计算机组成原理练习3

一、单项选择题

1. 设寄存器内容为80H，若它对应的真值是 – 127，则该机器数是 。

A. 原码

B. 补码

C. 反码

D. 移码

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. 设机器数字长为32位，一个容量为16MB的存储器，CPU按半字寻址，其寻址范围是 。

A. 224 A. 地址线

A. 程序员调度的；

B. 223 B. 数据线

C. 222 C. 控制线

D. 221 D. 状态线

4. 在中断接口电路中，向量地址可通过 送至CPU。 5. 在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映象是由 。

B. 操作系统管理的；

C. 由程序员和操作系统共同协调完成的； D. 硬件自动完成的。

6. 总线复用方式可以______。

A. 提高总线的传输带宽； C. 减少总线中信号线的数量；

B. 增加总线的功能； D. 提高CUP利用率。

7. 下列说法中正确的是 。

A. 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； B. 主存储器只由易失性的随机读写存储器构成； C. 单体多字存储器主要解决访存速度的问题；

D. Cache不与主存统一编址，Cache的地址空间不是主存地址空间的一部分。

8. 在采用增量计数器法的微指令中，下一条微指令的地址______。

A. 在当前的微指令中； C. 在程序计数器；

B. 在微指令地址计数器中； D. 在CPU中。

9. 由于CPU内部操作的速度较快，而CPU访问一次存储器的时间较长，因此机器周期通常由______来确定。

A. 指令周期；

B. 存取周期；

C. 间址周期；

D. 执行周期。

10. RISC机器______。

A. 不一定采用流水技术；

C. CPU配备很少的通用寄存器； A. 立即；

B. 变址；

B. 一定采用流水技术；

D. CPU配备很多的通用寄存器。 C. 间接；

D. 直接。

11. 在下列寻址方式中， 寻址方式需要先计算，再访问主存。 12. 在浮点机中，判断补码规格化形式的原则是______。

A. 尾数的第一数位为1，数符任意；

B. 尾数的符号位与第一数位相同；

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C. 尾数的符号位与第一数位不同； A. 控制指令 A. 8MB A. 间接寻址

B. 访存指令 B. 2M B. 变址寻址

D. 阶符与数符不同。 C. 输入输出指令 C. 4M C. 相对寻址

D. 程序指令 D. 16M D. 直接寻址

13. I/O采用统一编址时，进行输入输出操作的指令是______。

14. 设机器字长为32位，存储容量为16MB，若按双字编址，其寻址范围是 。 15. 寻址对于实现程序浮动提供了较好的支持。

16. 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 C. 减少了信息传输线的条数

A. 指令周期的第一个操作是取指令；

B. 为了进行取指令操作，控制器需要得到相应的指令； C. 取指令操作是控制器自动进行的； D. 指令周期的第一个操作是取数据。

B. 提高了信息传输的速度 D. 加重了CPU的工作量

17. 以下叙述中错误的是______。

18. I/O与主主机交换信息的方式中，DMA方式的特点是______。

A. CPU与设备串行工作，传送与主程序串行工作；

B. CPU与设备并行工作，传送与主程序串行工作； C. CPU与设备并行工作，传送与主程序并行工作； D. CPU与设备串行工作，传送与主程序并行工作。 A. 27

A. RAM存贮器 C. 主存贮器 A. 只读存储器

B. 可擦可编程只读存储器 A. 48 A. 512K A. 地址方式

B. 46 B. 1M B. 堆栈方式 B. -27

C. -101 B. ROM存贮器

D. cache、主存贮器和外存贮器 C. 可编程只读存储器 D. 电可擦可编程只读存储器 C. 36 C. 512KB C. 内容指定方式

D. 32 D. 1MB

D. 地址与堆栈方式 D. 101

19. 若9BH表示移码（含1位符号位）．其对应的十进制数是______。 20. 计算机系统中的存贮器系统是指______。

21. EEPROM的意义是（ ）。

22. 一个16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是（ ）。

23. 某计算机字长是16位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是（ ）。 24. 相联存贮器是按______进行寻址的存贮器。 25. 浮点数的表示范围和精度取决于（ ）。

A. 阶码的位数和尾数的机器数形式； B. 阶码的机器数形式和尾数的位数；

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C. 阶码的位数和尾数的位数；

D. 阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。

A. 外部设备一旦发出中断请求，便立即得到CPU的响应； B. 外部设备一旦发出中断请求，CPU应立即响应； C. 中断方式一般用于处理随机出现的服务请求； D. 程序查询用于键盘中断。 A. 优化加法器的结构； C. 加速传递进位信号；

B. 节省器材； D. 增强加法器结构。

26. 以下叙述______是正确的。

27. 加法器采用先行进位的目的是______ 。

28. 变址寻址方式中，操作数的有效地址是______。

A. 基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B. 程序计数器内容加上形式地址； C. 变址寄存器内容加上形式地址； D. 寄存器内容加上形式地址。 A. 存储器的容量

B. 指令字长 B. 海明码

C. 机器字长 C. 偶校验码

D. 存储字长 D. 奇校验码

29. 指令寄存器的位数取决于______。

30. 在大量数据传送中常用的且有效的检验法是 。。 A. CRC码 二、填空题

1． 32位字长的浮点数，其中阶码8位（含1位阶符），基值为2，尾数24位（含1位

数符），则其对应的最大正数是 【1】 ，最小的绝对值是 【2】 ；若机器数采

用补码表示，且尾数为规格化形式，则对应的最小正数是 【3】 ，最小负数是 【4】 。（均用十进制表示）

2． 一般8位的微型机系统以16位来表示地址，则该计算机系统有【5】个地址空间。 3． 主存和cache在存储管理上常用的替换算法有 【6】 、 【7】 等。

4． 微指令的编码方式有多种，若其操作控制字段每1位代表一个微命令，这种编码方式称为【8】编码方式。 5． CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做【9】 ，它常常用若干个【10】来

表示，而后者又包含有若干个【11】 。

6． 实现机器指令的微程序一般存放在【控制存储器】中，而用户程序存放在【13】 。 7． 若存储芯片容量为128K×8位，访问该芯片需要【14】 位地址,假定该芯片在存储

器中首地址为A0000H，末地址为【15】 。

8． 某Cache被成256块(块号为0-255)，每个主存只与唯一的Cache块对应，主存第N

块映射到Cache的块号为N Mod 256，这种映射称为【16】映射。

9． 设n =16位（不包括符号位在内），补码Booth算法需做 【17】 次移位，最多做 【18】 次加法。 10．CPU在【19】时刻采样中断请求信号(在开中断情况下)，而在【20】时刻去采样DMA

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的总线请求信号

二、填空题（

【1】 2127×(1-2?23) 【2】2?127×2?23 【3】2?128×2?1 【4】-2127

【5】65536 【6】先进先出算法(FIFO) 【7】近期最少使用算法LRU【7】直接 【9】指令周期 【10】机器周期 【11】时钟周期 【12】控制存储器 【13】内存储器【14】17 【15】BFFFFH 【16】直接 【17】16 【18】17 【19】指令周期结束前【20】总线周期结束前

三、计算题 1、设x = +

117，y = +，试用变形补码计算x + y。 1616117答：∵ x = + = 0.1011，y = + = 0.0111

1616 ∴[x]补?= 00.1011， [y补]? = 00.0111

则 [x]补?+[y]补? = 00 .1011 + 00 .0111第一位符号位→ 01 .0010溢出 此时，符号位为“01”，表示溢出，又因第一位符号位为“0”，表示结果的真正符号，故“01”表示正溢出。

2、设机器数字长为8位（含一位符号），若A = +15，B = +24，求 [A-B]补并还原成真值。 3、一个双面5英寸软盘片，每面40个磁道，每磁道8个扇区，每个扇区512个字节，试问盘片容量为多少？该盘驱动器转速为600转／分，则平均等待时间为多少？最

大传输速率为多少？

软盘总容量＝面数×每面道数×每道扇区数×每扇区字节数

＝2×40×8×512＝320KB

平均等待时间为一转所需时间的一半，即

1/2×(60秒/600)＝50ms

盘每秒转10圈，每圈读一个磁道，为512×8＝4096字节，所以最大数据传输率为

4096字节×10/S＝40KB/S

4、假设阶码取3位，尾数取6位(均不包括符号位)，机器数形式自定，浮点数运算规

则计算下式结果并给出真值。

5、在异步串行传送系统中，字符的格式为：1个起始位，8个数据位，1个校验位，2

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个停止位。若每秒传送120个字符，试求传送的波特率和比特率。

波特率=（1+8+1+2）*120=1440bps

比特率=8*120=960bps

四、问答题

1．某机主存容量为4M×32位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备129

种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址方式。

（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）； （3）一次间址的寻址范围（十进制表示）； （4）相对寻址的位移量（十进制表示）。 解：

（1）一地址指令格式为

OP M A OP 操作码字段，共9位，可反映129种操作；

M 寻址方式特征字段，共3位，可反映6种寻址方式； A 形式地址字段，共32 –9 – 3 = 20位

20

（2）直接寻址的最大范围为2 = 2048

（3）由于存储字长为32位，故一次间址的寻址范围为232

相对寻址的位移量为 – 1024 ~ + 1023

2．能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快，为什么？

答：不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关，还

与机器周期中所含的时钟周期数以及指令周期中所含的机器周期数有关。同样主频的机器，由于机器周期所含时钟周期数不同，机器的速度也不同。机器周期中所含时钟周期数少的机器，速度更快。

此外，机器的速度还和其他很多因素有关，如主存的速度、机器是否配有Cache、总线的数据传输率、以及机器是否采用流水技术等等。机器速度还可以用MIPS（每秒执行百万条指令数）和CPI（执行一条指令所需的时钟周期数来衡量）。

3．设某机配有A、B、c三台设备，其优先顺序是A，B，c，为改变中断处理次序，将它们的屏蔽字分别设置为如表所示：

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请按图中的时间轴给出的设备请求中断的时刻，画出cPu执行程序的轨迹。设A、B中断服务程序的执行时间均为20 us。

4．程序查询方式和程序中断方式都要由程序实现外围设备的输入／输出，它们有何不

同？

程序查询方式是用户在程序中按排一段输入输出程序，它由I/O指令、测试指令和转移指令等组成。CPU一旦启动I/O后，就进入这段程序，时刻查询I/O准备的情况，若未准备就绪就踏步等待；若准备就绪就实现传送。输入输出的全部过程中，CPU停止自身的操作。

程序中断方式虽也要用程序实现外部设务的输入、输出，但它只是以中断服务程序的形式插入到用户现行程序中。即CPU启动I/O后，继续自身的工作，不必查询I/O的状态。而I/O被启动后，便进入自身的准备阶段，当其准备就绪时，向CPIJ提出中断请求，此时若满足条件，CPU暂停现行程序，转入该设备的中断服务程序，在服务程序中实现数据的传送。

5．设CPU内有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU(见下图),写出间接寻址的取数指令LDA @X在取指周期、间指周期、执行周期的微操作命令。

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取指周期：PC→MAR→M,CU→M,M→MDR→IR PC+1→(PC)

间指周期：IR(Ad)→MAR→M,CU→M,M→MDR

执行周期：MDR→MAR→M,CU→M,M→MDR→R0

6、设主存容量为256K字，CACHE容量为2K字，块长为4个字。 （1）设计CACHE的地址格式，CACHE中可装入多少块数据？ （2）在直接映射方式下，设计设技主存地址格式。 （3）在四路组相联映射下，设计设技主存地址格式。 （4）在全相联映射下，设计设技主存地址格式。

解：(1) cache中可装入多少块数据=2K/4=512块 (2) 在直接映射方式下，设计主存地址格式为了

主存标记 7 主存标记 9 主存标记 16 字块地址 9 组地址 7 块内地址 2 块内地址 2 块内地址 2 (3) 在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式为

(4) 在全相联映射方式下，设计主存地址格式为

设计算机采用直接映象cache，已知主存容量为4MB，cache容量为4096B，字块长度为

8个字，每字32位，试分析主存的地址格式。

五、设计题

设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ作访存控制信号（低电平有效），用WR作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列芯片及各种门电路（门电路自定），如图所示。画出CPU与存储器的连接图，要求：

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AmA0AkA0G1G2AG2BCBAD0CSROMPD/ProgrCSRAMY7Y6WEY0DnD0Dn74138译码器G1，， 为控制端G 2AG2BC, B, A为变量控制端ROM: 2K×8位 4K×8位 8K×8位 32K×8位

（1）存储芯片地址空间分配为：最小4K地址空间为系统程序区，相邻的4K地址空间为系统程序工作区，与系统程序工作区相邻的是24K用户程序区；

（2）指出选用的存储芯片类型及数量； （3）详细画出片选逻辑。

（1）根据主存地址空间分配为：）

A15 ? A11 ? A7 ? ? A0

0000000000000000?? 最小4K 4K×8位ROM 1片

0000111111111111?0001000000000000?? 相邻4K 4K×4位RAM 2片

0001111111111111?0010000000000000??0011111111111111?0100000000000000??相邻

? 0101111111111111?0110000000000000??0111111111111111??RAM: 1K×4位 2K×8位 8K×8位 16K×1位 4K×4位Y Y0为输出端7?? 24K 8K×8位RAM 3片

（2）选出所用芯片类型及数量

最小4K地址空间为系统程序区，选用1片4K×8位ROM芯片；

相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片；

与系统程序工作区相邻的24K为用户程序区，选用3片8K×8位RAM芯片。 （3）CPU与存储芯片的连接图如图所示

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+5VG1G2AG2BCBAY3Y2Y1Y0&&1MREQA15A14A13A12A11A0CPU4K×8位ROM4K×4位RAM4K×4位RAM8K×8位RAM8K×8位RAM8K×8位RAMD7D4D3D0WR

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