杭州电子科技大学计算机组成原理期末样卷(A)

电子科技大学二零零九至二零一零学年第 二 学期期 末 考试数字逻辑设计及应用 课程考试题 A 卷（120分钟）考试形式：闭卷 考试日期2010年7月12日课程成绩构成：平时 20 分， 期中 20 分， 实验 0 分， 期末 60 分一、To fill your answers in the blanks （1’×25）1. If [X]10= - 110, then [X]two's-complement =[ ]2,[X]one's-complement =[ ]2. (Assumed the number system is 8-bit long) 2. Performing the following number system conversions: A. [10101100]2=[ 0 ]2421B. [1625]10=[01001 ]excess-3C. [ 1010011 ]GRAY =[10011000 ]8421BCD3. If ∑=C B A F ,,)6,3,2,1(, then F D ∑=C B A ,,( 1，4，5，6 )=C B A ,,∏(0，2，3，7 ).4. If the parameters of 74LS-series are defined as follows: V OL max = 0.5 V , V OH min = 2.7 V , V IL max = 0.8 V , V IH min = 2.0 V , then the low-state DC noise margin is 0.3V ,the high-state DC noise margin is 0.7V .5. Assigning 0 to Low and 1 to High is called positive logic. A CMOS XOR gate in positive logic is called XNOR gate in negative logic.6. A sequential circuit whose output depends on the state alone is called a Moore machine.7. To design a "001010" serial sequence generator by shift registers, the shift register should need 4 bit as least.8. If we use the simplest state assignment method for 130 sates, then we need at least8state variables.9. One state transition equation is Q*=JQ'+K'Q. If we use D flip-flop to complete the equation, the D input terminal of D flip-flop should be have the function D= JQ'+K'Q.10.Which state in Fig. 1 is ambiguous D11.A CMOS circuit is shown as Fig. 2, its logic function z= A’B’+ABFig. 1 Fig. 212.If number [A]two's-complement =01101010 and [B]one's-complement =1001, calculate [A-B]two's-complement and indicate whether or not overflow occurs.(Assumed the number system is 8-bit long)[A-B]two's-complement = 01110000, overflow no13. If a RAM’s capacity is 16K words × 8 bits, the address inputs should be 14bits; We need 8chips of 8K ⨯8 bits RAM to form a 16 K ⨯ 32 bits ROM..14. Which is the XOR gate of the following circuit A .15.There are 2n－n invalid states in an n-bit ring counter state diagram.16.An unused CMOS NOR input should be tied to logic Low level or 0 .17.The function of a DAC is translating the Digital inputs to the same value of analogoutputs.二、Complete the following truth table of taking a vote by A,B,C, when more than two of A,B,C approve a resolution, the resolution is passed; at the same time, the resolution can’t go through if A don’t agree.For A,B,C, assume 1 is indicated approval, 0 is indicated opposition. For the F,A B C F三、The circuit to the below realizes a combinational function F of four variables. Fill in the Karnaugh map of the logic function F realized by the multiplexer-based circuit. (6’)四、(A) Minimize the logic function expressionF = A·B + AC’ +B’·C+BC’+B’D+BD’+ADE(H+G) （5’）F = A·B + AC’ +B’·C+BC’+B’D+BD’ = A·(B ’C )’ +B’·C+BC’+B’D+BD’= A +B’·C+BC’+B’D+BD’+C ’D (或= A +B’·C+BC’+B’D+BD’+CD ’)= A +B’·C+BD’+C ’D (或= A + BC’+B’D +CD ’)(B) To find the minimum sum of product for F and use NAND-NAND gates to realize it （6’）),,,(Z Y X W F Π(1,3,4,6,9,11,12,14)------3分 F= X ’Z ’+XZ -----2分 =( X ’Z ’+XZ)’’=(( X ’Z ’)’(XZ)’)’ ------1分五、Realize the logic function using one chip of 74LS139 and two NAND gates.（8’）∑=)6,2(),,(C B A F ∑=)3,2,0(),,(E D C GF(A,B,C)=C’∑(1,3) ---- 3分 G(C,D,E)=C’∑(0,2,3) ----3分-六、Design a self-correcting modulo-6 counter with D flip-flops. Write out the excitation equations and output equation. Q2Q1Q0 denote the present states, Q2*Q1*Q0* denote the next states, Z denote the output. The state transition/output table is as following.（10’）Q2Q1Q0Q2*Q1*Q0*Z000 100 0100 110 0110 111 0111 011 0011 001 0001 000 1激励方程式：D2=Q0’（2分，错-2分）D1=Q2 （2分，错-2分）D0=Q1 （2分，错-2分）修改自启动：D2=Q0 +Q2Q1’（1分，错-1分）D1=Q2+Q1Q0’（1分，错-1分）D0=Q1+Q2Q0 （1分，错-1分）输出方程式：Z=Q1’Q0 （1分，错-1分）得分七、Construct a minimal state/output table for a moore sequential machine, that will detect the input sequences: x=101. If x=101 is detected, then Z=1.The input sequences DO NOT overlap one another. The states are denoted with S0~S3.（10’）For example:X：0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 ……Z：0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 ……state/output table八、Please write out the state/output table and the transition/output table and theexcitation/output table of this state machine.（states Q2 Q1=00~11, use the state name A~D ）（10’）Transition/output table State/output table Excitation/output table（4分） （3分） （3分）评分标准：转移/输出表正确，得4分；每错一处扣0.5分，扣完4分为止；由转移/输出表得到状态/输出表正确，得3分；每错一处扣0.5分，扣完3分为止；激励/输出表正确，得3分；每错一处扣0.5分，扣完3分为止。

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？略。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU一次能处理的数据位数。

它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。

它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。

如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。

它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。

（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。

（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。

供选择的词或短语：1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（CPU）4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。

《计算机组成原理A》期末综合练习题一、选择题1．长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为（ C ）。

C、后者可表示的数的范围大且精度高C2．程序计数器PC的位数取决于______，指令寄存器IR的位数取决于______。

（ B ）B、存储器的容量，指令字长C3．CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可采用（ C ）。

A、并行技术B、通信技术C、缓冲技术D、虚存技术C4．CPU通过指令访问Cache所用的程序地址叫做（ A ）。

A、逻辑地址B、物理地址C、虚拟地址D、真实地址C5．长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为(b)。

B、前者可表示的数的范围大但精低C6．从资源利用率和性能价格比考虑，指令流水线方案_______，多指令周期方案_______，单指令周期方案_______。

A．最好B．次之C．最不可取D．都差不多答案：A、B、CD1．定点数补码加法具有两个特点：一是符号位与数值位一起参与运算；二是相加后最高位上的进位（ B ）。

A、与数值位分别进行运算B、与数值位一起参与运算C、要舍去D、表示溢出D2．堆栈寻址的原则是（ B ）。

A、随意进出B、后进先出C、先进先出D、后进后出H1．汇编语言要经过（ C ）的翻译才能在计算机中执行。

A、编译程序B、数据库管理程序C、汇编程序D、文字处理程序H2．汇编语言要经过（C）的翻译才能在计算机中执行。

A．编译程序B．数据库管理程序C．汇编程序D．文字处理程序J1、计算机系统的输入输出接口是（B ）之间的交接界面。

A、CPU与寄存器B、主机和外围设备C、存储器与外围设备D、CPU与系统总线J2．计算机硬件能直接识别和运行的只能是(a)程序。

A、机器语言B、汇编语言C、高级语言D、VHDLJ3．机器数___B__中，零的表示形式是唯一的。

计算机组成原理期末考试及答案A卷基础知识(50分)1、名词解释(10分)机器字长SRAMEPROM指令系统微指令2、选择题(10分)1)设字长32位，使⽤IEEE格式，则阶码采⽤______表⽰。

A.补码B. 原码C. 移码D. 反码2) 四⽚74181ALU和⼀⽚74182CLA器件相配合，具有如下进位传递功能______。

A.形波进位B. 组内先⾏进位，组间先⾏进位C.组内先⾏进位，组间⾏波进位D. 组内形波进位，组间先⾏进位3) 某SARM芯⽚，其存储容量为64K×16位，该芯⽚的地址线数⽬和数据线数⽬分别是___。

A. 16, 16 B .16, 64, C. 64, 8 D. 64, 164)单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，另⼀个数常需采⽤______。

A. 堆栈寻址⽅式B. ⽴即寻址⽅式C. 隐含寻址⽅式D. 间接寻址⽅式微5)程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。

A.每⼀条机器指令由⼀条微指令来执⾏B.⼀段机器指令组成的程序可由⼀条微指令执⾏C.⼀条微指令由若⼲条机器指令组成D. 每⼀条机器指令由⼀段⽤微指令编成的微程序来解释执⾏3、填空题(10分)1）存储___①___并按__②____顺序执⾏，这是冯?诺依曼型计算机的⼯作原理。

2)相联存储器是按③访问的存储器。

3) 主存与cache的地址映射有__④___、⑤、⑥三种⽅式。

4)通常指令编码的第⼀个字段是⑦。

5) 异步通信⽅式可分为⑧、⑨、⑩三种类型。

4、问答题(20分)1)在计算机中，为什么要采⽤多级结构的存储器系统2)简述CPU的功能.3)试⽐较⽔平型微指令与垂直型微指令。

4)简述总线集中控制的优先权仲裁⽅式。

⼆、综合应⽤(50分)1、已知X=-0.1101,Y=0.1011,试⽤补码⼀位乘法计算X×Y (15分)2、指令格式如下所⽰。

OP为操作码字段，试分析指令格式特点。