10-11(1)计算机组成原理练习题
一、单项选择题(20分, 每小题2分)
1．运算器虽由许多部件组成，但核心部件是___ ____。
A．数据总线B．算术逻辑运算单元
C．多路开关D．累加寄存器
2．目前在小型和微型计算机里最普遍采用的字符编码是_________。
A．BCD码B．海明码C．ASCII码D．十六进制码
3．某机字长16位，其中1位符号位，15位表示尾数，若用定点整数表示，则最大正整数是______。
A．216B．216?1 C．215?1 D．215
4．执行一条一（内存）地址加法指令共需要_________次访问主存。
A．1 B．2 C．3 D．4
5．在寄存器间接寻址方式中，操作数应在_________中。
A．寄存器B．堆栈栈顶C．累加器D．主存单元
6．两补码数相加，采用1位符号位，当_________时，表示结果溢出。
A．符号位有进位B．符号位进位和最高位进位异或结果为0
C．符号位为1 D．符号位进位和最高位进位异或结果为1
7．存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间称为_________。
A．存取周期B．存取时间C．CPU周期D．机器周期
8．动态RAM的刷新是以_________为单位进行的。
A．存储单元B．存储位C．行D．列
9．在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是_________。
A．IR B．AR C．PC D．PSW
10．主机与设备传送数据时，采用_________，主机与设备是串行工作的。
A．程序查询方式B．中断方式C．DMA方式D．通道方式
二、判断题(10分，每小题1分)
1．_______在I/O接口电路中，主机和接口一侧的数据传送总是并行的。
2．_______有符号阵列乘法可用无符号阵列乘法器和求补器实现。
3．_______磁带和磁盘都是直接存储设备。
4．_______操作控制器的功能是完成指令操作的译码。
5．_______微指令的操作控制字段采用字段编码时，兼容的微命令应该安排在同一段中。
7．_______浮点数对阶的原则是：大阶向小阶看齐。.
8．_______在一条机器指令中可能出现不止一种寻址方式。
9．_______若[X]补＞[Y]补，则︱X︱＞︱Y︱。
10．_______单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数以外，另一个数常需采用立即寻址方式。
三、填空题(20分，每空2分)
1．一个8位二进制整数，若采用补码表示且由4个1和4个0组成，则最小值的真值为__ ____。
2．某计算机字长32位，其存储容量为16MB，若按字编址，它的寻址空间是__ ___。
3．推算16K×1位双译码结构存储芯片的存储体阵列的行数和列数是__ ___。
若使用的存储芯片为动态RAM，设该存储器的刷新周期为0.5μs，该存储器的实际刷新时间为__ ___。
4．微机A的CPU主频为8MHz，则A机的CPU时钟周期是__ ___。若A机的平均指令执行速度为0.4MIPS，则A机的平均指令周期是__ ___。
5．一个512KB×8的存储器，其地址线和数据线的总和是__ ___。
6．CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns。cache的命中率h=__ ，
cache与内存的速度比r=__ 。
7．采用流水线执行以下指令：I1 ADD R1，R2，R3 ；(R2)＋(R3)-
I2 SUB R4，R1，R5 ；(R1)－(R5)->R4
存在__ 类型的数据相关冲突。
四、浮点运算题（10分）
有以下两浮点数（阶码和尾数都用补码表示）
X 阶码0000 尾数0.10000111
Y 阶码1111 尾数0.11100100
五、机器码填表（10分）
已知一个数的真值、原码、反码或补码，填写其余的值及补码的奇校验位。
六、存储器设计题（15分）
完成图中地址线、数据线和控制线的连接，要求EPROM的地址从1000H开始，RAM的存储空间与EPROM的存储空间连续，EPROM为低地址，RAM为高地址。RAM的地址范围是多少？EPROM的地址范围是多少？整个存储空间共有多少个字节？
七、微指令设计题（15分）
如图所示，双总线结构CPU的数据通路，图中IR为指令寄存器，DR为数据缓冲寄存器，PC为程序计数器，M为存储器，AR为地址寄存器，R0～R3为通用寄存器，R/W为存储器读写控制，A总线与寄存器的输入相联，B总线与寄存器的输出相联，指令LAD (R1)，R0 的含义是(R1)→R0（将R1间址的存储单元的内容送R0）。
(1) 画出该指令的微指令周期流程图，标出各个微操作信号序列。（10分）
(2) 设LAD (R1)，R0的操作码为0100，根据指令流程图和微操作序列，按下列微指令格式，设计出微代码，填到控制存储器的表格里，并将每条微指令地址标在指令流程图上。微指令24位，其中顺序字段μA3μA2μA1μA0为下微地址，P1、P2为测试字段，P1=1表示按指令操作码进行微地址转移，P2这里取0。要求：取指微指令从0000连续存放，本条机器指令的解释微指令也连续存放。（5分）
1．主存贮器和CPU之间增加cache的目的是_________。
A．扩大主存贮器的容量B．扩大CPU中通用寄存器的数量
D．既扩大主存的容量，又扩大CPU通用寄存器的数量
2．在cache的映射方式中不需要替换策略的是_________。
A．全相联映射方式B．组相联映射方式
C．直接映射方式D．所有方式
3．微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_________。
A．每一条机器指令由一条微指令来执行
B．每一条机器指令由一段微程序来解释执行
C．每一条微指令由机器指令来解释执行
D．每一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行
4．以下四种类型指令中，执行时间最长的是_________。
A．程序控制指令B．RR型指令C．RS型指令D．SS型指令
5．异步控制常用于_________。
A．CPU访问外围设备时B．微程序控制器中
C．CPU的内部控制中D．主存的内部控制中
6．微程序控制器中一般采用二级时序体制，它们是_________ 和节拍脉冲。
A．节拍电位B．主状态周期
C．时钟周期D．存储周期
7．在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是_________。
A．主存地址寄存器B．程序计数器
C．指令寄存器D．状态条件寄存器
8．DMA方式是在_________之间建立一条直接数据通路。
A．I/O设备和主存B．两个I/O设备
C．I/O设备和CPU D．CPU和主存
9．某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数，若用定点整数表示，则最大正整数是。
A．231B．231 ?1
C．232D．232 ?1
10．对于集中式总线控制，_________方式响应时间最快。
A．独立请求B．计数器定时查询
C．链式查询D．不能确定哪一种
二、判断题(10分，每小题1分)
1．_______微程序控制器实际上是用软件方法实现CPU操作控制的一门技术。
3．_______
4．_______相联存储器是按地址指定方式进行寻址的存储器。
5．_______四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合，具有组内先行进位，组间先行进位传送功能。
6．_______在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要关中断。
7．_______通常，磁盘存储器每条磁道的存储容量是相同的。
8．_______有符号阵列乘法可用无符号阵列乘法器和求补器实现。
9．_______水平型微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器指令的速度比垂直型快。10．_______在双符号位判断溢出的方案中，出现正溢出时，双符号位应当为10。
三、填空题(20分，每空2分)
1．微程序控制存储器容量为128×36位，测试条件有4个，微指令采用水平格式，则对应的控制字段、测试字段和微地址字段长度分配各是__ 、、____位。
2．某计算机CPU可提供16条地址线，8条数据线，现用存储器容量为8KB。拟采用2KB×4 的芯片，需用芯片数目__ ___片，采用__ ___扩展的方法。
3．256K×8的DRAM芯片内部采用行列相等的双译码结构，则行和列的数目均为_ ，若单元刷新间隔不超过4ms ，采用异步刷新方式，则刷新信号的间隔是__ μs。
4．设字长和指令长度均为24位，若指令系统可完成108种操作，且具有6种寻址方式，则在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占__ ___位，可直接寻址的范围是__ ___。
5．设相对寻址的转移指令占2个字节，第1个字节是操作码，第2个字节是相对位移量（用补码表示）。设当前PC的内容为2003H，要求转移到200AH地址，则该转移指令的第2个字节的内容应为__ ___。
6．设计算机的存储器为64K×16位，直接地址映像的cache容量为1KW（KW，千字），每块4字。cache字地址有__ 位，cache中可装入__ 块数据。
已知X= 27/32和Y=31/32，用变形补码计算X＋Y和X－Y，同时指出运算结果是否溢出？五、机器码填表（10分）
六、存储器设计题（15分）
用全译码法设计一个主存储器系统。主存储器系统的地址范围从0000H开始编址。其低地址为EPROM芯片，选用2732A芯片。高地址为SRAM芯片，选用6116芯片。完成图中地址线、数据线和控制线的连接，SRAM的地址范围是多少？EPROM的地址范围是多少？存储空间共有多少个字节？
七、微指令设计题（15分）
如图所示，双总线结构CPU的数据通路，图中IR为指令寄存器，DR为数据缓冲寄存器，PC 为程序计数器，M为存储器，AR为地址寄存器，R0～R3为通用寄存器，R/W为存储器读写控制，A总线与寄存器的输入相联，B总线与寄存器的输出相联，指令SUB R1，R0 的含义是R0–R1→R0。
(1) 画出该指令的微指令周期流程图，标出各个微操作信号序列。(10分)
(2) 设SUB R1，R0的操作码为0101，根据指令流程图和微操作序列，按下列微指令格式，设计出微代码，填到控制存储器的表格里，并将每条微指令地址标在指令流程图上。微指令24位，其中顺序字段μA3μA2μA1μA0为下微地址，P1、P2为测试字段，P1=1表示按指令操作码进行微地址转移，P2这里取0。要求：取指微指令从0000连续存放，本条机器指令的解释微指令也连续存放。（5分）