2025考研微機(jī)原理專項(xiàng)練習(xí)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.計(jì)算機(jī)內(nèi)部用于表示信息的基本單位是（）。A.字節(jié)(Byte)B.字(Word)C.位(Bit)D.字節(jié)或字，取決于具體應(yīng)用2.將十進(jìn)制數(shù)-25轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示是（）。A.11011100B.00110011C.11001100D.101100113.在計(jì)算機(jī)中，Cache的作用是（）。A.提高硬盤的讀寫速度B.作為主存和輔存之間的緩沖存儲(chǔ)器C.增加CPU的內(nèi)部寄存器數(shù)量D.存放操作系統(tǒng)內(nèi)核4.采用直接尋址方式的指令，其操作數(shù)地址直接包含在（）中。A.指令操作碼字段B.指令的地址碼字段C.寄存器D.堆棧5.CPU訪問主存需經(jīng)歷的基本過程稱為（）。A.指令周期B.時(shí)鐘周期C.總線周期D.機(jī)器周期6.在計(jì)算機(jī)總線中，負(fù)責(zé)傳輸?shù)刂沸畔⒌目偩€是（）。A.數(shù)據(jù)總線B.控制總線C.地址總線D.信號(hào)總線7.中斷向量表通常存放在（）。A.RAM中B.ROM中C.Cache中D.寄存器組中8.下列哪種I/O方式CPU的效率最低？（）A.中斷驅(qū)動(dòng)I/OB.程序查詢I/OC.DMA方式D.通道方式9.并行接口通常用于傳輸（）。A.音頻信號(hào)B.鍵盤輸入、打印機(jī)輸出C.串行數(shù)據(jù)D.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)10.PCI總線是一種（）。A.片上總線B.外部總線C.內(nèi)部總線D.總線控制器二、填空題（每空2分，共30分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制有二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和______。2.在補(bǔ)碼表示法中，一個(gè)n位二進(jìn)制數(shù)能表示的整數(shù)范圍是______到______。3.存儲(chǔ)器按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置不同，可分為______存儲(chǔ)器和______存儲(chǔ)器。4.指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的命令的集合，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的操作和操作對(duì)象，通常包括數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)邏輯運(yùn)算、______、______和輸入輸出操作等指令。5.總線根據(jù)傳輸?shù)男畔㈩愋涂梢苑譃閿?shù)據(jù)總線、______和______。6.中斷是指計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)某種需要立即處理的緊急事件，CPU暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行處理該事件的程序，處理完畢后再返回原程序繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過程稱為______。7.DMA方式中，CPU在數(shù)據(jù)傳輸開始前需要做的是______，傳輸結(jié)束后再進(jìn)行______。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡(jiǎn)述原碼、補(bǔ)碼、反碼三種數(shù)據(jù)表示方法的區(qū)別。2.什么是總線周期？它通常包含哪幾個(gè)階段？3.簡(jiǎn)述中斷響應(yīng)過程的主要步驟。4.什么是I/O端口？為什么要設(shè)置I/O端口？四、計(jì)算題（每小題10分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.已知某計(jì)算機(jī)的CPU主頻為2.4GHz，一個(gè)指令周期包含4個(gè)時(shí)鐘周期，一個(gè)時(shí)鐘周期為4ns。試計(jì)算該CPU的指令執(zhí)行速度（每秒能執(zhí)行多少條指令）。2.設(shè)主存地址空間為16MB，Cache容量為128KB，采用直接映射方式，主存塊大小為4KB，Cache塊大小為2KB。若主存地址A=12345H，求：（1）主存塊號(hào)和塊內(nèi)位移；（2）Cache塊號(hào)。五、分析題（每小題15分，共30分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.某CPU的指令格式如下：*操作碼字段：8位*源地址字段：12位*目的地址字段：12位該指令支持立即尋址和寄存器尋址。立即尋址時(shí)，源地址字段存放操作數(shù)；寄存器尋址時(shí)，源地址字段和目的地址字段分別指定源寄存器和目的寄存器。試問該CPU最多能同時(shí)處理多少個(gè)寄存器？請(qǐng)畫出該指令的格式示意圖。2.簡(jiǎn)述中斷處理與子程序調(diào)用的區(qū)別。在什么情況下使用中斷比調(diào)用子程序更合適？---結(jié)束試卷答案一、選擇題1.A2.D3.B4.B5.C6.C7.B8.B9.B10.B二、填空題1.十六進(jìn)制2.-2^(n-1)-1,2^(n-1)-13.內(nèi)部，外部4.控制轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)處理5.控制總線，地址總線6.中斷處理7.設(shè)備準(zhǔn)備，中斷服務(wù)三、簡(jiǎn)答題1.原碼：最高位為符號(hào)位，0正1負(fù)，其余位表示數(shù)值絕對(duì)值。缺點(diǎn)是有兩個(gè)零（+0,-0），運(yùn)算復(fù)雜。反碼：正數(shù)反碼與其相同；負(fù)數(shù)反碼為除符號(hào)位外各位按位取反。缺點(diǎn)同樣存在兩個(gè)零，運(yùn)算復(fù)雜。補(bǔ)碼：正數(shù)補(bǔ)碼與其相同；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼為其反碼加1。補(bǔ)碼解決了原碼和反碼的缺點(diǎn)，只有一個(gè)零，運(yùn)算簡(jiǎn)單（加減法統(tǒng)一），是計(jì)算機(jī)內(nèi)部主要的數(shù)據(jù)表示方法。2.總線周期：CPU與存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備進(jìn)行一次訪問（讀或?qū)懀┧枰臅r(shí)間。通常包含四個(gè)階段：取指令（Fetch）、取操作數(shù)（ReadOperand）、寫操作數(shù)（WriteOperand）、結(jié)束（End）。3.中斷響應(yīng)過程：（1）中斷請(qǐng)求：外設(shè)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)；（2）中斷判優(yōu)：CPU在每條指令結(jié)束后檢測(cè)中斷請(qǐng)求，若有多個(gè)中斷請(qǐng)求，按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行判斷；（3）中斷響應(yīng)：CPU發(fā)出中斷響應(yīng)信號(hào)；（4）中斷隱含轉(zhuǎn)移：CPU暫停當(dāng)前程序，根據(jù)中斷向量表找到中斷服務(wù)程序入口地址，并壓入堆棧；（5）執(zhí)行中斷服務(wù)程序：CPU開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。4.I/O端口：是CPU與I/O設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口電路。設(shè)置I/O端口的原因：CPU與I/O設(shè)備的工作速度、信息格式、邏輯電平等可能不同，需要端口進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換、緩沖和控制，以便CPU能方便、高效地與各種I/O設(shè)備通信。四、計(jì)算題1.指令執(zhí)行速度=CPU主頻/(指令周期數(shù)*時(shí)鐘周期時(shí)間)=2.4*10^9Hz/(4*4*10^-9s)=2.4*10^9/16*10^(-9)instructions/s=150*10^6instructions/s=150MIPS(MillionInstructionsPerSecond)解析思路：首先明確CPU主頻、指令周期和時(shí)鐘周期的關(guān)系。指令周期包含多個(gè)時(shí)鐘周期，CPU主頻是時(shí)鐘頻率。指令執(zhí)行速度是單位時(shí)間內(nèi)能執(zhí)行的指令數(shù)量，計(jì)算公式為CPU主頻除以平均指令周期時(shí)間。平均指令周期時(shí)間等于指令周期數(shù)乘以時(shí)鐘周期時(shí)間。將數(shù)值代入公式進(jìn)行計(jì)算即可得到結(jié)果。2.(1)主存地址空間：16MB=16*2^20B=2^24B主存塊大?。?KB=4*2^10B=2^12B主存塊號(hào)=主存地址/主存塊大小=12345H/1000H=12CH(十進(jìn)制：44)塊內(nèi)位移=主存地址mod主存塊大小=12345Hmod1000H=45H(十進(jìn)制：69)(2)Cache容量：128KB=128*2^10B=2^17BCache塊大?。?KB=2*2^10B=2^11BCache塊號(hào)=主存塊號(hào)(因?yàn)橹苯佑成?=12CH(十進(jìn)制：44)解析思路：首先對(duì)地址空間、塊大小進(jìn)行位寬轉(zhuǎn)換（通常轉(zhuǎn)換為2的冪次方表示）。直接映射方式下，主存塊號(hào)直接決定Cache塊號(hào)。將主存地址除以主存塊大小得到主存塊號(hào)，模運(yùn)算得到塊內(nèi)位移。由于是直接映射，主存塊號(hào)就是Cache塊號(hào)。五、分析題1.指令格式：|8位操作碼|12位源地址/寄存器編號(hào)|12位目的地址/寄存器編號(hào)|該指令支持立即尋址和寄存器尋址。若為寄存器尋址，12位字段指定一個(gè)寄存器；若為立即尋址，12位字段存放立即數(shù)。因此，該CPU最多能同時(shí)處理12+12=24個(gè)（邏輯上）寄存器，因?yàn)橹噶罡袷街型瑫r(shí)包含了源和目的地址字段，理論上可以指定不同的寄存器。但若理解為指令中能明確指定的寄存器數(shù)量，則為12個(gè)。解析思路：根據(jù)指令格式說明，操作碼決定指令類型。12位源地址字段和12位目的地址字段的功能根據(jù)尋址方式變化（寄存器或立即數(shù)）。如果理解為指令可以同時(shí)指定源和目的寄存器，則最多能指定12+12=24個(gè)寄存器（不考慮寄存器重疊使用）。但更常見的理解是，這12位用于指定一個(gè)寄存器（源或目的）。題目問“最多能同時(shí)處理多少個(gè)寄存器”，可以理解為指令格式能指定多少個(gè)寄存器，即12個(gè)。但題目表述容易引起歧義。2.區(qū)別：*中斷：由外部事件引發(fā)，是異步的，CPU通常在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后響應(yīng)，不保留現(xiàn)場(chǎng)或僅隱含保存斷點(diǎn)，優(yōu)先級(jí)高。*子程序調(diào)用：由程序內(nèi)部邏輯控制，是同步的，調(diào)用前需顯式保存現(xiàn)場(chǎng)（寄存器狀態(tài)、程序計(jì)數(shù)器PC），調(diào)用結(jié)束后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回，優(yōu)先級(jí)由程序設(shè)定。中斷比子程序調(diào)用更合適的情況：*處理異步事件：如鍵盤輸入、外部設(shè)備請(qǐng)求、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等，這些事件不能預(yù)測(cè)何時(shí)發(fā)生，必須在中斷發(fā)生后立即處理。*提高CPU效率：中斷允許CPU在等待低速設(shè)備時(shí)執(zhí)行其他任