计算机组成原理期末试卷及答案1-6套.doc

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1、 本科生期末试卷 一 一 选择题 (每小题 1 分,共 10 分)1计算机系统中的存贮器系统是指_。A RAM 存贮器B ROM 存贮器C 主存贮器D cache、主存贮器和外存贮器2某机字长 32 位,其中 1 位符号位,31 位表示尾数。若用定点小数表示,则最大正小数为_。A +( 1 2-32) B +(1 2 -31) C 2-32 D 2-313算术 / 逻辑运算单元 74181ALU 可完成_。A 16 种算术运算功能B 16 种逻辑运算功能C 16 种算术运算功能和 16 种逻辑运算功能D 4 位乘法运算和除法运算功能4存储单元是指_。A 存放一个二进制信息位的存贮元B 存放一个

2、机器字的所有存贮元集合C 存放一个字节的所有存贮元集合D 存放两个字节的所有存贮元集合;5相联存贮器是按_进行寻址的存贮器。A 地址方式 B 堆栈方式 C 内容指定方式 D 地址方式与堆栈方式6变址寻址方式中,操作数的有效地址等于_。A 基值寄存器内容加上形式地址(位移量)B 堆栈指示器内容加上形式地址(位移量)C 变址寄存器内容加上形式地址(位移量)D 程序记数器内容加上形式地址(位移量)7以下叙述中正确描述的句子是:_。A 同一个 CPU 周期中,可以并行执行的微操作叫相容性微操作B 同一个 CPU 周期中,不可以并行执行的微操作叫相容性微操作C 同一个 CPU 周期中,可以并行执行的微操

3、作叫相斥性微操作D 同一个 CPU 周期中,不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作8计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时_。A 减少了信息传输量B 提高了信息传输的速度C 减少了信息传输线的条数D 加重了 CPU 的工作量9带有处理器的设备一般称为_设备。A 智能化 B 交互式 C 远程通信 D 过程控制10.某中断系统中,每抽取一个输入数据就要中断 CPU 一次,中断处理程序接收取样的数据,并将其保存到主存缓冲区内。该中断处理需要 X 秒。另一方面,缓冲区内每存储 N个数据,主程序就将其取出进行处理,这种处理需要 Y 秒,因此该系统可以跟踪到每秒_次中断请求。AN / (NX +

4、 Y) B. N / (X + Y)N C .min1 / X ,1 / Y D. max1 / X ,1 / Y 二 填空题(每小题 3 分,共 15 分)1存储 A._并按 B._顺序执行,这是 C._型计算机的工作原理。2移码表示法主要用于表示 A._数的阶码 E,以利于比较两个 B._的大小和C._操作。3闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及 A._能力,为现有的 B._体系结构带来巨大变化,因此作为 C._用于便携式电脑中。4微程序设计技术是利用 A._方法设计 B._的一门技术。具有规整性、可维护性、C ._等一系列优点。5衡量总线性能的重要指标是 A._,它定义为总线本身所

5、能达到的最高B._。PCI总线的带宽可达 C._。三.(10 分)设机器字长 32 位,定点表示,尾数 31 位,数符 1 位,问:(1)定点原码整数表示时,最大正数是多少?最小负数是多少?(2)定点原码小数表示时,最大正数是多少?最小负数是多少?四 (9 分)设存储器容量为 32 字,字长 64 位,模块数 m = 4,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期 T = 200ns,数据总线宽度为 64 位,总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?五 (9 分)指令格式如下所示,OP 为操作码字段,试分析指令格式特点。31 26 22 18 17 16 15 0 O

6、P 源寄存器 变址寄存器 偏移量六 (9 分)已知某机采用微程序控制方式,其控制存储器容量为 51248(位) ,微程序在整个控制存储器中实现转移,可控制的条件共 4 个,微指令采用水平型格式,后继微指令地址采用断定方式,如图所示:操作控制 顺序控制 (1) 微指令中的三个字段分别应多少位?(2) 画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。七 (9 分)画出 PCI 总线结构图,说明三种桥的功能。微命令字段 判别测试字段 下地址字段 八 (9 分)某机用于生产过程中的温度数据采集, 每个采集器含有 8 位数据缓冲寄存器一个,比较器一个,能与给定范围比较,可发出“温度过低”或“温度过高”的信

7、号,如图 B1.1 所示。主机采用外设单独编址,四个采集器公用一个设备码,共用一个接口,允许采用两种方式访问:(1) 定期巡回检测方式,主机可编程指定访问该设备中的某一采集器。(2) 中断方式,当采集温度比给定范围过底或过高时能提出随机中断请求,主机应能判别是哪一个采集器请求,是温度过低或过高。请拟定该接口中有哪些主要部件(不要求画出完整的连线图) ,并概略说明在两 种方式下的工作原理。图 B1.1九 (10 分)机动题十 (10 分)机动题本科生期末试卷一答案 一 选择题1. D 2. B 3. C 4. B 5. C 6. C 7. A、D 8. C 9. A 10. A二 填空题1. A

8、.程序 B.地址 C.冯诺依曼2. A.浮点 B.指数 C.对阶3. A. 瞬时启动 B.存储器 C.固态盘4. A.软件 B.操作控制 C.灵活性5. A.总线带宽 B.传输速率 C.264MB / S三 解:(1)定点原码整数表示:最大正数:数值 = (2 31 1) 10最小负数:数值 = -(2 31 1) 10 (2)定点原码小数表示:最大正数值 = (1 2 -31 ) 10最小负数值 = -(1 2 -31 ) 10四 解:信息总量: q = 64 位 4 =256 位顺序存储器和交叉存储器读出 4 个字的时间分别是:t2 = m T = 4200ns =810 7 (s)t1

9、= T + (m 1) = 200 + 350 = 3.5 10 7 (s)顺序存储器带宽是:W1 = q / t2 = 32 107 (位/ S)交叉存储器带宽是:W2 = q / t1 = 73 107 (位/ S)五 解:(1)操作码字段为 6 位,可指定 26 = 64 种操作,即 64 条指令。(2)单字长(32)二地址指令。(3)一个操作数在源寄存器(共 16 个) ,另一个操作数在存储器中(由变址寄存器内容 + 偏移量决定) ,所以是 RS 型指令。(4)这种指令结构用于访问存储器。六 解:(1)假设判别测试字段中每一位为一个判别标志,那么由于有 4 个转移条件, 故该字段为 4

10、 位(如采用字段译码只需 3 位) ,下地址字段为 9 位,因此控制存储器容量为 512 个单元,微命令字段是( 48 4 - 9 )= 35 位。(2)对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如 B1.2 如下:其中微地址寄存器对应下地址字段,P 字段即为判别测试字段,控制字段即为微命令子段,后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器 OP 码,各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志(某一位为 1) ,转移逻辑输出修改微地址寄存器的适当位数,从而实现微程序的分支转移。 0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11111 111 111 11

11、1 111 111 111 111 111 111 1111图 B1.2七 解:PCI 总线结构框图如图 B1.3 所示:图.B1.3PCI 总线有三种桥,即 HOST / PCI 桥(简称 HOST 桥) ,PCI / PCI 桥,PCI / LAGACY 桥。在 PCI 总线体系结构中,桥起着重要作用:(1) 它连接两条总线,使总线间相互通信。(2) 桥是一个总线转换部件,可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上,从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。(3) 利用桥可以实现总线间的猝发式传送。八 解:数据采集接口方案设计如图 B1.4 所示。现结合两种工作方式

12、说明上述部件的工作。(1)定期巡检方式主机定期以输出指令 DOA、设备码;(或传送指令)送出控制字到 A 寄存器,其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器(四个 B 寄存器分别与四个采集器相应) 。然后,主机以输入指令 DIA、设备码;(或传送指令)取走数据。(2)中断方式比较结果形成状态字 A ,共 8 位,每二位表示一个采集器状态: 00 正常 ,01 过低 ,10 过高。有任一处不正常(A 中有一位以上为“1” )都将通过中断请求逻辑(内含请求触发器、屏蔽触发器)发出中断请求。中断响应后,服务程序以 DIA、设备码;或传送指令)取走状态字。可判明有几处采集数据越限、是过高或过低,从而转入相应处

13、理。图 B1.4九十本科生期末试卷 二 一选择题(每小题 1 分,共 10 分)1 六七十年代,在美国的_州,出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是_它也是_的发源地。A 马萨诸塞 ,硅矿产地,通用计算机B 加利福尼亚,微电子工业,通用计算机C 加利福尼亚,硅生产基地,小型计算机和微处理机D 加利福尼亚,微电子工业,微处理机2 若浮点数用补码表示,则判断运算结果是否为规格化数的方法是_。A 阶符与数符相同为规格化数B 阶符与数符相异为规格化数C 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数3 定点 16 位字长的字,采用 2 的补码形式表示时,一个字所

14、能表示的整数范围是_。A -215 +(2 15 -1) B -(2 15 1) + (2 15 1) C -(2 15 + 1) +215 D -215 +215 4 某 SRAM 芯片,存储容量为 64K16 位,该芯片的地址线和数据线数目为_。A 64,16 B 16,64 C 64,8 D 16,16 。5 交叉存贮器实质上是一种_存贮器,它能_执行_独立的读写操作。A 模块式,并行,多个 B 模块式串行,多个C 整体式,并行,一个 D 整体式,串行,多个6 用某个寄存器中操作数的寻址方式称为_寻址。A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接7 流水 CPU 是由一系列叫做“段

15、”的处理线路所组成,和具有 m 个并行部件的CPU 相比,一个 m 段流水 CPU_。A 具备同等水平的吞吐能力 B 不具备同等水平的吞吐能力C 吞吐能力大于前者的吞吐能力 D 吞吐能力小于前者的吞吐能力8 描述 PCI 总线中基本概念不正确的句子是_。A HOST 总线不仅连接主存,还可以连接多个 CPUB PCI 总线体系中有三种桥,它们都是 PCI 设备C 以桥连接实现的 PCI 总线结构不允许许多条总线并行工作D 桥的作用可使所有的存取都按 CPU 的需要出现在总线上9 计算机的外围设备是指_。A 输入/输出设备 B 外存储器C 远程通信设备 D 除了 CPU 和内存以外的其它设备10

16、 中断向量地址是:_。A 子程序入口地址 B 中断服务例行程序入口地址C 中断服务例行程序入口地址的指示器 D 中断返回地址二. 填空题 (每题 3 分,共 15 分)1 为了运算器的 A. _,采用了 B. _进位,C. _乘除法和流水线等并行措施。2 相联存储器不按地址而是按 A. _访问的存储器,在 cache 中用来存放 B. _,在虚拟存储器中用来存放 C. _。3 硬布线控制器的设计方法是:先画出 A. _流程图,再利用 B. _写出综合逻辑表达式,然后用 C. _等器件实现。4 磁表面存储器主要技术指标有 A._,B. _,C. _,和数据传输率。5 DMA 控制器按其 A. _

17、结构,分为 B. _型和 C. _型两种。三 (9 分)求证:X 补 + Y 补 = X + Y 补 (mod 2)四 (9 分)某计算机字长 32 位,有 16 个通用寄存器,主存容量为 1M 字,采用单字长二地址指令,共有 64 条指令,试采用四种寻址方式(寄存器、直接、变址、相对)设计指令格式。五 (9 分)如图 B2.1 表示使用快表(页表)的虚实地址转换条件,快表存放在相联存贮器中,其中容量为 8 个存贮单元。问:(1) 当 CPU 按虚拟地址 1 去访问主存时,主存的实地址码是多少?(2) 当 CPU 按虚拟地址 2 去访问主存时,主存的实地址码是多少?(3) 当 CPU 按虚拟地

18、址 3 去访问主存时,主存的实地址码是多少?页号 该页在主存中的起始地址 虚拟地址 页号 页内地址15 03247012848 0516332576415530420003800096000 60000400008000050000700001 2 3图 B2.1六 (10 分)假设某计算机的运算器框图如图 B2.2 所示,其中 ALU 为 16 位的加法器,S A 、S B 为 16 位暂存器, 4 个通用寄存器由 D 触发器组成,Q 端输出,其读写控制如下表所示:读控制 写控制 R0 RA0 RA1 选择 W WA0 WA1选择111100011x0101xR0R1R2R3不读出11110

19、0011x0101xR0R1R2R3不写入要求:(1)设计微指令格式。(2)画出 ADD,SUB 两条指令微程序流程图。七 (9 分)画出单机系统中采用的三种总线结构。八 (9 分)试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。图 B2.2九 (10 分)机动题十 (10 分)机动题本科生期末试卷二答案 一选择题1. D 2. C 3. A 4. D 5. A 6. C 7. A 8. C 9. D 10. C二 填空题1. A.高速性 B.先行 C.阵列。2. A.内容 B.行地址表 C.页表和段表。3. A.指令周期 B.布尔代数 C.门电路、触发器或可编程逻辑。4. A.存储密度 B.存

20、储容量 C.平均存取时间。5. A.组成结构 B.选择 C.多路。三 解:(1)x 0 , y 0 , 则 x + y 0X补 + Y 补 = x + y = X + Y 补 (mod 2)(2) x 0 , y 0 或 x + y 0 时,2+(x+y)2,进位 2 必丢失,又因(x+y)0,所以X补 + Y 补 =x+y= X + Y 补 (mod 2)当 x+y 0 , 则 x + y 0 或 x + y 0这种情况和第 2 种情况一样,把 x 和 y 的位置对调即得证。(4)x 0 , y 0 , 则 x + y 0因为 X补 = 2 + x , Y 补 = 2 + y所以X 补 +

21、Y 补 = 2 + x + 2 + y = 2 + (2 + x + y)上式第二部分一定是小于 2 大于 1 的数,进位 2 必丢失,又因(x+y)0所以X 补 + Y 补 = 2 + (x + y)= X + Y 补 (mod 2)四解:64 条指令需占用操作码字段(OP)6 位,源寄存器和目标寄存器各 4 位,寻址模式(X)2 位,形式地址( D)16 位,其指令格式如下:31 26 25 22 21 18 17 16 15 0OP 目标 源 X D寻址模式定义如下:X= 0 0 寄存器寻址 操作数由源寄存器号和目标寄存器号指定X= 0 1 直接寻址 有效地址 E= (D)X= 1 0 变址寻址 有效地址 E= (Rx)D X= 1 1 相对寻址 有效地址 E=(PC)D 其中 Rx 为变址寄存器(10 位) ,PC 为程序计数器(20 位) ,位移量 D 可正可负。该指令格式可以实现 RR 型,RS 型寻址功能。五解:(1) 用虚拟地址为 1 的页号 15 作为快表检索项,查得页号为 15 的页在主存中的起始地址为 80000,故将 80000 与虚拟地址中的页内地址码 0324 相加,求得主存实地址码为 80324。

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