2024年計算機組成原理期末考試試題及答案

計算機組成原理期末考試試題及答案

一、選擇題

D1、完整的計算機系統(tǒng)應包括。

A.運算器、存儲器和控制器B.外部設備和主機

C.主機和實用程序D.配套的硬件設備和軟件系統(tǒng)

D2、計算機系統(tǒng)中的存儲器系統(tǒng)是指。

A.RAM存儲器B.ROM存儲器

C.主存儲器D.主存儲器和外存儲器

B3、馮?諾依曼機工作方式的基本特點是o

A.多指令流單數據流B.按地址訪問并次序執(zhí)行指令

C.堆棧操作D.存儲器按內部選擇地址

D4、下列說法中不正確的是oD

A.任何能夠由軟件實現的操作也能夠由硬件來實現

B,同件就功效而言類似于軟件，而從形態(tài)來說又類似于?硬件

C.在計算機系統(tǒng)的層次結構中，微程序級屬于硬件級，其他四級都是軟件級

D.面對高級語言的機器是完全能夠實現的

C5、在下列數中最小的數為oC

A.(101001)2B.(52)8C.(IOIOOI)BCDD.(233)I6

B6、在下列數中最大的數為oB

A.(10010101)2B.(227)sC.(143)5D.(96)16

B7、在機器中，的零的表示形式是唯一的。B

A.原碼B.補碼C.反碼D.原碼和反碼

B9、針對8位二進制數，下列說法中正確的是。B

A.-127的補碼為10000000B.-127的反碼等于0的移碼B

C.+1的移碼等于-127的反碼D.0的補碼等于-1的反碼

B9、一個8位二進制整數采取補碼表示，且由3個“1”和5個“0”組成，則最小值為

B

A.-127B.-32C.-125D.-3

CIOs計算機系統(tǒng)中采取補碼運算的目標是為了oC

A.與手工運算方式保持一致B.提升運算速度

C.簡化計算機的設計D.提升運算的精度

B1K若某數x的真值為-0.1010,在計算機中該數表示為1.0110,則該數所用的編磚措施

是.碼。B

A.原B.補C.反D.移

B12、長度相同但格式不一樣的2種浮點數，假定前者階段長、尾數短，后者階段短、尾數

長，其他要求均相同,則它們可表示的數的范圍和耨度為。B

A.二者可表示的數的范圍和精度相同B.前者可表示的數的范圍大但精度低

C.后者可表示的數的范圍大且精度高D.前者可表示的數的范圍大且精度高

D13、某機字長32位，采取定點小數表示,符號位為1位，尾數為31位，則可表示的最大

正小數為.,最小負小數為oD

A.+(231-1)B.-(1-232)

C.+(1-23產+1D.-(1-2-31)^-1

BI4、運算器雖有許多部件組成，但核心部分是。B

A.數據總線B.算數邏輯運算單元

C.多路開關D.通用存儲器

D15、在定點二進制運算港中，減法運算一般通過_____來實現。D

A.原碼運算的二進制減法器B.補碼運算的二進制減法器

C.補碼運算的十進制加法器D.補碼運算的二進制加法器

C16、在定點運算器中，無論采取雙符號位還是單符號位，必須有,它--般用

來實現。C

A.譯碼電路，與非門B.編碼電路，或非門

C.溢出判斷電路，異或門D.移位電路，與或非門

D17、下列說法中正確的是oD

A.采取變形補碼進行加減運算能夠防止溢出

B.只有定點數運算才有也許溢出，浮點數運算不會產生溢出

C.只有帶符號數的運算才有也許產生溢出

D.將兩個正數相加有也許產生溢出

18、在定點數運算中產生溢出的原因是oC

CA.運算過程中最高位產生了進位或借位

B.參加運算的操作數超出了機器的表示范圍

C.運算的成果的操作數超出了機器的表示范圍

D.存儲器的位數太少，不得不舍棄最低有效位

A19、下溢指的是。A

A.運算成果的絕對值小于機器所能表示的最小絕對值

B.運算的成果小于機器所能表示的最小負數

C.運算的成果小于機器所能表示的最小正數

D.運算成果的最低有效位產生的錯誤

B20、存儲單元是指。B

A.存儲一個二進制信息位的存儲元B,存儲一個機器字的所有存儲元集合

C.存儲一個字節(jié)的所有存儲元集合D.存儲兩個字節(jié)的所有存儲元集合

C2K和外存儲器相比，內存儲器的特點是oC

A.容量大、速度快、成本低B.容量大、速度慢、成本高

C.容量小、速度快、成本高D.容量小、速度快、成本低

B22、某計算機字長16位，存儲器容量64KB,若按字編址，那么它的尋址范圍是。B

A.64KB.32KC.64KBD.32KB

C23、某DRAM芯片，其存儲容量為512Kx8位，該芯片的地址線和數據線數目為0

C

A.8,512B.512,8C.18,8D.19,8

D24、某計算機字長32位，其存儲容量為4MB,若按字編址，它的尋址范圍是<D

A.1MB.4MBC.4MD.1MB

A25、主存儲器和CPU之間增加Cache的目標是°A

A.處理CPU和主存之間的速度匹配問題

B.擴大主存儲器的容量

C.擴大CPU中通用存儲器的數量

D.既擴大主存容量乂擴大CPU通用存儲器數量

D26、EPROM是指QD

A.只讀存儲器B.隨機存儲器

C.可編程只讀存儲器D,可擦寫可編程只讀存儲器

B27、存儲器間接尋址方式中，操作數處在__________oB

A.通用存儲器B.內存單元C.程序計數器D.堆棧

D28、擴展操作碼是oD

A.操作碼字段外輔助操作字段的代碼

B.操作碼字段中用來進行指令分類的代碼

C.指令格式中的操作碼

D.一個指令優(yōu)化技術，不一樣地址數指令能夠具備不一樣的操作碼長度

B29、指令系統(tǒng)中采取不一樣尋址方式的目標重要是oB

A.實現存儲程序和程序控制

B.縮短指令長度、擴大尋址空間、提升編程靈活性

C.能夠直接訪問外存

D.提供擴展操作碼的也許并減少指令譯碼難度

C30、單地址指令中為了完成兩個數的算術運算，除地址碼指明的一個操作數外，另一個數

常采取。C

A.堆棧尋址模式B.立即尋址方式

C.隱含尋址方式D.間接尋址方式

C31、對某個存儲器中操作數的尋址方式稱為尋址。C

A.直接B.間接C.存儲器D,存儲器間接

B32、存儲器間接尋址方式中，操作數處在一oB

A.通用存儲器B.主存單元C.程序計數器D.堆棧

C33、變址尋址方式中，操作數的有效地址等于

A.基值存儲器內容加I：形式地址（位移量）B.堆棧指示器內容加I：形式地址

C.變址存儲器內容加上形式地址D.程序計數器內容加上形式地址

D34、程序控制類指令的功效是。D

A.進行算術運算和邏輯運算B.進行主存與CPU之間的數據傳送

C.進行CPU和I/O設備之間的數據傳送D.變化程序執(zhí)行的次序

C35、同時控制方式是。C

A.只適合用于CPU控制的方式B.只適合用于外設控制的方式

C.由統(tǒng)一時序信號控制的方式D.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式

A36、異步控制方式常用于作為其重要控制方式。A

A.在單總線結構計算機中訪問主存與外設時B.微型機的CPU控制中

C.組合邏輯控制的CPU中D.做程序控制器中

D37、在一個微周期中oD

A.只能執(zhí)行一個微操作

B.能執(zhí)行多個微操作，但它們一定是并行操作的

C.能次序執(zhí)行多個微操作

D.只能執(zhí)行相斥性的操作

C38、指令周期是指oC

A.CPU從主存取出一條指令的時間

B.CPU執(zhí)行一條指令的時間

C.CPU從主存取出一條指令加上執(zhí)行這條指令的時間

D.時鐘周期時間

B39、在CPU中跟蹤指令后繼地址的存儲器是。B

A.主存地址存儲器B.程序計數器

C.指令存儲器D.狀態(tài)存儲器

C40、中央處理器是指。C

A.運算器B,控制器

C.運算器和控制器D,運算器、控制器和主存儲器

A41、計算機操作的最小時間單位是。A

A.時鐘周期B.指令周期C.CPU周期D.外圍設備

B42、微程序控制器中，機器指令與微指令的關系是oB

A.每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行

B.每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行

C.一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行

D.一條微指令由若干條機器指令組成

C43、為了確定下一條微指令的地址，一般采取斷定方式，其基本思想是oC

A.用程序計數器PC來產生后繼續(xù)微指令地址

B.用微程序計數器pPC來產生后繼微指令地址

C.通過微指令控制字段由設計者指定或者由設計者指定的判別字段控制產生后繼微指

令地址

D.通過指令中指令一個專門字段來控制產生后繼微指令地址

B44、就微命令的編碼方式而言，若微操作命令的個數已確定，則。B

A.直接表示法比編碼表示法的微指令字長短

B.編碼表示法比直接表示法的微指令字長短

C.編碼表示法與直接表示法的微指令字長相等

D.編碼表示法與直接表示法的微指令字長大小關系不確定

B45、下列說法中正確的是。B

A.微程序控制方式和硬布線控制方式相比較，前者能夠使指令的執(zhí)行速度更快

B.若采取微程序控制方式，則可用pPC取代PC

C.控制存儲器能夠用掩模ROM、EPROM或閃速存儲器實現

D.指令周期也稱為CPU周期

C46、系統(tǒng)總線中地址線的功用是。C

A.用于選擇主存單元

B.用于選擇進行信息傳輸的設備

C.用于指定主存單元和I/O設備接口電路的地址

D.用于傳送主存物理地址和邏輯地址

A47、數據總線的寬度由總線的定義。A

A.物理特性B.功效特性C.電氣特性D.時間特性

A48、在單機系統(tǒng)中，多總線結構的計算機的總線系統(tǒng)一般由組成。A

A.系統(tǒng)總線、內存總線和I/O總線B.數據總線、地址總線和控制總線

C.內部總線、系統(tǒng)總線和I/O總線D.ISA總線、VESA總線和PCI總線

A49、下列陳述中不正確的是oA

A.總線結構傳送方式能夠提升數據的傳輸速度

B.與獨立祈求方式相比，鏈式查詢方式對電路的故障更敏感

C.PCI總線采取同時時序協(xié)議和集中式仲裁方略

D.總線的帶寬即總線自身所能達成的最高傳輸速率

C50、中斷發(fā)生時，由硬件更新程序計數器PC,而不是由軟件完成，重要是為了°C

A.能進入中斷處理程序并正確返回源程序B.節(jié)約內容

C.提升處理機的速度D.使中斷處理程序易于編址，不易犯錯

D51、在I/O設備、數據通道、時鐘和軟件這4項中，也許成為中斷源的是oD

A.I/O設備B.I/O設備和數據通道

C.I/O設備、數據通道和時鐘D.I/O設備、數據通道、時鐘和軟件

A52、單級中斷與多級中斷的區(qū)分是oA

A.單級中斷只能實現單中斷，而多級中斷能夠實現多重中斷

B.單級中斷的硬件結構是一維中斷，而多級中斷的硬件結構是二維中斷

C.單級中斷處理機只通過一根外部中斷祈求線接到它的外部設備系統(tǒng)；而多級中斷，

每一個I/O設備都有一根專用的外部中斷祈求線

A53、在單級中斷系統(tǒng)中，CPU一旦響應中斷，則立即關閉標志，以預防本次中斷

服務結束前同級的其他中斷源產生另一次中斷進行干擾。A

A.中斷允許B.中斷祈求C.中斷屏蔽

B54、為了便于實現多級中斷，保存現場信息最有效的措施是采取oB

A.通用存儲器B.堆棧C.儲存器D.外存

A55、為實現CPU與外部設備并行工作,必須引入的基礎硬件是oA

A.緩沖器B.通道C.時鐘D.相聯存儲器

D56、中斷允許觸發(fā)器用來oD

A.表示外設是否提出了中斷祈求B.CPU是否響應了中斷祈求

C.CPU是否在進行中斷處理D.開放或關閉可屏蔽硬中斷

C57、采取DMA方式傳遞數據時，每傳送一個數據就要占用一個時間。C

A.指令周期B.機器周期C.存儲周期D.總線周期

A58、周期挪用方式常用干方式的輸入/輸出中。A

A.DMAB.中斷C.程序傳送D.通道

C59、通道是重要的I/O方式，其中適合連接大量終端及打印機的通道是oC

A.數組多路通道B.選擇通道C.字節(jié)多路通道

C60、磁表面存儲器不具備的特點是。C

A.存儲密度高B.可脫機保存C.速度快D.容量大

D6I、計算機的外部設備是指oD

A.輸入/輸出設備B.外存設備

C.遠程通信設備D.除了CPU和內存以外的其他設備

B62、在微型機系統(tǒng)中外部設備通過_____與主板的系統(tǒng)總線相連接。B

A.累加器B.設備控制器C.計數器D,存儲

二、簡答題

1、馮?諾依曼型計算機的基本特點是什么？

答：馮?諾依曼原理的基本思想是：

?采取二進制形式表示數據和指令。指令由操作碼和地址碼組成。

?將程序和數據存儲在存儲器中，使計算機在工作時從存儲器取出指令加以執(zhí)行，自動

完成計算任務。這就是“存儲程序”和“程序控制”（簡稱存儲程序控制）的概念。

?指令的執(zhí)行是次序的，即一般按照指令在存儲器中存儲的次序執(zhí)行，程序分支由轉移

指令實現。

?計算機由存儲器、運算器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成，并要求

了5部分的基本功效。

馮?諾依曼型計算機的基本特點也能夠用“存儲程序”和“程序控制”來高度概括。

2、計算機硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？

答：計算機的硬件系統(tǒng)由有形的電子器件等組成的，它包括運算器、存儲器、控制器、

輸入輸出設備及總線系統(tǒng)組成。而總線分為數據總線、地址總線、控制總線，其結構有單總

線結構、雙總線結構及多總線結構。存儲器（Memory）是用來存儲數據和程序的部件；運

算器是對信息進行運算處理的部件；控制器是整個計算機的控制核心。它的重要功效是讀取

指令、翻譯指令代碼、并向計算機各部分發(fā)出控制信號，以便執(zhí)行指令；輸入設備能將數據

和程序變換成計算機內部所能識別和接收的信息方式，并次序地把它們送入存儲器中；輸出

設備將計算機處理的成果以人們能接收的或其他機器能接收的形式送出。

3、什么是總線？以總線組成計算機有哪幾個組成結構？

答：總線（Bus）就是計算機中用于傳送信息的公用通道，是為多個部件服務的一組信

息傳送連接線。按照總線的連接方式，計算機組成結構能夠分為單總線結構、雙總線結構和

多總線結構等（詳細內容見第7章）。

4、什么是硬件、軟件和固件？什么是軟件和硬件的邏輯等價？在什么意義上軟件和硬件是

不等價的？

答：計算機硬件（Hardware）是指組成計算機的所有實體部件的集合，一般這些部件由

電路（電子元件）、機械等物理部件組成。計算機軟件（Software）是指能使計算機工作的

程序和程序運行時所需要的數據，以及與這些程序和數據有關的文字闡明和圖表資料，其中

文字闡明和圖表資料又稱為文檔。固件（Firmware）是一個介于老式的軟件和硬件之間的實

體，功效上類似軟件，但形態(tài)上又是硬件。微程序是計算機硬件和軟件相結合的重要形式。

軟件和硬件的邏輯等價含義：

（1）任何一個由軟件所完成的操作也能夠直接由硬件來實現

(2)任何一條由硬件所執(zhí)行的指令也能用軟件來完成

在物理意義上軟件和硬件是不等價的。

5、計算機系統(tǒng)按程序設計語言劃分為哪幾個層次？

答：計算機系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結構，它一般由微程序級、一般機

器級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級組成，每一級上都能創(chuàng)造程序設計，且得到下

級的支持。

6、解釋如下概念：ALU,CPU,主機和字長。

答：算術邏輯運算部件(ALU：ArithmeticLogicUnit),是運算器的核心組成，功效是

完成算數和邏輯運算?！爸醒胩幚韱卧?CPU：CentralProcessingUnit)包括運算器和控

制器，是計算機的信息處理的中心部件。存儲器、運算器和控制器在信息處理操作中起重要

作用，是計算機硬件的主為部分，一般被稱為“主機”。字長決定了計算機的運算精度、指

令字長度、存儲單元長度等,能夠是8/16/32/64/128位(bit)等。

7、常用的計算機性能指標有哪些？

答：評價計算機性能是一個復雜的問題，早期只限于字長、運算速度和存儲容量3大指

標。目前要考慮的原因有如下幾個方面。

(1)主頻

主頻很大程度上決定了計算機的運行速度，它的單位是兆赫茲(MHz)。

(2)字長

字長決定了計算機的運算精度、指令字長度、存儲單元長度等，能夠是8/16/32/64/128

位(bit)。

(3)運算速度

衡量計算機運算速度的早期措施是每秒執(zhí)行加法指令的次數，目前一般用等效速度。

(4)存儲容量

以字為單位的計算機常以字數乘字長來表白存儲容量。

(5)可靠性

系統(tǒng)是否運行穩(wěn)定非常重要，常用平均無端障時間(MTBF)衡量。

(6)可維護性

系統(tǒng)可維護性是指系統(tǒng)出了故障能否盡快恢復，可用平均修復時間(MTRF)表示，它是

指從故障發(fā)生到機器修復平均所需要的時間。

(7)可用性

是指計算機的使用效率。

(8)兼容性

兼容是廣泛的概念，是指設備或程序能夠用于多個系統(tǒng)的性能。兼容使得機器的資源得

以繼承和發(fā)展，有利于計算機的推廣和普及。

8、多媒體的含義是什么？

答：多媒體技術是指能夠同時獲取、處理、編輯、存儲和展示兩個以上不一樣信息類

型媒體的技術。計算機信息的形式能夠是文字、聲音、圖形和圖象等。

9、簡單描述計算機的層次結構，闡明各層次的重要特點。

答：當代計算機系統(tǒng)是?個硬件與軟件組成的綜合體，能夠把它當作是按功效劃分的多級層

次結構。

第。級為硬件組成的實體。

第1級是微程序級。這級的機器語言是微指令集，程序員用微指令編寫的微程序一般

是直接由硬件執(zhí)行的。

第2級是老式機器級。這級的機器語言是該機的指令集，程序員用機器指令編寫的程序

能夠由微程序進行解釋。

第3級操作系統(tǒng)級。從操作系統(tǒng)的基本功效來看，首先它要直接管理老式機器中的軟硬

件資源，另首先它又是老式機器的延伸。

第4級是匯編語言級。這級的機器語言是匯編語言，完成匯編語言翻譯的程序叫做匯編

程序。

第5級是高級語言級。這級的機器語言就是各種高級語言，一般用編譯程序來完成高級

語言翻譯工作。

第6級是應用語言級。這一級是為了使計算機滿足某種用途而專門設計的，因此這一級

語言就是各種面對問題的應用語言。

10、計算機系統(tǒng)的重要技術指標有哪些？

計算機系統(tǒng)的重要技術指標有：機器字長、數據通路寬度、主存儲器容量和運算速度等。

機器字長是指參加運算的數的基本位數，它是由加法器、存儲器的位數決定的。

數據通路寬度是指數據總線一次所能并行傳送信息的位數。

主存儲器容量是指主存儲器所能存儲的所有信息。

運算速度與機器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存儲器自身的速度等許多原因有關。

11、試計算采取32X32點陣字形的一個中文字形占多少字節(jié)？存儲6763個16X16點陣以

及24X24點陣字形的中文庫各需要多少存儲容量？

答：128B2I6416B486936B

12、海明校驗碼的編碼規(guī)則有哪些？

答：若海明碼的最高位號為m,最低位號為1,則海明碼的編碼規(guī)則是:

(1)校驗位與數據位之和為m,每個校驗位E在海明碼中被分在位號2i-l的位置上，

其他各位為數據位，并按從低向高逐位依次排列的關系分派各數據位。

(2)海明碼的每一位位碼Hi(包括數據位和校驗位)由多個校驗位校驗，其關系是被

校驗的每一位位號要等于校驗它的各校驗位的位號之和。

13、簡述CRC碼的糾錯原理。

答：CRC碼是一個糾錯能力較強的編碼。在進行校驗時，將CRC碼多項式與生成多項

式G(X)相除，若余數為()，則表白數據正確；當余數不為0時，闡明數據有錯。只要選擇

適當的生成多項式G(X),余數與CRC碼犯錯位位置的對應關系是一定的，由此能夠用余數

作為依據判斷犯錯位置從而糾正錯碼。

14、運算器由哪兒部分組成？

答：運算器的基本結構應包括如下幾個部分：

(1)能實現算術和邏輯運算功效的部件ALU；

(2)存儲待加工的信息或加工后的成果信息的通用存儲器組；

(3)按操作要求控制數據輸入的部件：多路開關或數據鎖存器：

(4)按操作要求控制數據輸出的部件：輸出移位和多路開關：

(5)計算器與其他部件進行信息傳送的總線以及總線接收器與發(fā)送器：總線接收

器與發(fā)送器一般是由三態(tài)門組成的。

15、主存儲器有哪些性能指標？它們的含義是什么？

答：存儲器的性能指標是對存儲器進行設計、使用和提升時的重要依據，存儲器性能指標也

稱為存儲器參數。

（1）存儲容量是指一個功效完備的存儲器所能容納的二進制信息總量，即可存儲多少位

二進制信息代碼。

（2）存儲器速度：存儲器取數時間和存儲器存取周期

（3）數據傳輸率：單位時間可寫入存儲器或從存儲器取出信息的最大數量，稱為數據傳

輸率或稱為存儲器傳輸帶寬bM

（4）可靠性存儲器的可靠性是指在要求時間內存儲器無端障的情況，一般用平均無端障

時間MTBF來衡量。

（5）價格：又稱成本，它是衡量主存儲器經濟性能的重要指標。

16、主存的基本組成有哪些部分？各部分重要的功效是什么？

答：主存儲器的基本組成：

（1）貯存信息的存儲體。一般是一個全體基本存儲單元按照一定規(guī)則排列起來的存儲

陣列。存儲體是存儲器的核心。

（2）信息的尋址機構，即讀出和寫入信息的地址選擇機構。這包括：地址存儲器（MAR）

和地址譯碼器。地址譯碼器完成地址譯碼，地址存儲器具備地址緩沖功效。

（3）存儲器數據存儲器MDR。在數據傳送中能夠起數據緩沖作用。

（4）寫入信息所需的能源，即寫入線路、寫驅動器等。

(5)讀出所需的能源和讀出放大器，即讀出線路、讀驅動器和讀出放大器。

(6)存儲器控制部伶。包括主存時序線路、時鐘臟沖線路、讀邏輯控制線路，寫或重

寫邏輯控制線路以及動態(tài)存儲器的定期刷新線路等，這些線路總稱為存儲器控制部件。

17、靜態(tài)MOS存儲元、動態(tài)MOS存儲元各有什么特點？

答：在MOS半導體存儲船中，依照存儲信息機構的原理不一樣，又分為靜態(tài)MOS存儲器

(SRAM)和動態(tài)MOS存儲器(DRAM),前者利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來保存信息，只要不停

電，信息不會丟失，后者利用MOS電容存儲電荷來保存信息，使用時需不停給電容充電才

能使信息保持。

18、什么是刷新？為何要刷新？有哪幾個常用的刷新方式？

答：對動態(tài)存儲器要每隔一定期間(一般是2ms)給所有基本存儲元的存儲電容補充一

次電荷，稱為RAM的刷新，2ms是刷新間隔時間。因為存儲信息的電荷會有泄漏，動態(tài)存

儲器的電荷不能象靜態(tài)存儲器電路那樣，由電源經負載管源源不停地補充，時間一長，就會

丟失信息，因此必須刷新。常用的刷新方式有兩種：集中式刷新、分布式刷新。

19、簡明闡明提升存儲器速度有哪些措施？

答：高速緩沖存儲器、多體交叉存儲器。

20、Cache有哪些特點？

答：Cache具備如下特點：

(1)位于CPU與主存之間，是存儲器層次結構中級別最高的一級。

(2)容量比主存小，目前?般有數KB到數MB。

(3)速度一般比主存快5~10倍，一般由存儲速度高的雙極型三極管或SRAM組成。

(4)其容品是主存的部分副本。

(5)可用來存儲指令，也可用來存儲數據。

(6)快存的功效所有由硬件實現，并對程序員透明。

21、怎樣區(qū)分存儲那和存儲據？二者是一回事的說法對嗎？

答：存儲器和存儲器不是一回事。存儲器在CPU的外邊，專門用來存儲程序和數據，

訪問存儲器的速度較慢。存儲器屬于CPU的一部分，訪問存儲器的速度很快。

22、存儲器的重要功效是什么？為何要把存儲系統(tǒng)提成若干個不一樣層次？重要有哪些層

次？

答：存儲器的重要功效是用來保存程序和數據。存儲系統(tǒng)是由幾個容量、速度和價格各

不相同的存儲器用硬件、軟件以及硬件與軟件相結合的措施連接起來的系統(tǒng)。把存儲系統(tǒng)提

成若干個不一樣層次的目標是為了處理存儲容量、存取速度和價格之間的矛盾。由高速緩沖

存儲器、主存儲器和輔助存儲器組成的三級存儲系統(tǒng)能夠分為兩個層次，其中高速緩沖和主

存間稱為Cache一主存存儲層次(Cache存儲系統(tǒng))；主存和輔存間稱為主存一輔存存儲層

次(虛擬存儲系統(tǒng))。

23、闡明存儲周期和存取時間的區(qū)分。

答：存取周期是指主存進行一次完整的讀寫操作所需的所有時間，即連續(xù)兩次訪問存儲器操

作之間所需要的最短時間，存取時間是指從開啟一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時

間。存取周期一定不小于存取時間。

24、指令格式設計的準則有哪些？

答：一臺計算機選擇怎樣的指令格式，包括多方面原因。一般要求指令的字長要短某些,

以得屆時間和空間上的優(yōu)勢。但指令也必須有足夠的長度以利于增加信息量。再者，指令字

長一般應是機器字符長度的整數倍以便存儲系統(tǒng)的管理0另外，指令格式的設計還與怎樣選

定指令中操作數地址的位數有關。

25、指令是靈活多變的，體目前哪些方面？

答：指令是靈活多變的，重要體目前如下幾個方面：指令格式多樣；尋址方式豐富；指

令類型多個；操作碼位數可隨地址碼個數變化而變化（擴展操作碼方式）；指令長度可變等。

26、試比較基址尋址和變址尋址的異同點。

答：基址尋址方式和變址尋址方式，在形式上是類似的。但用戶可使用變址尋址方式編

寫程序，而基址尋址方式中對于基址存儲器，用戶程序無權操作和修改，由系統(tǒng)軟件管理控

制程序使用特權指令來管理的。再者基址尋址方式重要用以處理程序在存儲器中的定位和擴

大尋址空間等問題。

27、堆棧是什么？它有什么特點？功效有哪些？

答：（1）堆棧的概念

?是若干個存儲單元（或存儲器）的有序集合，它次序地存儲一組元素。

?數據的存取都只能在棧頂單元內進行，印數據的進棧與出校都只能通過棧頂單元

這個“出入口”，

?堆棧中的數據采取“先進后出”或“后進先出”的存取工作方式。

（2）堆棧結構在計算機中的作用

?具備堆棧結構的機器使用零地址指令，這不但合指令長度短，指令結構簡單，

機器硬件簡化。

?實現程序調用，子程序嵌套調用和遞歸調用。

?對于“中斷”技術，堆棧更是不可缺乏的，煤存“斷點”和“現場”。

(3)堆棧的操作

設數據進棧方向為從高地址向低地址發(fā)展，當向堆棧壓入數據時，SP的內容先自動遞

減而指向一個新的空棧頂單元，再把數據寫入此棧頂單元；當數據彈出堆棧時，立即讀出

SP所指向的棧頂單元內容，再把SP內容自動遞增而指向新的棧頂位置。即

PUSHX；(SP)-lrSP

(X)T(SP)

POPX；((SP))fX

(SP)+1TSP

28、指令長度和機器字長有什么關系？半字長指令、單字長指令、雙字長指令分別表示什

么？

答：指令長度與機器字長沒有固定關系，指令長度能夠等于機器字長，也能夠不小于或

小于機器字長。一般，把指令長度等于機器字長的指令稱為單字長指令；指令長度等于半個

機器字長的指令稱為半字長指令；指令長度等于兩個機器字長的指令稱為雙字長指令。

29、計算機進行程序控制工作的基本原理是怎樣的？

答：程序控制原理：

(1)編程；

(2)送MM(通過輸入設備)；

(3)機器工作時，是按一定的序列逐條取出指令，分析指令，執(zhí)行指令，并自動轉到

下一條指令執(zhí)行，直到程序要求的任務完成;

（4）程序控制由控制器負擔，程序存儲由存儲器完成9

30、控制器的基本功效是什么？基本組成部件包括哪些？

答：控制器的基本功效就是負責指令的讀出，進行識別和解釋，并指揮協(xié)調各功效部件

執(zhí)行指令。控制器的基本結構包括：指令部件、時序部件、微操作控制線路、中斷控制邏輯。

31、微程序控制的基本思想是什么？

答：微程序控制技術在現今計算機設計中得到廣泛的采取，其實質是用程序設計的思想

措施來組織操作控制邏輯，

32、闡明機器指令和微指令的關系。

答：抽象級別不一樣。機器指令是由一組二進制代碼組成的。微指令是具備微地址的控

制字。一系列微指令的有序集合組成微程序。在微程序控制邏輯法中，機器指令由微程序實

現。格式不一樣。機器指令包括操作碼和操作數地址碼字段，微指令依照編譯法的不一樣有

多個情況，一般包括微操作信息和下地址字段。

33、控制器有哪幾個控制方式？各自有什么特點？

答：控制器的控制方式能夠分為3種：同時控制方式、異步控制方式和聯合控制方式。

同時控制控制方式的各項操作都由統(tǒng)一的時序信號控制，在每個機器周期中產生統(tǒng)一數

目標節(jié)拍電位和工作脈沖，這種控制方式設計簡單，輕易實現：不過對于許多簡單指令來說

會有較多的空閑時間，導致較大數量的時間浪費，從而影響了指令的執(zhí)行速度。

異步控制方式的各項操作不采取統(tǒng)一的時序信號控制，而依照指令或部件的詳細情況決

定，需要多少時間，就占用多少時間。異步控制方式沒有時間上的浪費，因而提升了機器的

效率，不過控制比較復雜。

聯合控制方式是同時控制和異步控制相結合

34、指令和數據都存儲在主存，怎樣識別從主存儲器中取出的是指令還是數據？

答：指令和數據都存儲在主存，它們都以二進制代碼形式出現，辨別的措施為：

（I）取指令或數據時所處的機器周期不一樣：取指周期取出的是指令；分析、取數或

執(zhí)行周期取出的是數據。

（2）取指令或數據時地址的起源不一樣：指令地址起源于程序計算器；數據地址起源

于地址形成部件。

35、什么是微指令和微操作？微程序和機器指令有何關系？微程序和程序之間有何關系？

答：微指令是控制計算機各部件完成某個基本微操年的命令。微操作是指計算機中最

基本的、不可再分解的操作。微指令和微操作是一一對應的，微指令是微操作的控制信號，

微操作是微指令的操作過程。微指令是若干個微命令的契合。微程序是機器指令的實時解釋

器，每一條機器指令都對應一個微程序。

微程序和程序是兩個不一樣的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機滯指令，實

際上是機器指令的實時解釋器，微程序是由計算機的設計者事先編制好并存儲在控制存儲器

中的，一般不提供應用戶；程序是由機器指令組成的，由程序員事先編制好并存儲在主存儲

器中。

36、比較水平微指令和垂直微指令的優(yōu)缺陷。

答：（1）水平型微指令并行操作能力強、效率高并且靈活性強，而垂直型微指令則較

差。（2）水平型微指令執(zhí)行一條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)行時間長。3）由水平型微

指令解釋指令的微程序，因而具備微指令字比較長，但微程序短的特點，而垂直型微指令則

恰好相反。

（4）水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令相同，相對來說比較輕易。

37、比較單總線、雙總線和多總線結構的性能特點。

答：在單總線結構中，要求連接到總線上的邏輯部件必須高速運行，以便在某些設備需

要使用總線時，能迅速取得總線控制權；而當不再使用總線時，能迅速放棄總線控制權。否

則，因為一條總線由多個功效部件共用，也許導致很大的時間延遲。

在雙總線結構中，存在2種總線：存儲總線，用于CPU與主存儲器的信息互換：1/0

總線，用于外設與主機的信息互換。

在雙總線結構的基礎之上，為了使高速外設（如磁盤機）能高速度地與主存儲器進行數據

互換，在高速外設與主存儲器之間能夠增設直接存儲器訪問（DMA：DirectMemoryAccess）

方式的高速I/O總線（DMA總線），從而形成多總線結構

38、什么叫總線周期、時鐘周期、指令周期？它們之間一般有什么關系？

答：時鐘周期是系統(tǒng)工作的最小時間單位，它由計算機主頻決定；總線周期指總線上兩

個設備進行一次信息傳輸所需要的時間（如CPU對存儲器或I/O端口進行一次讀/寫操作所

需的時間）；指令周期指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。

三者之間的關系是:時鐘周期是基本動作單位;一個總線周期一般由n個時鐘周期組成;

而一個指令周期中也許包括有?個或幾個總線周期，也乜許一個總線周期都沒有，這取決于

該指令的功效。

39、闡明總線結構對■計算機系統(tǒng)性能的影響。

答：重要影響有如下三方面：

（1）最大存儲容量

單總線系統(tǒng)中，最大內存容量必須小于由計算機字長所決定的也許地址總線。

雙總線系統(tǒng)中，存儲容量不會受到外圍設備數量的影響

（2）指令系統(tǒng)

雙總線系統(tǒng)，必須有專門的I/O指令系統(tǒng)

單總線系統(tǒng)，訪問內存和I/O使用相同指令

（3）吞吐量

總線數量越多，吞吐能力越大

40、接口電路在系統(tǒng)結構中的作用是什么？

答：外設接口（或叫作I/O接口）是主機和外設（控制器）之間的實體部件，是實現主機與

外設之間信息互換所必不可少的硬件支持。

41、接口電路應具備哪些基本功效？

答：接口電路應具備的基本的功效：（1）數據的暫存與緩沖；（2）保存設備的工作

狀態(tài)；（3）信息互換方式的控制；（4）通信聯系控制；（5）外設的識別；（6）數據格式

的變換控制。

42、外部設備在系統(tǒng)中怎樣編址，怎樣與主機連接？

答：?般依照與存儲器地址的關系，有兩種編址方式。

（1）統(tǒng)一編址：指外設接口中的I/O存儲器和主存單元同樣看待，將它們和主存單元

組合在一起編排地址：或者說，將主存的一部分地址空間用作I/O地址空間。這么就能夠用

訪問主存的指令去訪問外設的某個存儲器，因而也就不需要專門的I/O指令，能夠簡化CPU

的設計。

(2)單獨編址：為了更清楚地區(qū)分I/O操作和存儲器操作，I/O地址一般與存儲地址分

開獨立編址。這么，在系統(tǒng)中就存在了另一個與存儲地址無關的I/O地址，CPU也必須具備

專用于輸入輸出操作的I/O指令和控制邏輯。

43、什么是I/O組織方式？有哪幾個I/O組織方式？各自的特點是什么？

答：I/O組織是指計算機主機與外部設備之間的信息互換方式。計算機主機與外設之間

的信息互換方式有5種：程序查詢式、中斷式、DMA式、通道式、外圍處理機方式。

從系統(tǒng)結構的觀點看?，前兩種方式是以CPU為中心的控制，都需要CPU執(zhí)行程序來進

行I/O數據傳送，而DMA式和通道式這兩種方式是以主存貯器為中心的控制，數據能夠在

主存和外設之間直接傳送，對于最后一個方式，則是用微型或小型計算機進行輸入和輸出控

制。程序查詢和程序中斷方式適合用于數據傳輸率比較低的外設，而DMA、通道和外圍處

理機使用于數據傳輸率比較高的外設。程序查詢式控制簡單，但系統(tǒng)效率很低；中斷式通過

服務程序完成數據互換，實現了主機與外設的并行性；DMA式通過硬件實現了數據傳送，

速度快，但只能控制同一類外設；通道式采取執(zhí)行通道程序實現對不一樣類型設備的控制和

管理，并行性深入提升；外圍處理機方式具備更大的靈活性和并行性。

44、查詢方式和中斷方式的重要異同點是什么？

答：兩種方式都是以CPU為中心的控制方式，都需要CPU執(zhí)行程序來進行I/O數據傳

送。程序查詢式控制簡單，但系統(tǒng)效率很低，無法實現并行操作；中斷式通過服務程序完成

數據互換，實現了主機與外設的并行性。

45、什么是中斷？中斷技術給計算機系統(tǒng)帶來了什么作用？

答：中斷是指這么一個過程：當計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現某些異常情況或特

殊祈求，CPU暫停它正在執(zhí)行的程序，而轉去處理所發(fā)生的事件；CPU處理完成后，自動

返回到本來被中斷了的程序繼續(xù)運行。中斷的作用：（1）主機與外部設備并行工作；（2）

實現實時處理；（3）硬住故障處理；（4）實現多道程序和分時操作。

46、中斷系統(tǒng)為何要進行中斷判優(yōu)？何時進行中斷判優(yōu)？怎樣進行判優(yōu)？

答：（1）中斷優(yōu)先級有兩個方面的含義：（A）一是中斷祈求與CPU現行程序優(yōu)先級

的問題；（B）另一含義是各中斷源之間，誰更迫切的問題。（2）措施：（A）軟件；（B）

硬件：為了得到較高的效率，一般采取硬件判優(yōu)措施。判優(yōu)邏輯伴隨判優(yōu)方案的不一樣可有

不一樣的結構，其組成部分既也許在設備接II之中，也也許在CPU內部，也也許這兩部分

都有。其作用是決定CPU的響應并且找出最高優(yōu)先祈求者，假如確定接收這個祈求的話，

就由CPU發(fā)出中斷響應信號INTAo（C）軟硬件結合。中斷判優(yōu)發(fā)生在中斷過程的第二步,

中斷祈求之后，中斷響應之前。

47、外部設備有哪些重要功效？能夠分為哪些大類？各類中有哪些經典設備？

答：外部設備的重要功效有數據的輸入、輸出、成批存儲以及對信息的加工處理等。

外部設備能夠分為五大類：輸入輸出設備、輔助存儲器、終端設備、過程控制設備和脫機設

備。其經典設備有鍵盤、打印機、磁盤、智能終端、數/模轉換器和鍵盤一軟盤數據站等。

48、磁表面存儲器的特點有哪些？

答：磁表面存儲器有如下明顯的特點:

（I）存儲密度高，統(tǒng)計容量大，每位價格低；

（2）統(tǒng)計介質能夠重復使用；

（3）統(tǒng)計信息可長時間保存而不致丟失；

（4）非破壞性讀出，讀出時不需再生信息；

（5）存取速度較低，機械結構復雜，對工作環(huán)境要求較嚴。

三、分析與計算題

1、設機器字長32位，定點表示，尾數31位，數符1位，問：

（1）定點原碼整數表示時，最大正數是多少？最大負數是多少？

（2）定點原碼小數表示時，最大正數是多少？最大負數是多少？

答：（1）定點原碼整數表示：

最大正數：C................................

數值=(23,-1)10

最大負數:

數值=~(231-1)io

（2）定點原碼小數表示:

最大正數=(I-2-31)io

最大負數=~(1-2'31)io

2、既有1024X1的存儲芯片，若用它組成容量為16Kx8的存儲器。試求：

(1)實現該存儲器所需的芯片數最？

(2)若將這些芯片分裝在若干個塊板上，每塊板的容量為4KX8,該存儲器所需的地

址線總位數是多少？其中幾位用于選板？幾位用于選片？幾位用作片內地址？

答:⑴需1024X1的芯片128片。

(2)該存儲器所需的地址線總位數是14位，其中2位用于選板，2位用于選片，10位川

作片內地址。

3、設存儲器容量為32位，字長64位,模塊數m=8,分別用次序方式和交叉方式進行組

織。若存儲周期T=200ns,數據總線寬度為64位，總線傳送周期為50ns,則次序存儲

器和交叉存儲器帶寬各是多少？

答：次序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出m=8個字的信息總量都是：

q=64位x8=512位

次序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出8個字所需的時間分別是：

t2=mT=8x200ns=1600ns=16x10"7(S)

tl=T+(m-1)t=200ns+7x50ns=550ns=5.5xIO7(S)

次序存儲器帶寬W2=q/t2=512/(16X107)=32xIO7(fi/S)

交叉存儲器帶寬W1=q/tl=512/(5.5x10-7)=73x0(位/S)

4、CPU的地址總線16根(A15~A0,AO是低位)，雙向數據總線16根(D15~D0),控制總線

中與主存有關的信號有!MREQ(允許訪存，低電平有效)，R/!W(高電平讀命令，低電平

寫命令）。主存地址空間分派如下：0-8191為系統(tǒng)程序區(qū)，由EPROM芯片組成，從8192

起一共32K地址空間為用戶程序區(qū)，最后（最大地址）4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)。如

圖1所示。上述地址為十進制，按字編址。既有如下芯片。

EPROM：8KX16位（控制端僅有!CS）,16位X8位

SRAM：16Kxi位，2KX8位，4Kxi6位，8Kxi6位

請從上述芯片中選擇芯片設計該計算機的主存儲器，畫出主存邏輯框圖。

圖I地址分派情況

答：主存地址分布及芯片連接圖如圖2所示。依照給定條件，選用EPROM8Kxi6位芯

片I片，SRAM8Kxi6位芯片4片，4Kxi6位芯片1片，3:8譯碼器1片，與非門及反向

器。

Ai”Ao進行片內譯碼

A|5?A|3進行片外譯碼（8組）

圖2主存地址分布及芯片連接圖

5、某計算機指令字長16位，地址碼是6位,指令有無地址、一地址和一地址3種格式，

設有N條二地址指令，無地址指令M條，試問1地址指令最多有多少條？

解：設1地址指令有X條

((24-N)*26-X)*26=M

得:X=(24-N)*26-M*T6

6、假設某計算機指令長度為20位，具備雙操作數、單操作數和無操作數3類指令格式，

每個操作數地址要求用6位表示。問：若操作碼字段固定為8位，現已設計出m條雙

操作數指令，n條無操作數指令，在此情況下，這臺計算機最多能夠設計出多少條單操

作數指令？

答:因為設定所有指令采取8位固定的OP字段，故這臺計算機最多的指令條數為28=256

條。因此最多還能夠設計出(256-m-n)條單操作數指令。

7、有4級流水線分別完成取指、指令譯碼并取數、運算、送成果4步操作，假設完成各步

操作的時間依次為100ns、80ns、50ns。

(1)流水線的操作周期應設計為多少？

(2)若相鄰2條指令發(fā)生數據有關，并且在硬件上不采取措施，那么第2條指令要推遲

多少時間進行？

(3)假如在硬件設計二加以改進，最少需推遲多少時間？

解：

(1)流水線的操作時鐘周期t按四步操作中最長時間來考慮，因此t=100ns。

(2)兩條指令發(fā)生數據有關沖突情況：

ADDRi,R?,R?；R2+RJ->RI

SUBR4,Ri,R$；RI-RS->R4

兩條指令在流水線中執(zhí)行情況如表6-4所示：

表6-4指令在流水線上的執(zhí)行情況

1234567

指針、

ADDIDEw

SUBIDEw

ADD指令在時鐘4時將成果寫入存儲器堆(R),但SUB指令在時鐘3時讀存儲器堆

(Ri)。小來ADD指令應先寫入Ri，5UB指令后讀Ri，成果變成SUB指令先讀Ri,ADD

指令后寫Ri，因而了發(fā)生兩條指令間數據有關。假如硬件上不采取措施，第2條指令SUB

應最少推遲2個操作時鐘周期(2X100ns)0

(3)假如硬件上加以改進(采取旁路技術)，可推遲1個操作時鐘周期(100ns)。

8、指令流水線右取指(IF)、譯碼(ID)、執(zhí)行(EX)、訪存(MEM)、寫回存儲器堆(WB)五個

過程段，共有20條指令連續(xù)輸入此流水線。

(I)畫出流水處理的時空圖，假設時鐘周期為100ns。

(2)求流水線的實際吞吐率(單位時間里執(zhí)行完成的指令數)。

解：⑴

(2)

20

”二二一1廠(5+20-1)*1叱10-9=833*1()6條/秒

9、某系統(tǒng)總線的一個存取周期最快為3個總線時鐘周期，在一個總線周期中能夠存取32

位數據。若總線的時鐘頻