计算机组成原理期中考试卷

### 计算机组成原理期中考试知识点解析 #### 一、单项选择题解析 **1. 冯.诺伊曼机工作方式的基本特点是：** - **选项解析：** - A. 多指令流单数据流：这种模式通常用于流水线处理或多处理器系统，并非冯·诺伊曼架构的核心特征。 - B. 按地址访问并顺序执行指令：这是冯·诺伊曼架构的基本工作方式，即程序和数据存储在同一内存空间，按照指令序列逐条执行。 - C. 堆栈操作：虽然冯·诺伊曼架构支持堆栈操作，但这不是其基本工作方式的特征。 - D. 存储器按内容选择地址：这种机制更接近于内容寻址存储器(CAM)，而非冯·诺伊曼架构的特点。 **正确答案：** B. 按地址访问并顺序执行指令 **2. 若用定点整数表示，则最大正整数为：** - **选项解析：** - A. +(2^31-1)：这个值适用于带符号的32位整数，其中最高位为符号位，剩下的31位用于表示数值。 - B. +(2^30-1)：如果采用31位表示整数，且最高位保留为符号位，则该选项错误。 - C. +(2^31+1)：此选项不适用，因为无法表示负数。 - D. +(2^30+1)：同样不适用，因为这超过了31位整数的最大值范围。 **正确答案：** A. +(2^31-1) **3. 若 x 补=0.1101010，则 x 原=：** - **选项解析：** - A. 1.0010101：这是x的补码取反的结果，但还需要加上1才能得到原码。 - B. 1.0010110：这是x的补码取反后再加1的结果，适用于负数。 - C. 0.0010110：这是正数的补码到原码转换过程，但题目中的数是负数。 - D. 0.1101010：这是x的补码，不是原码。 **正确答案：** D. 0.1101010 (题目中的x是正数，因此补码就是原码) **4. 计算机系统的层次结构从内到外依次为：** - **选项解析：** - A. 硬件系统、系统软件、应用软件：这是常见的层次结构，从硬件层到应用层，符合实际的计算机系统架构。 - B. 系统软件、硬件系统、应用软件：颠倒了硬件与系统软件的位置。 - C. 系统软件、应用软件、硬件系统：颠倒了硬件与其他软件的位置。 - D. 应用软件、硬件系统、系统软件：颠倒了硬件与软件的位置。 **正确答案：** A. 硬件系统、系统软件、应用软件 **5. 运算器的主要功能是进行：** - **选项解析：** - A. 逻辑运算：运算器确实执行逻辑运算。 - B. 算术运算：运算器也执行算术运算。 - C. 逻辑运算和算术运算：运算器同时执行这两种运算。 - D. 只作加法：运算器的功能远不止加法。 **正确答案：** C. 逻辑运算和算术运算 **6. 至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是：** - **选项解析：** - A. 节约元件：虽然二进制有助于减少硬件复杂度，但这不是根本原因。 - B. 运算速度快：二进制确实有助于提高计算速度，但也不是根本原因。 - C. 物理器件的性能决定：这是最根本的原因，因为在电子学中，二进制更容易实现。 - D. 信息处理方便：虽然方便，但不是最主要的原因。 **正确答案：** C. 物理器件的性能决定 **7. 存储器中只能存储一位二进制的存储介质称为：** - **选项解析：** - A. 存储体：通常指存储器的整体结构。 - B. 存储字：通常指的是存储器中存储的一组位，如一个字节或字。 - C. 存储元：指的是存储器中能够存储一位二进制信息的基本单元。 - D. 存储器：指的是整个存储系统。 **正确答案：** C. 存储元 **8. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过：** - **选项解析：** - A. 原码运算的二进制减法器：这种方法效率较低。 - B. 补码运算的二进制减法器：这种方法通过将减数取补来转换成加法运算，是最常用的方式。 - C. 原码运算的十进制加法器：不适用于二进制运算。 - D. 补码运算的二进制加法器：这种方法也是通过取补来转换成加法运算。 **正确答案：** D. 补码运算的二进制加法器 **9. 没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在：** - **选项解析：** - A. RAM：RAM是非持久性的存储器，不适合存放初始引导程序。 - B. ROM：ROM是只读存储器，通常用于存放固件和初始引导程序。 - C. RAM 和 ROM：通常情况下，初始引导程序会放在ROM中。 - D. CPU：CPU不具备存储功能。 **正确答案：** B. ROM **10. 寄存器直接寻址方式中，操作数处于：** - **选项解析：** - A. 寄存器：在寄存器直接寻址方式下，操作数直接存储在寄存器中。 - B. 主存：主存是通过地址寻址获取操作数的地方。 - C. 程序计数器：程序计数器通常用于存储下一条指令的地址。 - D. 堆栈：堆栈是用于特定类型的寻址方式，如堆栈寻址。 **正确答案：** A. 寄存器 #### 二、填空题解析 **1. 线结构是在单总线的基础上增加了一组高速的：** - **答案解析：**增加了一组高速的“数据总线”。在单总线结构的基础上，加入一组专门用于数据传输的高速数据总线，可以显著提高数据传输的速度和效率。 **2. 制中，小数点左边第四位上的位权是 8 的：** - **答案解析：**次方。在二进制中，小数点左边的位权依次是2^0、2^1、2^2、2^3…，所以第四位的位权是2^3=8。 **3. ASCII码是一种 7 位二进制编码，能表示出：** - **答案解析：**128种国际通用字符。ASCII码使用7位二进制编码，共有2^7=128种不同的组合，因此可以表示128种不同的字符。 **4. 计算机软件系统中的核心软件是：** - **答案解析：**操作系统。操作系统是计算机软件系统的核心，负责管理和协调计算机硬件资源以及各种软件的应用程序。 **5. 总线中的双向总线是：** - **答案解析：**数据总线。数据总线用于在CPU和其他部件之间双向传输数据，因此它是双向的。 **6. 单总线结构中的总线是指：** - **答案解析：**地址总线、数据总线和控制总线。在单总线结构中，通常指的是由地址总线、数据总线和控制总线组成的单一总线结构。 **7. 符号相同的两数相减是：** - **答案解析：**不可能产生溢出。当两个符号相同的数相减时，结果不会导致符号位发生变化，因此不会发生溢出现象。 **8. 某数的值为八进制数 101，在八位机器中其反码为：** - **答案解析：**10111110。八进制数101等于二进制00100001，取反后为11011110，然后加上1变为11011111。但是题目要求的是八位机器中的反码，即八位二进制数的反码，因此应为10111110。 **9. 外部设备均通过：** - **答案解析：**接口电路才能连接到系统总线上。外部设备需要通过专门的接口电路与系统总线相连，以便进行数据交换。 **10. 声音和图像需要转换为：** - **答案解析：**数字编码形式才能被计算机处理。声音和图像数据必须首先转换成数字编码的形式，如PCM编码或JPEG编码等，才能被计算机有效地处理和存储。 #### 三、简答题解析 **1. 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？** - **答案解析：**冯·诺依曼型计算机的设计思想基于以下几点： - 存储程序的概念：程序和数据都存储在同一个存储器中。 - 数据和指令以同样的方式处理：即以二进制形式存储和处理。 - 指令和数据的顺序执行：计算机按照存储的指令序列顺序执行指令。 - 主要组成部分包括： - 中央处理器(CPU)：负责执行指令。 - 存储器：用于存储程序和数据。 - 输入/输出设备：用于数据输入和输出。 - 控制单元：负责控制计算机各部分的工作流程。 **2. cache 与主存之间的地址映像方法有哪几种？各有何特点？** - **答案解析：**cache与主存之间的地址映像方法主要有三种： - 直接映像：每个主存块只能映射到cache的一个固定位置。这种方式简单，但可能导致冲突问题。 - 全相联映像：主存中的任何一块都可以映射到cache的任意位置。这种方式灵活性高，但成本较高。 - 组相联映像：介于直接映像和全相联映像之间，将cache分为若干组，每组中的行可以来自主存中的特定组。这种方式综合了前两种的优点，既降低了成本又提高了灵活性。 **3. DRAM 存储器为什么要刷新？有哪几种常用的刷新方法？** - **答案解析：**DRAM(Dynamic Random Access Memory)存储器需要定期刷新是因为它使用电容来存储信息，而电容会随时间逐渐放电。如果不及时刷新，存储的信息将会丢失。刷新的方法主要有： - 集中式刷新：在刷新周期内停止所有读写操作，集中进行刷新。 - 分散式刷新：将刷新操作分散在正常读写操作之间进行。 - 异步刷新：在不影响正常读写操作的情况下，动态调整刷新周期。 **4. 什么是程序计数器 PC？为什么要设置 PC 寄存器？** - **答案解析：**程序计数器(PC)是一个特殊的寄存器，用于保存当前正在执行指令的地址。它的主要作用是： - 指示下一条指令的地址：在程序执行过程中，PC自动递增指向程序中的下一条指令。 - 支持程序跳转：当遇到条件转移或无条件转移指令时，PC可以被修改以跳转到新的指令地址。 - 实现程序调用和返回：在函数调用时，返回地址会被保存到栈中，而PC则指向新的函数入口；在函数返回时，PC从栈中恢复，继续执行调用处的下一条指令。