《计算机组成原理》模拟题1
一、名词解释
1．总线 2．指令系统 3．微指令 4．溢出
二、填空题
1．按冯·诺依曼设计原则，其硬件是由（）、（）、（）、（）和（）组成。
2．计算机系统是由（）和（）两大部分构成。
3．计算机最主要的三大性能指标是（）、（）、和（）。
4．一个完善的指令系统应满足（）、（）、（）、和（）的要求。
5．堆栈的硬件是由（）和（）构成，存取是按（）原则。
6．通常控制器的设计可分为（）和（），前者采用的核心器件是（），后者采用的核心器件是（）。
7．主机与外设的连接方式有（）、（）和（）。
8．目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是（）和（）。
三、简答题
1．简述中断的处理过程。它与程序查询方式有何不同点？
2．按通道的工作方式，通道分哪几类？简述其特点。
3．画图说明存储系统的层次结构，并说明各种存储器的特点。
参考答案：
1．答案要点：中断的处理过程大致可分为五个步骤：
中断请求 2）中断排队 3）中断响应 4）中断处理 5）中断返回
与程序查询方式的不同点：
1）在程序中断方式下，CPU和外设可并行工作；而程序查询方式下，CPU与外设是串行工作的。
2）程序中断方式适合于对外界随机事件的处理。而程序查询方式不具备这样的 能力。
2．答案要点：按通道的工作方式，通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。
特点：字节多路通道：1）有多个子通道，设备间可（分时）并行操作。2）数据以字节为单位交叉传送。3）适合于连接大量的低速设备。
选择通道：1）被选中的外设采用独占方式使用通道。2）数据以成组（数据块）方式进行传输。3）适合于连接高速外设。
数组多路通道：是将前二者的优点结合在一起的一种通道结构。数组多路通道含有多个子通道，可同时执行多个通道程序，数据以成组方式进行传送。既具有多路并行操作能力，又有很高的数据传输率，可用来连接多台中高速的外设。
3．答案要点：存储系统的层次结构如图所示： 存储器的特点：1）高速缓存：存放当前要执行的程序和数据。速度快，可与CPU速度匹配；存储容量较小。成本高。
2）主存储器：存放正在执行的程序和数据，CPU可直接访问，容量较大，速度较高，每位价格介于高速缓存和辅存之间。
3）辅助存储器：存放当前暂不参与运行的程序和数据文件，CPU不能直接访问；容量极大而速度较低，单位成本低。
四、计算题
已知x = -0.10101,y = +0.11011，符号用双符号位表示。
求 1．[X ]原=？ [Y]原=？
2．[X ]补=？ [Y]补=？
3．[X+Y]补 =？ [X-Y]补 =？ 并分别讨论其溢出情况。
1）写出补码一位乘的运算步骤。
2）与原码乘法运算有何不同？
3）写出补码乘法运算器的基本部件。
参考答案：
已知x = -0.10101,y = +0.11011，符号用双符号位表示。
答案要点：1．[X ]原=11.10101 [Y]原=00.11011
2．[X ]补=11.01011 [Y]补=00.11011
3．[X+Y]补 =[X ]补 +[Y]补= 11.01011+00.11011=00.00110 结果的两个符号位相同，无溢出。
[X-Y]补 =[X ]补 +[-Y]补= 11.01011+11.00101=10.10000结果的两个符号位不相同，为10，产生下溢。
2）与原码乘法运算有何不同？
答案要点：① 补码乘法：运算结果的符号位无需单独处理；而原码乘法：结果的符号位需单独处理。
② 原码乘法：位于乘数寄存器末位的乘数作为判断位；而补码乘法则是以乘数寄存器最末两位作判断位。
③ 若乘数的有效尾数n位。原码乘法须做n次加法，n次移位；而补码乘法则需n+1次加法，n次移位。
3）写出补码乘法运算器的基本部件。
答案要点：所用的基本部件：① 存放部分积累加和的寄存器；② 存放乘数（具备移位功能）和被乘数的寄存器；③加法器；④ 移位器；⑤ 计数器。五、设计题
采用32K×32 的RAM芯片，构成128K×64的存储器。
画出存储器的逻辑框图。
图中标明信号线的种类、方向、条数。
参考答案：
答案要点：图略
六、综合应用题
在模型机的数据通路上，对于指令ADD X(R1)，(R2)+，回答下列问题：
1．写出指令的执行流程。
2．写出目的周期的全部数据通路。
参考答案：
答案要点：1、2）指令的执行流程及目的周期的数据通路：
↓
FT0：M→MBR→IR
↓
FT1：PC+1→PC
↓
ST0：PC→MAR
↓
ST1：M→MBR→C
↓
ST2：PC+1→PC
↓
ST3：C+R1→MAR
↓
ST4：M→MBR→C
↓
DT0：R2→MAR ；R2→A选择器，S0-3，M，DM，CPMAR
↓
DT1：M→MBR→D ；R/W，SMBR，MBR→B选择器，S0-3，M，DM，CPD
↓
DT2：R2+1→R2 ；R2→A选择器，S0-3，M，C0，DM，CPR2
↓
ET0：C+D→MBR
↓
ET1：MBR→M
↓
ET2：PC→MAR
一、名词解释
1．总线 2．指令系统 3．微指令 4．溢出
二、填空题
1．按冯·诺依曼设计原则，其硬件是由（）、（）、（）、（）和（）组成。
2．计算机系统是由（）和（）两大部分构成。
3．计算机最主要的三大性能指标是（）、（）、和（）。
4．一个完善的指令系统应满足（）、（）、（）、和（）的要求。
5．堆栈的硬件是由（）和（）构成，存取是按（）原则。
6．通常控制器的设计可分为（）和（），前者采用的核心器件是（），后者采用的核心器件是（）。
7．主机与外设的连接方式有（）、（）和（）。
8．目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是（）和（）。
三、简答题
1．简述中断的处理过程。它与程序查询方式有何不同点？
2．按通道的工作方式，通道分哪几类？简述其特点。
3．画图说明存储系统的层次结构，并说明各种存储器的特点。
参考答案：
1．答案要点：中断的处理过程大致可分为五个步骤：
中断请求 2）中断排队 3）中断响应 4）中断处理 5）中断返回
与程序查询方式的不同点：
1）在程序中断方式下，CPU和外设可并行工作；而程序查询方式下，CPU与外设是串行工作的。
2）程序中断方式适合于对外界随机事件的处理。而程序查询方式不具备这样的 能力。
2．答案要点：按通道的工作方式，通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。
特点：字节多路通道：1）有多个子通道，设备间可（分时）并行操作。2）数据以字节为单位交叉传送。3）适合于连接大量的低速设备。
选择通道：1）被选中的外设采用独占方式使用通道。2）数据以成组（数据块）方式进行传输。3）适合于连接高速外设。
数组多路通道：是将前二者的优点结合在一起的一种通道结构。数组多路通道含有多个子通道，可同时执行多个通道程序，数据以成组方式进行传送。既具有多路并行操作能力，又有很高的数据传输率，可用来连接多台中高速的外设。
3．答案要点：存储系统的层次结构如图所示： 存储器的特点：1）高速缓存：存放当前要执行的程序和数据。速度快，可与CPU速度匹配；存储容量较小。成本高。
2）主存储器：存放正在执行的程序和数据，CPU可直接访问，容量较大，速度较高，每位价格介于高速缓存和辅存之间。
3）辅助存储器：存放当前暂不参与运行的程序和数据文件，CPU不能直接访问；容量极大而速度较低，单位成本低。
四、计算题
已知x = -0.10101,y = +0.11011，符号用双符号位表示。
求 1．[X ]原=？ [Y]原=？
2．[X ]补=？ [Y]补=？
3．[X+Y]补 =？ [X-Y]补 =？ 并分别讨论其溢出情况。
1）写出补码一位乘的运算步骤。
2）与原码乘法运算有何不同？
3）写出补码乘法运算器的基本部件。
参考答案：
已知x = -0.10101,y = +0.11011，符号用双符号位表示。
答案要点：1．[X ]原=11.10101 [Y]原=00.11011
2．[X ]补=11.01011 [Y]补=00.11011
3．[X+Y]补 =[X ]补 +[Y]补= 11.01011+00.11011=00.00110 结果的两个符号位相同，无溢出。
[X-Y]补 =[X ]补 +[-Y]补= 11.01011+11.00101=10.10000结果的两个符号位不相同，为10，产生下溢。
2）与原码乘法运算有何不同？
答案要点：① 补码乘法：运算结果的符号位无需单独处理；而原码乘法：结果的符号位需单独处理。
② 原码乘法：位于乘数寄存器末位的乘数作为判断位；而补码乘法则是以乘数寄存器最末两位作判断位。
③ 若乘数的有效尾数n位。原码乘法须做n次加法，n次移位；而补码乘法则需n+1次加法，n次移位。
3）写出补码乘法运算器的基本部件。
答案要点：所用的基本部件：① 存放部分积累加和的寄存器；② 存放乘数（具备移位功能）和被乘数的寄存器；③加法器；④ 移位器；⑤ 计数器。五、设计题
采用32K×32 的RAM芯片，构成128K×64的存储器。
画出存储器的逻辑框图。
图中标明信号线的种类、方向、条数。
参考答案：
答案要点：图略
六、综合应用题
在模型机的数据通路上，对于指令ADD X(R1)，(R2)+，回答下列问题：
1．写出指令的执行流程。
2．写出目的周期的全部数据通路。
参考答案：
答案要点：1、2）指令的执行流程及目的周期的数据通路：
↓
FT0：M→MBR→IR
↓
FT1：PC+1→PC
↓
ST0：PC→MAR
↓
ST1：M→MBR→C
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ST2：PC+1→PC
↓
ST3：C+R1→MAR
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ST4：M→MBR→C
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DT0：R2→MAR ；R2→A选择器，S0-3，M，DM，CPMAR
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DT1：M→MBR→D ；R/W，SMBR，MBR→B选择器，S0-3，M，DM，CPD
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DT2：R2+1→R2 ；R2→A选择器，S0-3，M，C0，DM，CPR2
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ET0：C+D→MBR
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ET1：MBR→M
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ET2：PC→MAR
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