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。可以分爲地址總線、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爲______21____________.
地址線：2^13=8K 數據線：8
- X的補碼爲1.01100，則X的二進制真值是_______-0.10100_______________.
補碼的補碼即爲原碼，符號位不變，其它位按位取反，然後末位加1，即
1.10011+0.00001=1.10100，符號位爲負，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______是爲了解決存儲器和CPU速度不匹配問題。引入_虛擬存儲器_是爲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.下列哪種連線屬於系統總線（C）。
（A）運算器和控制器
（B）累加器與ALU
（C）CPU和主存
（D）網線
2.下列數中最大的數爲（B）。
（A）（10010101）2進制
（B）（11101010111）BCD碼
（C）（243）10進制
（D）（189）16進制
全部換算爲十進制進行比較：
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，採用8421BCD編碼。
本題的BCD碼爲11位，不符合4位二進制數爲一位十進制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（顯然爲最大的數）【B選項的選數個人感覺有毛病】
C：243，直接爲十進制數。
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，因爲BCD碼只表示0~9的十進制數，另外4個二進制數爲一組進行轉換（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.設機器字長爲8位，那麼能表示的定點小數的取值範圍是（AC）。
（A）[-1,1-2^-7]
（B） (-1,1-2^-7]
（C）[-(1-2^-7),1-2^-7]
（D）(-1,1)
如果採用原碼錶示，取值範圍爲：
-(1-2^-7)~1-2^-7
如果採用補碼錶示，取值範圍爲：
-1~1-2^-7
4.若採用雙符號位補碼運算，運算結果的符號位爲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，爲正數
（D）結果正確，爲負數
若運算結果的雙符號位爲00， 表示結果爲正數，無溢出；
若運算結果的雙符號位爲11，表示結果爲負數，無溢出；
若運算結果的雙符號位爲10，表示負溢出。
若運算結果的雙符號位爲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，則採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，因爲字符碼中已經有奇偶校驗位，又因爲採用的奇校驗，ABC均爲偶數，D爲奇數，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.設總線的時鐘頻率爲240MHz，一個總線週期包含4個時鐘週期，總線的寬度爲16位，
則總線的帶寬爲（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.設機器數字長爲8位，且十進制A=107，B=75，用補碼求[A-B]原，並還原成真值。
字長爲8位的機器數的模是2^8=100000000
將A=107轉換成二進制爲：1101011
正數的原碼和補碼均爲它本身。
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
又因爲機器數字長爲8位，產生溢出，則捨去溢出，爲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的原碼爲：
[X]原=1.1001，[Y]原=0.1011
X的符號位爲1，Y的符號位爲0，做異或運算（相同爲0，不同爲1），即Z的符號位也爲1.
取X的絕對值，然後根據公式計算：
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
然後再結合符號位，即最終結果爲：-0.01100011
3.在異步串行通信系統中，假設波特率爲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.規定浮點數格式爲階符、數符各取2位，階碼取3位，尾數取6位，且舍入採用“0舍1入”法。
階碼取3位，尾數取6位（均不包含符號位），設階碼和尾數均採用補碼錶示方式，機器表示的形式分別爲：
[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的階碼爲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，最高位爲1，所以尾數右移2位後末位要加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
因尾數爲01，需要右規（尾數右移1位，階碼加1），右移後的尾數結果爲：001000.根據“0舍1入”法可知，尾數被移去一位，該位爲1，所以尾數右移一位後階碼末位要加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完成存取的次數爲1900次，主存完成存取的次數爲100次，已知cache存取週期爲50ns，主存存取週期爲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主存系統後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，並用MREQ做訪存控制信號（低電平有效），用WR做讀寫控制信號（高電平爲讀，低電平爲寫）。現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爲系統程序區；20480-18432=2048
5000H~67FFH爲用戶程序區。26624-20480=6144
- 合理選用上述存儲芯片，說明各選幾片？
- 寫出兩個區的地址範圍，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，手繪畫着不好看，在ROM的位置換成2塊2K*4位的ROM，後面的RAM換成 3塊2K*8位的RAM即可。