计算机组成原理 期末复习

计算机组成原理的期末

选择题

1. 完整的计算机系统应包括______。

    • A. 运算器、存储器和控制器

    • 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. 计算机系统中的存储器系统是指______。

    • A. RAM存储器

    • B. ROM存储器

    • C. 主存储器

    • D.主存储器和外存储器🎈

3. 冯·诺依曼机工作方式的基本特点是______。

    • A. 多指令流单数据流

    • B.按地址访问并顺序执行指令🎈

    • C. 堆栈操作

    • D. 存储器按内部选择地址

4. 在机器中，______的零的表示形式是唯一的。

    • A. 原码

    • B.补码🎈

    • C. 反码

    • D. 原码和反码

5. 计算机系统中采用补码运算的目的是为了______。

    • A. 与手工运算方式保持一致

    • B. 提高运算速度

    • C.简化计算机的设计🎈

    • D. 提高运算的精度

6. 主存储器和CPU之间增加Cache的目的是______。

    • A. 扩大主存储器的容量

    • B. 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 🎈

    • C. 扩大CPU中通用寄存器的数量

    • D. 既扩大主存储容量又扩大CPU通用寄存器数量

7. 下列存储器中，属于半导体存储器的是______。

    • A. 硬盘

    • B.动态存储器🎈

    • C. 软盘

    • D. 光盘

8. 运算器的核心部分是______。

    • A. 数据总线

    • B. 多路开关

    • C. 累加寄存器

    • D.算术逻辑运算单元🎈

9. 运算器虽有许多部件组成，但核心部分是______。

    • A. 数据总线

    • B.算数逻辑运算单元🎈

    • C. 多路开关

    • D. 通用寄存器

10. 下列说法中正确的是______。

    • A. 采用变形补码进行加减运算可以避免溢出

    • B. 只有定点数运算才有可能溢出，浮点数运算不会产生溢出

    • C. 只有带符号数的运算才有可能产生溢出

    • D.将两个正数相加有可能产生溢出🎈

填空题

1. 公元2000年，超级计算机最高浮点运算速度达到每秒______次。

    • 1万亿🎈

2. 直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示、打印汉字，需要解决汉字的______编码、汉字______、______码等三种不同用途的编码。

    • 输入🎈、内码🎈、字模🎈

3. 指令字长度分为______、______、______三种形式。

    • 单字长🎈、半字长🎈、双字长🎈

4. CPU可直接访问的存储器是______。

    • 主存储器🎈

5. 寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。

    • 内存单元🎈

简答题

1. 什么是闪速存储器？它有哪些特点？

    • 闪速存储器是一种非易失性存储器，可以在不加电的情况下保存数据。它的特点是速度快、功耗低、体积小，适合用于存储需要快速读取和写入的数据，如固态硬盘（SSD）中的存储介质。

2. CPU响应中断应具备哪些条件？

    • CPU响应中断通常需要满足以下条件：一是中断源必须发出中断请求；二是CPU必须允许中断（即中断屏蔽寄存器允许该中断）；三是当前指令执行完毕，进入中断周期。

3. 什么是并行处理？

    • 并行处理是指同时执行多个任务或操作，以提高计算效率。它可以通过多处理器系统、多线程技术、向量处理等方式实现。

计算题

1. 已知x=-0.01111，y=+0.11001，求[x]、[-x]、[y]、[-y]、x+y、x-y。

    • [x]=1.01111，[x]的补码表示即为其本身（因为x是负数，补码表示时符号位为1，其余位取反加1，但此处为简化表示）

    • [-x]=0.01111（x的相反数，正数，补码表示即为其本身）

    • [y]=0.11001，[y]的补码表示即为其本身（因为y是正数）

    • [-y]=1.00111（-y的补码表示，符号位为1，其余位取y的反码加1）

    • x+y需先将x、y转换为补码，然后相加。由于x是负数，y是正数，且|x|<y，所以相加结果为正数，补码相加后去掉符号位扩展的1即可得到结果。

    • x-y同理，但结果为负数，需保留符号位。

    • 具体计算过程略，结果分别为x+y=+0.01010，x-y=-0.10110（补码表示）

 

选择题

 

  1. CPU包括（ ）。

 

A. 内存和外存

 

B. 控制器、运算器和cache

 

C. 控制器、运算器和主存

 

D. 控制器和运算器

 

答案：D。中央处理器（CPU）主要包括控制器和运算器哦。

 

  2. 计算机硬件包括（ ）。

 

A. 输入设备、输出设备

 

B. 输入设备、输出设备、控制器

 

C. 输入设备、输出设备、控制器、存储器及算术逻辑运算部件

 

D. 输入设备、输出设备、存储器

 

答案：C。计算机硬件（https://baike.baidu.com/item/%E7%A1%AC%E4%BB%B6/479446）包括输入设备、输出设备、控制器、存储器及算术逻辑运算部件五部分呢。

 

  3. 冯·诺伊曼机器结构的主要思想不包括（ ）。

 

A. 采用二进制代码表示数据和指令

 

B. 采用存储程序的工作方式

 

C. 计算机由五大部件组成

 

D. 使用高级语言进行程序设计

 

答案：D。冯·诺伊曼机器结构的主要思想并没有包括使用高级语言进行程序设计哦。

 

  4. 运算器的主要部件是（ ）。

 

A. 控制器

 

B. 存储器

 

C. 算术逻辑运算单元（ALU）

 

D. 输入设备

 

答案：C。运算器的主要部件是算术逻辑运算单元（ALU）啦。

 

  5. 计算机的字长是（ ）。

 

A. CPU一次可以处理的十进制数据的位数

 

B. CPU一次可以处理的八进制数据的位数

 

C. CPU一次可以处理的二进制数据的位数

 

D. CPU一次可以处理的十六进制数据的位数

 

答案：C。计算机的字长是指CPU一次可以处理的二进制数据的位数哦。

 

简答题

 

  1. 什么是计算机的字长？答案：计算机的字长是指CPU一次可以处理的二进制数据的位数哦。它决定了计算机内部的数据表示范围和处理能力呢。

 

  2. 冯·诺伊曼机器结构由哪五部分组成？答案：冯·诺伊曼机器结构由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五部分组成呀。

 

  3. 什么是快速缓冲存储器（Cache）？答案：快速缓冲存储器（Cache）是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器哦。它对用户是透明的，只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度呢。

 

一、简答题

 

  1. 什么是计算机的主机？答案：通常所说的计算机的主机是指CPU和内存两部分哦。

 

  2. 简述计算机组成原理中的指令流水线技术。答案：指令流水线技术是一种将指令分解为多个子任务，并使这些子任务在多个功能部件上重叠执行的技术哦。它通过将一条指令的执行过程划分为多个阶段，每个阶段由一个专门的功能部件来执行，从而使得多条指令可以同时在不同的功能部件上执行，大大提高了计算机的吞吐率和执行效率呢。

 

  3. 解释Cache与主存之间的映射方式。答案：Cache与主存之间的映射方式主要有直接映射、全相联映射和组相联映射三种哦。直接映射是指主存中的每一块只能映射到Cache中的某一特定块；全相联映射是指主存中的任意一块可以映射到Cache中的任意一块；组相联映射则是直接映射和全相联映射的折中，它将Cache分成若干组，每组内有若干块，主存中的一块可以映射到Cache中某一组内的任意一块哦。

 

二、计算题

 

  1. 设机器数字长为8位（含1位符号位），设A=101，B=−110，计算[A+B]，并还原成真值。答案：首先进行二进制加法运算，A=101，B=−110（补码表示为10010，取8位，符号位为1，数值位为0010取反加1得1101再加符号位），则[A+B]=101+10010=10111（结果为补码），最高位为符号位1表示负数，其余位取反加1得到真值−1010，即−10哦。

 

  2. 已知一个浮点数，阶码为4位（含1位阶符），尾数为8位（含1位数符），求该浮点数的表示范围。答案：阶码为4位（含1位阶符），则阶码的范围为−2^3到2^3−1，即−8到7；尾数为8位（含1位数符），则尾数的范围为−2^7到2^7−1（不考虑溢出哦）。因此，该浮点数的最大正数为2^7×(1−2^(−8))，最小正数为2^(−8)，最大负数为−2^7，最小负数为−(1−2^(−8))哦。

 

三、综合题

 

  1. 描述DMA（直接存储器访问）的工作过程，并画出DMA工作过程的流程图。答案：DMA（直接存储器访问）是一种允许外部设备直接与主存进行数据交换的技术哦，而不需要CPU的介入呢。DMA的工作过程如下：

 

      • 预处理阶段：CPU对DMA控制器进行初始化，设置数据传输的源地址、目标地址、传输的数据量以及传输方式等参数哦。

 

      • 数据交换阶段：DMA控制器向CPU申请总线控制权，在获得总线控制权后，DMA控制器根据设置的参数，控制外部设备和主存之间进行数据交换哦。数据交换过程不需要CPU的参与，从而大大提高了数据传输的速度呢。

 

      • 后处理阶段：数据交换完成后，DMA控制器向CPU发出中断信号，报告数据传输完成哦。CPU响应中断后，对DMA控制器进行后处理，包括检查传输过程中是否出错，以及更新相关的寄存器和状态标志等哦。流程图：

 

（CPU初始化DMA控制器）

       ↓

   （DMA控制器申请总线控制权）

       ↓

   （DMA控制器获得总线控制权）

       ↓

   （DMA控制器进行数据交换）

       ↓

   （数据交换完成，DMA控制器发出中断信号）

       ↓

   （CPU响应中断，进行后处理）

 

呀，计算机组成原理的期末大题

第一章 计算机组成原理概述

 

可能会让你计算计算机的性能指标哦，这部分通常会结合其他章节来考。

 

第二章 运算器原理

 

这一章可是个大头呢！要熟练掌握进制及其转换，特别是原码、反码、补码的计算和表示，这可是经常出现在大题里的哦！还有定点数的加减乘除运算，浮点数的加减乘除运算也是有可能的哦！

 

第三章 存储器原理

 

设计存储器、DRAM的刷新计算、交叉存储器带宽计算、Cache访问时间和主存Cache映射计算，还有存储器分类和寻址单元数目的计算，这些都有可能会考到大题哦！特别是计算所需芯片数目和考察多模块存储器中低位交叉编址的部分，一定要小心哦！

 

第四章 指令系统

 

可能会让你分析指令结构的特点，或者设计指令，扩展操作码（https://baike.baidu.com/item/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%A0%81/3220418）的计算也是有可能的！还有指令跳转计算，这个经常会结合指令寻址方式来考哦！

 

第五章 中央处理器

 

这一章可能会考察CPU的结构、指令周期、数据通路，还有微指令格式设计等等。特别是数据通路的考察，可是大题的重点哦！还有流水线的性能指标计算，比如吞吐率、加速比、效率等等，这些都有可能会考到的！

 

第六章 总线

 

对于总线结构的概念理解、总线传送波形图、三种总线仲裁逻辑图，还有相关计算，比如总线性能指标计算，这些都是有可能的哦！特别是总线带宽的计算，一定要记住公式哦：总线带宽=工作频率×位数！

 

第七章 I/O系统

 

可能会让你计算显存啦，或者磁盘存取时间之类的。注意哦，磁带机的计算也是有可能的！

 

第八章 I/O控制方式

 

三种I/O控制方式，特别是程序中断方式，还有程序中断方式和DMA方式的区别，这些都有可能会考到大题里的！

 

第一章 计算机组成原理概述

 

例题：冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？

 

答案：主要设计思想是存储程序通用电子计算机方案。主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备。

 

第二章 运算器原理

 

例题：设X= —0.1011，则【X】补为______。

 

答案：1.0101。在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。二进制的最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。正数的值是其本身，负数的值是最高位（符号位）不变，其他位逐位取反再加1。

 

第三章 存储器原理

 

例题：某单片机字长32位，其存储容量为4MB。若按字编址，它的寻址范围是（）。

 

A、0-1M B、0-4MB C、0-4M D、0-1MB

 

答案：A。按字编址的寻址范围计算步骤：256M字节=256 * 1024 * 1024 * 8位，按计算机按32位字长单字编址，则单字的位数为32位，范围为(4 * 1024 * 1024 * 8位)/32位=1M。

 

第四章 指令系统

 

例题：某机字长64位，1位符号位，63位表示尾数，若用定点整数表示，则最大正整数为（）。

 

A、+(2^63-1) B、+(2^64-1) C、+ (2^63+1) D、+(2^64+1)

 

答案：A。定点数的表示中，符号位为1位，数值部分为63位，因此最大正整数为符号位0，后面63位全为1，即+(2^63-1)。

 

第五章 中央处理器

 

例题：（判断题）CPU中存放当前运行指令的寄存器是指令计数器。

 

答案：错误。CPU中存放当前运行指令的寄存器是指令寄存器，而不是指令计数器。指令计数器（或程序计数器）是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。

 

第六章 总线

 

例题：按照总线所处的位置分为片内总线和片外总线，片外总线是指用于连接CPU、内存以及I/O设备的总线。因此，片外总线又称为（）总线。

 

答案：系统总线。片外总线连接CPU、内存和I/O设备，因此也称为系统总线。

 

第七章 I/O系统

 

例题：（填空题）反映主存速度指标的三个术语是存取时间、存储周期和存储器（）。

 

答案：带宽。反映主存速度指标的三个术语是存取时间、存储周期和存储器带宽。

 

第八章 I/O控制方式

 

例题：（判断题）DMA方式的中断发生在一条指令执行结束时。

 

答案：错误。DMA方式的中断是发生在数据块传送结束时，而不是一条指令执行结束时。

 

每个内容出一个计算题和答案

 

第一章 计算机组成原理概述

 

计算题：

 

若一个计算机的字长为32位，请计算其能表示的最大无符号整数是多少？

 

**答案**：

 

最大无符号整数为232−1=42949672952^{32} - 1 = 4294967295232−1=4294967295。

 

第二章 运算器原理

 

计算题：

 

使用二进制补码表示，计算 -127 + 127 的结果。

 

答案：

 

-127 的二进制补码为 10000001，127 的二进制补码为 01111111。

 

相加后得到 100000000（注意这里超出了8位，但我们只取低8位），忽略进位得到 00000000，即结果为 0。

 

第三章 存储器原理

 

计算题：

 

若一个存储器的地址线为16根，数据线为8根，请计算其存储容量。

 

**答案**：

 

存储容量为216×8=65536×8=5242882^{16} \times 8 = 65536 \times 8 = 524288216×8=65536×8=524288字节，即 512KB。

 

第四章 指令系统

 

计算题：

 

某指令系统的操作码长度为8位，地址码长度为16位，请计算该指令系统最多能有多少条不同的指令，以及能直接访问的最大内存地址空间是多少？

 

**答案**：

 

最多能有28=2562^{8} = 25628=256条不同的指令。

 

能直接访问的最大内存地址空间是216=655362^{16} = 65536216=65536个内存单元。

 

第五章 中央处理器

 

计算题：

 

若一个CPU的主频为2GHz，每个时钟周期能执行2条指令，请计算其MIPS（每秒百万条指令）值。

 

**答案**：

 

MIPS =2×2×109/106=40002 \times 2 \times 10^{9} / 10^{6} = 40002×2×109/106=4000MIPS。

 

第六章 总线

 

计算题：

 

若一个系统的总线传输周期为20ns，数据宽度为32位，请计算其总线带宽（数据传输率）。

 

**答案**：

 

总线带宽 =32/(20×10−9)=1600×10632 / (20 \times 10^{-9}) = 1600 \times 10^{6}32/(20×10−9)=1600×106bps = 1600Mbps。

 

第七章 I/O系统

 

计算题：

 

若一个磁盘的转速为7200RPM（转/分钟），每个磁道上有10000个扇区，每个扇区大小为512字节，请计算其数据传输率。

 

答案：

 

数据传输率 =7200/60×10000×512=6144000007200 / 60 \times 10000 \times 512 = 6144000007200/60×10000×512=614400000字节/秒 = 600Mbps。

 

第八章 I/O控制方式

 

计算题（概念性计算）：

 

在DMA控制方式下，若每次DMA传输需要100个时钟周期，时钟频率为1MHz，且每次传输1KB数据，请估算传输1MB数据所需的总时间（不考虑中断处理和上下文切换时间）。

 

**答案**：

 

每次DMA传输时间为100/1×106=100μs100 / 1 \times 10^{6} = 100\mu s100/1×106=100μs。

 

传输1MB数据需要1024×1024/1024=10241024 \times 1024 / 1024 = 10241024×1024/1024=1024次传输。

 

所以总时间为1024×100μs=102.4ms1024 \times 100\mu s = 102.4ms1024×100μs=102.4ms。

 

希望这些计算题和答案能帮到你哦！加油加油！