2017年第二军医大学基础医学部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． 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。
2． CTU 的性能指标有哪些? 其概念是什么？
【答案】把运算器和控制器合在一起称为中央处理机，简称CPU 。其性能指标主要有以下几个方面：
； （1）主频：CPU 的时钟频率（CPU Clock Speed）
（2）内存总线速度：指CPU 与二级（L2）高速缓存和内存之间的通信速度；
（3）扩展总线速度：指安装在微机系统上的局部总线如VESA 或PCI 总线接口卡的工作速度；
（4）工作电压：指CPU 正常工作所需的电压；
（5）地址总线宽度：决定了CPU 可以访问的物理地址空间，对于486以上的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096MB 的物理空间；
（6）数据总线宽度：决定了CPU 与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据 传输的信息量。
（7）主频/时钟周期：CPU 的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主
； 时钟的频率（f ）叫CPU 的主频，度量单位是MHz （兆赫兹）、GHz （吉赫兹）
，T=l/f，度量单位是主频的倒数称为CPU 时钟周期（T ）
CPU 执行时间=CPU时钟周期数×CPU 时钟周期；
3． 现代计算机系统如何进行多级划分? 这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？
【答案】（1）现代计算机系统可分为五个层次
① 第一级是微程序设计级或逻辑电路级，是一个实在的硬件级，由硬件直接执行；② ② 第二级是一般机器级，称为机器语言级，也是硬件级，它由微程序解释机器指令系统； ③ 第三级是操作系统级，它由操作系统程序实现；
④第四级是汇编语言级，由汇编程序支持和执行，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性；
⑤第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。
第 2 页，共 32 页 （8）CPU 执行时间：表示CPU 执行一般程序所占用的CPU 时间，可用下式计算：
（2）对计算机设计产生的影响
①用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制；
②而且用这种分级的观点来设计计算机，对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。
4． 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。
5． 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？
【答案】（1）取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器；
（1）执行器周期中从内存读出的信息流是数据流，它流向运算器。
二、分析题
6． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。
【答案】（1）程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。
（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。
（3）直接内存访问（DMA ）方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。
（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。
（5）外围处理机方式：是通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结构更接近一般处理机。
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
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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． 图（a ）是有四个部件（控制器）共享总线的、分布式同步SBI 总线定时示意图，每个控制器对应一根数据传送请求线TR ，其优先权次序是
完成一个数据传送。
最高，最低；这四条线又都接到各个控制器，每个控制器内部有一个自己是否可用总线的判别电路。公共时钟信号的周期为T , 每个周期可，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 ）
图
（1）叙述某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的实现过程。
（2）图（b ）是图（a ）系统的一个数据传送序列的时序图，试分析其总线控制过程。
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