计组-期末总复习B套

一、选择题（共10题）

1.完整的计算机系统应包括（ D ）。

A. 运算器、存储器、控制器

B. 外部设备和主机

C. 主机和实用程序

D. 配套的硬件设备和软件系统

2.设寄存器内容为11111111，若它等于+127，则为（ D ）。

A. 原码

B. 补码

C. 反码

D. 移码

举一反三：如果是原码：它就是－127；如果是补码：它就是－1；如果是反码：它就是－0；如果是移码：它就是＋127。

3.某数在计算机中用8421码表示为0111 1000 1001，其真值为（ A ）。

A. 789

B. 789H

C. 1929

D. 11110001001B

解析：8421码是一种二进制编码形式，每个十进制数字用四位二进制表示。根据编码规则，0111 1000 1001可以分解为三个四位二进制数：0111 表示十进制的 7；1000 表示十进制的 8；1001 表示十进制的 9。

4.为了缩短指令中某个地址码的位数，同时使指令的执行时间又相对短，则有效的寻址方式是（ B ）。

A. 立即寻址

B. 寄存器寻址

C. 直接寻址

D. 寄存器间接寻址

解析：寄存器寻址方式最显著的优点就是：1.从寄存器中存取数据比从主存中快得多；2.由于寄存器的数量较少，其地址码比主存单元地址短得多。

5.运算器由许多部件组成，核心部件是（ A ）。

A. 算术逻辑运算单元

B. 多路开关

C. 数据总线

D. 累加寄存器

解析：运算器是CPU的核心部件，而运算器的核心部件是ALU。

6.以下4种存储器中，（ D ）的速度最快。

A. DRAM

B. ROM

C. EPROM

D. SRAM

解析：SRAM因为不需要刷新，所以速度最快。

7.动态RAM的刷新是以（ B ）为单位进行的。

A. 存储单元

B. 行

C. 列

D. 存储位

解析：动态RAM芯片中的全部记忆单元排列成矩阵，刷新是以行为单位进行的，一行中的各记忆单元同时被刷新。

8.通用寄存器是（ D ）。

A. 可存放指令的寄存器

B. 可存放程序状态字的寄存器

C. 本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器

D. 可编程指定多种功能的寄存器

解析：存放指令的寄存器是指令寄存器；存放程序状态字的寄存器是程序状态字寄存器；通用寄存器并不一定本身具有计数和移位逻辑功能。

9.指令译码器的作用是对（ B ）进行译码。

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

解析：指令译码器是对指令中的操作码字段进行译码，产生各种微操作命令的器件。

10.系统总线中，划分数据线、地址线和控制线的根据是（ C ）。

A. 总线所处的位置

B. 总线的传输方向

C. 总线的传输内容

D. 总线的控制方式

解析：在计算机系统中，系统总线通常分为数据线、地址线和控制线，这种划分是基于总线的传输内容，有助于明确系统各部分之间的通信功能和作用，确保系统的正常运行。

二、填空题（共10空）

1.在字长为8位的计算机中，求[+0]_补=00000000；[-0]_补=00000000；[-14]_补=11110010；[-32]_补=11100000；[-64]_补=11000000。

解析：正数 0 的补码表示就是其本身；在补码表示中，负0和正0是相同的，都是 00000000；后续3个数求出8位二进制（不足部分首位补0）后，全部取反末位加1即为该数。

2.根据操作数所在位置，指出其寻址方式：操作数在寄存器中称为寄存器寻址；操作数在指令中称为立即寻址方式。

3.一个512K×8位的存储器，其地址线和数据线共有27根。

解析：存储器的每个地址能够存储8位的数据，因此需要8根数据线；512K表示有512×1024 =2⁹·2¹⁰=2¹⁹个存储单元，19即为地址线的数量。

4.执行部件接受微命令后所进行的操作，称为微操作。

解析：微操作是计算机指令执行过程中最小的操作单元，它们由微命令触发，负责实现具体的硬件行为，如数据传输、算术运算或逻辑运算，共同完成复杂的指令执行过程。

5.中央处理器（CPU）最核心的部件包括运算器和控制器两部分。

解析：运算器负责执行算术和逻辑运算，而控制器负责从内存中取指令、解释指令并协调其他部件来执行指令。

三、简答题（共4题）

1.冯·诺依曼体系结构提出了设计制造计算机有哪三个基本原则？其核心是什么？（5分）

答：冯·诺依曼体系结构提出了设计制造计算机的三个基本原则，即采用二进制形式表示数据和指令、采用存储程序方式以及由五大部件组成计算机系统。其核心是存储程序。

2.CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为900次，主存完成存取的次数为100次，请问Cache的命中率是多少？把主存块放到Cache中时，主存与Cache有哪三种地址映射方式？（5分）

答：①Cache的命中率：

\begin{aligned} \frac{900}{(900+100)}=0.90 \ ; \end{aligned}

②全相联映射方式、直接映射方式、组相联映射方式。

3.请列举出五种数据寻址方式。（5分）

答：隐含寻址、立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、基址寻址、相对寻址、页面寻址。

4.简述浮点加减运算主要需要哪五步？（5分）

答：①比较阶码大小并完成对阶；②尾数加减运算；③结果规格化；④舍入处理；⑤溢出处理。

四、计算题（共3题）

1.设基数R=10，x=10^E_^x×M_x=10³×0.3，y=10^E_^y×M_y=10³×0.2，用浮点法求x×y，x÷y。（5分）

解：E_x=3，E_y=3，M_x=+0.3，M_y=+0.2

\begin{aligned} x×y&=10^{(E_x+E_y)}×(M_x×M_y)\\ &=10^{3+3}×(0.3×0.2)\\ &=60000\\ \end{aligned}

\begin{aligned} x÷y&=10^{(E_x-E_y)}×(M_x÷M_y)\\ &=10^{3-3}×(0.3÷0.2)\\ &=1.5\\ \end{aligned}

2.已知，X=+1011，Y=+0111，设机器数采用6位定点整数补码表示，其中包含2位符号位。（5分）

（1）用双符号位法，即变形补码计算[X]_补+[Y]_补。

（2）判断运算结果是否有溢出；若有溢出，属于什么溢出？

解：①[X ]_{补}=00,1011\ \ [Y]_{补}=00,0111

\begin{aligned} [X]_{补}\ \ &\ \ 00,1011\\ +\ \ \ [Y]_{补}\ \ & \ \ 00,0111\\ \hline [X+Y]_{补}\ \ & \ \ 01,0010\\ \\ [X]_{补}+[Y]_{补}&=[X+Y]_{补}\\ &=01,0010 \end{aligned}

②两个符号位出现“01”，表示正溢出。

3.请利用乘法算法中的补码一位乘法计算定点数X=+0.1001与定点数Y=-0.1101相乘的结果，即计算X·Y，结果用二进制形式表示即可。（10分）

解：[X]_补=00.1001；[-X]_补=11.0111；[Y]_补=1.0011

[X·Y]_补数值部分计算如下：

\begin{array}{cl|l|} &\text{部分积} & \text{乘数}\\ \hline & 00.0000 &1001\textcolor{red}{10}\\ +[-{\rm X}]_{补}& 11.0111 \\ \hline & 11.0111\\ \text{右移一位} &11.1011 &1100\textcolor{red}{11}\\ +\ \ 0& 00.0000\\ \hline &11.1011 & \\ 右移一位&11.1101 &1110\textcolor{red}{01}\\ +[{\rm X}]_{补}&00.1001 \\ \hline &00.0110 &\\ 右移一位&00.0011 &0111\textcolor{red}{00}\\ +\ \ 0& 00.0000\\ \hline &00.0011 &\\ 右移一位&00.0001 &1011\textcolor{red}{10}\\ +[{\rm -X}]_{补}&11.0111\\ \hline &11.1000&1011 \end{array}

∴[X·Y]_补=1.10001011，即X·Y=-0.01110101

解题思路：由于符号位要参加运算，部分积累加时最高有效位产生的进位可能会侵占符号位，故被乘数和部分积应取双符号位，而乘数只需要一位符号位。Booth乘法运算操作判断：00，原部分积+0，右移一位；01，原部分积+[X]_补，右移一位；10，原部分积+[-X]_补，右移一位；11，原部分积+0，右移一位。乘数首行小数部分从左往右取与乘数末位从下往上各取一位数相同。

五、设计题（共1题）

设CPU有16根地址线（A₁₅~A₀）、8根数据线（D₇~D₀），并用\overline{\rm MREQ}作为访存控制信号（低电平有效），用\overline{\rm WR}作为读/写控制信号（高电平为读、低电平为写）。现有下列存储芯片：1K×4位RAM、4K×8位RAM、8K×8位RAM、2K×8位ROM、4K×8位ROM、8K×8位ROM及各种门电路（图未画出）和74138译码器（图未画出）。请在已给CPU示意图（图未画出）的基础上，画出CPU与存储器的连接图，要求主存的地址空间分配：6000H~67FFH为系统程序区，6800H~6BFFH为用户程序区。详细画出存储芯片的片选逻辑并指出芯片的种类及片数。（20分）

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