中南大學網絡斂*課程考試（專科）復習慰及參考答案

計算機組成原理

一.選擇題

1.磁盤存儲器的等待時間通常是指A____o

A.磁盤旋轉半周所需的時間B.磁盤轉2/3周所需時間

C.磁盤轉1/3周所需時間D.磁盤轉一周所需時間

2.CPU包含D___。

A.運算器B.控制器

C.運算器、控制器和主存儲器D.運算器、控制器和cache

3.CPU的控制總線提供「D__o

A.數據信號流B.所有存儲器和I/O設備的時序信號及控制

信號

C.來自I/O設備和存儲器的響應信號D.B和C兩項

4.為了便于實現多級中斷,保存現場信息最有效的方法是采用_B-o

A.通用寄存器B.堆棧C.存儲器D.外存

5.下述I/O控制方式中,—B—重要由程序實現。

A.PPU（外圍解決機）B.中斷方式

C.DMA方式D.通道方式

6.目前的計算機中，代碼形式是—C—。

A.指令以二進制形式存放，數據以十進制形式存放

B.指令以十進制形式存放，數據以二進制形式存放

C.指令和數據都以二進制形式存放

I）.指令和數據都以十進制形式存放

7.下列數中最大的是—B。

A.(10010101)2B.(227)8C.(96)|6D.(143)io

8.設寄存器位數為8位，機器數采用補碼形式(一位符號位)，相應于十進制數-27,寄存器

內為____C-。

A.(27)16B.(9B)16C.(E5)i6D.(5A)16

9.計算機的存儲器系統是指—D—。

A.RAM存儲器B.ROM存儲器C.主存儲器D.主存儲器和外存儲

器

10.由于CPU內部的操作速度較快，而CPU訪問一次主存所花的時間較長,因此機器周期

通常用_A來規定。

A.主存中讀取一個指令字的最短時間B.主存中讀取一個數據字的最長時間

C.主存中寫入一個數據字的平均時間D.主存中取一個數據字的平均時間

11.在定點二進制運算器中，減法運算一般通過_D_____來實現。

A.原碼運算的二進制減法器B.補碼運算的二進制減法器

C.補碼運算的十進制加法器D.補碼運算的二進制加法器

12.指令系統中采用不同尋址方式的目的重要是一B—o

A.實現存儲程序和程序控制B.縮短指令長度,擴大尋址空間,提高編程靈活性

C.可以直接訪問外存D.提供擴展操作碼的也許并減少指令譯碼難度

13.在CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是B—。

A.主存地址寄存器B.程序計數器C.指令寄存器D.狀態條件寄存器

14.采用DMA方式傳送數據時,每傳送一個數據就要用一個C—?

A.指令周期B.數據周期C.存儲周期D.總線周期

15.至今為止，計算機中的所有信息以二進制方式表達的理由是—C。

A.節約元件B.運算速度快C.物理器件性能決定D.信息解決方便

16.程序控制類指令的功能是—D。

A.進行算術運算和邏輯運算B.進行主存于CPU之間的數據傳送

C.進行CPU和I/O設備之間的數據傳送D.改變程序執行的順序

17.某機字長32位。其中1位符號位,31位表達尾數。若用定點整數表達,則最大正整數

為_A_。

A.+(231-1)B.+(230-1)C.+(231+1)D.+(230+l)

18.假設下列字符碼中有奇偶位校驗，但沒有數據錯誤，采用偶校驗的字符碼是D_

A.11001011B.11010110C.11000001D.11001001

19.同步控制是A_

A.由統一時序信號控制的方式B.所有指令執行時間都相同的方式

C.只合用于CPU控制的方式D.只合用于外圍設備控制的方式

20.郵局把信件進行自動分揀，使用的計算機技術是_D。

A.機器翻譯B.自然語言理解C.機器證明D.模式辨認

21.下列數中最大數為B_?

A.(101001)2B.(52)8C.(13)t6D.(101001)BCD

二.填空題

1.計算機系統是一個由硬件、軟件組成的多級層次結構。它通常由—微程序級、一般機

器級、操作系統級、匯編語言級、高級語言級組成。

2.形成指令尋址的方式，稱為指令尋址方式，有順序尋址和—跳躍尋址兩種，使

用—程序計數器來跟蹤。

3.字節多路通道可允許多個設備進行—傳輸—型操作，數據傳送單位是—數據塊—

4.通道是一個特殊功能的—解決器它有自己的—指令和程序專門負

責數據輸入輸出的傳輸控制。

5.在機器碼—補碼_____和一移碼_______中，零的表達形式唯一。

6.微程序設計技術是運用軟件方法設計操作控制器的

一門技術。

7.對存儲器的規定是—速度，容量，價格,為了解決這三個方面的矛盾。計算機采

用多級存儲器體系結構。

8.RISC的中文含義是精簡指令系記錄算機,CISC的中文含義是_

—復雜指令系記錄算機。

9.中斷解決過程可以嵌套進行，一優先級別高的設備可以中斷優

先級別低的中斷服務程序。

10.移碼常用于表達浮點數的一階碼部分,移碼和補碼比較,它們除符號位

外，其他各位_____相同o

11.賦以邏輯屬性值True或False的變量稱為一邏輯變量_______描述邏輯變量關系

的函數稱為一邏輯函數；實現邏輯函數的電路稱為—邏輯電路。

12.一個定點數由_______符號位和數值域________兩部分組成。根據小數點的

位置不同，定點數有純小數和—純整數兩種表達方法。

三.名詞解釋

1.計算機指令：

計算機指令:是指揮計算機如何工作的命令，它通常由一串二進制數碼組成，即由操作碼和地

址碼兩部分組成。操作碼規定了操作的類型，即進行什么樣的操作;地址碼規定了要操作的數

據以及操作結果存放的位置。

2.CPU周期：

CPU周期也叫機器周期。是指CPU訪問一次主存或輸入輸出端口所需要的時間。一個CP

U周期由若干個時鐘周期組成。

3.存儲速度：

存儲速度表達每秒從存儲器進出信息的最大數量，其單位用字/秒或字節/秒表達。從數值

上來說它是存儲周期的倒數。

4.相容性微操作：

相容性微操作是指在同一個CPU周期內可以并行執行的一組微操作。

5.外圍設備：

外圍設備俗稱外部設備，外圍設備是相對于計算機主機來說的，凡在計算機主機解決數據前

后,把數據輸入計算機主機、對數據進行加工解決及輸出解決結果的設備都稱為外圍設備,

而不管它們是否受中央解決器的直接控制。

6.同步通信：

總線上的部件通過總線進行信息傳送時，用一個公共的時鐘信號進行同步，這種方式稱為同

步通信。這個公共的時鐘信號可以由總線控制部件發送到每一個部件或設備，也可以每個部

件有自己的時鐘發生器，但是，它們都必須由CPU發出的時鐘信號進行同步。

7.指令的編碼格式：

指令的編碼格式是指指令中操作碼的長度是否可以變化而形成指令的方式。指令操作碼通常

有兩種編碼格式：固定格式和可變格式。

8.存取時間：

存取時間又稱存儲器訪問時間,是指啟動一次存儲器操作到完畢該操作所需的時間。具體地

說，存取時間從存儲器收到有效地址開始，通過譯碼、驅動，直到將被訪問的存儲單元的內

容讀出或寫入為止。

9.微程序：

微指令的有序集合稱為微程序,一般一條機器指令的功能由相應的一段微程序來實現。

10.存儲設備數據傳輸率：

存儲設備在單位時間內向主機傳送數據的二進制位數或字節數稱為數據傳輸率。數據傳輸率

(Dr)與存儲設備的構造及主機接口邏輯有著密切的關系，與記錄密度D和記錄介質的運

動速度V成正比。

11.指令的執行方式：

指令的執行方式是指指令按何種方式執行，指令的執行方式重要有順序執行方式、重疊執行

方式、流水線方式。

12.接口：

接口是計算機系統總線與外圍設備之間的一個邏輯部件，它的基本功能有兩點：一是為信

息傳輸操作選擇外圍設備；二是在選定的外圍設備和主機之間互換信息，保證外圍設備用計

算機系統特性所規定的形式發送或接受信息。

四.解答下列問題

1.試述指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關系

解答：

指令周期是執行一條指令所需要的時間。也就是從取指令開始到執行完這條指令為止的

所有時間。一個指令周期由若干個機器周期組成。

CPU周期也叫機器周期。是指CPU訪問一次主存或輸入輸出端口所需要的時間。一個

cPU周期由若干個時鐘周期組成。

時鐘周期是CPU解決操作的最小時間單位,也叫T周期。

指令周期、CPU周期和時鐘周期之間的關系如下圖所示。

T1T2T3T4T1T2T3T4TlT2T3

III1IIII

11111

時鐘周期

CPU周期Tei.CPU周期Tcz._CPU周期一

指令周期

2.用補碼運算方法求x+y=?x-y=?

(1)x=0.1001y=0.1100

(2)x=-0.0100y=0.1001

解答：

(1)[X]補=00.1001[X]補=

00.1001

+[Y]補=00.1100+[-Y]補=11.0100

[X+Y]補=01.0101[X-Y]補=

11.1101

由于雙符號位相異，結果發生溢出。X-Y=-0.0011

(2)

[X]補=11.1100[X]補=11.1100

匚補001+［一丫］補

11.0111

[X+Y]補=00.0101[X-Y]補=

11.0011

X+Y=+0.0101X-Y=

-0.1101

3.比較水平微指令與垂直微指令的優缺陷。

解答：

(1)水平型微指令并行操作能力強、效率高、靈活性強，垂直型微指令則較差。

(2)水平型微指令執行一條指令的時間短,垂直型微指令執行時間長。

(3)由水平型微指令解釋指令的微程序,具有微指令字比較長，但微程序短的特點，

而垂直型微指令正好相反。

(4)水平型微指令用戶難以掌握,而垂直型微指令與指令比較相似,相對來說比較容易

掌握

4.設機器字長為16位，定點表達時，尾數15位，階符1位。

(1)定點原碼整數表達時，最大正數為多少？最小負數為多少？

(2)定點原碼小數表達時,最大正數為多少?最小負數為多少？

解答：

(1)定點原碼整數表達時

最大正數=(32767)io

最小負數:一(215-1)io=(-32767),0

(2)定點原碼小數表達時

最大正數：(l-2-w)10

最小負數：-(1-2'明。

5.外圍設備的I/O控制分哪幾類？各有何特點？

解答：

外圍設備的I/O控制方式分類及特點：

(1)程序查詢方式:CPU的操作和外圍設備的操作可以同步,并且硬件結構比較簡樸

(2)程序中斷方式:一般合用于隨機出現的服務，且一旦提出規定應立即進行，節省了

CPU的時間，但硬件結構相對復雜一些。

(3)直接內存訪問(DMA)方式：數據傳輸速度很高，傳輸速率僅受內存訪問時間的限制。

需更多硬件，合用于內存和高速外設之間大批互換數據的場合。

(4)通道方式:可以實現對外設的統一管理和外設與內存之間的數據傳送,大大提高了

CPU的工作效率。

外圍解決機方式：通道方式的進一步發展，基本上獨立于主機工作，結果更接近一般解

決機。

6.分析集中式總線控制的三種方式各自的優缺陷。

解答：

集中式總線的控制方式重要有以下三種：鏈式查詢方式、計數器定期查詢方式和獨立請

求總線控制方式。

鏈式查詢方式的優點是只用很少幾根線就能按一定的優先順序實現總線控制，并且這種

鏈式結構很容易擴充設備。其缺陷是對詢問鏈的電路故障很敏感。

計數器定期查詢方式的優點是：查詢被程序控制,優先順序可以方便地改變。此外，當

某個設備的接口中有關鍵的電路出現故障時，不會影響其他設備使用總線。其缺陷是：要有

一組設備地址線,從而增長了控制線的數量，并且控制也較為復雜。

7.通道具有哪些功能？

解答：

通道的基本功能是執行通道指令,組織外圍設備和內存之間的數據傳輸,按"0指令規

定啟動外圍設備，向CPU報告中斷等,具體有以下5項功能。

(1)接受CPU的I/O指令，按指令規定與指定的外圍設備進行通信。

(2)從內存取出屬于該通道程序的通道指令,經譯碼后向設備控制器或外圍設備發出各

種命令。

(3)組織外圍設備與內存之間進行數據傳輸,并根據需要提供數據傳輸的緩存空間，

提供數據存入內存的地址和傳輸的數據量。

(4)從外圍設備得到狀態信息，形成并保存通道自身的狀態信息，根據規定將這些狀

態信息送到內存的指定單元，供CPU使用。

(5)將外圍設備的中斷請求和通道自身的中斷請求，按順序向CPU報告。

8.某計算機指令字長16位,每個地址碼是6位,指令有無地址、一地址和二地址三種格式

設有N條二地址指令，無地址指令M條，試問1地址指令最多有多少條？

解答：

設1地址指令有X條，則有下式成立：

((24-N)*26-X)*26=M

得：X=3—N)*26-M*2-6

9.磁記錄設備的寫電流波形重要有哪幾種方式，各自的記錄特點分別是什么？

10.指令和數據都以二進制代碼存放在內存中，CPU如何區分它們是指令還是數據？

11.己知x和y,用變形補碼計算x-y,同時指出運算結果是否溢出。

(l)x=+0.11011y=-0.11111(2)x=+0.10111y=+0.11011

12.已知x=-0.01111,y=+0.11001,求x+y=?x-y=?

五.計算題

1.某雙面磁盤，每面有220道，內層磁道周長為70cm,內層位密度400位/cm,轉速3

000轉/分，問：(1)磁盤存儲容量是多少？(2)數據傳輸率是多少？

解答：

(1)每道信息量=400位/cmX70cm=28000位=35008

每面信息量=3500BX220=770000B

磁盤總容量=770000BX2=1540000B

(2)磁盤數據傳輸率，也即磁盤的帶寬Dr=r-N

N為每條磁道容量，N=3500B

r為磁盤轉速r=3000轉/60S=50轉/S

所以,Dr=rXN=50/SX3500B=175000B/S

2.用16kx8位的SRAM芯片構成64KX16位的存儲器,規定畫出該存儲器的組成邏輯框

圖。

解答：

存儲器容量為64Kxi6位,其地址線為16位(Ais—A°),數據線也是16位(%—D。)

SRAM芯片容量為16Kx8位，其地址線為14位,數據線為8位，因此組成存儲器時須字位同

時擴展。字擴展采用2:4譯碼器，以16K為一個模塊,共4個模塊。位擴展采用兩片串接。

邏輯框圖如卜.圖所示。

3.已知X=-0.1101,Y=0.1011,運用補碼一位乘法計算2=**丫。

［X］補=11.0011,［Y］補=0.1011,［-X］補=00.1101

乘積的數值部分是兩數的絕對值相乘。開始時，部分積為全“0"。所以［X*Y］補=11.

01110001,結果Z=X*Y=-0.10001111。

求解過程用豎式表達如下：

部分積乘數判別位說明

00.00000101J_o開始,Y/0判別位為10

+［-X］補00.1101部分積+LX］補

00.1101

00.0110101011右移1位，判別位為11

00.0011010101右移1位，判別位為01

+兇補11.0011+兇補

11.0110—

11.1011101010右移1位，判別位為10

+LX］補o0.1Io1+LX］補

00.1000—

00.0100000101右移1位，判別位為01

+兇撲11.0011—+網卜

11.01110001最后一位不移位

4.已知X=+1011,Y=+1101,用補碼加減交替除法求X-rYo

解答:

[X]補=001011,[Y]補=001101,［-Y］補=110011,運算過程如下:

被除數/(余數)商操作說明

00101100000開始

+110011兩數同號，+［-丫］補