计算机组成原理模拟试题（四）及参考答案#

一、 选择题#

1. 将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为______。 [ C ]

• A. 数值计算
• B. 辅助设计
• C. 数据处理
• D. 实时控制

2. 目前的计算机，从原理上讲______。 [ C ]

• A. 指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放
• B. 指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放
• C. 指令和数据都以二进制形式存放
• D. 指令和数据都以十进制形式存放

3. 根据国标规定，每个汉字在计算机内占用______存储。 [ B ]

• A. 一个字节
• B. 二个字节
• C. 三个字节
• D. 四个字节

4. 下列数中最小的数为______。 [ A ]

• A. （101001）2
• B. （52）8
• C. （2B）16
• D. （44）10

5. 存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于______。 [ D ]

• A. 存放程序
• B. 存放软件
• C. 存放微程序
• D. 存放程序和数据

6. 设X= —0.1011，则[X]补为______。 [ C ]

• A. 1.1011
• B. 1.0100
• C. 1.0101
• D. 1.1001

7. 下列数中最大的数是______。 [ B ]

• A. （10010101）2
• B. （227）8
• C. （96）16
• D. （143）10

8. 计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。 [ B ]

• A. 巴贝奇
• B. 冯·诺依曼
• C. 帕斯卡
• D. 贝尔

9. 在CPU 中，跟踪后继指令地指的寄存器是______。 [ B ]

• A. 指令寄存器
• B. 程序计数器
• C. 地址寄存器
• D. 状态条件寄存器

10. Pentium-3 是一种______。 [ A ]

• A. 64 位处理器
• B. 16 位处理器
• C. 准16 位处理器
• D. 32 位处理器

11. 三种集中式总线控制中，______方式对电路故障最敏感。 [ A ]

• A. 链式查询
• B. 计数器定时查询
• C. 独立请求

12. 外存储器与内存储器相比，外存储器______。 [ B ]

• A. 速度快，容量大，成本高
• B. 速度慢，容量大，成本低
• C. 速度快，容量小，成本高
• D. 速度慢，容量大，成本高

13. 一个 $256\text{K} \times 8$ 的存储器，其地址线和数据线总和为______。 [ C ]

• A. 16
• B. 18
• C. 26
• D. 20

14. 堆栈寻址方式中，设A 为累加器，SP 为堆栈指示器，MSP 为SP 指示的栈顶单元。如果进栈操作的动作顺序是（A） $\to$ MSP，(SP)-1 $\to$ SP。那么出栈操作的动作顺序应为______。 [ B ]

• A. (MSP) $\to$ A，(SP)+1 $\to$ SP
• B. (SP)+1 $\to$ SP，(MSP) $\to$ A
• C. (SP-1) $\to$ SP，(MSP) $\to$ A
• D. (MSP) $\to$ A，（SP）-1 $\to$ SP

15. 当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O 指令组。 [ A ]

• A. 统一编址法
• B. 单独编址法
• C. 两者都是
• D. 两者都不是

16. 下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。 [ A ]

• A. 一旦有中断请求出现，CPU 立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求
• B. CPU 响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序
• C. 中断方式一般适用于随机出现的服务
• D. 为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作

17. 下面叙述中，______是正确的。 [ B ]

• A. 总线一定要和接口相连
• B. 接口一定要和总线相连
• C. 通道可以替代接口
• D. 总线始终由CPU 控制和管理

18. 在下述指令中，I 为间接寻址，______指令包含的CPU 周期数最多。 [ C ]

• A. CLA
• B. ADD 30
• C. STA I 31
• D. JMP 21

19. 设寄存器位数为8 位，机器数采用补码形式（含一位符号位）。对应于十进制数-27，寄存器内为______。 [ C ]

• A. 27H
• B. 9BH
• C. E5H
• D. 5AH

20. 某存储器芯片的存储容量为 $8\text{K} \times 12$ 位，则它的地址线为____。 [ C ]

• A. 11
• B. 12
• C. 13
• D. 14

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二、 填空题#

1. 计算机软件一般分为两大类：一类叫 A. 系统软件，另一类叫 B. 应用软件。操作系统属于 C. 系统软件 类。
2. 一位十进制数，用BCD 码表示需 A. 4 位二进制码，用ASCII 码表示需 B. 7 位二进制码。
3. 主存储器容量通常以KB 表示，其中K= A. $2^{10}$;硬盘容量通常以GB 表示，其中G= B. $2^{30}$。
4. RISC 的中文含义是 A. 精简指令系统计算机, CISC 的中文含义是 B. 复杂指令系统计算机。
5. 主存储器的性能指标主要是存储容量、 A. 存取时间、 B. 存储周期 和 C. 存储器带宽。
6. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在 A. 字向 和 B. 位向 两方面进行扩充才能满足实际需求。
7. 指令寻址的基本方式有两种， A. 顺序寻址方式 和 B. 跳跃寻址方式。
8. 存储器和CPU 连接时，要完成 A. 地址线 的连接； B. 数据线 的连接和 C. 控制线 的连接，方能正常工作。
9. 操作控制器的功能是根据指令操作码和 A. 时序信号，产生各种操作控制信号，从而完成 B. 取指令 和执行指令的控制。

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三、 简答题#

题目1：指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。#

• 时间上区分：取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。

• 空间上区分：从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）；从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。

题目2：什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？#

• 指令周期：完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。

• 机器周期：也称为CPU 周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。

• 时钟周期：时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T 周期，是处理操作的最基本单位。

相互关系公式： $\text{一个指令周期} = \sum \text{若干个机器周期}$

$\text{一个机器周期} = \sum \text{若干个时钟周期(T周期)}$

题目3：简要描述外设进行DMA 操作的过程及DMA 方式的主要优点。#

操作过程：

1. 外设发出DMA 请求；

2. CPU 响应请求，DMA 控制器从CPU 接管总线的控制；

3. 由DMA 控制器执行数据传送操作；

4. 向CPU 报告DMA 操作结束。

主要优点：

• 数据传送速度快。

题目4：在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？#

• 最快与最慢：寄存器-寄存器型执行速度最快，存储器-存储器型执行速度最慢。

• 原因分析：因为寄存器-寄存器型的操作数在寄存器中，而存储器-存储器型的操作数在存储器中。访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长得多。

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四、 应用题 / 计算题#

题目1：求十进制数-113 的原码表示，反码表示，补码表示和移码表示（用8 位二进制表示，并设最高位为符号位，真值为7 位）。#

解题步骤：

• 原码：$11110001$
• 反码：$10001110$
• 补码：$10001111$
• 移码：$00001111$

题目2：某机指令格式如图所示：#

OP (15~10)	X (9~8)	D (7~0)

图中X 为寻址特征位，且X=0 时，不变址；X=1 时，用变址寄存器X1进行变址；X=2 时，用变址寄存器X2进行变址；X=3 时，相对寻址。设（PC）=1234H，（X1）=0037H, (X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址（均用十六进制表示，H 表示十六进制） (1)4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H

解题步骤：

1. (1) 4420H：$X=0$ (D=20H) $\to$ 有效地址 = $0020\text{H}$
2. (2) 2244H：$X=2$ (D=44H) $\to$ 有效地址 = $(\text{X2}) + 44\text{H} = 1122\text{H} + 44\text{H} = 1166\text{H}$
3. (3) 1322H：$X=3$ (D=22H) $\to$ 有效地址 = $(\text{PC}) + 22\text{H} = 1234\text{H} + 22\text{H} = 1256\text{H}$
4. (4) 3521H：$X=1$ (D=21H) $\to$ 有效地址 = $(\text{X1}) + 21\text{H} = 0037\text{H} + 21\text{H} = 0058\text{H}$
5. (5) 6723H：$X=3$ (D=23H) $\to$ 有效地址 = $(\text{PC}) + 23\text{H} = 1234\text{H} + 23\text{H} = 1257\text{H}$

题目3：将十进制数 $354\frac{5}{8}$ 转换成二进制数、八进制数、十六进制数和BCD 数。#

解题步骤：

• 十六进制：$(354\frac{5}{8})_{10} = (162.\text{A})_{16}$
• 二进制：$(354\frac{5}{8})_{10} = (101100010.1010)_2$
• 八进制：$(354\frac{5}{8})_{10} = (542.5)_8$
• BCD数：$(354\frac{5}{8})_{10} = (354.625)_{10} = (0011\ 0101\ 0100 . 0110\ 0010\ 0101)_{\text{BCD}}$

题目4：浮点数格式如下：1 位阶符，6 位阶码，1 位数符，8 位尾数，请写出浮点数所能表示的范围（只考虑正数值）。#

解题步骤：

• 最小值： $2^{-111111} \times 0.00000001$

• 最大值： $2^{111111} \times 0.11111111$

题目5：现有一 $64\text{K} \times 2$ 位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的存储器,应如何安排地址线和数据线引脚的数目，使两者之和最小。并说明有几种解答。#

解题步骤： 设地址线为 $x$ 根、数据线为 $y$ 根，则容量关系为：

$2^x \times y = 64\text{K} \times 2 = 128\text{K}$

• 若 $y = 1$，则 $x = 17$，引脚之和 = $17 + 1 = 18$；
• 若 $y = 2$，则 $x = 16$，引脚之和 = $16 + 2 = 18$；
• 若 $y = 4$，则 $x = 15$，引脚之和 = $15 + 4 = 19$；
• 若 $y = 8$，则 $x = 14$，引脚之和 = $14 + 8 = 22$。

结论：当数据线为 1 或 2 时，引脚之和最小为 18，共有 2 种解答。

题目6：异步通信方式传送ASCII 码，数据位8 位，奇校验1 位，停止位1 位。计算当波特率为4800 时，字符传送的速率是多少？每个数据位的时间长度是多少？数据位的传送速率是多少？#

解题步骤：

1. 每个字符格式包含：$8 + 1 + 1 = 10$ 个位。

2. 字符传送速率： $\frac{4800 \text{ 波特}}{10} = 480 \text{ 字符/秒}$

3. 每个数据位时间长度 T： $T = \frac{1}{4800} \approx 0.208\text{ms}$

4. 数据位传送速率： $8 \times 480 = 3840 \text{ 位/秒}$

题目7：已知某8 位机的主存采用半导体存储器，地址码为18 位，采用 $4\text{K} \times 4$ 位的SRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条形式，问：（1）若每个模块条为 $32\text{K} \times 8$ 位，共需几个模块条？（2）每个模块条内有多少片RAM 芯片?（3）主存共需多少RAM 芯片？CPU 需使用几根地址线来选择各模块？使用何种译码器？#

解题步骤：

1. 模块条数：最大主存容量为 $2^{18} \times 8\text{位} = 256\text{K} \times 8\text{位}$。所需模块条数 = $\frac{256\text{K} \times 8}{32\text{K} \times 8} = 8$ 个模块条。
2. 每模块条芯片数：$\frac{32\text{K} \times 8}{4\text{K} \times 4} = 16$ 片芯片。
3. 总芯片数与译码器：总共需要 $8 \times 16 = 128$ 片芯片。为了选择 8 个各模块，CPU 需使用 3 根地址线，并选用 3:8 译码器。

题目8：画出中断处理过程流程图。#

解题步骤：

   [取指令]
      │
   [执行指令]
      │
┌─────┴─────┐
│ 否     是 │ ──> [有中断请求?]
│           │        │ 是
│           │     [中断响应]
│           │        │
│           │     [关中断 (中断屏蔽置位)]
│           │        │
│           │     [转移到中断服务子程序]
│           │        │
│           │     [保存CPU现场]
│           │        │
│           │     [设备服务]
│           │        │
│           │     [恢复CPU现场]
│           │        │
│           │     [开中断 (中断屏蔽复位)]
│           │        │
└─────┬─────┘ <──────┘
      │
  [中断周期结束]