟周期是机器主频的倒数，也称为节拍，它是控制计算机操作的最小单位时间。

6.硬连线控制器是使用什么子部件来区分和表示指令不同的执行步骤的？它的基本工作原理是什么？

答：在硬连线控制器中，由节拍发生器( timing)来区分指令不同的执行步骤的。节拍发生器是由几个触发器电路实现的典型的时序逻辑电路，它为指令的每一个执行步骤提供一个节拍状态信号，而节拍状态的变换标明了一条指令执行步骤的次序关系。

7.简述控制器在整机中起到的作用和它的基本功能。

答：控制器部件是计算机的五大功能部件之一，其作用是向整机中包括控制器部件在内的每个部件提供协同运行所需要的控制信号。

计算机的最本质的功能是连续执行指令，而每一条指令往往又要分成几个执行步骤才得以完成。所以，控制器的基本功能是，依据当前正在执行的指令和它当前所处的执行步骤，形成并提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号，并且决定下一步将进入哪个执行步骤。

8.简述徽程序控制器的基本工作原理。

答：微程序控制路是用多条微指令\"解释执行\"每一条指令的功能，硬件组成中的核心线路 是一个被称为控制存储器的部件(用ROM芯片实现) ，用于保存由微指令(指令一个执行步骤用到的控制信号的集合)组成的徽程序。在程序执行过程中，将按照指令及其执行步骤，依次 从控制存储器中读出一条微指令，用敬指令中的微命令字段控制各执行部件的运行功能，并用 下地址字段形成下一条微指令的地址，使得微程序可以连续运行。

9.微程序控制器通常运用于什么场合？为什么？

答：微程序控制器通常在性能要求不是特别高的系列计算机系统得到普遍应用，相对硬连线控制器其运行速度较慢，难以使用在性能要求特别高的计算机系统中

10.计算机的存储器系统设计是如何实现“容量大”、“速度快”和“成本低”的要求的?

答：将存储器系统设计成由高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器组成的多级结构。其中高速缓冲存储器的存取速度与CPU速度处于同一个数量级，但其具有价格高、功耗大、

集成度低的特点，所以不适合用作大容量的存储器；主存储器的存取速度略低，价格略高，具有集成度高、功耗低的特点，用来存储经常使用的数据或程序；辅助存储器是存取速度相对较慢但存储容量较大的存储器，用来存储不太常用的大部分程序和数据。

11.多级结构的存储器是由哪3级存储器组成的？每一级存储器使用什么类型的存储介质？

答：多级结构的存储器是由高速缓存、主存储器和辅助存储器（或虚拟存储器）组成的。高速缓冲存储器使用静态存储器芯片实现，主存储器通常使用动态存储器芯片实现，而辅助存储器（或虚拟存储器）通常则使用快速磁盘设备上的一片存储区。前两者是半导体电路器件，以数字逻辑电路方式进行读写，后者则是在磁性介质层中通过电磁转换过程完成信息读写。

12.静态存储器和动态存储器器件的特性有那些主要区别？各自主要应用在什么地方？

答：由于动态存储器集成度高，生产成本低，被广泛地用于实现要求更大容量的主存储器。静态存储器读写速度快，生产成本高，通常多用其实现容量可以较小的高速缓冲存储器。

13.在计算机中采用多级结构的存储器系统，是建立在程序的什么原理之上的?这一原理 主资体现在哪些方面?

答：多级结构的存俺器系统的运行原理是建立在程序运行的局部性原理之上的。它主要 体现在如下3个方面:(1)时间方面，在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可

能再次被访问 (2)空间方面，这些最近被访问过的程序和数据，往往集中在一小片存储区域中 (3)在指令执行服序方面，指令的顺序执行比转移执行的可能性要大。

14.名词解释：存取周期、存取容量

答：存取周期是存储器进行两次连续、的操作（读或写）之间的最小间隔时间。

存取容量是存储器存放二进制代码的总数量，通常用存储器所能记忆的全部字数和字长的乘积来表示。

15.什么是总线周期？

答：总线周期，通常指的是通过总线完成一次内存读写操作或完成一次输入／输出设备的读写操作所必需的时间。依据具体的操作性质，可以把一个总线周期分为内存读周期，内存写周期，I/O读周期，I/O写周期4种类型。

16.什么是总线仲裁？

答：数据传输总耍在计算机的两个部件之间进行，必须由总线主设备首先启动这次传输过程，即申请总线使用权并发出命令控制总线运行，而总线从设备则只能响应由主设备发出的命令并执行读写操作。当有多个总线主设备同时发出总线使用权的请求时，为了确保在任何时刻只有一个总线主设备使用总线传输数据，需要决定由其中某个设备获得总线使用权，这就是进行总线仲裁。与中断请求相似，这些主设备使用总线的优先级高低是不同的，总线仲裁器一定是把总线使用权优先分配给优先级高的主设备使用。

17.什么是数据传送控制中的异步通信方式?

答：交换数据的过程中，通信设备的双方都需要对时间上的配合关系进行控制，这就是数 据传送控制，或称为总结通信控制，通常又称为同步问题。数据传送时双方使用各自的时钟信号的通信方式称为异步通信方式。异步通信的双方采用\"应答方式\"(又称握手方式)解决数据传输过程中的时间配合关系，而不是使用同一个时钟 信号进行同步。为此，CPU必须再提供一个时钟信号，通知接收设备接受已发送过去的数据。 接收设备还将用这一时钟信号作为自己接收数据时的选通信号。

18.什么是数据传送控制中的同步通信方式？

答：交换数据的过程中，通信设备的双方都需要对时间上的配合关系进行控制，这就是数据传送控制，或称为总线通信控制，通常又称为同步问题。

数据在总线上传送时双方使用同一个时钟信号进行同步的通信方式称为同步通信方式。这个共用的时钟信号通常由CPU的总线控制逻辑提供 ，这里称它为总线时钟。一个或几个总线时钟周期构成一个总线周期，每个周期完成一次数据传输，总线周期的长短，还需要与被读写部件的存取时间相配合。由于通信双方使用同一时钟信号，完成对地址、控制和数据信号的送出与接收，所以有比较高的数据传输率

19.同步通信与异步通信的主要区别是什么？说明通信双方如何联络？

答：同步通信与异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序、统一的传输周期进行信息传输，通信双方按事先约好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信。

1．把正确的答案或选择写进括号内（二进制需要小数点后保留8位）。

(0.625)10=(0.011000100101)BCD=(0.101)2=(0.A)16 (lAA)16=(000110101010)2=(426)10

2．已知定点小数的真值X - - 0.1001，Y-O．0101，分别计算：

(1)[X]原=(1.1001) [X]补=(1.0111) [-X]补=(0.1001)

(2)[Y]原=(0.0101) [Y]补=(0.0101) [-Y]补=(1. 1011)

(3)[X+Y]补=(1.1100) [Y-X]补=(0. 1110)

3．把正确的答案或选择写进括号内（二进制需要小数点后保留8位）。

(0.71)10=(0.01110001)BCD=(0.10110101)2 =(0.B5)16 (1AB)16 = (000110101011)2=(427)10

4．已知定点小数的真值X = - 0.1101，Y=0. 0001，分别计算

(1)[X]原=(1.1101) [X]补=(1.0011) [-x]补=(0.1101)

(2)[Y]原=(0.0001) [Y]补=(0．0001) [-Y]补=(1.1111)

(3)[X+Y]补=(1.0100) [Y- X]补=(0.1110)

4. 已知定点小数的真值X= 一0.1011 ， Y=O. 0001 ，分别计算:

(1) [X] 原= (1. 1011) [X] 补= (1 .0101) [ -X] 补= (0.1011)

(2) [Y] 原= (0.0001) [Y] 补= (0.0001) [-Y] 补=(1. 1111)

(3) [X+Y] 补= (1. 0110) [Y-X] 补= (0. 1100)

5.将十进制数一0.276和47化成二进制数，再写出各自的原码、反码、补码表示(符号位 和数值位共8位)。

( -0.276)10 = (-0.0100011)2 (4 7)10 = (0101111)2

原码 1.0100011 0 101111

反码 1.1011100 0 101111

补码 1 .1011101 0 101111

6.写出X= 10111101， Y = -00101011的原码和补码表示，并用补码计算两个数的差。

[X]原=010111101 [Y]原= 1 00101011 [X]补=0 1011101 [Y]补=1 11010101 [X-Y]补=0 11101000

7．将十进制数-0. 288和49化成二进制数，再写出各自的原码、反码、补码表示（符号位 和数值位共8位）。

(-0.288)10=(-0.0100100)2 (49)10=(0110001)2

原码 1. 0100100 0 0110001

反码 1. 1011011 0 0110001

补码 1. 1011100 0 0110001

8．已知X=0.1101，Y=-0.0111，求[X]原、[Y]原、[X]补 、[Y]补、 [X+Y]补。

[X]原=0.1101 [Y]原=1.0111 [X]补=0.1101 [Y]补=1.1001 [X+Y]补=0.0110