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计算机组成原理模拟试题（附参考答案）

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.某16位定点小数（含1位符号位）采用补码表示，其数值表示范围是（）。

A.-1≤N≤1-2?1?

B.-1+2?1?≤N≤1-2?1?

C.-1≤N≤1-2?1?

D.-1+2?1?≤N≤1-2?1?

2.若浮点数格式为：1位符号位（S）、5位阶码（移码，偏置值16）、10位尾数（补码，隐含最高位1），则该浮点数能表示的最大正数为（）。

A.(1-2?1?)×21?

B.(1-2?1?)×231

C.(1-2?1?)×21?

D.(1-2?1?)×232

3.已知[x]补=101101，[y]补=110100，则[x-y]补=（）（忽略溢出）。

A.011001

B.111001

C.001001

D.101001

4.某计算机主存地址线20位，按字节编址，Cache采用4路组相联映射，块大小16字节，Cache总容量128KB。则主存地址中组号字段的位数是（）。

A.10

B.11

C.12

D.13

5.某指令系统中，指令长度16位，操作码4位，采用扩展操作码技术。若前4位为基本操作码（0000~1011），则剩余4个编码（1100~1111）可扩展为（）位操作码。

A.6

B.8

C.10

D.12

6.某CPU执行一段程序，包含5000条指令，其中访问Cache命中4800次，未命中时需从主存读取（主存访问时间100ns，Cache访问时间10ns）。则CPU访问内存的平均时间为（）。

A.18ns

B.20ns

C.22ns

D.24ns

7.指令流水线中，“数据相关”是指（）。

A.多条指令同时使用同一寄存器

B.后续指令需要前面指令的运算结果但未完成

C.指令执行顺序与取指顺序冲突

D.控制转移指令导致流水线断流

8.某计算机的微指令格式中，操作控制字段12位，采用直接编码法，最多可定义（）种不同的微操作。

A.12

B.24

C.4096

D.1024

9.总线仲裁中，“链式查询”方式的特点是（）。

A.仲裁速度快，优先级固定

B.仲裁速度慢，优先级可变

C.仲裁速度快，优先级可变

D.仲裁速度慢，优先级固定

10.某DRAM芯片容量为8M×16位，采用地址复用技术（行、列地址分两次输入），则其地址引脚数为（）。

A.13

B.14

C.15

D.16

二、填空题（每空1分，共15分）

1.若[x]原=1.1010，则[-x]补=（）。

2.浮点数规格化的目的是（）。

3.某32位计算机，按字编址（字长32位），主存容量4GB，则主存地址线需（）位。

4.指令系统中，“寻址方式”是指（）。

5.CPU中，MAR的作用是（），MDR的作用是（）。

6.微程序控制器中，控制存储器（CM）通常采用（）存储芯片。

7.总线的一次信息传输过程分为（）、（）、（）、（）四个阶段。

8.动态RAM（DRAM）需要定期刷新的原因是（）。

9.指令周期由（）、（）、（）等子周期组成（至少写3个）。

三、简答题（每题6分，共30分）

1.简述冯·诺依曼计算机的基本结构及特点。

2.比较原码、反码和补码在加减运算中的优缺点。

3.说明Cache-主存层次与主存-辅存层次的主要区别（从目的、访问速度、管理方式三方面）。

4.分析指令流水线中的“控制相关”及其解决方法。

5.简述微程序控制器的工作流程（从取指令到执行完毕）。

四、分析题（每题10分，共20分）

1.已知x=+13/32，y=-17/64，按IEEE754单精度浮点数格式（1位符号位，8位阶码，23位尾数，偏置值127），计算x+y的浮点数表示（要求写出详细步骤）。

2.某计算机主存地址空间为0000H~FFFFH（16位地址），其中0000H~3FFFH为ROM区（使用2K×8位的ROM芯片），4000H~FFFFH为RAM区（使用4K×8位的RAM芯片）。要求：

（1）计算ROM和RAM的总容量（单位KB）；

（2）确定ROM和RAM芯片的数量；

（3）设计片选信号逻辑（用74LS138译码器，地址线A15~A0，A0为最低位）。

五、综合题（15分）

设计一个简单CPU的数据通