大学计算机原理与组成试题及答案

1、计算机原理组成构成微型计算机的核心部件是微处理器（MPU）也称为中央处理器（CPU）, 它是由运算器和控制器组成的。冯.诺依曼结构是以运算器为中心。CPU和存储器以及外部设备之间的信息交换都通过总线来实现。在微型机中 总线根据传输信息的类型可分为数据总线、地址总线和控制总线。指令操作码字段使用不同的编码表示，每一种编码代表唯一一种指令，因此 n位操作码最多可定义2”n条指令。用汇编语言和高级语言编写的程序称为源程序，这种源程序不能被机器直接 识别和执行。传统机器层以下是物理机，以上各层都称为虚拟机，它们是由软件实现的机 器。计算机实现是指计算机组成的物理实现。计算机系统结构、计算机组成和计算机

2、实现是三个不同的概念。机器字长是指CPU 一次可以处理的二进制数据的位数。数据在计算机中是以器件的物理状态来表示的。数位是指数码在一个数中所处的位置。基数是指在某种进位计数制中每个数位上所能使用的数码个数。任意进制数转换为十进制数的基本方法是按权展开相加求和。BCD码用二进制方式来编码十进制数，即每一位十进制数用四位二进制数表 示。8421码是BCD码中最常用的一种，又称NBCD码在计算机中有两种形式存储的BCD码，一种是压缩BCD码，一种是非压缩 BCD 码。2421码和5211码也是两种恒权码。这一特点有利于实现“逢十进位”的计 数和加法规则。余3码是在8421码的基础上，把每个代码都加上

3、0011而形成的。计算机中使用的数分为有符号数和无符号数两种，均存放在寄存器中。移码也称为余码、增码或者偏移二进制码，它是补码的一种变形，其最高位 为符号位。根据小数点的位置是否固定，分为定点表示和浮点表示两种。存储器周期时间指的是连续启动两次独立不相关的存储器操作之间所需的 时间间隔存储容量通常使用存储器内可以容纳的二进制数据的数据量来加以表征。存储器的可靠性往往使用平均无故障时间（MTBF）来进行表征，即两次故障 之间的时间间隔。25.半导体存储器主要分为双极型半导体存储器（TTL型）和MOS型半导体存储 器。磁存储器主要分为磁芯存储器和磁表面存储器。与RAM相对应的是顺序访问存储器，SA

4、M中的单元一般不能被独立访问。计算机的主存储器主要由随机存储器构成。动态随机存取内存（DRAM）里面所储存的数据即使在有源状态下也只能保持 较短的时间，需要不断地进行刷新来维持数据的存储状态。电容在实际工作中会有漏电的现象，从而导致内部存储正电荷不足而丢失存 储的状态。位扩展是利用存储器芯片的组合连接来获得具有存储字长更长的存储器芯 片组，即增加其数据线的数量。字扩展则是为了增加存储器存储字的数量扩大寻址范围，即直观地增加容 量。字位扩展是结合位扩展和字扩展的综合扩展方法。在运算器中一般都设置一个累加寄存器ACC，用来暂存ALU运算的结果数据。指令寄存器（IR）用于存放刚刚从存储器中取出马上就

5、要执行的一条指令， 然后由控制器对指令的操作码进行译码，从而得到该操作的具体信号。37 .指令周期是指取出一条指令并执行这条指令所需的全部时间。计算机中的指令由操作码和地址码两部分组成，操作码用来指明该指令所要 完成的操作。不同指令的指令周期不同，因此它所占用的机器周期数也不同。在异步控制方式中，各操作不采用统一的时序信号控制，没有固定的周期节 拍和严格的时钟同步。微操作有相容性和互斥性之分，与数据通路结构是紧密相关的。一条微指令通常至少包含两大部分信息：操作控制字段和顺序控制字段微指令寄存器用来存放从控制存储器读出的一条微指令，它的位数等于微指 令字长。地址码主要用来表示各种位置信息，如源操

6、作数的位置、目的位置、结果存 放位置等。45 .指令字长取决于操作码的长度、地址码的长度和数量。寻找指令地址的方式比较简单，或者通过PC计数器来自增1的方式寻址， 或者通过各种跳转的方式来寻址。立即寻址的特点是操作数本身设在指令字内，即形式地址A不是所需数据的 地址，而是就是数据本身，又称为立即数。立即寻址主要用于设定变量的初始值和设定常数。49.立即寻址的优点在于访存周期较少，不需要根据地址段访存去寻找数据。但 是立即数的数值范围受到指令字长的限制。指令系统集中反映了机器的性能，又是程序员编程的基础。总线是计算机各个组成部件中用以传输数据进行通信公共数据通络，其物理 介质往往是由多根导线组成

7、的一组传输线束。不同于单向三态的地址总线，数据总线是双向三态形式的总线。控制总线：用来传送控制信号和时序信号的总线。控制总线实际上是各种控 制信号线的集合，也是双向三态的信号线。总线位宽：指的是总线标准中数据总线的根数，又称为总线宽度。一般为2 的整数次幕。负载能力主要指的是总线挂载设备的电流驱动能力。单总线结构造成的瓶颈源于高低速设备之间的差异。同步通信指的是数据传送双方在统一时标触发下进行的通信过程。CPU和I/O设备之间实际上是通过I/O接口进行数据传送的。CPU在与I/O设备进行数据交换时，需要适应CPU与外设之间的速度差异。不同的I/O设备存储和处理信息的格式不同。不同I/O设备的时

8、序控制电路也不同。I/O接口通常设置若干个寄存器，主要有数据寄存器、状态寄存器和控制寄 存器。按照时序控制方式的不同可将I/O接口分为同步接口与异步接口。记录方式是一种编码方式，它是指将一连串二进制数据转换成磁表面写电流 波形的方式。改进调频制（MFM）它是调频制的改进，采用三种频率，所以也称为三频制。一个完整的硬盘存储器主要由硬磁盘盘片、硬盘驱动器和硬盘控制器三大部 分组成。磁头的定位系统用于驱动磁头沿盘面径向移动以寻找目标磁道。平均寻址时间包括硬磁盘的寻道时间和等待时间。硬盘非格式化容量是指硬盘盘片可使用的磁化单元的总数。8086是第一款32位的微处理器芯片，内部集成了 2.9万个晶体管。

9、从功能上可以将8086划分为总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）。8086有最大模式和最小模式两种工作方式，两种方式的系统配置不同。片上网络的核心思想就是在芯片内部借用计算机网络的思想。基于片上互连的结构是指每个核心具有独立的处理单元和Cache。1、P92 （必考）一个具有20位地址和64位字长的存储器，问：（1）该存储器能存多少个字节的信息？ 220=1MB,1MB*64/8=8MB（2）如果存储器由128KB*8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？每个单元为64位，需要8片SRAM，即8片SRAM满足128KB64位字长的存储器要求。一个小组为8片SRAM，即一片128KB*64位，1

10、024/128=8，共需要8个小组，所以 需要8*8=64片。（3）需要多少位地址作芯片选择？其中需要进行8组芯片的寻址，所以需要3根地址线作为芯片选择。画图题1.冯.诺依曼结构P7解释：（1）.计算机由五大基本部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备。（2）.数据和程序采用二进制形式表示，不加区别存放在存储器中（3）.采用存储程序的思想，让程序指挥计算机自动完成各种工作。程序和数据由输入设备输入全运算器，再存储于存储器中。当处理数据时，首先从 存储器中将数据读入运算器，运算器根据控制信号进行相应的运算，中间结果存入存储 器，或由运算器经输出设备输出。指令也以数据形式保存在存储器中，运算时指令由存 储器送入控制器，控制器根据指令产生控制信号控制各个部件的工作和数据流的流向。画图并说明寄存器间接寻址方式P178 （必考）说明：（1）寄存器间接寻址方式类似于间接寻址方式，即在地址字段内放置某寄存 器的地址，在这个寄存器内再放置该数据的实际地址。（2）这种方式适用于连续访问主 存内的连续空间，配合循环结构可以快速、有效地完成对数组结构的访问。（3）这种寻 址方式的优点是纠正了间接寻址至少两次访存的缺点，而且保持了较大的寻址范围。综述题简述计算机系统的层次结构？ P13 （必考）硬连逻辑层、微程序层、传统机器（指令系统）层、操作系统层、汇编系统层、高 级语言层、