一、填空題

從層次結(jié)構(gòu)來講，計(jì)算機(jī)包含硬件和__軟件__兩層，它們構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，相互協(xié)調(diào)工作。

計(jì)算機(jī)由五個(gè)部分組成。其中__運(yùn)算器_和_控制器__合稱CPU。

系統(tǒng)總線按功能來分。可以分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和__控制_總線。

PC是_程序計(jì)數(shù)器__，存放_(tái)____將要執(zhí)行的指令的地址__,具有___自動(dòng)加1___________的功能。

一條機(jī)器指令中通常包含的信息有___操作碼____、___控制碼_______.

一個(gè)8K×8的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線總和為______21____________.

地址線：2^13=8K數(shù)據(jù)線：8

X的補(bǔ)碼為1.01100，則X的二進(jìn)制真值是_______-0.10100_______________.

補(bǔ)碼的補(bǔ)碼即為原碼，符號(hào)位不變，其它位按位取反，然后末位加1，即

1.10011+0.00001=1.10100，符號(hào)位為負(fù)，還原成真值：-0.10100

總線的控制方式通常有三種，分別是串行鏈接方式、定時(shí)查詢方式、__獨(dú)立請求方式____________.

引入_____CACHE______是為了解決存儲(chǔ)器和CPU速度不匹配問題。引入_虛擬存儲(chǔ)器_是為了解決存儲(chǔ)器容量不夠的問題。

SRAM是利用____觸發(fā)器___的工作原理來實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)，而DRAM與前者不同。它的存儲(chǔ)元?jiǎng)t是依靠_________電容______上的電荷實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)。

常見的刷新方式有3種，集中式刷新、______分散式刷新_____、______異步式刷新___________這三種方式。

存儲(chǔ)器的擴(kuò)展有位擴(kuò)展、______字?jǐn)U展___________、_______字位擴(kuò)展______________這三種方式。

二、單項(xiàng)選擇題

1.下列哪種連線屬于系統(tǒng)總線(C)。

(A)運(yùn)算器和控制器

(B)累加器與ALU

(C)CPU和主存

(D)網(wǎng)線

2.下列數(shù)中最大的數(shù)為(B)。

(A)(10010101)2進(jìn)制

(B)(11101010111)BCD碼

(C)(243)10進(jìn)制

(D)(189)16進(jìn)制

全部換算為十進(jìn)制進(jìn)行比較：

A：1*2^7+0*2^6+0*2^5+1*2^4+0*2^3+1*2^2+0*2^1+1*2^0=128+16+4+1=149

B：一般不特別指明，采用8421BCD編碼。

本題的BCD碼為11位，不符合4位二進(jìn)制數(shù)為一位十進(jìn)制0~9的運(yùn)算規(guī)則，故直接用二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則計(jì)算。

1*2^10+…………………………1*2^0(顯然為最大的數(shù))【B選項(xiàng)的選數(shù)個(gè)人感覺有毛病】

C：243，直接為十進(jìn)制數(shù)。

D：十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制

1*16^2+8*16^1+9*16^0=256+128+9=393

這題主要還是各種進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，b選項(xiàng)的BCD碼感覺有毛病，因?yàn)锽CD碼只表示0~9的十進(jìn)制數(shù)，另外4個(gè)二進(jìn)制數(shù)為一組進(jìn)行轉(zhuǎn)換(也就是碼位個(gè)數(shù)的4的整數(shù)倍)。例如：(10010111)BCD碼=(97)10進(jìn)制數(shù)。下面就是參照表。

3.設(shè)機(jī)器字長為8位，那么能表示的定點(diǎn)小數(shù)的取值范圍是(AC)。

(A)[-1,1-2^-7]

(B)?(-1,1-2^-7]

(C)[-(1-2^-7),1-2^-7]

(D)(-1,1)

如果采用原碼表示，取值范圍為：

-(1-2^-7)~1-2^-7

如果采用補(bǔ)碼表示，取值范圍為：

-1~1-2^-7

4.若采用雙符號(hào)位補(bǔ)碼運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位為01，則(B)。

(A)產(chǎn)生了負(fù)溢出(下溢)

(B)產(chǎn)生了正溢出(上溢)

(C)結(jié)果正確，為正數(shù)

(D)結(jié)果正確，為負(fù)數(shù)

若運(yùn)算結(jié)果的雙符號(hào)位為00， 表示結(jié)果為正數(shù)，無溢出；

若運(yùn)算結(jié)果的雙符號(hào)位為11，表示結(jié)果為負(fù)數(shù)，無溢出；

若運(yùn)算結(jié)果的雙符號(hào)位為10，表示負(fù)溢出。

若運(yùn)算結(jié)果的雙符號(hào)位為01，表示正溢出。

5.浮點(diǎn)加減中的對階是(D)。

(A)將加數(shù)階碼調(diào)整到與被加數(shù)階碼相同

(B)將兩個(gè)階碼調(diào)整到任意一個(gè)相同階碼

(C)將較大的一個(gè)階碼調(diào)整到與較小的一個(gè)階碼相同

(D)將較小的一個(gè)階碼調(diào)整到與較大的一個(gè)階碼相同

6.假定下列字符碼中有奇偶校驗(yàn)位，但沒有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則采用奇校驗(yàn)的字符碼是(D)。

(A)10110111

(B)11100010

(C)11011011

(D)11000001

判斷奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)就看“1”的位數(shù)，因?yàn)樽址a中已經(jīng)有奇偶校驗(yàn)位，又因?yàn)椴捎玫钠嫘ｒ?yàn)，ABC均為偶數(shù)，D為奇數(shù)，故選D。

7.若想要訪問存儲(chǔ)器的某個(gè)單元，需要將該單元地址賦給下面哪個(gè)寄存器(C)。

(A)PC

(B)IR

(C)MAR

(D)MDR

8.設(shè)總線的時(shí)鐘頻率為240MHz，一個(gè)總線周期包含4個(gè)時(shí)鐘周期，總線的寬度為16位，

則總線的帶寬為(B)。

(A)320Mb/s

(B)960?Mb/s

(C)400?Mb/s

(D)240?Mb/s

240/4*16=960Mb/s

9.主存到cache的映射不需要替換策略的是(A)。

(A)直接映射方式

(B)全相連映射方式

(C)組相聯(lián)映射方式

(D)以上三種映射方式

10.在海明碼校驗(yàn)中，如果數(shù)據(jù)位是8位，則校驗(yàn)位至少應(yīng)是多少位(C)。

(A)8位

(B)3位

(C)4位

(D)6位

三、分析計(jì)算題

1.設(shè)機(jī)器數(shù)字長為8位，且十進(jìn)制A=107，B=75，用補(bǔ)碼求[A-B]原，并還原成真值。

字長為8位的機(jī)器數(shù)的模是2^8=100000000

將A=107轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為：1101011

正數(shù)的原碼和補(bǔ)碼均為它本身。

對模2^8=256,-75可以用其補(bǔ)數(shù)256-75=181代替

181用二進(jìn)制表示：10110101

[A-B]補(bǔ)=[A]補(bǔ)+[-B]補(bǔ)=1101011+10110101=100100000

又因?yàn)闄C(jī)器數(shù)字長為8位，產(chǎn)生溢出，則舍去溢出，為00100000，即32

即[A-B]原=32

已知二進(jìn)制純小數(shù)X=-0.1001，Y=0.1011，求X*Y。

先計(jì)算符號(hào)位：

X和Y的原碼為：

[X]原=1.1001，[Y]原=0.1011

X的符號(hào)位為1，Y的符號(hào)位為0，做異或運(yùn)算(相同為0，不同為1)，即Z的符號(hào)位也為1.

取X的絕對值，然后根據(jù)公式計(jì)算：

Z0=0

Z1=2^-1(0.1001*1+0)=0.01001

Z2=2^-1(0.1001*1+0.01001)=0.011011

Z3=2^-1(0.1001*0+0.011011)=0.0011011

Z4=2^-1(0.1001*1+0.0011011)=0.01100011

然后再結(jié)合符號(hào)位，即最終結(jié)果為：-0.01100011

3.在異步串行通信系統(tǒng)中，假設(shè)波特率為10800bps，其幀格式包含一個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)停止位，沒有校驗(yàn)位，清計(jì)算該異步串行通信系統(tǒng)每秒能傳輸多少幀，以及它的比特率是多少？

10800/(1+8+1)=1080幀

1080*(8/10)=864bps

4.已知兩浮點(diǎn)數(shù)X=0.1101*2^11,Y=0.1111×2^01,求X+Y.規(guī)定浮點(diǎn)數(shù)格式為階符、數(shù)符各取2位，階碼取3位，尾數(shù)取6位，且舍入采用“0舍1入”法。

階碼取3位，尾數(shù)取6位(均不包含符號(hào)位)，設(shè)階碼和尾數(shù)均采用補(bǔ)碼表示方式，機(jī)器表示的形式分別為：

[X]補(bǔ)=00011 001101

[Y]補(bǔ)=00001 001111

第一步，對階，Y的階碼比X小2，即增大Y的階碼為00011，尾數(shù)右移2位，得000011.根據(jù)“0舍1入法”可知，尾數(shù)被移去2位，最高位為1，所以尾數(shù)右移2位后末位要加1.即000011+000001=000100，得此時(shí)[Y]補(bǔ)=00011 000100

第二步，尾數(shù)以變形補(bǔ)碼的形式相加。

00.1101+00.0100=01.0001

第三步，規(guī)格化

因尾數(shù)為01，需要右規(guī)(尾數(shù)右移1位，階碼加1)，右移后的尾數(shù)結(jié)果為：001000.根據(jù)“0舍1入”法可知，尾數(shù)被移去一位，該位為1，所以尾數(shù)右移一位后階碼末位要加1，即001001，得[X+Y]補(bǔ)=00100 001001

正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼一樣，故該結(jié)果也是X+Y的原碼。

5.CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，cache完成存取的次數(shù)為1900次，主存完成存取的次數(shù)為100次，已知cache存取周期為50ns，主存存取周期為250ns，問：

(1)cache的命中率？

(2)cache主存系統(tǒng)的平均訪問時(shí)間是多少？

(3)cache主存系統(tǒng)的訪問效率是多少？

(4)使用cache主存系統(tǒng)后該系統(tǒng)的性能提高了多少？

解：(1)h=1900/(1900+100)=0.95

(2)t=0.95*50+(1-0.95)*250=47.5+12.5=60.0ns

(3)e=50/60*100%≈83.3%

(4)(250/60) -1≈3.2

四、設(shè)計(jì)題

1.設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ做訪存控制信號(hào)(低電平有效)，用WR做讀寫控制信號(hào)(高電平為讀，低電平為寫)。現(xiàn)有下列芯片及各種門電路(門電路自定)，如圖所示。畫出與存儲(chǔ)器的連接圖，要求如下：

主存地址空間分配：

4800H~4FFFH為系統(tǒng)程序區(qū)；20480-18432=2048

5000H~67FFH為用戶程序區(qū)。26624-20480=6144

合理選用上述存儲(chǔ)芯片，說明各選幾片？

寫出兩個(gè)區(qū)的地址范圍，畫出存儲(chǔ)芯片和CPU的連接圖。

解：(1)

(2)2塊2K*4位的ROM

3塊2K*8位的RAM

(3)26624十進(jìn)制=110100000000000二進(jìn)制

20480十進(jìn)制=101000000000000二進(jìn)制

和這個(gè)圖差不多，手繪畫著不好看，在ROM的位置換成2塊2K*4位的ROM，后面的RAM換成 3塊2K*8位的RAM即可。

總結(jié)

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