计算机组成原理(习题)

1 第 3 题主存存储单元是指()。a.存放一个二进制信息位的存储元b. 存放一个机器字的所有存储元的集合c. 存放一个字节的所有存储元的集合d. 存放两个字节的所有存储元的集合答案 :b1. 第 4 题中断系统的功能是由（）实现的。a.硬件b.软件c.硬件和软件结合来答案 :c2. 第 5 题下列不属于计算机科学奠基人冯诺伊曼思想的是（）。a.存储程序 b.二进制运算c. 流水线d. 将指令从存储器中逐条取出并执行答案 :c1. 第 1 题某动态存储器（dram ）芯片，其存储容量为4m 8 位，该芯片的地址线采用行、列地址复用，而且行、列地址位数相同，则该芯片的地址线和数据线数目分别是a.11（和1b.11和8c.22和8）条。d.20 和 8答案:b2. 第 2 题相对寻址方式中，操作数的有效地址等于（）。-可编辑修改 -a.基值寄存器内容加上形式地址b.堆栈指示器内容加上形式地址c. 变址寄存器内容加上形式地址d. 程序计数器内容加上形式地址答案:d3. 第 5 题以下四种类型的二地址指令中，执行时间最长的是（）。a.rr 型b.rs 型c.ss 型d.sr 型答案 :c4. 第 7 题在定点数的机器数中，零的（）的表示形式是惟一的a.原码b.反码c.补码答案 :c5. 第 8 题控制存储器属于（）部分。a.运算器b.控制器c. 存储器d. i/o 接口答案 :b6. 第 14 题锁存器属于（）部分。a.运算器b.控制器c. 存储器d. i/o 接口答案 :a8. 第 21 题用 n 位字长的原码（其中1 位符号位）表示定点整数n 时，所能表示的数值范围是（）答案 :b9. 第 22 题计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是()。a.便于读写数据b. 减小机箱的体积c. 便于系统升级d. 解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾答案 :d 4第 9 题存储周期是指() 。a.存储器的读出时间b.存储器的写入时间c. 存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔d. 存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔答案 :c5第 12 题下列是用原码表示的机器数，真值最小的是（）。a.111011 b.101100c.110100d.110101答案 :a1第 3 题下列因素下，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的容量答案 :a3第 7 题某计算机中控制存储器的容量是512 32 位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，则微地址寄存器所需的最小位数是（）。a. 5 b.8 c.9d.10答案 :c6. 第 14 题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（）。a.通用寄存器b.堆栈c. 存储器d. 外存答案 :b7. 第 22 题以下给出的浮点数，数（）是规格化浮点数。答案 :b8. 第 23 题中央处理器是指（）。a.运算器b.控制器c. 运算器和控制器d. 运算器、控制器和内存储器答 案 :c 6第 22 题程序计数器属于（）部分。a.控制器b. 运算器c. 存储器d. i/o 接口答案 :a7 第 23 题 若 x 补=0.1101010， 则 x 原=（）。a.1.0010101 b.1.0010110 c.0.0010110d.0.1101010答案 :d8. 第 24 题在以 dma 方式传送数据的过程中，由于没有破坏（）的内容，所以一旦数据传送完毕，主机可以立即继续原程序的执行。a. 程序计数器b. 程序计数器和寄存器c. 地址寄存器答案 :b9. 第 25 题下列关于立即寻址方式操作数所在位置的说法正确的是（）。a.操作数在指令中 b.操作数在寄存器中c. 操作数地址在寄存器d. 操作数地址（主存）在指令中答案:a2第 4 题下列关于立即寻址方式操作数所在位置的说法正确的是（）。a.操作数在指令中 b.操作数在寄存器中c. 操作数地址在寄存器d. 操作数地址（主存）在指令中答案:a 3第 12 题中央处理器是指（）。a.运算器b.控制器c. 运算器和控制器d. 运算器、控制器和内存储器答案:c5. 第 14 题一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，另一个操作数常需采用()指定。a. 堆栈寻址方式b. 立即寻址方式c. 隐含寻址方式d. 间接寻址方式答案 :c6. 第 15 题总线接口的功能不包括（）。a.匹配外设与主机的速度差异b.实现数据格式的转换c. 交换主机与外设的状态信息d. 完成算术及逻辑运算答案:d7. 第 21 题下列是用补码表示的机器数，真值最大的是（）a.001011 b.101100 c.110100d.110101答案 :a4. 第 11 题中央处理器是指（）。a.运算器b.控制器c. 运算器和控制器d. 运算器、控制器和内存储器答案:c5. 第 12 题计算机的外围设备是指（）。a.输入 /输出设备b.外存设备c. 远程通信设备d. 除了 cpu 和内存以外的其他设备答案 :d1第 2 题 下列不同进位计数制的数中，最大的数是（）答案 :d3. 第 8 题计算机的外围设备是指（）。a.输入 /输出设备b.外存设备c. 远程通信设备d. 除了 cpu 和内存以外的其他设备答案 :d4. 第 9 题在计数器定时查询方式下，若每次计数都从0 开始，则（）。a.设备号小的优先级高b.设备号大的优先级高c. 每个设备使用总线的机会相等d. 以上都不对答案 :a6. 第 19 题下列是用补码表示的机器数，真值最大的是（）a.001011 b.101100 c.110100d.110101答案 :a7. 第 23 题某计算机中控制存储器的容量是512 32 位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，则微地址寄存器所需的最小位数是（）。a. 5 b.8c.9d.10答案 :c8. 第 24 题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（）。a.通用寄存器b.堆栈c. 存储器d. 外存答案 :b10 第 2 题衡量总线传输性能的指标是a，它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，其单位是b。答案 : a总线带宽bmb/s或 b/s11 第 6 题计算机系统是一个由硬件、 软件组成的多级层次结构， 它通常由a、一般机器级、b 、汇编语言级和高级语言级组成。答案 : a微程序设计级b操作系统级12 第 10 题按中断源与cpu 的关系不同，中断可分为a和b两大类。答案:a内中断b外中断10 第 3 题 主存有 256 个数据块（编号为 0 255 ）， cache 有 8 行（编号为 0 7）， 现采用 2 路组相联地址映射方式， 则第 202 号数据块可映射到 cache 编号的第a 行 。答 案 : a 4 或 510 第 3 题 计算机机器指令的基本结构主要有a和b两部分。答案: a操作码 opb地址码a13 第 9 题电子数字计算机系统是由a和b两大部分组成的，两者缺 一不可。答案 :a硬件b软件14 第 10 题按中断源与cpu 的关系不同，中断可分为a和b两大类。答案: a内中断b外中断16 第 12 题有一字长为64 位的浮点数，符号位1 位；阶码11 位，用移码表示；尾数52位，用补码表示；基数为2. 则它所能表示的最小规格化负数为a。答案 :10 第 1 题 立即寻址是指令的地址字段指出的不是a，而是b。答案: a操作数的地址b操作数本身11 第 2 题 在微型机中，随着超大规模集成电路和机器结构的发展，中央处理器中不仅包含了控制器和a，而且把b也集成于同一块cpu 芯片中。答案 :a运算器b存储管理部件13 第 7 题光盘是近年来发展起来的一种辅助存储器，是多媒体计算机不可缺少的设备，按读写性质分，光盘可分为a型、b型和只读型三种。答案 :a一次写入b可重写14 第 8 题 在相对寻址方式中，操作数的有效地址等于的内容加上指令中的形式地址d 。答 案 : a pc17 第 14 题 指令的寻址方式有a和b两类。答案 : a顺序寻址方式b跳跃寻址方式18 第 17 题电子数字计算机系统是由a和b两大部分组成的， 两者缺一不可。答案 :a硬件b软件19 第 16 题 cpu 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是a和b。答案 :a程序计数器b程序状态字寄存器11 第 7 题 在微型机中，随着超大规模集成电路和机器结构的发展，中央处理器中不仅包含了控制器和a，而且把b也集成于同一块cpu 芯片中。答案 : a运算器b存储管理部件12 第 10 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出a，而是隐含指定，通常将b作为隐含地址。答案 :a 操作数地址b 累加器（ ac ）13 第 11 题 菊花链式查询方式的主要缺点是，离中央仲裁器越a的设备，获得总线控制权的几率越小。答案 :a远14 第 14 题 cpu 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是a和b。答案 :a程序计数器b程序状态字寄存器15 第 15 题 同的计算机有不同的指令系统，“ risc ” 表示的意思是a。答案 :a 精简指令系统计算机16 第 17 题 电子数字计算机系统是由a和b两大部分组成的， 两者缺一不可。答案 :a硬件b软件17 第 18 题 光盘是近年来发展起来的一种辅助存储器，是多媒体计算机不可缺少的设备，按读写性质分，光盘可分为a型、b型和只读型三种。答案 :a一次写入b可重写18 第 20 题 计算机机器指令的基本结构主要有a和b两部分。答案 :a操作码 opb地址码a13 第 11 题 在微程序控制器中，a用来存放实现机器指令系统功能的微程序，它一般是高速的b存储器，这个存储器的地址称为微地址。答案 :a 控制存储器b只读存储器15 第 20 题 菊花链式查询方式的主要缺点是，离中央仲裁器越a 的 设 备 ， 获得总线控制权的几率越小。答 案 : a 远17 第 26 题 某采用交叉方式编址的存储器容量为 32 字，存储模块数为 4，存储周期为 200ns ，总线传送周期为 50ns ，某程序需要连续读出地址为 1000 1011 的 4 个字，则所需时间为a 。答案 :a 350ns18 第 27 题 立即寻址是指令的地址字段指出的不是a，而是b。答案 :a操作数的地址b操作数本身19 第 28 题 总线是构成计算机系统的a，是多个b部件之间进行数据传送的公共通路。答案 :a互联机构b系统功能11 第 3 题 在微型机中，随着超大规模集成电路和机器结构的发展，中央处理器中不仅包含了控制器和a，而且把b也集成于同一块cpu 芯片中。答案 :a运算器b存储管理部件12 第 6 题 在计算机总线中，数据的传送有二种基本方式：串行传送和a传送。串行传送是指b。答案 :a 并 行b 数据从低位开始逐位依次传送的方式13 第 12 题 寄存器间接寻址方式中，有效地址存放在a中，而操作数存放在b中。答案 :a 寄存器b 内 存14 第 13 题 立即寻址是指令的地址字段指出的不是a，而是b。答案 :a操作数的地址b操作数本身15 第 18 题在有一级cache的系统中， 设主存和cache 的存储周期分别是tm 和 tc， 若命中率是h ，则 cpu 访问存储器的平均时间taa。答案 :aht c+(1-h) t m18 第 25 题 堆栈包括的主要硬件：一是a，二是b。答案 :a部分主存区b堆栈指针（ sp ）19 第 26 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出a，而是隐含指定，通常将b作为隐含地址。答案 :a 操作数地址b 累加器（ ac ）10 第 4 题三级存储系统是由a、b和辅助存储器组成的。答案 :a高速缓冲存储器b主存12 第 11 题在计算机总线中，数据的传送有二种基本方式：串行传送和a传送。串行传送是指b。答案 :a 并 行b 数据从低位开始逐位依次传送的方式14 第 13 题 菊花链式查询方式的主要缺点是，离中央仲裁器越远的设备，获得总线控制权的几率就越a。答案 :a小15 第 17 题 采用流水线带来的主要问题有a、b和转移相关等问题。答案 :a资源相关b数据相关16 第 18 题 电子数字计算机系统是由a和b两大部分组成的， 两者缺一不可。答案 :a硬件b软件17 第 19 题 计算机机器指令的基本结构主要有a和b两部分。答案 :a操作码 opb地址码a答案 :a2b919 第 21 题 在微程序控制器中，a用来存放实现机器指令系统功能的微程序，它一般是高速的b存储器，这个存储器的地址称为微地址。答案 :a 控制存储器b只读存储器10 第 1 题 在微型机中，随着超大规模集成电路和机器结构的发展，中央处理器中不仅包含了控制器和a，而且把b也集成于同一块cpu 芯片中。答案 :a运算器b存储管理部件11 第 4 题 寄存器间接寻址方式中，有效地址存放在a中，而操作数存放在b中。答案 :a 寄存器b 内 存12 第 5 题cpu 响应中断时应保护的两个关键的硬件状态是a和b。答案 :a程序计数器b程序状态字寄存器18 第 20 题某 cpu 微程序控制器控存容量为512 20 位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，需要分别根据op 字段和 zf 条件码进行分支转移，则 p 字段和后继地址字段应分别为a和b位。13 第 6 题 在微程序控制器中，a用来存放实现机器指令系统功能的微程序，它一般是高速的b存储器，这个存储器的地址称为微地址。答案 :a 控制存储器b只读存储器14 第 13 题 菊花链式查询方式的主要缺点是，离中央仲裁器越a的设备，获得总线控制权的几率越小。答案 :a远15 第 16 题 有一字长为64 位的浮点数，符号位1 位；阶码11 位，用移码表示；尾数52位，用补码表示；基数为2. 则它所能表示的最小规格化负数为a。答案 :16 第 17 题 隐含寻址是指令格式中不明确给出a，而是隐含指定，通常将b作为隐含地址。答案 :a 操作数地址b 累加器（ ac ）17 第 18 题 同的计算机有不同的指令系统，“ risc ” 表示的意思是a。答案 :a 精简指令系统计算机20第 3 题已知二进制数x=2 -101 (-0.1001011)，y=2 -011 0.0101011，设阶码为4 位（含 1 位阶符），用补码表示，尾数为8 位（含 1 位数符），用补码表示，按浮点运算方法，求 x-y 的值，结果如需要舍入处理，用0 舍 1 入法。答案 :解：阶和尾数都采用双符号位x浮=11011 ， 11.0110101y浮=11101 ， 00.0101011 -y 浮 =00011 ，11.1010101 对 阶e 补=ex 补+-ey 补=11011+00011=11110可 见 e=-2 ，将 mx 右移 2 位， x浮11101 ， 11.11 01101(01) 尾数进行减运算相减11.1101101(01)+11.1010101- 11.1000010(01)结果规格化并进行舍入处理x-y 浮=11101, 11.1000010(01)左规x-y 浮=11100, 11.0000100(1) 溢出检查由于两位阶符为11，不是01，因此无溢出。最终的结果为x-y=2 -100 (-0.1111011)22 第 15 题 某磁盘里，平均找道时间为ts=10 毫秒，平均旋转等待时间tl =5 毫秒， 数据传输速率为40mb/s 。磁盘机上存放着250 个文件，每个文件的平均长度为10mb 。现在需将所有文件逐一读出并检查更新，然后写回磁盘机，每个文件平均需要1 毫秒的额外处理时间。问；(1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间?(2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍，检查并更新全部文件的时间又是多少?答案 :解：(1) 每次磁盘读或写的时间找道时间+等待时间 +数据传输时间，故总的文件更新时间为(2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍，则平均旋转等待时间缩短为10 毫秒；若磁盘机的数据传输率都提高一倍，则变为4000b/ms ，故总的文件更新时间为23 第 20 题 已知二进制数x 0.1011 ， y 0.1101 ，用原码一位乘法求x y 的值， 要求写出计算机中的运算步骤。答案 :解： x 原=1.1011 ，y 原=0.1101计算过程如下：p4 =0.10001111 , zs=1 0=1故xy 原=1.10001111所以： xy = 0.1000111124 第 12 题 试画出三地址指令、二地址指令和一地址指令的指令格式，并说明指令的含义。答案 :答：三地址指令op-a1-a 2-a 3指令意义： (a1 ) op (a 2)a 3二地址指令op-a 1 -a 2指令意义：（a 1） op（ a 2） a 1一地址指令op-a指令意义：对于单操作数指令，op (a)acac 累加器，例如lda48 ，执行（ 48）ac 。对于双操作数指令，（ac ） op （a ） ac。a 显地址；ac 隐含地址，是隐含的寻址方式。op-a1-a 2-a 3op-a 1-a 2op-a25 第 14 题 计算机中时序信号的作用是什么？设计计算机启停电路的基本要求是什么？答案 :答：时序信号的作用：为计算机各部分的协调工作提供时序标志。设计计算机启停电路的要求：1） ）启动时一定要从第一个节拍电位的前沿开始工作；2） ）停机时一定要在指令最末一个节拍脉冲结束后，才关闭时序发生器。26 第 25 题 完整的计算机指令系统按功能划分，可分为哪些基本类型的指令？并就每种基本指令简单举例说明。答案 :答： 指令系统按功能划分的种类：数据传送类、算逻运算类、程序控制类、i/o指令类及其它类。1） ）数据传送指令存、取数指令，传送指令，成组传送，字节交换，清累加器ac 等 。功能： mm 、rr、mr 。2） ） 算逻运算指令功能：实现数据信息的加工，代码的转换、判断等。 . 算术运算指令定点 -浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 逻辑运算指令、逻辑移位、装配、拆卸等。3） ）程序控制指令功能：控制程序的转向包括：无条件转移，条件转移，转子和返主，中断返回等指令。4） ）i/o 指 令功能：控制外设的动作 测试外设的工作状态实现外设与主机间的数据交换5） ） 其它指令psw 的位置、复位，测试指令，堆栈指令，特权指令，停机指令，控制台指令等。27 第 27 题 试说明组合逻辑（硬布线）控制器通常采用哪三级的时序信号？在计算机中，总清信号的作用是什么？答案 :答：组合逻辑控制器通常采用三级的时序体制：即主状态(cpu) 周期 -节拍电位 -节拍脉冲。总清信号的作用主要是使计算机处于正常的初始状态，例如把时序电路的有关触发器 和 i/o 接口电路中的设备状态触发器预置为正确的初始状态等，这些触发器的状态在开机时是随机的， 不能保证启动后计算机能正常工作。为此必须有总清信号，它在机器启动时由电源电路产生或按下总清开关产生。28 第 28 题 什么是同步定时，异步定时？比较它们的优缺点。答案 :答：（ 1）同步定时，总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。其特点是有公共时钟。 异步定时， 总线上的设备 （部件） 有各自的时钟， 它们之间通常采用“ 应 答” 方式进行通信。其特点是无公共时间标准。（ 2） 同步定时方式具有较高的传输频率，但不适合存取时间差别大的设备之间的通信。异步定时方式具有可靠性高，适用于存取时间不同的部件之间的通信。但传输效率较低。20 第 1 题 已知二进制数x 0 .1011 ， y 0.1101 ，用原码一位乘法求xy 的值， 要求写出计算机中的运算步骤。答案 :解： x 原=1.1011 ，y 原=0.1101 计算过程如下：p4 =0.10001111 , zs=1 0=1故xy 原=1.10001111所以： xy = 0.1000111121 第 11 题 某磁盘里，平均找道时间为ts=10 毫秒，平均旋转等待时间tl =5 毫秒， 数据传输速率为40mb/s 。磁盘机上存放着250 个文件，每个文件的平均长度为10mb 。现在需将所有文件逐一读出并检查更新，然后写回磁盘机，每个文件平均需要1 毫秒的额外处理时间。问；(1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间?(2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍，检查并更新全部文件的时间又是多少?答案 :解：(1) 每次磁盘读或写的时间找道时间+等待时间 +数据传输时间，故总的文件更新时间为(2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍，则平均旋转等待时间缩短为10 毫秒；若磁盘机的数据传输率都提高一倍，则变为4000b/ms ，故总的文件更新时间为22 第 27 题若某计算机的主频为800mhz ，每个 cpu 周期平均包含4 个主频周期， 每个指令周期平均有3 个 cpu 周期，问：（ 1）该机平均指令的执行速度为多少mips （百万条指令每秒）？（ 2）若主频提高到1000mhz ，每个 cpu 周期平均包含2 个主频周期，采用流水线方式，每个指令周期平均为1.2 个 cpu 周期，则平均指令的执行速度又是多少mips ？答案 :解： （ 1） 因为机器主频为f 800mhz ，所以主频周期t 1/(800 106) 0.00125( s) ，每个cpu 周期平均包含4 个主频周期，所以cpu 周期t cpu 4 t 40.00125( s) 0.005( s)指令周期t 指令3 t cpu 30.005 0.015 ( s)则指令的执行速度v 11/ t 指令 1/0.015 ( s) 66.7(mips)（或 800 （4 3 ） =66.7(mips)）（ 2）1000 （2 1.2 ） =416.7(mips)23 第 28 题 已 知 x=0.1001和 y= 0.1111,用变形补码计算x+y 和 x-y,同时指出运算结果是否溢出。答案 :解： x=0.1001y= 0.1111x 补 00.1001, y补 11.0001, -y补 00.1111x+y 补 00.1001+11.0001 11.1010无溢出x+y -0.0110x-y 补 00.1001+00.1111 01.1000溢出x-y +1.1000 1补 补 补 补 24 第 4 题 什么叫 cache 的命中率？在有cache的计算机中， cpu 访问内存的平均周期与哪些因素有关？答案 :答：cpu 在 cache 中访问到的次数n 1 与总的访问次数n 的比， 称为命中率h。不命中率（脱靶率）：1h有 cache 时的 cpu 访存平均周期ta ta=h tc +(1-h) tm式中： tc - cache存储周期， tm - 主存存储周期可见， cpu 访问内存的平均周期与cache 的命中率、 cache 的存储周期tc、主存存储周期 tm 有关；而 cache 的命中率又与映射方式、替换策略以及cache的容量大小等有关。教师未批改25第 5 题 试画出三地址指令、二地址指令和一地址指令的指令格式，并说明指令的含义。答案 :答： 三地址指令op-a1-a 2-a 3指令意义： (a1 ) op (a 2)a 3二地址指令op-a 1 -a 2指令意义：（a 1） op（ a 2） a 1一地址指令op-a指令意义：对于单操作数指令，op (a)acac 累加器，例如lda48 ，执行（ 48）ac 。对于双操作数指令，（ac ） op （a ） ac。a 显地址；ac 隐含地址，是隐含的寻址方式。op-a1-a 2-a 3op-a 1-a 2op-a26 第 9 题 完整的计算机指令系统按功能划分，可分为哪些基本类型的指令？并就每种基本指令简单举例说明。答案 :答： 指令系统按功能划分的种类：数据传送类、算逻运算类、程序控制类、i/o指令类及其它类。1） ）数据传送指令存、取数指令，传送指令，成组传送，字节交换，清累加器ac 等 。功能： mm 、rr、mr 。2） ） 算逻运算指令功能：实现数据信息的加工，代码的转换、判断等。 . 算术运算指令定点 -浮点加减乘除、求补、算术移位、比较等。 逻辑运算指令、逻辑移位、装配、拆卸等。3） ）程序控制指令功能：控制程序的转向包括：无条件转移，条件转移，转子和返主，中断返回等指令。4） ）i/o 指 令功能：控制外设的动作 测试外设的工作状态 实现外设与主机间的数据交换5） ） 其它指令psw 的位置、复位，测试指令，堆栈指令，特权指令，停机指令，控制台指令等。27 第 10 题按中断源与cpu 的关系不同，中断可分为内中断和外中断两大类，试说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。答案 :答：按中断源性质与cpu 的关系分： 处理机内的中断（内中断） 系统内外设的中断（外中断）28 第 14 题目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是什么？ 并简述各级存储器承担的职能。答案:答：目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是：高速缓冲存储器（ cache ）、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其 中 cache 主要强调快速存取，以便使存取速度和cpu 的运算速度相匹配；外存储器主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求；主存储器介于cache 与外存之间，要求选取适当的存储容量和存取周期，使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。答：目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是：高速缓冲存储器（ cache ）、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其中cache 主 要强调快速存取，以便使存取速度和cpu 的运算速度相匹配；外存储器主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求；主存储器介于cache 与外存之间，要求选取适当的存储容量和存取周期，使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。20 第 1 题 某指令流水线有取指（ if）、译码（ id ）、执行（ ex ）、访存（ mem ） 和写回寄存器堆 （ wb ）5 个过程段， 各功能段所用的时间分别为 120ns 、80ns 、90ns 、100ns 和 60ns 。今有 40 条指令流过此流水线，试求流水线的时钟周期和加速比。答案 :解：流水线的时钟周期t=max120 ， 80 ， 90， 100 ， 60=120ns加速比 c=40* （ 120+80+90+100+60） /(5+40-1 ） *120=3.41解：流水线的时钟周期t=max120 ， 80 ，90 ， 100 ， 60=120ns加速比 c=40*（120+80+90+100+60） /(5+40-1 ）*120=3.4122第 7 题 设字长为32 位的二进制浮点数，阶为10 位（包括1 位阶符），尾数为22 位（包括1 位尾符），阶和尾数分别用移码和补码表示，基数r 2。求规格化数的表数范围。答案 :解：规格化数的表数范围：(r=2)正数为： 2 -512 2 -1 2511 (1 2 -21 )负数为： 2 511 (-1) 2-512 (-2 -1 2-21 )23 第 8 题 若某计算机的指令系统可分为i1 、i2 、i3 、i4 、i5 和 i6 等 6 种类型的指令，这6 种指令的指令周期分别是4ns 、5ns 、3ns 、7ns 、6ns 和 8ns ，在程序出现的频度（概率）分别是 15% 、12% 、30% 、8% 、20% 和 15% ，求该机的平均指令执行时间是多少ns ，平均运算速度为多少mips （百万条指令每秒）？答案 :解：平均运算时间：t=4 15%+5 12%+3 30%+7 8%+6 20%+8 15%=5.06 (ns)平均运算速度：v=1/t=1/(5.0610 -9) 10 -3=197.6 (mips)24 第 9 题试说明组合逻辑（硬布线）控制器通常采用哪三级的时序信号？在计算机中，总清信号的作用是什么？答案 :答：组合逻辑控制器通常采用三级的时序体制：即主状态(cpu) 周期 -节拍电位 -节拍脉冲。总清信号的作用主要是使计算机处于正常的初始状态，例如把时序电路的有关触发器 和 i/o 接口电路中的设备状态触发器预置为正确的初始状态等，这些触发器的状态在开机时 是随机的， 不能保证启动后计算机能正常工作。为此必须有总清信号，它在机器启动时由电源电路产生或按下总清开关产生。25 第 16 题 精简指令系统计算机risc ，其指令系统的最大特点是什么？减少指令种类的一种有效做法是指令的替代实现，试举例说明。答案 :解： risc 指令系统的主要特点是：(1) 指令数目较少，一般都选用使用频度最高的一些简单指令。(2) 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。(3) 大多数指令可在一个机器周期内完成。(4) 通用寄存器数量多，只有存数指令或取数指令访问存储器，而其余指令均在寄器之间进行操作。26 第 17 题按中断源与cpu 的关系不同，中断可分为内中断和外中断两大类，试说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。答案 :答：按中断源性质与cpu 的关系分： 处理机内的中断（内中断） 系统内外设的中断（外中断）27 第 18 题 什么是同步定时，异步定时？比较它们的优缺点。答案 :答：（ 1）同步定时，总线上所有部件都在公共时钟线上的同步信号协调下工作。其特点是有公共时钟。 异步定时， 总线上的设备 （部件） 有各自的时钟， 它们之间通常采用“ 应 答” 方式进行通信。其特点是无公共时间标准。（ 2） 同步定时方式具有较高的传输频率，但不适合存取时间差别大的设备之间的通信。异步定时方式具有可靠性高，适用于存取时间不同的部件之间的通信。但传输效率较低。28 第 24 题 什么叫堆栈？计算机中有哪两种形式的堆栈？常用的是哪一种？有何优点？答案 :答：按后进先出方式工作的存储单元的集合叫堆栈。计算机中堆栈的实现有二种结构，一种是寄存器堆栈（串联堆栈、下压堆栈），另一种是存储器堆栈。前者是在cpu中设置一组专门的具有对位串联的若干个寄存器组成，配合堆栈指令实现堆栈操作；后者则是在内存开辟专门用于堆栈的存储区，另加堆栈指针sp 组成，配合堆栈指令实现其操作。由于存储器堆栈是使用容量较大的内存部分存储区，因此具有堆栈区的位置灵活和容量可变 等特点，是常用的一种。20 第 1 题某磁盘里，平均找道时间为ts=10 毫秒，平均旋转等待时间 tl=5 毫秒，数据传输速率为40mb/s 。磁盘机上存放着250 个文件，每个文件的平均长度为10mb 。现在需将所有文件逐一读出并检查更新，然后写回磁盘机，每个文件平均需要 1 毫秒的额外处理时间。问；(1) 检查并更新所有文件需要占用多少时间?(2) 若磁盘机的旋转速度和数据传输速率都提高一倍，检查并更新全部文件的时间又是多少?答案 :解：(1) 每次磁盘读或写的时间找道时间+等待时间 +数据传输时间，故总的文件更新时间为(2) 若磁盘机的旋转速度提高一倍，则平均旋转等待时间缩短为10 毫秒；若磁盘机的数据传输率都提高一倍，则变为4000b/ms ，故总的文件更新时间为21 第 16 题 设字长为32 位的二进制浮点数，阶为10 位（包括1 位阶符），尾数为22 位（包括1 位尾符），阶和尾数分别用移码和补码表示，基数r 2。求规格化数的表数范围。答案 :解：规格化数的表数范围：(r=2)正数为： 2 -512 2 -1 2511 (1 2 -21 )负数为： 2 511 (-1) 2-512 (-2 -1 2-21 )22 第 19 题 设机器字长为8 位，试写出下列十进制数的原码、反码、补码和移码表示。如果是小数，则用定点小数表示；若为整数，则用定点整数表示。(1) 25/128(2) 38/64答案 :解： (1) 设 x=(25/128) 10 =(11001 2-111 )2 =(0.0011001)2所以 x 原=x 反=x 补=0.0011001， x 移=2 0+0.0011001=1.0011001 (2) 设 x=( 38/64) 10=( 100110 2 -110 )2=( 0.100110) 2所以 x 原=1.1001100 x 反=1.0110011x 补=1.0110100 x 移=0.011010023 第 28 题 已知二进制数x=2 010 0.101011， y=2 011 ( 0.110101) ，设阶为5位（包括2 位阶符），用补码表示，尾数为8 位（包括2 位尾符），用补码表示，按浮点运算方法，求x+y 的值，运算过程阶和尾数均用双符号进行。要求写出机器的运算步骤。答案 :解：x 和 y 的浮点机器数（阶和尾数均用补码表示）x浮 11110 ， 00.101011y 浮 11101 ， 11.001011 求阶差e 补 ex补+ - ey补 11110 00011 00001可见e 1，将 my 右移 1 位， y 浮 11110 ， 11.100101(1) 尾数相加。m x补00.101011+my 补11.100101(1)00.010000(1) m x+m y补应左规，阶码减1 。即x y 补 11101 ，00.100001 溢出检查运算结果的阶小于所能表示的最大阶，所以无溢出。所以x y 2 -11 (0 .100001)24 第 2 题计算机中时序信号的作用是什么？设计计算机启停电路的基本要求是什么？答案 :答：时序信号的作用：为计算机各部分的协调工作提供时序标志。设计计算机启停电路的要求：1） ）启动时一定要从第一个节拍电位的前沿开始工作；2） ）停机时一定要在指令最末一个节拍脉冲结束后，才关闭时序发生器。25 第 6 题 程序中包括指令和要处理的数据，在执行时先必须调到内存中才能执行， cpu 直接从内存中将指令或数据取来并加以执行的。cpu 是如何知道取来的是指令还是数据？说明理由。答案 :答：取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流，它由内存流向运算器。答：教师未批改26 第 13 题 精简指令系统计算机risc ，其指令系统的最大特点是什么？ 减少指令种类的一种有效做法是指令的替代实现，试举例说明。答案 :解： risc 指令系统的主要特点是：(1) 指令数目较少，一般都选用使用频度最高的一些简单指令。(2) 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。(3) 大多数指令可在一个机器周期内完成。(4) 通用寄存器数量多，只有存数指令或取数指令访问存储器，而其余指令均在寄器之间进行操作。27 第 26 题按中断源与cpu 的关系不同，中断可分为内中断和外中断两大类，试说明这两类中断一般包括哪些方面的中断。答案 :答：按中断源性质与cpu 的关系分： 处理机内的中断（内中断） 系统内外设的中断（外中断）28 第 27 题 在微命令的分段编码方式中，分段的原则是什么？答案 :答： a 、相互有一定关系又不能在同一微周期出现（相斥性）的微命令可编在同一字段内