聊城大学《计算机组成原理》练习题及参考答案

《计算机组成原理》练习题一．判断题1.Cache中地址映射变换机构是将CPU送来的主存地址转换为Cache地址，一方面确定Cache是否命中，另一方面(若命中)找到预访问内容所在的位置。 （）2.在主机与外设的连接方式中，与总线连接相比，辐射式连接更加便于增删设备。 （）3.寄存器间接寻址方式执行阶段不访存，只访问寄存器，执行速度快。 （）4.在Cache-主存的地址映射中，组相联映射是对直接映射和全相联映射的一种折中。（）5.当计算机存储或移动数据时，可能会产生数据位错误，汉明码能够侦测并更正单一比特错误(具有一位纠错能力)。 （）6.一个正数和一个负数如果进行加法运算可能发生溢出。 （）7.补码和移码只差一个符号位。 （）8.在某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。（）9.在程序查询方式的程序流程中，由于传送的往往是一批数据，因此需要设置I/O设备与主机交换的数量（）10.存储芯片与CPU芯片相连时，特别要注意两者之间的地址线．数据线和控制线的连接。（）11.与总线连接相比，辐射式连接更加便于增删设备。 （）12.动态RAM必须在规定的时间内对全部基本存储单元做一次刷新，这个时间一般取2秒。（）二．选择题1.指令操作所需的数据不可能来自（）。A．控制存储器 B．指令本身 C．寄存器 D．存储器2.在同步通信中，一个总线周期的传输过程是（）。A．先传输数据，再传输地址 B．先传输地址，再传输数据C．只传输数据 D．以上答案都不正确3.有下列几种存储器，CPU可以直接访问的存储器有（）。A．磁带存储器 B．软磁盘 C．光盘存储器 D．Cache4.个人计算机属于（）类计算机。A．大型计算机 B．小型机 C．微型计算机 D．超级计算机5.下列属于应用软件（）。A．操作系统 B．文本处理程序 C．连接程序 D．编译程序 6.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0，数符任意 B．尾数的符号位与第一数据有效位相同C．尾数的符号位与第一数据有效位不同 D．阶符与数符不同7.系统总线中的数据线、地址线和控制线是根据（）来划分的。A．总线所处的位置 B．总线的传输方向 C．总线传输的内容 D．以上都不正确8.CPU访问主存时，若所需的字已在Cache中，称作访问Cache（）。A．成功 B．命中 C．有效 D．选中9.计算机的算术逻辑单元和控制单元合称为（）。A．ALU B．UP C．CPU D．CAD10.缓存的地址映射中，若主存中的任一块均可映射到缓存内的任一块的位置上，称做（）。A．直接映射 B．全相联映射 C．组相联映射 D．任意相联映射11.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）。A．每条机器指令由一条微指令执行B．每条机器指令由一段用微指令编成的微程序解释执行C．一段机器指令组成的程序可由一条微指令执行D．一条微指令由若干条机器指令组成12.在微程序控制方式中，一条机器指令通常对应（）。A．一个微命令 B．一个微操作 C．一条微指令 D．一段微程序三．计算题已知机器数用补码表示，[X]补=F9H，[Y]补=41H，用补码加法计算[X+Y]补，并将结果转化成真值（十进制数），并判断是否溢出，请写出详细运算步骤。2.设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据，求总线带宽。四．简答题1.某机器的微指令格式中，共有8个控制字段，每个字段可分别激活6、8、3、32、1、7、15、4种控制信号。若分别采用直接编码和字段直接编码方式设计微指令的操作控制字段，则两种方式的操作控制字段各取几位？2.解释下列概念（1）总线；（2）系统总线；（3）通信总线；（4）总线主设备；（5）总线从设备。3.现有2K*4位的存储芯片若干，要求扩展成从地址8000H开始的2K*8位的存储器，请问：（1）需进行什么扩展，需要几片芯片。（2）写出各个芯片的地址范围（十六进制）。4.设相对寻址的转移指令占3个字节,第一字节为操作码,第二字节是相对位移量(补码表示)的低8位,第三字节是相对位移量(补码表示)的高8位。每当CPU从存储器取一个字节时,即自动完成(PC)+1→PC。（1）若PC当前值为256(十进制),要求转移到290(十进制),则转移指令的第二．三字节的机器代码是什么?（2）若PC当前值为128(十进制),要求转移到110(十进制),则转移指令的第二．三字节的机器代码又是什么?五．分析设计题1.设某机器主存容量为16MB，Cache的容量为8KB。每字块有8个存储字，每个存储字为32位。若Cache组织形式为四路组相联。（1）Cache中包含多少个字块？Cache分为多少组？（2）写出主存地址字段中各段的位数。（3）设Cache初始状态为空，CPU依次从主存第0，1，2，…，99号单元读出100个存储字（主存一次读出一个字），并重复此次序读10次，问Cache命中率是多少？2.设某计算机的cache采用直接映像，已知cache容量为16KB，主存容量为16MB，每个字块32B（1B＝1字节）。请问：（1）写出Cache地址格式？Cache中包含多少个数据块？（2）主存地址各字段如何划分？（3）请问地址为12A456H的主存单元在Cache中的什么位置（指出块号和块内地址，均用十进制表示）。参考答案一．判断题正确错误错误正确正确错误正确正确正确正确错误错误二、选择题ABDCBCCBCBBD三、计算题1.已知机器数用补码表示，[X]补=F9H，[Y]补=41H，用补码加法计算[X+Y]补，并将结果转化成真值（十进制数），并判断是否溢出，请写出详细运算步骤。解：[X]补=F9H=1,1111001；[Y]补=41H=0,1000001 [X+Y]补=1,1111001+0,1000001=(1)舍去0,0111010=0,0111010 [X+Y]真值=+58，未产生溢出。 2.设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据，求总线带宽。解：总线的宽度为16位＝2B，总线最大数据传输率=8MHz×2B=16MB/s 四．简答题1.某机器的微指令格式中，共有8个控制字段，每个字段可分别激活6、8、3、32、1、7、15、4种控制信号。若分别采用直接编码和字段直接编码方式设计微指令的操作控制字段，则两种方式的操作控制字段各取几位？答：直接编码需要：6+8+3+32+1+7+15+4=76位 字段直接编码需要：3+4+2+6+1+3+4+3=26位 2.解释下列概念（1）总线；（2）系统总线；（3）通信总线；（4）总线主设备；（5）总线从设备。答案：（1）总线是连接多个部件(模块)的信息传输线,是各部件共享的传输介质。 （2）系统总线是指CPU、主存、I/O设备(通过I/O接口)各大部件之间的信息传输线。按传输内容的不同,又分数据总线．地址总线和控制总线。 （3）通信总线是连接计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表．移动通信等)之间的信息传输线。 （4）总线主设备是指获得总线控制权的设备。 （5）总线从设备是指被主设备访问的设备,只能响应从主设备发来的各种总线命令。 3.现有2K*4位的存储芯片若干，要求扩展成从地址8000H开始的2K*8位的存储器，请问：（1）需进行什么扩展，需要几片芯片。（2）写出各个芯片的地址范围（十六进制）。解：（1）因给定的存储芯片为2K*4位，要求形成的存储器容量为2K*8位，字长不满足要求，字数满足要求，故需要进行：位扩展。 需要的芯片数2K*8/2K*4=2片。 （2）两块芯片地址均为：8000H~87FFH； 4.设相对寻址的转移指令占3个字节,第一字节为操作码,第二字节是相对位移量(补码表示)的低8位,第三字节是相对位移量(补码表示)的高8位。每当CPU从存储器取一个字节时,即自动完成(PC)+1→PC。（1）若PC当前值为256(十进制),要求转移到290(十进制),则转移指令的第二．三字节的机器代码是什么?（2）若PC当前值为128(十进制),要求转移到110(十进制),则转移指令的第二．三字节的机器代码又是什么?答案：（1）PC当前值为256，该指令取出后PC值为259，要求转移到290，即相对位移量为290-259=31，转换成补码为1FH，故该转移指令的第二字节为1FH，第三字节为00H。 （2）PC当前值为128，该指令取出后PC值为131，要求转移到110，相对位移量为110-131=-21，转换成补码为EBH，故该转移指令的第二字节为EBH，第三字节为FFH。 五．分析设计题设某机器主存容量为16MB，Cache的容量为8KB。每字块有8个存储字，每个存储字为32位。若Cache组织形式为四路组相联。（1）Cache中包含多少个字块？Cache分为多少组？（2）写出主存地址字段中各段的位数。（3）设Cache初始状态为空，CPU依次从主存第0，1，2，…，99号单元读出100个存储字（主存一次读出一个字），并重复此次序读10次，问Cache命中率是多少？答：（1）1字块=8*32/8B=32B，Cache中包含字块数：8KB/32B=256个， 若Cache组织形式为四路组相联，Cache组数：8KB/(32B*4)=64组 （2）以字节为单位，主存地址字段中各段的位数为： 13位6位5位（3）命中率为： 2.设某计算机的cache采用直接映像，已知cache容量为16KB，主存容量为16MB，每个字块32B（1B＝1字节）。请问：（1）写出Cache地址格式？Cache中包含多少个数据块？（2）主存地址各字段如何划分?（3）请问地址为12A456H的主存单元在Cache中的什么位置（指出块号和块内地址，均用