一、填空題

從層次結構來講，計算機包含硬件和__軟件__兩層，它們構成一個有機的整體，相互協調工作。

計算機由五個部分組成。其中__運算器_和_控制器__合稱CPU。

系統總線按功能來分。可以分為地址總線、數據總線和__控制_總線。

PC是_程序計數器__，存放_____將要執行的指令的地址__,具有___自動加1___________的功能。

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

一個8K×8的存儲器，其地址線和數據線總和為______21____________.

地址線：2^13=8K數據線：8

X的補碼為1.01100，則X的二進制真值是_______-0.10100_______________.

補碼的補碼即為原碼，符號位不變，其它位按位取反，然后末位加1，即

1.10011+0.00001=1.10100，符號位為負，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、定時查詢方式、__獨立請求方式____________.

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

SRAM是利用____觸發器___的工作原理來實現信息的存儲，而DRAM與前者不同。它的存儲元則是依靠_________電容______上的電荷實現信息的存儲。

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。

存儲器的擴展有位擴展、______字擴展___________、_______字位擴展______________這三種方式。

二、單項選擇題

1.下列哪種連線屬于系統總線(C)。

(A)運算器和控制器

(B)累加器與ALU

(C)CPU和主存

(D)網線

2.下列數中最大的數為(B)。

(A)(10010101)2進制

(B)(11101010111)BCD碼

(C)(243)10進制

(D)(189)16進制

全部換算為十進制進行比較：

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位二進制數為一位十進制0~9的運算規則，故直接用二進制轉十進制的運算規則計算。

1*2^10+…………………………1*2^0(顯然為最大的數)【B選項的選數個人感覺有毛病】

C：243，直接為十進制數。

D：十六進制轉十進制

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

這題主要還是各種進制之間的轉換，b選項的BCD碼感覺有毛病，因為BCD碼只表示0~9的十進制數，另外4個二進制數為一組進行轉換(也就是碼位個數的4的整數倍)。例如：(10010111)BCD碼=(97)10進制數。下面就是參照表。

3.設機器字長為8位，那么能表示的定點小數的取值范圍是(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

如果采用補碼表示，取值范圍為：

-1~1-2^-7

4.若采用雙符號位補碼運算，運算結果的符號位為01，則(B)。

(A)產生了負溢出(下溢)

(B)產生了正溢出(上溢)

(C)結果正確，為正數

(D)結果正確，為負數

若運算結果的雙符號位為00， 表示結果為正數，無溢出；

若運算結果的雙符號位為11，表示結果為負數，無溢出；

若運算結果的雙符號位為10，表示負溢出。

若運算結果的雙符號位為01，表示正溢出。

5.浮點加減中的對階是(D)。

(A)將加數階碼調整到與被加數階碼相同

(B)將兩個階碼調整到任意一個相同階碼

(C)將較大的一個階碼調整到與較小的一個階碼相同

(D)將較小的一個階碼調整到與較大的一個階碼相同

6.假定下列字符碼中有奇偶校驗位，但沒有數據錯誤，則采用奇校驗的字符碼是(D)。

(A)10110111

(B)11100010

(C)11011011

(D)11000001

判斷奇校驗還是偶校驗就看“1”的位數，因為字符碼中已經有奇偶校驗位，又因為采用的奇校驗，ABC均為偶數，D為奇數，故選D。

7.若想要訪問存儲器的某個單元，需要將該單元地址賦給下面哪個寄存器(C)。

(A)PC

(B)IR

(C)MAR

(D)MDR

8.設總線的時鐘頻率為240MHz，一個總線周期包含4個時鐘周期，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)組相聯映射方式

(D)以上三種映射方式

10.在海明碼校驗中，如果數據位是8位，則校驗位至少應是多少位(C)。

(A)8位

(B)3位

(C)4位

(D)6位

三、分析計算題

1.設機器數字長為8位，且十進制A=107，B=75，用補碼求[A-B]原，并還原成真值。

字長為8位的機器數的模是2^8=100000000

將A=107轉換成二進制為：1101011

正數的原碼和補碼均為它本身。

對模2^8=256,-75可以用其補數256-75=181代替

181用二進制表示：10110101

[A-B]補=[A]補+[-B]補=1101011+10110101=100100000

又因為機器數字長為8位，產生溢出，則舍去溢出，為00100000，即32

即[A-B]原=32

已知二進制純小數X=-0.1001，Y=0.1011，求X*Y。

先計算符號位：

X和Y的原碼為：

[X]原=1.1001，[Y]原=0.1011

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

取X的絕對值，然后根據公式計算：

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

然后再結合符號位，即最終結果為：-0.01100011

3.在異步串行通信系統中，假設波特率為10800bps，其幀格式包含一個起始位，8個數據位、一個停止位，沒有校驗位，清計算該異步串行通信系統每秒能傳輸多少幀，以及它的比特率是多少？

10800/(1+8+1)=1080幀

1080*(8/10)=864bps

4.已知兩浮點數X=0.1101*2^11,Y=0.1111×2^01,求X+Y.規定浮點數格式為階符、數符各取2位，階碼取3位，尾數取6位，且舍入采用“0舍1入”法。

階碼取3位，尾數取6位(均不包含符號位)，設階碼和尾數均采用補碼表示方式，機器表示的形式分別為：

[X]補=00011 001101

[Y]補=00001 001111

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

第二步，尾數以變形補碼的形式相加。

00.1101+00.0100=01.0001

第三步，規格化

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

正數的補碼和原碼一樣，故該結果也是X+Y的原碼。

5.CPU執行一段程序時，cache完成存取的次數為1900次，主存完成存取的次數為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主存系統的平均訪問時間是多少？

(3)cache主存系統的訪問效率是多少？

(4)使用cache主存系統后該系統的性能提高了多少？

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、設計題

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

主存地址空間分配：

4800H~4FFFH為系統程序區；20480-18432=2048

5000H~67FFH為用戶程序區。26624-20480=6144

合理選用上述存儲芯片，說明各選幾片？

寫出兩個區的地址范圍，畫出存儲芯片和CPU的連接圖。

解：(1)

(2)2塊2K*4位的ROM

3塊2K*8位的RAM

(3)26624十進制=110100000000000二進制

20480十進制=101000000000000二進制

和這個圖差不多，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

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