2017年北京师范大学脑与认知科学研究院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 比较单总线、多总线结构的性能特点。
【答案】（1）单总线结构是通过一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，即各大部件之间的所有的信息传 送都通过这组总线。其结构如图1所示。优点是允许与内存之间直接交换信息，只需分配总线使用权，不需要设备之间或设备干预信息的交换，即总线资源是由各大功能部件分时共享的。缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，总线的负载很重，可能使其吞量达到饱和甚至不能胜任的程度，故多为小型机 和微型机采用。
图1 单总线结构
（2）双总线结构有两条总线，一条是内存总线，用于
另一条是
构中，通道是计算机系统 中的一个独立部件，使
理器，故双总线通常在大、中型计算机中采用。
内存和通道之间进行数据传送；总线，用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图2所示。双总线结的效率大为提高，并可以实现形式多样且更为复杂的数据传送。优点是以增加通道这一设备为代价的，通道实际上是一台具有特殊功能的处
图2 双总线结构
（3）三总线结构在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：内存总线，
输入瑜出
于总线和直接存储器访问总线供总线，如图所示。内存总线用
和各类外设之间通讯用；总和内存之间传送地址、数据的控制信息
；线使内存和高速外设之间直接传送数据。通常在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线，但若使用多入口存储器，内存总线可与
系统总线的工作效率较低。
第 2 页，共 32 页 总线同时工作，此时三总线系统比单总线系统运行得更快。或内存间接传送，所以三总线但是三总线系统中，设备不能直接进行信息传送，而必须经过
图3 三总线结构
2． 段式虚拟存储器对程序员是否透明？请说明原因。
【答案】虚拟管理是由软件（操作系统）和硬件共同完成，由于软件的介入，虚存对实现存储管理系统程序不透 明。而段是按照程序的自然分界划分的长度可以动态改变的区域。通常，程序员把子程序、操作数和常数等不同 类型的数据划分到不同的段中，并且每个程序可以有多个相同类型的段。由于分段是由程序员完成的，所以段式 虚拟存储器对程序员而言不是透明的，但虚存到实存的地址映射是由系统软件辅助完成的，故对应用程序而言， 段是虚拟存储器是“半透明”的。
3． 什么是存储容量? 什么是单元地址? 什么是数据字? 什么是指令字？
【答案】（1）存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
（2）每个存储单元的编号，称为单元地址。
（3）如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
（4）如果某字代表一条指令，称为指令字。
4． 某机器中有16个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去? 需保存几个寄存器？
【答案】（1）要将通用寄存器内容保存到主存中去。
（2）中断服务程序中要使用的通用寄存器原内容保存到存储器中，中断服务程序要动用哪个寄存器，就保存哪个，所以需要保存2个。
5． 数字计算机有哪些主要应用？
【答案】数字计算机的主要应用有：科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
二、分析题
6． CD-ROM 光盘的外缘有5mm 宽的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60min 。计算模式1和2情况下光盘存储容量是多少？
【答案】扇区总数
模式1存放计算机程序和数据，其存储容量为模式2存放声音、图像等多媒体数据，其存储容量为
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7． 某机字长16位，使用四片74181组成算术/逻辑运算单元，设最低位序号标注为第0位。
（1）写出第5位的进位信号（：6的逻辑表达式；
（2）估算产生所需的最长时间；
（3）估算最长求和时间。
【答案】（1）组成最低四位的74181进位输出为
为向第0位进位
其中
.
所以
（2）设标准门延迟时间为T , “与或非”门延迟时间为1.5T ，产生
面输入端
制参数 的路径应当从74181最下 算起，经过1个反相器和4级“与或非”门，故最长延迟时间为（3）最长求和时间应从施加操作数到ALU 算起：第一片74181有3级“与或非”门（产生控
，第二、三片74181共2级反相器和2级“与或非”门（进位链）第四片74181
8． 如果组成寄存器的D 触发器要求节拍电位M 和节拍脉冲
用？为什么？
采用高电平符合，试说明在图的，故总的加法时间
为求和逻辑（1级与或非门和1级半加器，设其延迟时间为3T ）节拍电位M 和节拍脉冲的时间配合方案中，哪个方案最好？哪个方案欠佳？哪个方案不能使
图
，欠佳的方案是（c ），不能使用的方案是（a ）和（b ）【答案】最好的方案是（d ）。这是因为
寄存器工作采用电位一脉冲相配合的体制，要使数据可靠地打入到寄存器，电位信号必须先稳定地建立，然后时钟打入信号到来时将数据打入寄存器。据此原因，方案（a ）和（b ）是不能使用的。方案（c ）和（d ）中之所以（c ）欠好，是因 为一个节拍电位的前半部时间多用来进行运算器的运算，考虑到加法器的进位延迟以及传输通路中的门的延迟，所以电位信号M 的建立需要一
，有可能使寄存器没有装入真正需要的数据。 定的时间，过早地发出打入信号（即节拍脉冲）
9． CPU 执行一段程序时，cache 完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知cache 存取周期为50ns , 主存为250ns ，求cache-主存系统的效率和平均访问时间。
【答案】cache 的命中率
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