計算機組成原理考研試卷（四）及答案

一、選擇題（共20分,每題1分）

1.一條指令中包含的信息有o

A.操作碼、控制碼；

B.操作碼、向量地址；

C.操作碼、地址碼。

2.在各種異步通信方式中，速度最快。

A.全互鎖；

B.半互鎖；

C.不互鎖。

3.一個512KB的存儲器，其地址線和數據線的總和是o

A.I7;

B.19;

C.27o

4.在下列因素中，與Cache的命中率無關的是。

A.Cache塊的大小；

B.Cache的容量;

C.主存的存取時間。

5.在計數器定時查詢方式下，若計數從0開始，則。

A.設備號小的優先級高；

B.每個設備使用總線的機會相等；

C.設備號大的優先級高。

6.Cache的地址映象中，若主存中的任一塊均可映射到Cache內的任一塊的位置上，稱

作。

A.直接映象；

B.全相聯映象；

C.組相聯映象。

7.中斷服務程序的最后一條指令是o

A.轉移指令；

B.出棧指令；

C.中斷返回指令。

8.微指令操作控制字段的每一位代表一個控制信號，這種微程序的控制（編碼）方式是

A.字段直接編碼；

B.直接編碼；

C.混合編碼。

9.在取指令操作之后，程序計數器中存放的是

A.當前指令的地址；

B.程序中指令的數量；

C.下一條指令的地址。

10.以下敘述中是正確的。

A.RISC機一定采用流水技術；

B.采用流水技術的機器一定是RISC機；

C.CISC機一定不采用流水技術。

11.在一地址格式的指令中，下列是正確的。

A.僅有一個操作數，其地址由指令的地址碼提供；

B.可能有一個操作數，也可能有兩個操作數；

C.一定有兩個操作數，另一個是隱含的。

12.在浮點機中，判斷原碼規格化形式的原則是

A.尾數的符號位與第一數位不同；

B.尾數的第一數位為1,數符任意；

C.尾數的符號位與第一數位相同；

D.階符與數符不同。

13.1/0采用不統一編址時，進行輸入輸出操作的指令是—

A.控制指令;

B.訪存指令；

C.輸入輸出指令。

14.設機器字長為64位，存儲容量為128MB,若按字編址，它的尋址范圍是

A.16MB;

B.16M;

C.32M。

15.尋址便于處理數組問題。

A.間接尋址；

B.變址尋址；

C.相對尋址。

16.超標量技術是o

A.縮短原來流水線的處埋器周期；

B.在每個時鐘周期內同時并發多條指令；

C.把多條能并行操作的指令組合成一條具有多個操作碼字段的指令。

17.以下敘述中是錯誤的。

A.取指令操作是控制器固有的功能，不需要在操作碼控制下完成；

B.所有指令的取指令操作都是相同的;

C.在指令長度相同的情況下，所有指令的取指操作都是相同的。

18.1/0與主機交換信息的方式中，中斷方式的特點是。

A.CPU與設備串行工作，傳送與主程序串行工作；

B.CPU與設備并行工作，傳送與主程序串行工作；

C.CPU與設備并行工作，傳送與主程序并行工作。

19.設寄存器內容為11111111,若它等于+127,則為。

A.原碼;

B.補碼;

C.反碼；

D.移碼。

20.設機器數采用補碼形式（含1位符號位），若寄存器內容為9BH,則對應的十進制數

為o

A.-27;

B.-97;

C.-101;

D.155。

二、填空題（共20分,每空1分）

1.DMA的數據塊傳送可分為A、B和C階段。

2.設n=16（不包括符號位），機器完成一次加和移位各需100ns,則原碼一位乘最多需

Ans,補碼Booth算法最多需Bns。

3.設相對尋址的轉移指令占2個字節，第一字節為操作碼，第二字節是位移量（用補碼

表示），每當CPU從存儲器取出一個字節時，即自動完成（pc）+1-pc。設當前指令地址為

3OO8H,要求轉移到300FH,則該轉移指令第二字節的內容應為A。若當前指令地

址為300FH,要求轉移到3004H,則該轉移指令第二字節的內容為B。

4.設浮點數階碼為8位（含1位階符），用移碼表示，尾數為24位（含1位數符），用補碼

規格化表示，則對應其最大正數的機器數形式為A,真值為B（十進制表示）;

對應其絕對值最小負數的機器數形式為C,真值為D（十進制表示）。

5.1/0的編址方式可分為A和B兩大類，前者需有獨立的I/O指令，

后者可通過C指令和設備交換信息。

6.動態RAM靠A的原理存儲信息，因此一般在B時間內必須刷新一

次，刷新與C址有關，該地址由D給出。

7.在微程序控制器中，一條機器指令對應一個A,若某機有35條機器指令，

通常可對應B。

三、解釋下列概念（共10分,每題2分）

1.CMAR

2.總線

3.指令流水

4.單重分組跳躍進位

5.尋址方式

四、計算題（6分）

設某機主頻為8MHz,每個機器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有2.5個機

器周期，試問該機的平均指令執行速度為多少MIPS?若機器主頻不變，但每個機器周期平均

含4個時鐘周期，每條指令平均有5個機器周期，則該機的平均指令執行速度又是多少

MIPS?

五、簡答題（共20分）

1.CPU包括哪幾個工作周期?每個工作周期的作用是什么。（4分）

2.什么是指令周期、機器周期和時鐘周期?三者有何關系？（6分）

3.某機有五個中斷源，按中斷響應的優先順序由高到低為L0,Ll,L2,L3,L4,現要求優

先順序改為L3,L2,L4,L1,LO,寫出各中斷源的屏蔽字。（5分）

屏蔽字

中斷源

01234

L0

L1

L2

L3

L4

4.某機主存容量為4Mxi6位，且存儲字長等于指令字長，若該機的指令系統具備56種操

作。操作碼位數固定，且具有直接、間接、立即、相對、變址五種尋址方式。（5分）

（1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；

（2）該指令直接尋址的最大范圍（十進制表示）；

⑶一次間址的尋址范圍（十進制表示）;

（4）相對尋址的位移量（十進制表示）。

六、問答題（共15分）

1.按序寫出完成一條加法指令ADDa（a為主存地址）兩種控制器所發出的微操作命令及

節拍安排。（8分）

2.假設磁盤采用DMA方式與主機交換信息，其傳輸速率為2MB/S,而且DMA的預處理需

1000個時鐘周期，DMA完成傳送后處理中斷需500個時鐘周期。如果平均傳輸的數據長

度為4KB,試問在硬盤工作時，50MHz的處理器需用多少時間比率進行DMA輔助操作（預

處理和后處理）。（7分）（輸入輸出4）

七、設計題（10分）

設CPU共有16根地址線，8根數據線，并用面作訪存控制信號（低電平有效），用

而作讀寫控制信號（高電平為讀，低電平為寫）。現有下列芯片及各種門電路（門電路自定）,

如圖所示。

RAM:IK4位

ROM:2K8位'為挖制端

2K8位

8K8位

8K8位C.RA為變量控制端

32K8位

16Kl位

f……匕為輸出端

4K4位

畫出CPU與存儲器的連接圖，要求:

（1）存儲芯片地址空間分配為：0—2047為系統程序區;2048?8191為用戶程序區。

(2)指出選用的存儲芯片類型及數量;

（3）詳細畫出片選邏輯。

一、選擇題（共20分,每題1分）

l.C2.C3.C4.C5.A6.B7.C

8.B9.C1O.All.B12.B13.CI4.B

15.B16.B17.B18.B19.D20.C

二、填空題（共20分,每空1分）

I.A.預處理B.數據傳送C.后處理

2.A.3200B.33OO

3.A.05HB.F3H

........1（23個1）

B.2%（1-2號

C.0,0000000;1.01.......1（22個1）

D.x（2"+2勺

5.A.不統一編址B.統一編址C.訪存

6.A.電容存儲電荷B.2mse.行D.刷新地址計數器

7.A.微程序B.38個微程序。

三、名詞解釋（20分）

1.答：CMAR控制存儲器地址寄存器，用于存放微指令的地址，當采用增量計數器法

形成后繼微指令地址時，CMAR有計數功能。

2.答：總線是連接多個部件（模塊）的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質。

3.答：指令流水就是改變各條指令按順序串行執行的規則，使機器在執行上一條指令的

同時，取出下一條指令，即上一條指令的執行周期和下一條指令的取指周期同時進行。

4.答：n位全加器分成若干小組，小組內的進位同時產生，小組與小組之間采用串行進

位。

5.答：是指確定本條指令的數據地址，以及下一條將要執行的指令地址的方法。

四、計算題（共5分）

答：根據主頻為8MHz,得時鐘周期為1/8=0.1254,機器周期為0.125x2=0.25圈,

指令周期為025x2.5=0.625圈。（2分）

⑴平均指令執行速度為1/0.625=1.6MIPS。（1分）

（2）若機器主頻不變，機器周期含4個時鐘周期，每條指令平均含5個機器周期，則指

令周期為0.125x4x5=2.5?s,故平均指令執行速度為1/2.5=0.4MIPS。（2分）

五、簡答題（共20分）

1.（4分）答：取指周期是為了我指令（I分）

間址周期是為了取有效地址（1分）

執行周期是為了取操作數（1分）

中斷周期是為了保存程序斷點（1分）

2.（6分）答：指令周期是CPU取出并執行一條指令所需的全部時間，即完成一條指令

的時間。（1分）

機器周期是所有指令執行過程中的一個基準時間，通常以存取周期作為機器周期。（1

分）

時鐘周期是機器主頻的倒數，也可稱為節拍，它是控制計算機操咋的最小單位時間。（I

分）

一個指令周期包含若干個機潛周期，一個機器周期又包含若干個時鐘周期，每個指令周

期內的機器周期數可以不等，每個機器周期內的時鐘周期數也可以不等。（3分）

3.（5分）答：（每寫對一個屏蔽字1分）

設屏蔽位為力”時表示對應的中斷源被屏蔽，屏蔽字排列如下：

屏蔽字

中斷源

01234

L010000

L111000

L211101

L311111

L411001

4.（5分）答：

（1）一地址指令格式為（1分）

OPMA

OP操作碼字段，共6位，可反映56種操作；M尋址方式特征字段，共3位，可反

映5種尋址方式；A形式地址字段，共16-6-3=7位（1分）

（2）直接尋址的最大范圍為2=128（1分）

2,6=65536(1分)

（3）由于存儲字長為16位，故一次間址的尋址范圍為

（4）相對尋址的位移量為-64~+63（1分）

六、問答題（共15分）

1.（8分）組合邏輯控制器完成ADDa指令的微操作命令及節拍安排為:

取指周期（2分）

TOPJMAR,JR

T1M(MAR)—>MDR,(PC)+1-PC

T2MDR-IR,OP(IR)->ID

執行周期（2分）

TOAd(IR)->MAR,1->R(即a—MAR)

TIM(MAR)一MDR

T2（ACC）+（MDR）一ACC

微程序控制器完成ADDa指令的微操作命令及節拍安排為:

取指周期（2分）

TOPCTMAR,JR

T1Ad(CMDR)->CMAR

T2M(MAR)TMDR,(PC)+1->PC

T3Ad(CMDR)->CMAR

T4MDRfR

T5OP(IR)一微地址形成部件一CMAR

執行周期(2分)

TOAd(IR)->MAR,1->R(即a—MAR)

TlAd(CMDR)-CMAR

T2M(MAR)TMDR

T3Ad(CMDR)-CMAR

T4(ACC)+(MDR)->ACC

T5Ad(CMDR)-CMAR

2.(7分)DMA傳送過程包括預處埋、數據傳送和后處埋二個階段。傳送4KB的數據長度