计算机组成原理习题-5

前言

本文针对几道计算机基础知识题进行了解答,内容涉及存储系统、中断系统、总线系统等计算机核心知识模块,通过解题能够加深对计算机系统工作原理的理解,为后续课程的学习打下基础,答案来自网络搜集和ChatGPT,可能不完全正确

一、选择题（在每小题4个备选题中选出你认为正确的答案，少选和多选都不得分，单选题每小题1分，多选题每小题2分，共13分）

1.下面串行定点一位补码乘法器的描述中正确的句子有________

A.乘数寄存器R1必须是具有右移功能的移位寄存器，并设一附加位，其长期状态为“0”；

B.被乘数寄存器R2必须是右移功能的移位寄存器；

C.被乘数符号和乘数的符号都参加运算；

D.当计数器i=n+1时，完成乘法运算，但最后一步不移位，其中n为尾数位数。

答案:C

2.多总线结构的计算机系统，采用________方法，对提高系统的吞吐率最有效。

A.提高主存的速度 B.交叉编制多模块存储器

C.高速缓冲存储器 D.双端口存储器

答案:B

问题

3.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用________的时间。

A一个指令周期 B.一个总线周期

C.一个机器周期 D.一个存储周期

答案:D

4.以RS-232为接口，进行ASCII码字符传送，带有以为奇校验位和两个停止位，当波特率为9600波特时，字符传送率为________。

A.960 B.1371 C.873 D.480

答案:A

5.单向量中断与多向量中断区别在于________。

A.单向量中断是单一中断源的中断，而多向量中断是多中断源的处理入口。

B.单向量中断是单一中断处理入口，而多向量中断有多个中断源的处理入口。

C.单向量中断是单级中断，而多向量中断可实现多级中断。

D.单向量中断不能作为隐指令，而多向量中断可以形成隐指令。

答案:B

6.活动头磁盘存储器的平均存取时间是指________。

A.平均找道时间 B.最大找道时间加上最小找道时间

C.平均等待时间 D.平均找道时间加上平均等待时间

答案:D

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.提高外存储器的存取速度

C.扩大主存储器的存储空间，并能进行自主管理和调度

D.扩大外存储器的存储空间

答案:C

8.微指令控制器中，机器指令与微指令的关系是________。

A.每一条机器指令一条微指令来执行

B.一条微指令由若干条机器指令组成

C.每一条机器指令由一条微指令的源程序来解释执行

D.一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行

答案:B

9.模2补码相加，当________溢出（2分）

A.小数最高位有进位而符号位无进位。

B.小数最高位有进位且符号位也有进位。

C.小数最高位无进位而符号位有进位。

D.小数最高位无进位而符号位也无进位。

答案

模2补码相加,当小数最高位有进位且符号位也有进位时发生溢出。
所以此题的答案是B。
模2补码是表示负数的一种方法,它在正数的原码基础上,将最高位用作为符号位,0表示正数,1表示负数。
在模2补码加法中,如果小数部分最高位发生进位,同时符号位也发生进位,这说明结果超出了该补码能表示的范围,因此发生了算术溢出。
例如:

0110 (6)
1010 (-6)

1100 (发生溢出,正确结果应该是0000,即0)
所以此题的正确答案是B。

10.下面描述的是RISC机器基本概念中不正确的句子是________。（2分）

A.RISC机器一定是流水CPU B.RISC机器不一定是流水CPU

C.RISC机器有复杂的指令系统 D.CPU配置很多的通用寄存器

答案 C

二、填空题

1.字长为48位的一个浮点数，阶码用8位移码表示，尾数40位（其中入符号位）用补码表示（基数为2），则它的规格化数所能表示的数的范围为________；最小负数的二进制表示为________；最接近于“0”的正数为________。

1. 字长为48位的浮点数,阶码8位,尾数40位(含符号位)

• 阶码用8位移码表示,可表示-127 ~ 127
• 尾数部分用40位补码表示,正数范围是 0 ~ 2^39 - 1,负数范围是 -2^39 ~ -1
  所以规格化数能表示的范围是:
  2^−127 ~ (2 - 2^−40}) * 2^127
  最小负数的二进制表示为:
  1 000…000 (尾数部分全1)
  最接近0的正数为:
  0 000…001 (尾数部分只有最低位是1)
  所以:
  范围:2^−127 ~ (2 - 2^−40}) * 2^127
  最小负数:1 000…000
  最接近0的正数:0 000…001
  根据题目给出的信息，字长为48位，其中阶码用8位移码表示，尾数40位用补码表示。根据浮点数的表示方法，规格化数的阶码范围为-2^(k-1)+1 到 2^{(k-1)-2（其中k为阶码的位数，也就是8位），尾数范围为0到2}m-1（其中m为尾数的位数，也就是40位）。

根据题目给出的信息，阶码的移码位数为8位。
那么阶码的范围为-2^(8-1)+1
到 2^(8-1)
-2，即-127到127。尾数的范围为0到2^40-1。

规格化数的表示形式为：(-1)^s * 尾数 * 2^阶码（其中s为符号位）。

最小负数的二进制表示为： 符号位s=1，阶码为-127，尾数为0。所以最小负数的二进制表示为：1 10000001 0000000000000000000000000000000000000000。

最接近于“0”的正数，由于阶码为-127时尾数为0，所以最接近于“0”的正数的阶码为-126，尾数为最小的正数。即阶码为-126，尾数为1。

2.复合寻址方式是把________同________或________相结合而形成的寻址方式。

答案

间接寻址方式 相对寻址方式 变址寻址方式

3.串联堆栈与存储器堆栈的区别是：串联推栈一般不需要___，操作时堆栈的顶部________数据则________。

答案

串联堆栈与存储器堆栈的区别是:
串联堆栈一般不需要辅助存储器,操作时堆栈的顶部是链表头指针,PUSH时在头部插入新节点,POP时删除头部节点并返回其值。
解析:

• 串联堆栈使用链表结构,不需要额外的存储空间,而存储器堆栈需要辅助的存储器。
• 在串联堆栈中,堆栈顶部是链表的头指针,PUSH是在头部插入,POP是删除头部节点。
• 存储器堆栈的顶指针指向栈顶元素,PUSH是写入新元素,POP是返回当前元素并将顶指针减一。
  所以主要区别在于:

1. 串联堆栈不需要辅助存储器
2. 堆栈顶部是链表头指针
3. PUSH在头部插入,POP删除头部节点

4.PCI总线采用______协议和______仲裁策略,具有______能力。

答案

同步定时 集中式 自动配置

5.在单总线结构的计算机系统中，每个时刻只能有两个设备进行通信，在这两个设备中，获得总线控制权的设备叫________，由它指定并与通信的设备叫________

答案

主设备 从设备

6.高速缓存（CACHE）的组相连映象方式的实质是：组间为________映象，组内为________。

答案

直接映象 全相联映象

7.RAM的速度指标一般________来表示。

答案

存取周期

三、用CPU和相关器件构成一个数据采集系统。输入设备数据准备好后，给出就绪READY脉冲状态信号并送出8位并行数据，设计中断方式的输入几口电路，给出逻辑框图并说明数据输入过程。

解:

• 图中8位寄存器是数据端口，用来存放数据采集系统准备好的数据，时钟信号为寄存器的打人信号。寄存器的输出经三态门至CPU 的数据线。图中的中断请求触发器是D触发器，其数据端受Ready 控制。图中的地址译码可对接口电路中数据端口（8位寄存器）的地址进行译码，用于控制读数据（三态门控制端有效）和清0中断请求触发器。
• 数据输入过程如下:当数据采集系统已将数据送至8位寄存器时，发出Ready信号，该信号使中断请求触发器置1，并向CPU发中断请求INTR。CPU在每条指令执行阶段结束前查询到此信号。如果响应中断，便执行中断服务程序，通过输人指令，在地址译码输出(低)、RD(低)、M/IO（低)的条件下，或门输出低，打开三态门，将8位数据读入CPU，同时将中断请求触发器复位。

四、某机采用微程序控制方式，已知全机有48个微命令，控制存储器1024个，条件测试字占5位。

• 1.若采用直接控制的水平型微指令，请设计微指令的具体格式，并标明微指令字长。

• 2.若采用编码控制的水平型指令，已知48个微命令构成4个相斥类，分贝包含4个，16个，6个和22个微命令，其它条件不变，请设计微指令的具体格式，并标明所采用的译码器类型及微指令字长。
  解:
  1.采用直接控制的水平型微指令:
  48条微命令需要48位，控制存储器容量为1024，即地址位为10位，加上条件测试字5位，则微指令位数总共为:
  48 + 10 + 5 = 63
  具体格式为:
  

2.采用编码控制的水平型微指令:
4个微命令需要2位，16个微命令需要4位，6个微命令需要3位，22个微命令需要5位，所以4类相斥微命令共需要14位。
控制存储器10位加上5位条件测试字，所以微指令位数总共为:
14 + 10 + 5 = 29
具体格式为:

总结

通过这些基础知识题的练习,加深了对计算机系统存储、中断、总线等的理解,也练习了解题能力和科技文档的写作格式。这为后续课程的学习打下了基础。