2022年吉首大学数据科学与大数据技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2022年吉首大学数据科学与大数据技术专业《计算机组成原理》科目
期末试卷B（有答案）
一、选择题
1、某计算机使用4体交叉编址存储器，假定在存储器总线上出现的主存地址（十进制）序列为8005，8006，8007，8008，8001，8002，8003，8004，8000，则可能发生访存冲突的地址对是（）。

A.8004和8008
B.8002和8007
C.8001和8008
D.8000和8004
2、在对破坏性读出的存储器进行读/写操作时，为维持原存信息不变，必须辅以的操作是（）。

A.刷新
B.再生
C.写保护
D.主存校验
3、当满足下列（）时，x>-1/2成立。

A.x1必须为l，x2~x4至少有一个为1
B.x1必须为1，x2~x4任意
C.x1必须为0，x2~x4至少有一个为1
D.x1必须为0，X2~x4任意
4、假设寄存器的内容为00000000，若它等于-128，则该机器采用了（）。

A.原码
B.补码
C.反码
D.移码
5、对于相同位数（设为N位，且各包含1位符号位）的二进制补码小数和十进制小数，（二进制小数所表示的数的个数）/（十进制小数所能表示的数的个数）为（）。

A.（0.2）N
B. （0.2）N-1
C. （0.02）N
D. （0.02）N-1
6、总线的半同步通信方式是（）。

A.既不采用时钟信号，也不采用握手信号
B.只采用时钟信号，不采用握手信号
C.不采用时钟信号，只采用握手信号
D.既采用时钟信号，又采用握手信号
7、在链式查询方式下，若有N个设备，则（）。

A.只需一条总线请求线
B.需要N条总线请求线
C.视情况而定，可能一条，也可能N条
D.以上说法都不对
8、CPU中的译码器要用（）。

A.地址译码人
B.指令译码
C.数据译码1
D.控制信号译码
9、指令寄存器的位数取决（）。

A.存储器的容量
B.指令字长
C.机器字长人
D.存储字长
10、下列选项中，用于提高RAID可靠性的措施有（）。

I.磁盘镜像
II.条带化
III.奇偶校验
IV.增加Cache机制
A.仅I，II
B.仅I，III
C.仅I，III，IV
D.仅II.、III，IV
11、计算机的外部设备指（）
A.输入/输出设备
B.外存储器
C.输入/输出设备和外存储器
D.以上均不正确
12、下列关于指令流水线数据通路的叙述中，正确的是（）。

A.包含生成控制信号的控制部件
B.包含算术逻辑运算部件ALU
C.包含通用寄存器组和取指部件
D.由组合逻辑电路和时序逻辑电路组合而成
13、指令译码器进行译码的是（）
A.整条指令
B.指令的操作码字段
C.指令的地址
D.指令的操作数字段
14、某指令系统指令字长为8位，每一地址码长3位，用扩展操作码技术。

若指令系统具有两条二地址指令、10条零地址指令，则最多有（）条一地址指令。

A.20
B.14
C.10
D.6
15、某计算机主存空间为4GB，字长为32位，按字节编址，采用32位定长指令字格式。

若指令按字边界对齐存放，则程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）的位数至少分别是（）。

A.30，30
B.30，32
C.32，30
D.32，32
二、填空题
16、存储器和CPU连接时，要完成______的连接；______的连接和_______的连接，方能正常工作。

17、对存储器的要求是________、________、________为了解决这三个方面的矛盾。

计算机
采用多级存储器体系结构。

18、双端口存储器和多模块交叉存储器属于________存储器结构。

前者采用________技术，后者采用________技术。

19、形成指令寻址的方式，称为指令寻址方式，有顺序寻址和_______寻址两种，使用
_______来跟踪。

20、并行I/O接口______和串行I/O接口______是目前两个最具有权威性的标准接口技术。

21、数控机床是计算机在_______方面的应用，邮局把信件自动分练是在计算机_______方
面的应用。

22、不同的CRT显示标准所支持的最大________和________数目是不同的。

23、RISC机器一定是_______CPU，但后者不一定是RISC机器，奔腾机属于_______机器
24、并行I/O接口_______和串行I/O接口_______是两个目前最具权威性和发展前景的标
准接
25、外围设备大体分为输入设备，输出设备，_________设备，_________设备，_________
设备五大类。

三、名词解释题
26、机器零：
27、控制存储器的容量
28、触摸屏：
29、小数端：
四、简答题
30、什么叫机器指令？什么叫指令系统？为什么说指令系统与机器的主要功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系？
31、假设CPU有20根地址线和32根数据线，试问按字节和字寻址，寻址范围分别是多少？
32、简要说明通用I/O标准接口SCSI的性能特点。

33、在定点机和浮点机中分别如何判断溢出？
五、计算题
34、假设机器字长为16位，其中阶码6位（包含两位阶符），尾数10位（包含。

（其结果用二进两位数符）。

已知十进制数x=125，y=-18.125，试计算[x-y]
补
制真值表示，舍入时采用0舍l入法）。

35、将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码4位（包含一位阶符），分别用补码和移码表示；尾数9位（包含一位数符），用补码表示。

1）27/64。

2）-27/64。

36、假设硬盘传输数据以32位的字为单位，传输速率为1MB/s.CPU的时钟频率为50MHz。

1）采用程序查询的输入/输出方式，假设查询操作需要100个时钟周期，求CPU为I/O查询所花费的时间比率，假定进行足够的查询以避免数据丢失。

2）采用中断方式进行控制，每次传输的开销（包括中断处理）为100个时钟周期。

求CPU为传输硬盘数据花费的时间比率。

3）采用DMA控制器进行输入/输出操作，假定DMA的启动操作需要1000个时钟
周期，DMA完成时处理中断需要500个时钟周期。

如果平均传输的数据长度为
4KB，问在硬盘工作时处理器将用多少时间比率进行输入/输出操作，忽略DMA申请使用总线的影响。

六、综合题
37、某机采用微程序控制方式，微指令字长为24位，采用水平型字段直接编码控
制方式和断定方式。

共有微命令30个，构成4个互斥类，各包含5个、8个、14个
和3个微命令，外部条件共3个。

1）控制存储器的容量应为多少？
2）设计出微指令的具体格式。

38、用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。

要求画出该存储器的组
成逻辑框图。

39、某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址（机器按字寻址）。

机器配有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器R。

和基址寄存器Ra，均为16位。

1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？
一次间接寻址的范围又是多少？
2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围又是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。

3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？需增设哪些硬件？
参考答案
一、选择题
1、D
2、B
3、A
4、D
5、B
6、D
7、A
8、B
9、B
10、B
11、C
12、A
13、B
14、B
15、B
二、填空题
16、顺序寻址方式跳跃寻址方式
17、容量大速度快成本低
18、并行空间并行时间并行
19、跳跃程序计数器
20、SCSI IEEE1394
21、自动控制人工智能
22、分辨率颜色
23、流水 CISC
24、SCSI IEEE1394
25、外存数据通信过程控制
三、名词解释题
26、机器零：
在浮点数据编码中，阶码和尾数都全为0时代表的0值。

27、控制存储器的容量
取决于指令的数量，每条指令的微程序长度和微指令代码的利用率。

28、触摸屏：
一种具有触摸式输入功能的显示屏或者附加显示屏上的输入设备，用于输入屏幕位置信息，通常与屏幕菜单配合使用。

29、小数端：
将最低字节存到小地址位置.
四、简答题
30、答：人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令，而又将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。

31、解：解答这类题目时首先要清楚地址线的位数对应的都是按字节寻址，如果是按字寻址，则需要拿
出地址线来做字内字节寻址。

还有一点就是，不要一看到是按字节寻址，就马上从数据线拿出4给地址线，即220×32=222×8，得出按字节寻址是4MB，这是错误的。

寻址本身和数据线没有任何字地址学节
地址关系。

32、答：（1）SCSI接口总线有8条数据线、1条奇偶校验线、9条控制线组成。

使用
50芯电缆，规定了两种电气条件：单端驱动和差分驱动。

（2）总线时钟频率高。

（3）SCSI接口总线以菊花链形式最多可接8台设备。

（4）每个SCSI设备有自己唯一的设备
号ID=0-7。

ID=7的设备有最高优先权，ID=0的设备优先权最低。

采用分布式总线仲裁
策略。

（5）SCSI设备是指连接在SCSI总线上的智能设备，即除主适配器HBA外，其他SCSI设备实际是外设的适配器或控制器。

（6）SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至主机屏蔽了实际外设的固有物理属性，设备间可用一套标准命令进行数据传送。

（7）SCSI设备间是一种对等关系，而不是主从关系。

33、解析：
（1）定点机
定点机中可分别采用单符号位和双符号位判断补码加/减运算是否溢出，其中单符号位又
分为两种方法：
1）若参加运算的两个操作数符号相同，结果的符号位又与操作数的符号不同，则为溢出。

2）若求和时最高进位与次高位进位“异或”结果为1，则为溢出。

双符号位判别方法：
当最后的运算结果两位符号位为10或者01时，溢出，10表示负溢出，01表示正溢出。

（2）浮点机
浮点机中的溢出根据阶码来判断。

当阶码大于最大正阶码时，即为浮点数溢出：当阶码小
于最小负阶码时，按机器零处理。

五、计算题
34、64.解析：首先将x和y转换成浮点数
x=125=0.11111010×2011
y=-18.125=-0.10010001×20101
由于j x=00，0111，因此[j x]补=00，0111，同理[-j y]补=11，1011故
[j x]补=00，0111；00.11111010
[-j y]补=00，0101；11.01101111
下面可以按照5个步骤来做：
1)对阶。

求阶差：
[∆j]补=[j x]补-[j x]补=[j x]补+[-j y]补。

=000111+111011=000010
所以y的阶码要低2，故应该y向x对齐，y尾数需要右移两位，阶码加2，如下：[y]补=000111，11.110110112）
2)尾数求差。

00.11111010
+00.00100101（这里加的是y尾数的负数补码）
01.00011111
即[x-y]补=00，0111；01.00011111。

3）规格化。

尾数出现01.×××…x，说明需要右规一次即可，阶码加1，最后
可得
[x-y]补=00，1000；00.100011111（加了下画线的1为右规丢弃的1）
4）舍入处理。

山于右规低位丢1，因此尾数末位加1，即尾数变为
00.10010000。

5）溢出判断。

最后阶符为00，没有溢出，最后应将[x-y]补=001000，00.10010000转换为二进制真值，即500
x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=10010000
35、解析
1）27/64=0.011011=0.11011×2-1
当补码和尾数都采用补码表示时：1，111：0.11011000。

阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.11l：0.11011000。

2）-27/64=1.011011=1.11011×2-1
当补码和尾数都采用补码表示时：1，11l；1.00101000。

阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.1l1：l.00101000。

36、解析：
1）假设采用程序查询方式，则可算出硬盘每秒进行查询的次数为：
1MB/4B=250K次，而查询250K次需要的时钟周期数为250K×100=25000K，则可算出CPU为1/0查询所花费的时间比率为
25000×1000
×100%=50%
50×106
2）假设采用中断方法进行控制，每传送一个字需要的时间为4B
=4μs,而每次传
1MB/s
输
=0.02s。

所以，每次的开销为100个时钟周期，还得先计算出时钟周期，即1
50M Hz
×100%= 传输的50MHz开销为2μs，故CPU为传输硬盘数据花费的时间比率为2μs
4μs
50%.
3）：可算得每秒传输次数1MB/4KB=250次，所以CPU为传输硬盘数据花费的时间比率为
(1000+500)×250
×100%=75%
50×106
六、综合题
37、解析：微指令字长为24位，操作控制字段被分为4组，第1组3位（表示5个微命令）.第2组4位，（表示8个微命令），第3组4位（表示14个微命令），第4组2位（表示3个微命令）；判断测试条件字段2位，下地址字段9位。

1）因为下地址字段有9位，所以控制存储器的容量为29×24位。

2）微指令的具体格式如图所示。

38、解析：所需芯片总数（64K×32）/（16K×16）=8片，因此存储器可分为4个模块（图中用椭圆标示出来了），每个模块16K×32位，各模块通过A15、
A14进行2-4译码
39、解析：
1）首先，由于MDR为16位，因此可以得出存储字长为16位。

又由于采用了单字
长指令，因此指令字长为16位。

根据题知道需要实现105种操作，所以操作码需要
7位。

从题意可以看出，需要实现直接寻址、间接寻址、变址寻址、基址寻址这4
种寻址方式，故取两位寻址特征位，最后得指令格式为
其中，操作码占7位，可完成105种操作；寻址方式I占2位，可实现4种寻址
方式；形式地址A占7位，故直接寻址的范围为2'=128。

由于存储字长为16位，因此一次间接寻址的寻址范围为216=64K。

2）双字长指令格式如下：
形式地址A和B共同构成新的形式地址，故形式地址占23位，所以可直接寻址的范围为223=8M。

3）容量为8MB，即8M×8位的存储器。

由于现在的存储字长（或者因为MDR为16位）为16位，因此可以将8MB写成4M×l6位。

从上面问题可以知道，双字长指令可以访问8MB的容量，肯定可以满足要求，是一种不错的办法。

还有一种方法就是将变址寄存器R x和基址寄存器R b取22位，那么就可以采用变址寻址和基址寻址来访问到4M的存储空间。