组成原理习题（一）
一、填空题
1、从计算机系统结构的发展和演变看，近代计算机采用以 存储器 为全机中心的系统结构。
2、计算机系统由 硬件 系统和 软件 系统构成。
3、计算机软件一般分为 系统软件 和 应用软件 两大类。
4、任何指令周期的第一阶段必定是 取指 阶段。
5、组成32M×8位的存储器，需要1M×4位的存储芯片 64 片；此时的存储器芯片扩展方式为 字节扩展 。
6、微指令格式分为 水平 型微指令和 垂直 型微指令，其中，前者的并行操作能力比后者强。
7、只有操作码而没有地址码的指令称为 零地址 指令。
8、32个汉字的机内码需要占用 64 字节的存储空间，若每个汉字采用32×32点阵进行显示，则每个汉字字形码需要占用 128 字节的存储空间。
9、十进制数 -54表示成补码形式为 11001010 ，表示为原码形式为 1 0110110 （用1个符号位，7个数值位表示）。
10、采用双符号位的方法进行定点数据运算溢出检测时，若结果的符号位为 01 表示结果正溢出。
11、机器字长16位，表示浮点数时，阶码6位（阶符占1位），尾数10位（数符占1位），则浮点补码表示时，最大浮点数是 ，绝对值最小的非0的正数是 。
12、操作数直接出现在指令地址码位置的寻址方式称为 立即 寻址。
13、在异步串行传输总线中，设每秒传输120个数据帧，其字符格式规定包含1个起始位、7个数据位、1个奇校验位、1个终止位，则传输波特率为 1200 波特。
14、码值80H：若表示真值0，则为 移 码；若表示真值―128，则为 补 码。
移码：符号位取反的补码。十六进制80H，（80H）16十六进制转换成二进制1000 0000，转换为十进制就是128。
（80H）16十六进制转换成二进制1000 0000，若为真值-128，那么原码为1 1000 0000，反码就是1 0111 1111，补码就是 1 1000 0000.
15、对数据0101010来说，如果采用偶校验的话，其校验位应该是 1 。
16、在存储系统的层次结构中（如cache与主存），常会发生数据更新问题，此时我们常使用的写策略有 通写 和 回写 等。
17、计算机系统的层次结构中，位于硬件之外的所有层统称为 虚拟机 。
18、建立高速缓冲存储器的理论依据是 程序访问的局部性 原理。
19、任何指令周期的第一步必定是 取指 周期。
20、在CPU中，存放后继指令地址的寄存器是 程序计数器（PC） ，存放正在执行的指令的指令代码的寄存器是 指令寄存器IR 。
二、选择题
1、寄存器间接寻址方式中，操作数处于（B ）中。
A、通用寄存器 B、主存
C、程序计数器 D、堆栈
2、CPU是指（C ）。
A、运算器 B、控制器
C、运算器和控制器 D、运算器、控制器和主存
3、若一台计算机的字长为2个字节，则表明该机器（ C ）。
A、能处理的数值最大为2位十进制数。
B、能处理的数值最多由2位二进制数组成。
C、在CPU中能够作为一个整体加以处理的二进制代码为16位。
D、在CPU中运算的结果最大为2的16次方
4、在浮点数编码表示中，（ A ）在机器数中不出现，是隐含的。
A、基数 B、尾数
C、符号 D、阶码
5、控制器的功能是（ D ）。
A、产生时序信号
B、从主存取出一条指令
C、完成指令操作码译码
D、从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生有关的操作控制信号，以解释执行该指令。
6、虚拟存储器可以实现（B ）。
A、提高主存储器的存取速度
B、扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度
C、提高外存储器的存取周期
D、扩大外存储器的存储空间
7、某虚拟存储器采用页式内存管理，使用LRU页面替换算法（与cache中采用的LRU替换算法相同），考虑下面的页面访问地址流（每次访问在一个时间单位中完成），1、8、1、7、8、2、7、2、1、8、3、8、2、1、3、1、7、1、3、7。假定内存容量为4个页面，开始时为空的，则页面失效次数是（C ）。
A、4 B、 5
C、6 D、7
8、相联存储器是按（C ）进行查找的存储器。
A、地址指定方式 B、堆栈指定方式
C、内容指定方式 D、地址指定方式与堆栈存储方式结合
9、状态寄存器用来存放（ D ）。
A、算术运算结果 B、逻辑运算结果
C、运算类型 D、算术逻辑运算指令及测试指令的结果状态
10、在机器数（ C ）中，零的表示形式是唯一的。
A、原码 B、补码
C、补码和移码 D、原码和反码
11、计算机的存储器采用分级方式是为了（B ）。
A、减少主机箱的体积 B、解决容量、价格、速度三者之间的矛盾
C、保存大量数据方便 D、操作方便
12、有关Cache的说法正确的是（B ）。
A、只能在CPU以外 B、CPU内外都可以设置Cache
C、只能在CPU以内 D、若存在Cache，CPU就不能再访问主存
13、在定点二进制运算中，减法运算一般通过（D ）来实现。
A、原码运算的二进制减法器 B、补码运算的二进制减法器
C、补码运算的十进制加法器 D、补码运算的二进制加法器
14、堆栈常用于（ C ）。
A、数据移位 B、程序转移
C、保护程序现场 D、输入、输出
15、计算机系统的层次结构从内到外依次为（A ）。
A、硬件系统、系统软件、应用软件 B、系统软件、硬件系统、应用软件
C、系统软件、应用软件、硬件系统 D、应用软件、硬件系统、系统软件
16、冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（ C ）
A、指令操作码的译码结果 B、指令和数据的寻址方式
C、指令周期的不同阶段 D、指令和数据所在的存储单元
17、一个C语言程序在一台32位机器上运行。程序中定义了三个变量x y z，其中x和z是int型，y为short型。当x=127，y=-9时，执行赋值语句z=x+y后，x y z的值分别是（ D ）
A、x=0000007FH、y=FFF9H、z=00000076H
B、x=0000007FH、y=FFF9H、z=FFFF0076H
C、x=0000007FH、y=FFF7H、z=FFFF0076H
D、x=0000007FH、y=FFF7H、z=00000076H
18、浮点数加减运算过程一般包括对阶、尾数运算、规格化、舍入和判溢出等步骤。设浮点数的阶码和尾数均采用补码表示，且位数分别为5位和7位（均含2位符号位）。
若有两个数X=27×29/32，Y=25×5/8，则用浮点加法计算X+Y的最终结果是（D ）
A、00111 1100010 B、00111 0100010
C、01000 0010001 D、发生溢出
19、设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，变址寻址方式的有效地址为（ A ）。
A、EA=(X)+D B、EA=(X)+(D)
C、EA=((X)+D) D、EA=((X)+(D))
20、某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址。
现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是（ D ）
A、1、15 B、2、15
C、1、30 D、2、30
21、某机器字长16位、主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。
假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为07H，则该转移指令成功转移后的目标地址是（ C ）
A、2007H B、2008H
C、2009H D、2010H
22、下列关于RISC的叙述中，错误的是（A ）
A、RISC普遍采用微程序控制器
解析：RISC采用组合逻辑控制，不用微程序控制。
B、RISC大多数指令在一个时钟周期内完成
C、RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多
D、RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少
23、某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是（ A ）
A、90ns B、80ns
C、70ns D、60ns
24、相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是（ D ）
A、指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易
B、指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难
C、指令执行速度快，指令功能和修改和扩展容易
D、指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难
25、用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是（ C ）
A、主频 B、主存容量
C、MFLOPS D、MIPS
26、假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成，某程序执行过程中访存需求共1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，则Cache的命中率是（D ）
A、5% B、9.5%
C、50% D、95%
27、一个8选1数据选择器的数据输入端有（ B ）个。
A、2 B、8
C、3 D、4
28、设［X］补=1.x1x2x3x4,当满足（ A ）时，X > -1/2成立。
A、x1必须为1，x2x3x4至少有一个为1 B、x1必须为1，x2x3x4任意
C、x1必须为0，x2x3x4至少有一个为1 D、x1必须为0，x2x3x4任意
29、主机中，能对指令进行译码的器件是（ B ）。
A、ALU B、控制器
C、存储器 D、运算器
30、计算机系统的层次结构从内到外依次为（A ）。
A、硬件系统、系统软件、应用软件 B、系统软件、硬件系统、应用软件
C、系统软件、应用软件、硬件系统 D、应用软件、硬件系统、系统软件
31、运算器虽然由许多部件组成，但核心部分是（ B ）。
A、数据总线 B、ALU
C、多路开关 D、累加器
32、在CACHE存储器系统中，当程序正在执行时，由（ B ）完成地址变换。
A、程序员 B、硬件
C、软硬件共同 D、操作系统
33、（ B）寻址方式对实现程序浮动提供了支持。
A、变址寻址 B、相对寻址
C、间接寻址 D、寄存器间接寻址
34、CPU内通用寄存器的位数取决于（B ）。
A、存储器容量 B、机器字长
C、指令的长度 D、CPU管脚数
35、在计算机中，存放微指令的控制存储器隶属于（ D ）。
A、外存 B、高速缓存
C、内存 D、CPU
36、既具有SRAM读写的灵活性和较快的访问速度，又在断电后可不丢失信息的ROM是（B）
A、EEPROM B、FLASH C、EPROM D、PROM
37、下列存储器中可电改写的只读存储器是（A）
A、EEPROM B、EPROM C、ROM D、RAM
38、下列几种存储器中，（A）是易失性存储器
A、Cache B、EPROM C、Flash Memory D、CDROM
39、如果浮点数的尾数用补码表示，则下列（D）中的尾数是规格化形式
A、1.11000 B、0.01110 C、0.01010 D、1.00010
40、float型数据通常用IEEE 754单精度浮点数格式表示，若编译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中，且x = -8.25，则FR1的内容是（A）
A、C104 0000H B、C242 0000H C、C184 0000H D、C1C2 0000H
三、简答题
1、冯•诺依曼计算机的特点是什么？
答：（1）计算机硬件系统分运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等组成部分。
（2）用二进制表示指令以及数据。
（3）指令分操作码和地址码两部分。
（4）采用存储程序的工作方式。
（5）指令按存储顺序执行，某些情况下能改变其执行顺序。
解析：
2、什么是溢出？针对定点数据加减运算有哪些判断是否溢出的方法？
答：计算机用一定位数表示数据，在一定的表示规则下具有确定的取值范围，若运算结果超出数据的表示范围就称为溢出。
补码定点加减运算判断溢出方法有：
（1）用一位符号位判断：当运算两数符号相同而结果符号与数据符号不同时为溢出，
或用符号位产生的进位与最高数据位产生的进位异或判断，两进位值不同时为溢出。
（2）用两位符号位判断溢出：数据用00或11表示正或负，当结果两符号位为01或10时为溢出.
3、计算机存储系统可分为哪几个层次？每一层次主要采用什么存储介质？其存储容量和存取速度的相对值如何变化？
答：分为高速Cache——主存——辅存三级层次结构，容量从小到大，速度从高到低。
存储介质：Cache SRAM；
主存 DRAM；
辅存 磁表面存储器
4、RISC机器具有什么优点？试简单论述。
答：RISC是精简指令系统计算机，
它有以下特点：
①选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。
②指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。
③只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。
④大部分指令在一个机器周期内完成。
⑤CPU中通用寄存器数量相当多。
⑥以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。
⑦一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间。
5、什么是指令周期？它与机器周期、时钟周期有何关系？
答：一条机器指令从取到执行结束所需的时间为指令周期，它和指令功能及机器结构、指令执行方式有关。
通常把指令执行分为几个阶段，每个阶段时间称为机器周期，它通过对时钟信号统计来定时，
所以一个指令周期中通常包含几个机器周期，每个机器周期内包含若干个时钟周期，它们形成了计算机中的时序概念系统。
6、简述主存和控存、程序和微程序、指令周期和微指令周期的异同。
答：主存用来存放系统程序和用户程序，容量大；
控存用来存放机器指令系统的微程序，容量有限。
程序是由机器指令组成，用户编制，可以修改；
微程序是由微指令构成，用于描述机器指令，由计算机设计者编制，而不允许用户修改。
指令周期是指从主存储器读取一条机器指令并执行完相应的操作所需要的时间，指令周期时间随指令功能不同可以变化；
微指令周期是指从控存读取一条微指令并执行完相应的微操作所需要的时间，时间一般是固定的。
