《计算机组成原理》考研2021考研真题库与考研复习笔记

《计算机组成原理》考研2021考研真题库与考研复

习笔记

一、往年热门考研真题

下列关于PCI总线特征的表述中，不正确的是（ ）。[北京邮电大学2016研] A．系统中可以有多条PCI总线 B．能实现即插即用

C．PCI总线采用隐含的集中式总线仲裁方式 D．PCI总线是一个与处理器相关的高速外围总线

【答案】D查看答案 【解析】PCI总线特点：

（1）传输速率高。它大大缓解了数据I/O瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥，适应高速设备数据传输的需要。

（2）多总线共存。采用PCI总线可在一个系统中让多种总线共存，容纳不同速度的设备一起工作。

（3）独立于CPU。PCI总线不依附于某一具体处理器。 （4）自动识别与配置外设。用户使用方便。 （5）并行操作能力。

35某存储器容量为64KB，按字节编址，地址4000H~5FFFH为ROM区，其余为RAM区。若采用8K×4位的SRAM芯片进行设计，则需要该芯片的数量是（ ）。[2016年408统考] A．7

B．8 C．14 D．16

【答案】C查看答案

【解析】地址4000~5FFFH总共有2000H个地址，由于采取字节编址，

故ROM容量为2×212×1B=8KB，故RAM容量为56KB，将8K×4的芯片进行位并联，同时串联7组，可得7×8K×1B=56KB，即需要14个这样的芯片。 36某指令格式如下所示。

其中M为寻址方式，I为变址寄存器编号，D为形式地址。若采用先变址后间址的寻址方式，则操作数的有效地址是（ ）。[2016年408统考] A．I+D B．(I)+D C．((I)+D) D．((I))+D

【答案】C查看答案

【解析】变址寻址为变址寄存器加上形式地址，即(I)+D，第二次为间址寻

址，故为((I)+D)。

37在无转发机制的五段基本流水线（取指、译码/读寄存器、运算、访存、写回寄存器）中，下列指令序列存在数据冒险的指令对是（ ）。[2016年408统考] I1：add R1，R2，R3；(R2)+(R3)→R1 I2：add R5，R2，R4；(R2)+(R4)→R5

I3：add R4，R5，R3；(R5)+(R3)→R4 I4：add R5，R2，R6；(R2)+(R6)→R5 A．I1和I2 B．I2和I3 C．I2和I4 D．I3和I4

【答案】B查看答案

【解析】当第二条指令中R5还未完成写入操作时，而第三条指令就对R5

进行了读操作，如此会发生数据冒险。

38下列关于总线设计的叙述中，错误的是（ ）。[2016年408统考] A．并行总线传输比串行总线传输速度快 B．采用信号线复用技术可减少信号线数量 C．采用突发传输方式可提高总线数据传输率 D．采用分离事务通信方式可提高总线利用率

【答案】A查看答案

【解析】高速的串行总线一般会比较低速的并行总线传输快。

39计算机硬件能够直接执行的是（ ）。[2015年408统考] Ⅰ．机器语言程序 Ⅱ．汇编语言程序 Ⅲ．硬件描述语言程序 A．仅Ⅰ B．仅Ⅰ、Ⅱ

C．仅Ⅰ、Ⅲ D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

【答案】A查看答案

【解析】机器语言是计算机唯一可以直接执行的语言。汇编语言属于低级

语言，是为增强机器语言的可读性和记忆性的语言，经过汇编后才能被计算机硬件执行。硬件描述语言是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。 40由3个“1”和5个“0”组成的8位二进制补码，能表示的最小整数是（ ）。[2015年408统考] A．-126 B．-125 C．-32 D．-3

【答案】B查看答案

【解析】能表示的最小整数一定是负数，符号位占用1个“1”；负数的补

码和原码的转化是：原码符号位不变，数值部分按位取反，末位加“1”。因此最小的整数的补码是“10000011”，原码为“11111101”，即-12510。

41下列有关浮点数加减运算的叙述中，正确的是（ ）。[2015年408统考] Ⅰ．对阶操作不会引起阶码上溢或下溢 Ⅱ．右规和尾数舍入都可能引起阶码上溢 Ⅲ．左规时可能引起阶码下溢 Ⅳ．尾数溢出时结果不一定溢出 A．Ⅱ、Ⅲ

B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ C．Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

【答案】D查看答案

【解析】浮点数的加减运算步骤包括：①对阶，使两个操作数的小数点位

置对齐，阶码小的尾数右移，可能产生溢出，但是阶码不会溢出；②尾数求和，将对阶后的尾数按定点数加（减）运算规则运算；③规格化，包括左规和右规，左规时阶码减少，可能出现阶码下溢，而右规时，阶码增加可能出现阶码上溢；④舍入，该过程可能需要右规调整，因此可能出现阶码上溢；⑤溢出判断，浮点数的溢出与否是由阶码的符号决定的，而不是由尾数溢出判断的，因此尾数溢出时结果不一定溢出。因此Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正确。

42假定主存地址为32位，按字节编址，主存和Cache之间采用直接映射方式，主存块大小为4个字，每字32位，采用回写（Write Back）方式，则能存放4K字数据的Cache的总容量的位数至少是（ ）。[2015年408统考] A．146K B．147K C．148K D．158K

【答案】C查看答案

【解析】Cache和主存直接映射方式的规则为：主存储器分为若干区，每

个区与缓存容量相同；每个区分为若干数据块，每个块和缓存块容量相同；主存中某块只能映射到Cache的一个特定的块中。本题中，Cache总共存放4K字数据，

块大小为4个字，因此Cache被分为4K/4=1K个块，由10位表示。块内共16字节，所以由4位表示，于是标记位为32-10-4=18位。每一个Cache行必然有一个有效位，占1bit；同时，因为采用回写方式，每一行还必须有一个脏位。所以，Cache的每一行需要包含所存的数据4个字，每个字32位，18位标记位，一个有效位和一个脏位，因此总容量为：(4*32+18+1+1)*1K=148K。

43假定编译器将赋值语句“x=x+3;”转换为指令“add xaddt,3”，其中xaddt是x对应的存储单元地址，若执行该指令的计算机采用页式虚拟存储管理方式，并配有相应的TLB，且Cache使用直写（Write Through）方式，则完成该指令功能需要访问主存的次数至少是（ ）。[2015年408统考] A．0 B．1 C．2 D．3

【答案】C查看答案

【解析】采用页式虚拟存储管理方式时，若页表全部放在内存中，则存取

一个数据最少要访问两次内存：第一次是访问页表，得到所存取的数据或指令的物理地址；第二次根据该地址存取数据或指令。在配有TLB的页式虚拟管理方式中，如果给出的地址在TLB中，则直接根据该地址取数据或指令，仅需要一次访问内存。Cache使用直写方式时，计算完需要将数据写回到内存中，因此完成整个指令功能至少需要访问主存2次。

44下列存储器中，在工作期间需要周期性刷新的是（ ）。[2015年408统考] A．SRAM

B．SDRAM C．ROM D．FLASH

【答案】B查看答案

【解析】动态随机存储器（DRAM）是利用存储元电路中栅极电容上的电

荷来存储信息的，电容上的电荷一般只能维持1~2ms，因此即使电源不掉电，信息也会自动消失。为此，每隔一定时间必须刷新。

45某计算机使用4体交叉存储器，假定在存储器总线上出现的主存地址（十进制）序列为8005，8006，8007，8008，8001，8002，8003，8004，8000，则可能发生发生缓存冲突的地址对是（ ）。[2015年408统考] A．8004、8008 B．8002、8007 C．8001、8008 D．8000、8004

【答案】D查看答案

【解析】交叉存储器，又称低位交叉编址，即低位地址为体号，高位地址

为体内地址。本题中，主存地址对应的体号分别是：1，2，3，4，1，2，3，4，4。地址为8004和8000都是存取的四号储存器，可能导致8004存储还未完成而又存取8000地址，因此可能发生缓存冲突。

46下列有关总线定时的叙述中，错误的是（ ）。[2015年408统考] A．异步通信方式中，全互锁协议最慢 B．异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差

C．同步通信方式中，同步时钟信号可由多设备提供 D．半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制

【答案】C查看答案

【解析】A项正确，异步通信方式中，全互锁协议最慢，主从模块都需要等

待确认后才能撤销其信号；B项正确，异步通信方式中，非互锁协议没有相互确认机制，因此可靠性最差；C项错误，同步通信要遵循统一的时钟信号，不能由多设备提供；D项正确，半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制。 47若磁盘转速为7200转/分，平均寻道时间为8ms，每个磁道包含1000个扇区，则访问一个扇区的平均存取时间大约是（ ）。[2015年408统考] A．8.1ms B．12.2ms C．16.3ms D．20.5ms

【答案】B查看答案

【解析】磁盘的平均寻址时间包括平均寻道时间和平均等待时间。平均寻

道时间为8ms，平均等待时间与磁盘转速有关，为[60s/7200]*0.5≈4.165ms。磁盘的存取一个扇区的时间为60s/(7200*1000)≈0.0083ms。因此总的时间为：8+4.165+0.0083=12.1733ms。

48至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是（ ）。[北京科技大学2014研] A．节约元件 B．运算速度快

C．物理器件的性能决定 D．信息处理方便

【答案】C查看答案

【解析】计算机是信息处理的工具。不论是数字、文字、声音、图画，还

是其他类型的信息，他们都必须转换成二进制形式表示以后，才能由计算机进行计算、处理、存储和传输，这是由它的物理器件性能所决定的。

41.1 复习笔记

一、计算机的分类 1电子模拟计算机

模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。 2电子数字计算机 （1）概述

电子数字计算机是用数字来表示数量的大小，其特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。 （2）分类 ①专用计算机

专用计算机是针对某一任务设计的计算机。 ②通用计算机

通用计算机分类及区别如图1-1所示。

图1-1 多核机、单片机、PC机、服务器、大型机、超级计算机之间的区别

3电子模拟计算机与电子数字计算机的区别

电子模拟计算机与电子数字计算机的主要区别如表1-1所示。

表1-1 电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别

二、计算机的发展简史 1计算机的五代变化 ①电子管计算机 ②晶体管计算机

③中小规模集成电路计算机 ④大规模和超大规模集成电路计算机

⑤巨大规模集成电路计算机 2计算机的性能指标

描述计算机性能的指标如表1-2所示

表1-2 计算机性能指标

三、计算机的硬件 1硬件组成要素

数字计算机的主要组成部分可以表示为如图1-2所示。

图1-2 数字计算机的主要组成结构

2运算器

运算器示意图如图1-3所示。运算器的主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算，也可以进行逻辑运算，因此通常称为ALU（算术逻辑运算部件），其运算方式为二进制。

图1-3 运算器结构示意图

3存储器

存储器全是0或1表示的二进制代码，通常用单位KB、MB来表示。 4控制器 （1）计算程序

解决某一问题的一串指令序列，称作该问题的计算程序，简称为程序。 （2）指令的形式 指令的一般形式为：

其中操作码表示要进行的操作，地址码表示数据的存取位置，操作码和地址码都用二进制代码来表示。根据指令和数据的不同存放方式，计算机可分为两种结构： ①冯·诺依曼结构，其原理是存储程序并按地址顺序执行，指令和数据放在同一个存储器；

②哈佛结构，指令和数据分别放在两个存储器。 （3）控制器的基本任务

控制器的基本任务是按照计算程序所排的指令序列，先从存储器中取出指令，然后再执行指令。通常把取指令的一段时间称作取指周期，把执行指令的一段时间称作执行周期。

（4）指令流和数据流

如果某字代表要处理的数据，称为数据字；如果某字代表一条指令，称为指令字。 指令流是指机器执行的指令序列，数据流是指由指令流调用的数据序列。 四、计算机的软件

凡是用于一台计算机的各种程序，统称为这台计算机的程序或软件系统，其分类为： （1）系统程序 ①各种服务性程序； ②语言程序； ③操作系统； ④数据库管理系统。 （2）应用程序

五、计算机系统的层次结构

计算机通常由五个以上不同的级组成，每一级都能进行程序设计，如图1-4所示。

图1-4 计算机系统的层次结构