一、选择题     

12．计算机硬件能够直接执行的是。

Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序

A．仅ⅠB．仅Ⅰ、ⅡC．仅Ⅰ、ⅢD．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

13．由3个“ 1 ” 和5个“ 0 ” 组成的8位二进制补码，能表示的最小整数是。

A．-126B． -125 C．-32D．-3

14．下列有关浮点数加减运算的叙述中，正确的是。

Ⅰ.对阶操作不会引起阶码上溢或下溢

Ⅱ. 右规和尾数舍入都可能引起阶码上溢

Ⅲ. 左规时可能引起阶码下溢

Ⅳ. 尾数溢出时结果不一定溢出

A．仅Ⅱ、ⅢB．仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ                

C．仅Ⅰ、Ⅲ、ⅣD．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

15．假定主存地址为32位，按字节编址，主存和Cache之间采用直接映射方式，主存块大小为4 个字，每字32位，采用回写（WriteBack）方式，则能存放4K字数据的Cache的总容量的位数至少 是。

A．146kB．147KC．148KD．158K

16．假定编译器将赋值语句“x=x+3;”转换为指令”add xaddr, 3” ，其中 xaddr 是x 对应的存储单元地 址。若执行该指令的计算机采用页式虚拟存储管理方式，并配有相应的TLB，且Cache使用直写（Write Through）方式，则完成该指令功能需要访问主存的次数至少是。

A．0B． 1 C．2D．3            

17．下列存储器中，在工作期间需要周期性刷新的是。

A．SRAMB．SDRAMC．ROMD．FLASH

18．某计算机使用4 体交叉编址存储器，假定在存储器总线上出现的主存地址（十进制）序列为

8005，8006，8007，8008，8001，8002，8003，8004，8000，则可能发生访存冲突的地址对是。

A．8004和8008B．8002和8007

C．8001和8008D．8000 和8004

19．下列有关总线定时的叙述中，错误的是。

A．异步通信方式中，全互锁协议最慢B．异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差

C．同步通信方式中，同步时钟信号可由各设备提供

D．半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制

20．若磁盘转速为7200转/分，平均寻道时间为8ms,每个磁道包含1000个扇区，则访问一个扇区的平均存取时间大约是。

A．8.1msB．12.2msC．16.3msD．20.5ms

21．在采用中断I/O方式控制打印输出的情况下，CPU和打印控制接口中的I/O端口之间交换的信

息不可能是。

A．打印字符B．主存地址C．设备状态D．控制命令

22．内部异常（内中断）可分为故障（fault）、陷阱（trap）和终止（abort）三类。下列有关内部异

常的叙述中，错误的是。

A．内部异常的产生与当前执行指令相关

B．内部异常的检测由CPU 内部逻辑实现

C．内部异常的响应发生在指令执行过程中

D．内部异常处理后返回到发生异常的指令继续执行

答案：A，B，D，C，B，B，D，C，B，B，D    

 

二、综合应用题

43．（13 分）某16 位计算机的主存按字节编码，存取单位为16 位；采用16 位定长指令字格式；CPU 采用单总线结构，主要部分如下图所示。图中R0～R3 为通用寄存器；T 为暂存器；SR 为移位寄存器，可实现直送（mov）、左移一位（left）和右移一位（right）3 种操作，控制信号为SRop，SR 的输出由信号SRout 控制；ALU 可实现直送A（mova）、A 加B（add）、A 减B（sub）、A 与B（and）、A 或B（or）、非A（not）、A 加1（inc）7 种操作，控制信号为ALUop。

请回答下列问题。

1）图中哪些寄存器是程序员可见的？为何要设置暂存器T？

2）控制信号ALUop 和SRop 的位数至少各是多少？

3）控制信号SRout 所控制部件的名称或作用是什么？

4）端点①～⑨中，哪些端点须连接到控制部件的输出端？

5）为完善单总线数据通路，需要在端点①～⑨中相应的端点之间添加必要的连线。写出连线的起点和终点，以正确表示数据的流动方向。

6）为什么二路选择器MUX 的一个输入端是2？

解:

1）程序员可见寄存器为通用寄存器（R0～R3）和PC。因为采用了单总线结构，因此，若无暂存器T，则ALU 的A、B 端口会同时获得两个相同的数据，使数据通路不能正常工作。【评分说明】回答通用寄存器（R0～R3），给分；回答PC，给分；部分正确，酌情给分。设置暂存器T 的原因若回答用于暂时存放端口A 的数据，则给分，其他答案，酌情给分。

2）ALU 共有7 种操作，故其操作控制信号ALUop 至少需要3 位；移位寄存器有3 种操作，其操作控制信号SRop 至少需要2 位。

3）信号SRout 所控制的部件是一个三态门，用于控制移位器与总线之间数据通路的连接与断开。【评分说明】只要回答出三态门或者控制连接/断开，即给分。

4）端口①、②、③、⑤、⑧须连接到控制部件输出端。【评分说明】答案包含④、⑥、⑦、⑨中任意一个，不给分；答案不全酌情给分。

5）连线1，⑥→⑨；连线2，⑦→④。【评分说明】回答除上述连线以外的其他连线，酌情给分。

6）因为每条指令的长度为16 位，按字节编址，所以每条指令占用2 个内存单元，顺序执行时，下条指令地址为(PC)+2。MUX 的一个输入端为2，可便于执行(PC)+2 操作。

44．（10 分）题43 中描述的计算机，其部分指令执行过程的控制信号如下图所示。

 

题图 a部分指令控制信号

该机指令格式如下图所示，支持寄存器直接和寄存器间接两种寻址方式，寻址方式位分别为0 和1，通用寄存器R0～R3 的编号分别为0、1、2 和3。

 

                                     题图b指令格式

请回答下列问题。

1）该机的指令系统最多可定义多少条指令？

2）假定inc、shl 和sub 指令的操作码分别为01H、02H 和03H，则以下指令对应的机器代码各是什么？

①incR1;R1 + 1→R1

②shlR2,R1;(R1) << 1→R2

③subR3, (R1),R2;((R1)) – (R2) → R3

3）假设寄存器X 的输入和输出控制信号分别为Xin 和Xout，其值为1 表示有效，为0 表示无效（例如，PCout=1 表示PC 内容送总线）；存储器控制信号为MEMop，用于控制存储器的读(read）和写(write)操作。写出题图a 中标号①～⑧处的控制信号或控制信号的取值。

4）指令“sub R1,R3,(R2)”和“inc R                    1”         的执行阶段至少各需要多少个时钟周期？

解：

1）指令操作码有7 位，因此最多可定义2⁷=128 条指令。

2）各条指令的机器代码分别如下：

①“inc R                    1”         的机器码为：0000001 0 01 0 00 0 00，即0240H。

②“shl R2，R                    1”         的机器码为：0000010 0 10 0 01 0 00，即0488H。

③“sub R3，(R1),R                    2”         的机器码为：0000011 0 11 1 01 0 10，即06EAH。

3）各标号处的控制信号或控制信号取值如下：

①0；②mov；③mova；④left；⑤read；⑥sub；⑦mov；⑧Srout。【评分说明】答对两个给分。

4）指令“sub R1，R3，(R2)”的执行阶段至少包含4 个时钟周期；指令“inc R                    1             ” 的执行阶段至少包含2 个时钟周期。