计算机组成原理练习 3
一、单项选择题
1. 设寄存器内容为80H，若它对应的真值是– 127 ，则该机器数是。
A. 原码
B. 补码
C. 反码
D. 移码
2. 若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______。
A.阶符与数符相同为规格化数；
B.阶符与数符相异为规格化数；
C.数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数；
D.数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数。
3.设机器数字长为 32 位，一个容量为 16MB的存储器， CPU按半字寻址，其寻址范围是。
A. 224
B. 223
C. 222
D. 221
4. 在中断接口电路中，向量地址可通过送至 CPU。
A. 地址线
B. 数据线
C. 控制线
D. 状态线
5. 在程序的执行过程中，Cache 与主存的地址映象是由。
A. 程序员调度的；
B. 操作系统管理的；
C. 由程序员和操作系统共同协调完成的；
D. 硬件自动完成的。
6. 总线复用方式可以 ______。
A. 提高总线的传输带宽；
B. 增加总线的功能；
C. 减少总线中信号线的数量；
D. 提高 CUP利用率。
7. 下列说法中正确的是。
A. Cache 与主存统一编址，Cache 的地址空间是主存地址空间的一部分；
B.主存储器只由易失性的随机读写存储器构成；
C.单体多字存储器主要解决访存速度的问题；
D.Cache 不与主存统一编址， Cache 的地址空间不是主存地址空间的一部分。
8. 在采用增量计数器法的微指令中，下一条微指令的地址______。
A. 在当前的微指令中；
B. 在微指令地址计数器中
；
C. 在程序计数器；
D. 在 CPU中。
9.由于 CPU内部操作的速度较快，而 CPU访问一次存储器的时间较长，因此机器周期通常由 ______来确定。
A. 指令周期；
B. 存取周期；
C. 间址周期；
D. 执行周期。
10. RISC 机器 ______。
A. 不一定采用流水技术；
B. 一定采用流水技术；
C. CPU配备很少的通用寄存器；
D. CPU配备很多的通用寄存器。
11. 在下列寻址方式中，寻址方式需要先计算，再访问主存。
A. 立即；
B. 变址；
C. 间接；
D. 直接。
12.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1，数符任意；
B. 尾数的符号位与第一数位相同；
C. 尾数的符号位与第一数位不同；
D. 阶符与数符不同。
13. I/O 采用统一编址时，进行输入输出操作的指令是______。
A. 控制指令
B. 访存指令
C. 输入输出指令
D. 程序指令
14. 设机器字长为32 位，存储容量为16MB，若按双字编址，其寻址范围是。
A. 8MB
B. 2M
C. 4M
D. 16M
15. 寻址对于实现程序浮动提供了较好的支持。
A. 间接寻址
B. 变址寻址
C. 相对寻址
D. 直接寻址
16. 计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时______。
A. 减少了信息传输量
B. 提高了信息传输的速度
C. 减少了信息传输线的条数
D. 加重了 CPU的工作量
17.以下叙述中错误的是 ______。
A.指令周期的第一个操作是取指令；
B.为了进行取指令操作，控制器需要得到相应的指令；
C.取指令操作是控制器自动进行的；
D.指令周期的第一个操作是取数据。
18.I/O 与主主机交换信息的方式中， DMA方式的特点是 ______。
A.CPU与设备串行工作，传送与主程序串行工作；
B.CPU与设备并行工作，传送与主程序串行工作；
C.CPU与设备并行工作，传送与主程序并行工作；
D.CPU与设备串行工作，传送与主程序并行工作。
19.若 9BH表示移码（含 1 位符号位）．其对应的十进制数是 ______。
A. 27
B. -27
C. -101
D. 101
20.计算机系统中的存贮器系统是指______。
A. RAM存贮器
B. ROM存贮器
C. 主存贮器
D. cache 、主存贮器和外存贮器
21. EEPROM的意义是
（）。
A. 只读存储器 C. 可编程只读存储器
B. 可擦可编程只读存储器 D. 电可擦可编程只读存储器
22. 一个 16K× 32 位的存储器，其地址线和数据线的总和是（）。
A. 48
B. 46
C. 36
D. 32
23. 某计算机字长是 16 位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是（）。
A. 512K
B. 1M
C. 512KB
D. 1MB
24.相联存贮器是按 ______ 进行寻址的存贮器。
A. 地址方式
B. 堆栈方式
C. 内容指定方式
D. 地址与堆栈方式
25.浮点数的表示范围和精度取决于（）。
A.阶码的位数和尾数的机器数形式；
B.阶码的机器数形式和尾数的位数；
C.阶码的位数和尾数的位数；
D.阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。
26.以下叙述 ______是正确的。
A.外部设备一旦发出中断请求，便立即得到CPU的响应；
B.外部设备一旦发出中断请求， CPU应立即响应；
C.中断方式一般用于处理随机出现的服务请求；
D.程序查询用于键盘中断。
27.加法器采用先行进位的目的是 ______ 。
A. 优化加法器的结构；
B. 节省器材；
C. 加速传递进位信号；
D. 增强加法器结构。
28. 变址寻址方式中，操作数的有效地址是______。
A. 基址寄存器内容加上形式地址（位移量）；
B. 程序计数器内容加上形式地址；
C. 变址寄存器内容加上形式地址；
D. 寄存器内容加上形式地址。
29. 指令寄存器的位数取决于 ______。
A. 存储器的容量
B. 指令字长
C. 机器字长
D. 存储字长
30. 在大量数据传送中常用的且有效的检验法是。。
A. CRC码
B. 海明码
C. 偶校验码
D. 奇校验码
二、填空题
1． 32 位字长的浮点数，其中阶码8 位（含 1 位阶符），基值为2，尾数 24 位（含 1 位数符），则其对应的最大正数是【 1】，最小的绝对值是【2】；若机器数采用补码表示，且尾数为规格化形式，则对应的最小正数是【 3】，最小负数是【 4】。（均用十进制表示）
2．一般 8 位的微型机系统以16 位来表示地址，则该计算机系统有【5】个地址空间。3．主存和 cache 在存储管理上常用的替换算法有【6】、【7】等。
4．微指令的编码方式有多种，若其操作控制字段每 1 位代表一个微命令，这种编码方式称为【 8】编码方式。
5． CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做【9】，它常常用若干个【10】来表示，而后者又包含有若干个【11】。
6．实现机器指令的微程序一般存放在【控制存储器】中，而用户程序存放在【13】。7．若存储芯片容量为128K× 8 位，访问该芯片需要【14】位地址 , 假定该芯片在存储器中首地址为A0000H，末地址为【15】。
8．某 Cache 被成 256 块 ( 块号为 0-255) ，每个主存只与唯一的Cache 块对应，主存第N 块映射到Cache 的块号为 N Mod 256 ，这种映射称为【16】映射。
9．设 n =16 位（不包括符号位在内），补码 Booth 算法需做【 17】次移位，最多做【18】次加法。
10．CPU在【 19】时刻采样中断请求信号( 在开中断情况下) ，而在【 20】时刻去采样DMA
的总线请求信号
二、填空题（
【1】 2127×(1 -2 23 ) 【2】2 127 ×2 23 【3】2 128×21 【 4】 -2 127 【 5】65536 【 6】先进先出算法(FIFO) 【 7】近期最少使用算法LRU【 7】直接【 9】指令周期【 10 】机器周期【 11】时钟周期【 12】控制存储器【 13 】内存储器【 14 】 17 【 15】 BFFFFH 【 16】直接
【 17 】16 【 18 】 17 【 19】指令周期结束前【20】总线周期结束前三、计算题
1、设 x = + 11
， y = +
7
，试用变形补码计算 x + y。
16 16
答：∵ x = + 11 = ， y = + 7 =
16 16
∴ [x] 补=，[y] 补=
则 [x] 补+[y] 补= 00 .1011
+ 00 .0111
第一位符号位→ 01 .0010
溢出
此时，符号位为“ 01”，表示溢出，又因第一位符号位为“ 0”，表示结果的真正符号，故“ 01”表示正溢出。
2、设机器数字长为8 位（含一位符号），若 A=+15， B= +24，求 [A-B]补并还原成真值。
3、一个双面 5 英寸软盘片，每面40 个磁道，每磁道8 个扇区，每个扇区512 个字节，
试问盘片容量为多少该盘驱动器转速为600 转／分，则平均等待时间为多少最大传输速率为多少
软盘总容量＝面数×每面道数×每道扇区数×每扇区字节数
＝2× 40× 8×512＝ 320KB
平均等待时间为一转所需时间的一半，即
1/2 × (60 秒 /600) ＝ 50ms
盘每秒转10 圈，每圈读一个磁道，为512×8＝ 4096 字节，所以最大数据传输率为4096 字节× 10/S ＝ 40KB/S
4、假设阶码取3 位，尾数取 6 位 ( 均不包括符号位 ) ，机器数形式自定，浮点数运算规则计
算下式结果并给出真值。
5、在异步串行传送系统中，字符的格式为： 1 个起始位， 8 个数据位， 1 个校验位， 2
个停止位。若每秒传送120 个字符，试求传送的波特率和比特率。
波特率 =（1+8+1+2） *120=1440bps
比特率 =8*120=960bps
四、问答题
1．某机主存容量为 4M× 32 位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备129 种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址
方式。
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；
（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；
（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；
（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。
解：
（1）一地址指令格式为
OP M A
OP 操作码字段，共9 位，可反映 129 种操作；
M 寻址方式特征字段，共 3 位，可反映6 种寻址方式；
A 形式地址字段，共 32 –9 – 3=20 位
（2）直接寻址的最大范围为220 = 2048
（3）由于存储字长为32 位，故一次间址的寻址范围为232
相对寻址的位移量为– 1024 ~ + 1023
2．能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快，为什么
答：不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关，还与机器周期中所含的时钟周期数以及指令周期中所含的机器周期数有关。同样主频
的机器，由于机器周期所含时钟周期数不同，机器的速度也不同。机器周期中所含
时钟周期数少的机器，速度更快。
此外，机器的速度还和其他很多因素有关，如主存的速度、机器是否配有Cache、总线的数据传输率、以及机器是否采用流水技术等等。机器速度还可以用 MIPS（每秒执行百万条指令数）和 CPI（执行一条指令所需的时钟周期数来衡量）。
3．设某机配有 A、 B、c 三台设备，其优先顺序是 A， B， c，为改变中断处理次序，将
它们的屏蔽字分别设置为如表所示：
请按图中的时间轴给出的设备请求中断的时刻，画出cPu 执行程序的轨迹。设A、B 中断服务程序的执行时间均为20 us 。
4．程序查询方式和程序中断方式都要由程序实现外围设备的输入／输出，它们有何不同
程序查询方式是用户在程序中按排一段输入输出程序，它由I/O 指令、测试指令和转移指令等组成。CPU一旦启动I/O 后，就进入这段程序，时刻查询I/O 准备的情况，若未准备就绪就踏步等待；若准备就绪就实现传送。输入输出的全部过程中，CPU 停止自身的操作。
程序中断方式虽也要用程序实现外部设务的输入、输出，但它只是以中断服务程序
的形式插入到用户现行程序中。即CPU启动 I/O 后，继续自身的工作，不必查询I/O 的状态。而 I/O 被启动后，便进入自身的准备阶段，当其准备就绪时，向CPIJ提出中断请求，此时若满足条件， CPU 暂停现行程序，转入该设备的中断服务程序，在服务程序中
实现数据的传送。
5．设 CPU内有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和 CU(见下图 ), 写出间接寻址的取数指令LDA @X在取指周期、间指周期、执行周期的微操作命令。
取指周期： PC→MAR→ M,CU→ M,M→MDR→ IR
PC+1→ (PC)
间指周期： IR(Ad) → MAR→M,CU→ M,M→ MDR
执行周期： MDR→MAR→ M,CU→ M,M→ MDR→ R0
6、设主存容量为256K 字， CACHE容量为 2K 字，块长为4 个字。
（1）设计 CACHE的地址格式， CACHE中可装入多少块数据
（2）在直接映射方式下，设计设技主存地址格式。
（3）在四路组相联映射下，设计设技主存地址格式。
（4）在全相联映射下，设计设技主存地址格式。
解： (1) cache中可装入多少块数据=2K/4=512 块
(2)在直接映射方式下，设计主存地址格式为了
主存标记字块地址块内地址
79 2
(3)在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式为
主存标记组地址块内地址
97 2
(4)在全相联映射方式下，设计主存地址格式为
主存标记块内地址
16 2
设计算机采用直接映象cache，已知主存容量为
8 个字，每字32 位，试分析主存的地址格式。
4MB， cache 容量为4096B，字块长度为
五、设计题
设 CPU共有 16 根地址线， 8 根数据线，并用MREQ作访存控制信号（低电平有效），用WR 作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列芯片及各种门电路（门电路自定），如图所示。画出 CPU与存储器的连接图，要求：
A m A 0 A k A 0
G1 Y7
G 2A Y6
CS
ROM CS G 2B RAM
PD/Progr WE C
B
A Y0
D n D 0 D n D 0 74138译码器
ROM: 2K× 8位RAM: 1K× 4位，，为控制端
4K 8位×2K 8位×G1 G2A G 2B
C, B, A 为变量控制端
8K 8位×8K 8位×
32K 8位×16K 1位×
Y7Y0为输出端
4K 4位×
（1）存储芯片地址空间分配为：最小 4K 地址空间为系统程序区，相邻的 4K 地址空间为系统程序工作区，与系统程序工作区相邻的是24K 用户程序区；
（2）指出选用的存储芯片类型及数量；
（3）详细画出片选逻辑。
（1）根据主存地址空间分配为：）
A A
11 A
7
A
15
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最小 4K 4K× 8 位 ROM1 片0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 相邻 4K 4K× 4 位 RAM2 片0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 相邻 24K 8K× 8 位 RAM3 片0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
（ 2）选出所用芯片类型及数量
最小 4K 地址空间为系统程序区，选用 1 片 4K× 8 位 ROM芯片；
相邻的 4K 地址空间为系统程序工作区，选用 2 片 4K× 4 位 RAM芯片；
与系统程序工作区相邻的24K 为用户程序区，选用 3 片 8K× 8 位 RAM芯片。（ 3） CPU与存储芯片的连接图如图所示
+5V
MREQ
A 15
A 14
A
13
A 12
A
11
A 0 CPU
D 7
D 4
D 3 G1Y3
G
2A
Y 2
G 2B
Y 1
C
B
Y 0
A
4K×8位
ROM
&
&
1
4K×4位4K×4位8K×8位8K×8位8K×8位
RAM RAM RAM RAM RAM
D0 WR