計算機組成原理試題及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在計算機內(nèi)部，信息表示和運算的基本單位是（）。A.位（bit）B.字節(jié)（Byte）C.字（Word）D.字節(jié)（Byte）的倍數(shù)2.設(shè)某數(shù)在計算機中用8位補碼表示，則其能表示的整數(shù)范圍是（）。A.-128到+127B.-127到+127C.-127到+128D.-128到+1283.計算機內(nèi)部采用二進制形式表示信息的主要原因是（）。A.二進制運算簡單，易于實現(xiàn)B.二進制只有0和1兩個狀態(tài)，抗干擾能力強C.符合人類的計數(shù)習(xí)慣D.A和B都是4.在下列幾種尋址方式中，尋址速度最快的是（）。A.立即尋址B.直接尋址C.間接尋址D.寄存器尋址5.RISC指令系統(tǒng)的特點是（）。A.指令格式復(fù)雜，種類繁多B.指令種類少，格式簡單，大部分指令在一個時鐘周期內(nèi)完成C.指令功能強，可以完成任何操作D.需要復(fù)雜的指令譯碼6.計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，位于最內(nèi)層的是（）。A.應(yīng)用軟件B.用戶程序C.微程序D.CPU7.Cache與主存之間地址映射的方式主要有（）。A.直接映射B.組相聯(lián)映射C.全相聯(lián)映射D.以上都是8.采用虛擬存儲器的目的是（）。A.擴大主存容量B.提高主存訪問速度C.擴大輔存容量D.減少CPU訪問主存的次數(shù)9.CPU中的累加器主要用于（）。A.存放指令B.存放程序計數(shù)器C.存放當前正在執(zhí)行的指令的操作數(shù)或運算結(jié)果D.存放地址10.I/O設(shè)備與主機之間進行數(shù)據(jù)傳送的方式中，CPU參與度最低的是（）。A.程序查詢方式B.中斷方式C.DMA方式D.通道方式二、填空題（每空1分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.計算機內(nèi)部采用______制表示信息，字符信息通常用______碼表示。2.在補碼表示法中，負數(shù)的符號位用______表示，0有______種編碼方式。3.計算機中用于暫時存放指令和數(shù)據(jù)的小容量、高速度存儲部件稱為______。4.CPU主要由______器和控制器兩部分組成。5.指令系統(tǒng)中，用于指定操作數(shù)的地址方式稱為______方式。6.Cache存儲器通過______技術(shù)，將主存中的一部分內(nèi)容復(fù)制到速度更快的Cache中。7.主存與Cache之間的地址映射方式有直接映射、______映射和______映射。8.虛擬存儲器是一種______存儲器，它將輔存空間作為主存的延伸。9.CPU執(zhí)行指令需要經(jīng)歷取指、______、執(zhí)行三個主要階段。10.總線按傳輸信息分類，可分為數(shù)據(jù)總線、______和地址總線。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述原碼、反碼、補碼三種表示法中，零的表示方式有何不同。2.什么是Cache的命中率？影響Cache性能的主要因素有哪些？3.簡述中斷響應(yīng)過程的主要步驟。4.簡述程序查詢方式、中斷方式、DMA方式三種I/O數(shù)據(jù)傳送方式的區(qū)別。四、計算題（每小題10分，共20分）1.已知某機字長為16位，采用補碼運算。設(shè)寄存器R1內(nèi)容為補碼10010011，寄存器R2內(nèi)容為補碼01101100。求[R1+R2]補和[R1-R2]補。2.某計算機Cache直接映射，Cache容量為128KB，主存容量為1MB，采用32位地址。求：(1)主存地址位中，用于確定Cache塊的地址位有多少位？(2)若主存地址1000H00FFH訪問的是Cache有效塊，求對應(yīng)的Cache塊號和塊內(nèi)地址。五、分析題（共20分）分析一條簡單的RISC指令：`ADDR3,R1,R2`（功能：將寄存器R1和R2中的內(nèi)容相加，結(jié)果存入R3）。假設(shè)該指令在CPU中執(zhí)行，請簡述該指令執(zhí)行大致需要經(jīng)歷哪些階段（可用類似取指、譯碼、執(zhí)行等關(guān)鍵詞描述），并說明在執(zhí)行過程中，CPU內(nèi)部哪些主要寄存器（如PC、IR、MAR、MDR、AC、R1、R2、R3等）可能被使用到，并簡述其作用。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.D5.B6.D7.D8.A9.C10.C二、填空題1.二，ASCII2.1，兩3.高速緩沖存儲器（Cache）4.運算5.尋址6.地址映射7.組相聯(lián)，全相聯(lián)8.虛擬9.譯碼10.控制總線三、簡答題1.原碼中，最高位為符號位，0表示正，1表示負，零表示為00000000；反碼中，正零與負零不同，正零為00000000，負零為11111111；補碼中，零只有一種表示方式00000000。2.命中率是指當CPU訪問主存時，所訪問的單元在Cache中存在的概率。影響Cache性能的主要因素有：Cache容量、Cache塊大小、地址映射方式、替換算法、寫策略。3.中斷響應(yīng)過程的主要步驟包括：中斷請求、中斷判優(yōu)（若有多個中斷請求）、中斷允許檢查、保存現(xiàn)場（PC和程序狀態(tài)字PSW）、形成中斷入口地址、轉(zhuǎn)移至中斷服務(wù)程序、執(zhí)行中斷服務(wù)程序、恢復(fù)現(xiàn)場、中斷返回。4.程序查詢方式下，CPU主動查詢I/O設(shè)備狀態(tài)；中斷方式下，I/O設(shè)備完成操作后向CPU發(fā)出中斷請求，CPU暫停當前工作處理I/O；DMA方式下，DMA控制器直接在CPU和I/O設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)，CPU只需啟動和結(jié)束傳輸。四、計算題1.[R1+R2]補=11111011[R1-R2]補=11110101解析：(1)[R1+R2]補=[10010011]補+[01101100]補=[11111011]補（先求補碼和，再求補碼）(2)[R1-R2]補=[10010011]補+[11010100]補=[11110101]補（先求R2的補碼[11010100]，再求補碼和）檢驗：[10010011]原=-83，[01101100]原=+108，-83-108=-191，[-191]補=[11110101]補。計算正確。2.(1)Cache容量128KB=2^17B，每塊大小為Cache容量/塊數(shù)。主存容量1MB=2^20B，塊數(shù)為主存容量/Cache容量=2^20/2^17=2^3=8塊。直接映射，主存地址高位部分用于索引Cache塊，地址位數(shù)為log2(塊數(shù))=log2(8)=3位。所以主存地址中，用于確定Cache塊的地址位有3位。(2)32位地址中，低17位用于確定主存字單元，前3位用于索引Cache塊，剩下17-3=14位用于確定塊內(nèi)地址。主存地址1000H00FFH=10000000000000110000111111B。前3位索引塊號100B=4（十進制），塊內(nèi)地址為低14位00000000111111B=03FFH（十六進制）。解析：(1)計算塊數(shù)：1MB/128KB=8。塊數(shù)是2的3次方，需要3位地址索引。(2)地址結(jié)構(gòu)：32位地址，低17位主存字內(nèi)地址，前3位Cache塊索引，中間17-3=14位塊內(nèi)地址。地址1000H00FFH的前3位100B代表塊號4，低14位03FFH代表塊內(nèi)地址。五、分析題指令執(zhí)行大致階段：取指、譯碼、執(zhí)行。使用的寄存器及作用：PC：存放下一條要執(zhí)行的指令地址，取指階段讀取指令。IR：指令寄存器，存放當前正在執(zhí)行的指令，譯碼階段分析指令操作碼和地址碼。MAR：存儲器地址寄存器，在執(zhí)行階段，用于存放運算結(jié)果要寫入的主存地址。MDR：存儲器數(shù)據(jù)寄存器，在執(zhí)行階段，用于暫存從主存讀取的數(shù)據(jù)或?qū)⒔Y(jié)果寫回主存的數(shù)據(jù)。AC（累加器）：用于存放運算的一個操作數(shù)，以及在R1、R2運算后暫存結(jié)果