计算机组成原理试题库(含答案及解析)

计算机组成原理试题库(含答案及解析)一、选择题（每题2分，共30分）。1.冯·诺依曼机工作方式的基本特点是（）。A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址。2.以下叙述中正确描述的句子是（）。A.同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作。B.同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作。C.同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作。D.同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作。3.存储单元是指（）。A.存放一个字节的所有存储元集合B.存放一个机器字的所有存储元集合。C.存放一个二进制信息位的存储元D.存放一条指令的存储元集合。4.某计算机字长32位，其存储容量为16MB，若按双字编址，它的寻址范围是（）。A.0-8MB.0-4MC.0-2MD.0-1M.5.运算器虽有许多部件组成，但核心部分是（）。A.数据总线B.算术逻辑运算单元C.多路开关D.累加寄存器。6.微程序存放在（）。A.主存中B.堆栈中C.只读存储器中D.磁盘中。7.采用虚拟存储器的主要目的是（）。A.提高主存储器的存取速度B.扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度。C.提高外存储器的存取速度D.扩大外存储器的存储空间。8.指令的操作码字段主要用来（）。A.指出操作数的地址B.指出操作结果的地址。C.给出本次操作的操作性质D.给出本次操作要访问的存储单元地址。9.计算机硬件能直接识别和运行的只能是（）程序。A.机器语言B.汇编语言C.高级语言D.符号语言。10.中断向量地址是（）。A.子程序入口地址B.中断服务例行程序入口地址。C.中断服务例行程序入口地址的地址D.中断返回地址。11.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（）来实现。A.原码运算的二进制减法器B.补码运算的二进制减法器。C.补码运算的十进制加法器D.补码运算的二进制加法器。12.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（）。A.64，16B.16，64C.64，8D.16，16.13.下列数中最大的数是（）。A.(10010101)_2B.(227)_8C.(96)_{16}D.(143)_1014.下列叙述中，正确的是（）。A.采用微程序控制器的处理器称为微处理器。B.在微指令编码中，编码效率最低的是直接编码方式。C.在各种微地址形成方式中，增量方式需要的顺序控制字段较短。D.以上都是错的。15.通道对CPU的请求形式是（）。A.自陷B.中断C.通道命令D.跳转指令。二、填空题（每空1分，共20分）。1.计算机硬件包括运算器、控制器、（）、输入设备和输出设备。2.主存与Cache的地址映射有（）、全相联映射和组相联映射三种方式。3.指令由（）和操作数（或操作数地址）字段组成。4.按IEEE754标准，一个32位的浮点数由符号位、（）和尾数三个域组成。5.微指令格式可分为水平型微指令和（）微指令。6.并行处理技术可分为时间并行、（）和时间-空间并行。7.指令周期由若干个（）组成。8.中断处理过程包括中断请求、中断判优、（）、中断服务和中断返回五个阶段。9.存储系统一般由主存储器和（）组成。10.加法器采用并行进位的目的是（）。11.某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是（）H。12.动态RAM的刷新方式有集中式刷新、（）和异步式刷新。13.计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用（）、查询方式、中断方式和DMA方式。14.运算器的两个主要功能是（）和逻辑运算。15.主存常用的扩展方式有位扩展、（）、位-字扩展。三、简答题（每题10分，共30分）。1.简述计算机的基本工作过程。2.简述Cache的工作原理，说明其作用。3.什么是指令流水线？简述指令流水线的工作原理。四、综合题（20分）。已知某计算机的指令系统采用定长操作码，指令长度为16位，操作数地址为6位。该指令系统最多能有多少条指令？若操作码字段OP为6位，最多能有多少条二地址指令？在的基础上，若采用扩展操作码技术，最多能有多少条一地址指令和零地址指令？答案及解析。一、选择题答案及解析。1.答案：B。解析：冯·诺依曼机的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。多指令流单数据流是超标量处理机的特点；堆栈操作不是冯·诺依曼机工作方式的基本特点；存储器按内容选择地址是相联存储器的特点。2.答案：A。解析：相容性微操作是指在同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作；相斥性微操作是指在同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作。3.答案：B。解析：存储单元是存放一个机器字的所有存储元集合。存放一个字节的所有存储元集合为字节存储单元；存放一个二进制信息位的存储元是存储元；存放一条指令的存储元集合不准确，指令可能跨多个存储单元。4.答案：C。解析：存储容量为16MB，按字节编址地址线为24位。双字长为64位即8个字节，按双字编址，则地址范围是16M/8=2M，寻址范围是0-2M。5.答案：B。解析：运算器的核心部分是算术逻辑运算单元（ALU），用于进行算术和逻辑运算。数据总线用于传输数据；多路开关用于选择数据通路；累加寄存器用于暂存运算结果，但都不是核心。6.答案：C。解析：微程序存放在控制存储器中，控制存储器一般采用只读存储器（ROM），因为微程序一般不需要修改。7.答案：B。解析：采用虚拟存储器的主要目的是扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度。提高主存储器的存取速度是Cache的作用；虚拟存储器与外存存取速度无关，主要是管理主存空间。8.答案：C。解析：指令的操作码字段主要用来给出本次操作的操作性质。指出操作数地址和操作结果地址的是地址码字段；给出要访问存储单元地址的也是地址码相关部分。9.答案：A。解析：计算机硬件能直接识别和运行的只能是机器语言程序，汇编语言需要汇编程序翻译成机器语言，高级语言需要编译或解释成机器语言，符号语言也是需要转换的。10.答案：C。解析：中断向量地址是中断服务例行程序入口地址的地址。子程序入口地址与中断无关；中断服务例行程序入口地址叫中断向量；中断返回地址是中断处理完后返回的地方。11.答案：D。解析：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，将减法转换为加法运算。12.答案：D。解析：存储容量为64K×16位，64K=2^16，所以地址线为16条，数据线为16位。13.答案：C。解析：将各数都转换为十进制。(10010101)_2=1×2^7+0×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+1×2^2+0×2^1+1×2^0=149；(227)_8=2×8^2+2×8^1+7×8^0=151；(96)_16=9×16^1+6×16^0=150；(143)_10=143，所以最大的数是(96)_16。14.答案：B。解析：采用微程序控制器的不一定是微处理器；在微指令编码中，直接编码方式编码效率最低，因为它需要较多的控制位；在各种微地址形成方式中，增量方式需要的顺序控制字段较长。15.答案：B。解析：通道对CPU的请求形式是中断，当通道完成数据传输等操作后，向CPU发送中断请求信号。二、填空题答案及解析。1.答案：存储器。解析：计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。2.答案：直接映射。解析：主存与Cache的地址映射方式有直接映射、全相联映射和组相联映射三种。3.答案：操作码。解析：指令由操作码和操作数（或操作数地址）字段组成，操作码规定操作性质，操作数给出操作对象。4.答案：指数。解析：按IEEE754标准，一个32位的浮点数由符号位、指数和尾数三个域组成。5.答案：垂直型。解析：微指令格式可分为水平型微指令和垂直型微指令，水平型微指令并行操作能力强，垂直型微指令类似于机器指令格式。6.答案：空间并行。解析：并行处理技术可分为时间并行（流水线技术）、空间并行（多处理机等）和时间-空间并行。7.答案：机器周期。解析：指令周期由若干个机器周期组成，机器周期又由若干个时钟周期组成。8.答案：中断响应。解析：中断处理过程包括中断请求、中断判优、中断响应、中断服务和中断返回五个阶段。9.答案：辅助存储器（外存）。解析：存储系统一般由主存储器和辅助存储器（外存）组成，外存用于扩大存储容量，主存用于直接与CPU交换数据。10.答案：提高运算速度。解析：加法器采用并行进位可以同时计算各位的进位，而不是逐位传递进位，从而提高运算速度。11.答案：2008。解析：转移指令所在主存地址为2000H，取指令时PC先加2（因为指令2字节）变为2002H，相对位移量字段内容为06H，所以目标地址是2002H+06H=2008H。12.答案：分散式刷新。解析：动态RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新和异步式刷新。13.答案：无条件传送方式。解析：计算机系统中数据传输方式可采用无条件传送方式、查询方式、中断方式和DMA方式。14.答案：算术运算。解析：运算器的两个主要功能是算术运算和逻辑运算。15.答案：字扩展。解析：主存常用的扩展方式有位扩展（增加数据线位数）、字扩展（增加存储单元个数）、位-字扩展（同时增加数据线位数和存储单元个数）。三、简答题答案。1.答案：计算机的基本工作过程如下：将程序和数据通过输入设备送入存储器。然后，控制器从存储器中取出指令，对指令进行译码分析，确定指令的操作性质和操作数地址等信息。接着，根据指令要求，从存储器中取出操作数（如果需要），送到运算器进行运算。运算结果根据指令要求可能送回存储器存储，或者通过输出设备输出。如此不断重复取指令、分析指令、执行指令的过程，直到程序结束。2.答案：Cache的工作原理：Cache是一种高速缓冲存储器，位于CPU和主存之间。它存放的是主存中一部分内容的副本。当CPU访问存储器时，首先检查Cache中是否有所需的数据。如果Cache命中，即所需数据在Cache中，CPU直接从Cache中读取数据，速度很快；如果Cache未命中，则从主存中读取数据，并将该数据所在的主存块调入Cache中，以便下次访问时能在Cache中命中。Cache的作用：提高CPU访问存储器的速度，减少CPU等待主存数据的时间，从而提高整个计算机系统的性能。因为Cache的速度比主存快得多，通过合理的Cache设计和管理，可以使CPU大部分时间能从Cache中获取数据，大大加快了数据的存取速度。3.答案：指令流水线是将指令的执行过程分解为多个阶段，每个阶段在不同的功能部件上并行执行，使得多条指令可以在流水线中重叠执行的技术。工作原理：指令流水线一般将指令执行过程分为取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）、写回（WB）等阶段。当第一条指令在取指阶段时，第二条指令可以同时进入译码阶段，第三条指令进入取指阶段，以此类推。在理想情况下，每个时钟周期都有一条指令完成执行，大大提高了指令的执行效率。但实际中可能会遇到数据相关、控制相关等问题，需要采取相应的措施（如数据转发、分支预测等）来减少流水线的停顿，提高流水线的性能。四、综合题答案。指令长度为16位，操作数地址为6位，则操作码长度为16-6×2=4位。操作码最多有2^4=16条指令。操作码字段OP为6位，二地址指令，每个地址6位，那么二地址指令最多有2^6=64条。操作码为6位的二地址指令用掉