大连理工大学软件学院《计算机组成原理》试题（试卷）

### 大连理工大学软件学院《计算机组成原理》试题解析 #### 一、填空题解析 1. **冯·诺依曼计算机硬件组成** - **运算器**：执行算术逻辑运算的核心部件。 - **存储器**：用于存储程序和数据。 - **控制器**：控制计算机各个部件协调工作。 - **输入设备**：如键盘、鼠标等，用于向计算机输入数据或指令。 - **输出设备**：如显示器、打印机等，用于显示或输出计算机处理的结果。 2. **存储器分类** - **半导体存储器**：基于半导体材料制作的存储器，如RAM、ROM。 - **磁表面存储器**：利用磁性材料来存储信息，如硬盘驱动器。 - **光存储器**：使用激光技术读写数据，如CD、DVD等。 3. **存储器堆栈** - **堆栈指示器**：通常称为栈指针（SP），用于指示当前堆栈顶部的位置。 - **栈顶**：堆栈中最后进入的数据位置。 4. **DMA数据传送过程** - **传送前预处理**：设置DMA控制器的各种参数，准备传送。 - **数据块传送**：实际的数据从源地址传送到目标地址的过程。 - **传送后处理**：完成数据传送后的清理工作，如更新内存地址等。 5. **存储器容量扩展** - **并联**：将多片存储芯片的地址线、数据线和控制线并联起来，以增加存储器的宽度。 - 需要8片4K×1位的静态RAM芯片并联，以达到4K×8位的容量。 - **串联**：将多片存储芯片的地址线和控制线连接在一起，而数据线分别与外部相连，以增加存储器的深度。 - 需要4片1K×8位的静态RAM芯片串联，以达到4K×8位的容量。 6. **补码表示法** - 在原码、补码、反码中，只有补码表示的+0和-0是相同的，都是00000000。 7. **地址线和数据线的数量** - 地址线：512KB的存储容量需要\(2^{19}\)个地址，因此需要19条地址线。 - 数据线：字长为16位，故需要16条数据线。 8. **指令数量** - 操作码为8位，则最多可以有\(2^8=256\)种不同的指令。 #### 二、单项选择题解析 1. **8位定点补码整数表示范围** - D选项正确：-128~+127。 - 最高位为符号位，所以最小值为-128（10000000），最大值为+127（01111111）。 2. **CPU组成** - C选项正确：运算器和控制器。 - 运算器负责执行算术逻辑运算；控制器负责协调各个部件的工作。 3. **原码一位乘法的乘积符号** - D选项正确：等于X0⊕Y0。 - 采用异或运算来确定乘积的符号。 4. **选择通道数据传送单位** - B选项正确：数据块。 - 选择通道通常以数据块为单位进行数据传送。 5. **DMA方式的基本思想** - B选项正确：主存与外围设备之间建立直接的数据通路。 - DMA控制器可以在没有CPU干预的情况下，直接在主存与外设之间进行数据传输。 6. **Cache映射** - B选项正确：29。 - 直接映像方式下，主存块只能映射到特定的Cache块中。通过计算可知主存的第253块映像到Cache的第29块。 7. **动态RAM特点** - B选项正确：信息必须在不断刷新的帮助下才能保持。 - 动态RAM需要定期刷新以维持数据的稳定性。 8. **寄存器A操作** - B选项正确：算术右移。 - 9EH经过一次算术右移后变为CFH。 9. **指令系统采用不同寻址方式的目的** - B选项正确：缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性。 - 寻址方式的多样性可以使得指令更紧凑、更灵活。 10. **RISC指令系统特点** - 替换后题目为：按Flynn分类法，超级标量处理机属于D选项：MIMD系统结构。 - MIMD（Multiple Instruction Multiple Data）指多个处理器可以同时执行不同的指令，处理不同的数据。 #### 三、判断题解析 1. **变形补码计算** - （1）x+y的计算： - x = -0.001001 - y = -0.010011 - 计算结果为-0.011100，无溢出。 - （2）x-y的计算： - x = +0.110011 - y = -0.101101 - 计算结果为+0.011110，无溢出。 2. **CRC校验** - 已知生成多项式为G(x) = x^3 + x^2 + 1，读出的CRC码M(x) = 1110110。 - 通过计算发现，余数不为0，因此该数据不正确。 #### 四、浮点数运算解析 - 给定两个浮点数[pic]×(-0.1110)和[pic]×(-0.0010)，阶码4位（含阶符1位），尾数5位（含尾符1位）。 - 通过补码运算规则求出x+y的二进制浮点规格化结果。 - 调整阶码使两者对齐。 - 然后，进行尾数相加。 - 进行规格化处理。 #### 五、磁盘组性能解析 - **磁盘组总存储容量** - 可记录面数为6，每面的磁道数为\(33cm / 22cm * 80道/cm = 40\)道。 - 每道的位数为\(22cm * 1600 bit/cm = 35200\)位。 - 总存储容量为\(6面 * 40道 * 35200 bit = 8448000 bit = 1056000 Byte\)。 - **数据传输率** - 每秒钟旋转次数为\(3600 r/min = 60 r/s\)。 - 每秒传输的位数为\(35200 bit * 60 r/s = 2112000 bit/s\)。 - **文件存放策略** - 如果文件大小超过一个磁道的容量，则可以跨多个磁道或多个面进行存放，以确保数据的连续性和高效性。 #### 六、结论 本份试卷涵盖了计算机组成原理的基础知识点，包括硬件组成、存储器管理、数据表示、DMA技术、浮点运算、磁盘性能分析等方面的内容。通过对这些知识点的理解和掌握，学生能够更加深入地了解计算机内部的工作机制，为进一步学习高级计算机系统设计奠定坚实的基础。