计算机组成原理复习题及答案.docx

一、填空、选择或判断
1. 多核处理机是 空间并行 计算机，它有___多__个CPU。
2. 计算机的发展大致经历了五代变化，其中第四代是 1972-1990 年的_大规模和超大规模集成电路______计算机为代表。
3. 计算机从第三代起，与IC电路集成度技术的发展密切相关。描述这种关系的是_摩尔__定律。
4. 1971年，英特尔公司开发出世界上第一片4位微处理器__Intel 4004_____。首次将CPU的所有元件都放入同一块芯片之内。
5. 1978年，英特尔公司开发的___Intel 8086_______是世界上第1片通用16位微处理器，可寻址存储器是_1MB______。
6. 至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是__物理器件性能所致___。
7. 冯。诺依曼计算机工作方式的基本特点是__按地址访问并顺序执行指令_____。
8. 20世纪50年代，为了发挥__硬件设备_____的效率，提出了_多道程序___技术，从而发展了操作系统，通过它对__硬软资源______进行管理和调度。
9. 计算机硬件能直接执行的只有__机器语言_________ 。
10. 完整的计算机系统应包括__配套的硬件设备和软件系统______。
11. 计算机的硬件是有形的电子器件构成，它包括_运算器__、_控制器_、_存储器__、_适配器_、_系统总线__、__外部设备__。
12. 当前的中央处理机包括__运算器_____、_控制器_____、__存储器_____。
13. 计算机的软件通常分为__系统软件_______和___应用软件_____两大类。
14. 用来管理计算机系统的资源并调度用户的作业程序的软件称为__操作系统_____，负责将_高级____-语言的源程序 翻译成目标程序的软件称为___编译系统____。
15. 计算机系统中的存储器分为__内存____和__外存______。在CPU执行程序时，必须将指令存放在__内存______中。
16. 计算机存储器的最小单位为___位______。1KB容量的存储器能够存储___8192_____个这样的基本单位。
17. 在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_总线_____。就其所传送的信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括__数据__、__地址__和__控制____信息。
18. 指令周期由__取指____ 周期和__执行_____周期组成。
19. 下列数中最小的数为_______.
A (101001)2 B(52)8 C (101001)BCD D(233)16
20. 下列数中最大的数为
A (10010101)2 B(227)8 C (96)16 D(143)5
21. 在机器数中，________的零的表示形式是唯一的。
A原码 B补码 C反码 D原码和反码
22. 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，则可表示的最大正小数为___C____，最小负小数为___D_____
A +(231-1) B -(1-2-32) C +(1-2-31)≈+1 D-(1-2-31)≈-1
23. 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，则可表示的最大正整数为___A____，最小负整数为___D_____
A +(231-1) B -(1-2-32)
C +(2-30-1) D-(231-1)
24. 32位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为8位，尾数为23位，则它所能表示的最大规格化正数为___A____
A +(2-2-31)x2+127 B +(1-2-23) x2+127
C +(2-2-23) x2+255 D 2+127-2-23

25. 定点8位字长的字，采用2的补码形式表示8位二进制整数，可表示的数范围为____。
A -127~+127
B -2-127~+2-127
C 2-128~2+127
D -127~+128
26. 若某数x的真值为-0.1010，在计算机中该数表示为1.0110，则该数所用的编码方法是___补__码。
27. 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_______。
28. 某数在计算机中用8421BCD码表示0111 1000 1001，其真值为__789 ___
29. 在浮点数原码运算时，判定结果为规格化数的条件是__尾数的最高数值位为1 ______
30. 运算器虽有许多部件组成，但核心部分是__算术逻辑运算单元_____
31. 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
32. 在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有__溢出判断电路_____，它一般用__异或门___来实现。
33. 在定点数运算中产生溢出的原因是__运算结果的操作数超出了机器的表示范围_____
34. 按其数据流的传递过程和控制节拍来看，阵列乘法器可认为是__全并行运算的乘法器_____
35. 计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是_解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾____
36. 存储周期是指_存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔____
37. 和外存储器相比，内存储器的特点是_容量小、速度快、成本高_____
38. 某SRAM芯片，其存储容量为64k*16位，该芯片的地址线和数据线数目为_16，16___
39. 某机字长32位，存储容量256MB，若按字编址，它的寻址范围是_64M___
40. 主存储器和CPU之间增加cache的目的是__解决CPU和主存之间的速度匹配问题____
41. 双端口存储器所以能高速进行读/写，是因为采用__两套相互独立的读写电路________
42. 下列因素下，与cache的命中率无关的是_______
A 主存的存取时间 B 块的大小
C cache的组织方式 D cache的容量
43. 下列说法中正确的是_____
A 多体交叉存储器主要解决扩充容量问题
B cache与主存统一编址，cache的地址空间是主存地址空间的一部分
C 主存都是由易失性的随机读写存储器构成的
D cache的功能全部由硬件实现
44. 下列关于存储系统的描述中不正确的是______
A 每个程序的虚地址空间可以远大于实地址空间，也可以远小于实地址空间
B 多级存储体系由cache、主存和虚拟存储器构成
C cache和虚拟存储器这两种存储器管理策略都利用了程序的局部性原理
D 当cache未命中时，CPU可以直接访问主存，而外存与CPU之间则没有直接通路
45. 下列关于存储系统的描述中正确的是______
A 虚拟存储器技术提高了计算机的速度
B 若主存由两部分组成，容量分别为2n和2m，则主存地址共需要n+m位
C 闪速存储器是一种高密度、非易失性的只读半导体存储器
D 存取时间是指连续两次读操作所需间隔的最小时间
46. 虚拟段页式存储管理方案的特点为___空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接_____
47. 下列有关存储器的描述中，正确的是_______
A 双端口存储器具有分离的读端口和写端口，因而CPU可以同时对其进行读、写操作
B 存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破坏系统软件或其他用户程序，又要防止一个用户访问不是分配给它的主存区，以达到数据安全与保密的要求
C 在虚拟存储器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大得多的外存空间编程
D CPU中通常都设置有若干个寄存器，这些寄存器与cache统一编址 ，但访问速度更高
48. 采用虚拟存储器的主要目的是___扩大主存储器的存储空间，且能进行自动管理和调度___
49. 常用的虚拟存储系统由__主存-辅存_____两级存储器组成，其中辅存是 大容量的磁表面存储器。
50. 在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由 操作系统 完成地址映射。
51. 在请求分页存储器管理方案中，若某用户空间为16个页面，页长1KB，现有页表如下，逻辑地址0A2CH所对应的物理地址为__0E2CH ______

52. 下列有关存储器的描述中，正确的是______
A 在页式虚拟存储系统中，若页面大小加倍，则缺页中断的次数会减半
B 虚拟存储器的最大存储空间为主存空间容量和辅存空间容量之和
C 内碎片指的是内存中的难以利用的小空闲分区，而外碎片指的是外存中难以利用的小空闲分区
D 交换技术利用了程序的局部性原理实现多任务并发环境中的存储管理。
53. 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___
54. 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用___隐含寻址方式_____
55. 对某个寄存器中操作数的寻址方式称为____寄存器______ 寻址。
56. 寄存器间接寻址方式中，操作数处在__主存单元____
57. 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位移量____
58. 程序控制类指令的功能是__改变程序执行的顺序___
59. 指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式。采用跳跃寻址方式，可以实现__程序的条件转移或无条件转移_____
60. 指出下面描述汇编语言特性的句子中概念上有错误的句子。
A 对程序员的训练要求来说，需要硬件知识
B汇编语言对机器的依赖性高
C 汇编语言的源程序通常比高级语言源程序短小
D 汇编语言编写的程序执行速度比高级语言快
61. 下列说法中不正确的是____
A 机器语言和汇编语言都是面向机器的，它们和具体机器的指令系统密切相关
B 指令的地址字段指出的不是地址，而是操作数本身，这种寻址方式称为直接寻址
C 串联堆栈一般不需要堆栈指示器，但串联堆栈的读出是破坏性的
D 存储器堆栈是主存的一部分，因而也可以按照地址随机进行读写操作
62. 就取操作数的速度而言，下列寻址方式中速度最快的是___B__，速度最慢的是_C____，不需要访存的寻址方式是___B___
A直接寻址 B 立即寻址 C间接寻址
63. 下列说法中不正确的是_______
A 变址寻址时，有效数据存放在主存中
B 堆栈是先进后出的随机存储器
C 堆栈指针SP的内容表示当前堆栈内所存储的数据的个数
D 内存中指令的寻址和数据的寻址是交替进行的
64. 下列项中，不符合RISC指令系统的特点是_______
A 指令长度固定，指令种类少
B 寻址方式种类尽量减少，指令功能尽可能强
C 增加寄存器的数目，以尽量减少访存次数
D 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令
65. 下面关于RISC技术和描述中，正确的是______
A 采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况
B 为实现兼容，新设计的RISC 是从原来的CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的
C RISC 的主要目标是减少指令数
D RISC设有乘、除法指令和浮点运算指令
66. 下面操作中应该由 特权指令完成的是 _________
A 设置定时器的初值 B 从用户模式切换到管理员模式
C 开定时器中断 D 关中断
67. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是__程序计数器______
68. 操作控制器的功能是__从主存取出指令，完成指令操作码译码，产生有关的操作控制信号______
69. 由于CPU内部的操作速度较快，而CPU 访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期常用____主存中读取一个指令字的最短时间______来规定
70. 同步控制是__由统一时序信号控制的方式_____
71. 异步控制常用于__在单总线结构计算机中访问主存与外围设备时___作为其主要控制方式
72. 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____
73. 描述流水COU基本概念中正确的句子是______
A 流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器
B 流水CPU一定是RISC 机器
C 流水CPU一定是多媒体CPU
D 流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术
74. 描述多媒体CPU基本概念中不正确的是_____
A 多媒体CPU是带有MMX技术的处理器
B MMX指令集是一种MIMD（多指令流多数据流）的并行处理指令
C 多媒体CPU是以一种 超标量结构为基础的CISC机器
75. 下列部件中不属于控制器的部件是__________
A 指令寄存器 B 操作控制器
C 程序计数器 D 状态条件寄存器
76. 下列部件中不属于执行部件的是__________
A 控制器 B 存储器
C 运算器 D 外围设备
77. 计算机操作的最小时间单位是__时钟周期________
78. 就微命令的编码方式而言,若微操作命令的个数已确定,则___编码表示法比直接表示法的微指令字长短_______
79. 下列说法中正确的是_______
A微程序控制方式和硬联线控制方式相比较,前者可以使指令的执行速度更快
B若采用微程序控制方式,则可用µPC取代PC
C 控制存储器可以用掩模ROM、E2PROM或闪速存储器实现
D 指令周期也称为CPU周期
80. 下列表述中，微指令结构设计不追求的目标是_______
A 提高微程序的执行速度 B 提高微程序设计的灵活性
C 缩短微指令的长度 D 增大控制存储器的容量
81. 计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时__减少了信息传输线的条数____
82. 在集中式总线仲裁中，__独立请求方式__方式响应时间最快，__菊花链方式____方式对电路故障最敏感
83. 系统总线中地址线的功用是__用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址_____
84. 数据总线的宽度由总线的___功能特性 ___定义
85. 在单机系统中，三总线结构的计算机的总线系统由__系统总线、内存总线和I/O总线_______组成
86. 从总线的利用率来看，__三总线结构____的效率最低，从整个系统的吞吐量来看，__三总线结构____的效率最高
87. 下列陈述中不正确的是_______
A 在双总线系统中，访存操作和输入/输出操作各有不同的指令
B 系统吞吐量主要取决于主存的存取周期
C 总线的功能特性定义每一根线上的信号的传递方向及有效电平范围
D 早期的总线结构以CPU为核心，而在当代的总线系统中，由总线控制器完成多个总线请求者之间的协调与仲裁
88. 一个适配器必须有两个接口：一是和系统总线的接口，CPU和适配器的数据交换是__并行 __方式；二是和外设的接口，适配器和外设的数据交换是__并行或串行____方式
89. 下列陈述中不正确的是_____
A 总线结构传送方式可以提高数据的传输速度
B 与独立请求方式相比，链式查询方式对电路的故障更敏感
C PCI总线采用同步时序协议和集中式仲裁策略
D 总线的带宽是总线本身所能达到的最高传输速率
90. 在__单总线__的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令
91. 以RS-232为接口，进行7位ASCII码字符传送，带有一位奇校验位和两位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送率为___960 ___
92. 下列各项中，___各部件的存取时间比较接近___是同步传输的特点
93. 计算机系统的输入输出接口是___主机与外围设备____之间的交接界面
94. 下列各种情况中，应采用异步传输方式的是_______
A I/O接口与打印机交换信息 B CPU与存储器交换信息
C CPU与I/O接口交换信息 D CPU与PCI总线交换信息
95. 计算机的外围设备是指___除了CPU和内存以外的其他设备___
96. 软磁盘、硬磁盘、磁带机、光盘、固态盘属于__外存储器___设备；键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪、数字化仪属于_人机界面___设备；LAN适配卡、Modem属于_远程通信___设备
97. 在微型机系统中外围设备通过___适配器____与主板的系统总线相连接。
98. 磁盘驱动器向盘片磁层记录数据时采用___串行___方式写入
99. CD-ROM光盘是__只读____型光盘，可用作计算机的__外___存储器和数字化多媒体设备。
100. 若磁盘的转速提高一倍，则__平均定位时间不变___
A 平均存取时间减半 B平均找道时间减半
C 存储密度可以提高一倍 D
101. 活动头磁盘存储器的平均存取时间是指__平均等待时间____
102. 在不同速度的设备之间传送数据 可用同步方式，也可用异步方式 。
103. 早期微型机中，不常用的I/O信息交换方式是 通道方式
104. 串行接口是指 接口与系统总线之间并行传送，接口与I/O设备之间串行传送 。
105. 中断向量可提供 中断服务程序入口地址 。
106. 在中断系统中，CPU一旦响应中断，则立即关闭 中断屏蔽 标志，以防止本次中断响应过程被其他中断源产生另一次中断干扰。
107. 为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用 堆栈 。
108. 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 。
109. 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。
110. 采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个 存储周期 时间。
111. 周期挪用方式常用于 DMA 方式的输入/输出中。
112. 下列陈述中，正确的是_____ 。
A 磁盘是外部存储器，和输入/输出系统没有关系
B 对速度极慢或简单的外围设备可以不考虑设备的状态直接进行接收数据和发送数据
C 从输入/输出效率分析，DMA方式效率最高，中断方式次之，程序查询方式最低，所以才有DMA方式淘汰中断方式、中断方式淘汰程序查询方式的发展过程
D 在程序查询方式、中断方式中需要组织I/O 接口，而DMA方式和通道方式就不需要了
113. 下列陈述中，正确的是_____
A 在程序查询方式的优点是简单，不需要考虑优先级问题
B 优先级是中断排队链中的位置顺序，因此在构造系统时需要首先考虑系统的效率合理地安排优先级
C 单极中断不支持中断嵌套，所以没有优先级的问题
D 优先级是外设所代表的事件的性质
114. 下列陈述中，正确的是_____
A 中断技术在实时系统中非常重要，在于CPU在任何时候都可响应中断请求，保证了系统的实时要求
B 在单极中断中，CPU响应中断时会设置中断屏蔽状态，这样中断过程就不会 被其他中断打扰；而在多级中断系统中，为了支持多重中断，即优先级高的中断可以打断优先级低的中断，所以CPU响应中断时就不设置中断屏蔽状态了。
C 在多级中断系统中，为了支持中断嵌套，中断服务程序首先要开中断
115. 下列陈述中，不正确的是______
A 缓冲技术是输入/输出系统用于平滑CPU和外设速度差异的基本手段
B 中断事件对输入/输出系统而言是一种随机事件
C 无条件传送方式的对象是速度极慢或简单的外围设备
D CPU可以通过通道指令管理通道

二、简答题
1. 冯∙诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？
2. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？
3. 现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？
4. 在计算机中对数据进行运算操作时，为什么要引入补码表示法？
5. 试比较RAM和ROM
6. 提高访存速度可采取哪些措施？简要说明之
7. 什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？
8. 主存储器的技术指标主要有哪些？各简述之。
9. 什么叫指令的寻址方式？指令寻址方式分别有哪几种？
10. 什么叫数据寻址方式？数据寻址方式分别有几种？
11. 一个较完善的指令系统包括哪几类指令？
12. RISC中文意思是什么？它的特点是哪些？
13. CPU中有哪几类主要寄存器，用一句话回答其功能
14. 简述微程序设计技术的基本思想
15. 简述硬连线控制器的基本思想
16. 说明总线结构对计算机系统性能的影响
17. 分析总线宽度对系统性能的影响
18. 比较同步定时与异步定时的优缺点
19. 段式虚拟存储器对程序员是否透明？请说明原因
20. 什么叫接口？接口有什么功能？基本组成包括哪些部件？
21. I/O与主机交换信息有哪几种控制方式？各有何特点？
22. 什么是通道？通道的基本功能是什么？
23. 什么叫中断允许？什么叫中断屏蔽？为什么要设置中断允许与中断屏蔽？
24. 为什么DMA方式比中断方式具有更高的I/O效率？
25. 请用图示说明三级存储体系分别由哪些部分组成，并比较cache-主存和主存-辅存这两个存储层次的相同点和不同点。
26. 什么是操作系统？操作系统的功能有哪些？
27. 什么是特权指令？
28. 什么是进程？进程有哪些状态？
29. 简述cache和虚存的相同点与不同点。
30. 影响计算机指令格式的因素是什么？指令能反映什么信息？

三、计算题
1. 已知：x=0.1011，y=-0.0101，求：[12x]补，[14x]补，[-x]补，[12y]补，[14y]补，[-y]补。
2. 用补码运算方法求x+y的值和x-y的值，其中x=-0.0100，y=0.1001。
3. 若浮点数x的IEEE754标准的32位二进制数存储内容(41360000)16，求其对应的浮点数的十进制值。
4. 将十进制数20.59375转换为IEEE754标准的32位二进制存储内容
5. SRAM芯片有17位地址线和4位数据线，用这种芯片为32位字长的处理器构成1Mx32比特的存储器，并采用内存条结构。问：
（1） 若每个内存条为256Kx32比特，共需几个内存条？
（2） 每个内存条共需多少片这样的芯片？
（3） 所构成的存储器需用多少片这样的芯片？
6. 某计算机系统的内存储器由cache 和主存构成，cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为200n。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存。问：（1）cache的命中率是多少？
（2）CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？
（3）cache-主存系统的效率是多少？
7. 用多路DMA控制器控制光盘、软盘、打印机三个设备同时工作。光盘以20μs的间隔向控制器发DMA请求，软盘以90μs的间隔向控制器发DMA请求，打印机以180 μs的间隔发DMA请求。请画出多路DMA控制器的工作时空图。
8. 某页式存储管理，页大小为2KB。逻辑地址空间包含16页，物理地址空间共有8页。逻辑地址应有多少位？主存物理空间有多大？
9. 在一个分页虚存系统中，用户虚地址空间为32页，页长1KB，主存物理空间为16KB。已知用户程序有10页长，若虚页0、1、2、3已经被分别调入到主存8、7、4、10页中，请问虚地址0AC5和1AC5（十六进制）对应的物理地址是多少？
10. 磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上、最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速6000r/min。问：（1）共有多少柱面？
（2）盘组总存储容量是多少？
（3）数据传输率是多少？
（4）采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？寻址命令中如何表示磁盘地址？
（5）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上？
11. 利用串行方式传送字符，每秒钟传送的比特位数常称为波特率。 假设数据传送速率是120个字符/s，每一个字符格式规定包含10个比特位（一位起始位，8位数据位，一位停止位），问传送的波特率是多少？每个比特位占用的时间是多少？
12. 已知某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，问总线带宽是多少？若一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，总线带宽是多少？分析哪些因素影响带宽？
13. 机器字长32位，主存容量为1MB，16个通用寄存器，共32条指令，请设计双地址指令格式，要求有立即数、直接、寄存器、寄存器间接、变址、相对六种寻址方式。
14. 有一个具有22位地址和32位字长的存储器。问：（1）该存储器能存储多少字节的信息？
（2）如果存储器由512K*16位SRAM芯片组成，需要多少片？
（3）需要地址多少位作芯片选择？
15. 一个处理器系统由操作员键入命令来控制。平均8小时键入的命令数是60。
（1） 假设处理器每100ms扫描一次键盘，那么8小时内键盘被检查了多少次？
（2） 若采用中断I/O方式，处理器访问键盘的次数降低到上问的百分之几？

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