计算机组成原理期末考试试卷及答案
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计算机组成原理期末考试试卷(1)
一.选择题(下列每题有且仅有一个正确答案,每小题2分,共20分)
1.
假设
下列字符码中最后一位为校验码,如果数据没有错误,则采用偶校验
的字符码的是____。
A. 11001011 B. 11010110 C.
11000001 D。11001001
2.
在定点二进制运算器中,减法运算一般通过______ 来实现。
A.补码运算的二进制加法器 B. 补码运算的二进制减法器
C.
补码运算的十进制加法器 D. 原码运算的二进制减法器
3.
下列关于虚拟存储器的说法,正确的是_B___。
A.
提高了主存储器的存取速度
B.
扩大了主存储器的存储空间,并能进行自动管理和调度
C.
提高了外存储器的存取速度
D. 程序执行时,利用硬件完成地址映射
4.
下列说法正确的是__B__。
A.
存储周期就是存储器读出或写入的时间
B.
双端口存储器采用了两套相互独立的读写电路,实现并行存取
C.
双端口存储器在左右端口地址码不同时会发生读写冲突
D.
在cache中,任意主存块均可映射到cache中任意一行,该方法称为直
接映射方式
5.
单地址指令中,为了完成两个数的算术运算,除地址码指明的一个操作数
外,另
一个操作数一般采用__C__寻址方式。
A. 堆栈 B. 立即
C.隐含 D. 间接
6.
指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是___D___ 。
A.实现存储程序和程序控制 B.
提供扩展操作码的可能并降低指令译
码难度
C.可以直接访问外存
D。缩短指令长度,扩大寻址空间,提高
编程灵活性
7.
下列说法中,不符合RISC指令系统特点的是__B__。
A.
指令长度固定,指令种类少
B.
寻址方式种类尽量少,指令功能尽可能强
C.
增加寄存器的数目,以尽量减少访存的次数
D.
选取使用频率最高的一些简单指令,以及很有用但不复杂的指令
8.
指令周期是指___C___。
A.CPU从主存取出一条指令的时间
B.CPU执行一条指令的时间
C.CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间
D.时钟周期时
间
9.
假设微操作控制信号用
C
n表示,指令操作码译码输出用
I
m
表示,节拍电位
信号用
Mk
表示,节拍脉冲信号用
T
i
表示,状态反馈信息用
B
i
表示,则硬
布线控制器的控制信号
C
n
可描述为__D__。
A.
C
n
f
I
m
,T
i
B.
C
n
f
I
m
,B
i
C.
C
n<
br>f
M
k
,T
i
,B
i
D.
C
n
f
I
m
,Mk
,T
i
,B
i
10.下列关于PCI总线的描述中,正确的是__A__。
总线的基本传输机制是猝发式传送
B.
以桥连接实现的PCI总线结构不允许多条总线并行工作
C.
PCI设备一定是主设备
D. 系统中允许只有一条PCI总线
二.填空题(下列每空2分,共32分)
1.
IEEE754标准的3
2位规格化浮点数,所能表达的最大正数为
23128
[1(12)]2
__
_________。
2.
对存储器的要求是容量大,___速度快___,成本
低。为了解决这方面的矛
盾,计算机采用多级存储体系结构。
3.
DRAM存储器之所以需要刷新是因为_____有信息电荷泄漏,需定期补充。
4.
有静态RAM与动态RAM可供选择,在构成大容量主存时,一般就选择
_动态
RAM_。
5.
在集中式总线仲裁中,___独立请求方式___
___方式响应最快,___菊花链
查询______方式对电路故障最敏感。
6.
某CRT的分辨率为
10241024
,灰度级为256,帧频为7
5Hz,则刷存总带
宽应为___________MBs。
7.
Pen
tium系统有两类中断源:由CPU外部的硬件信号引发的称为中断,它又
可分为___可屏蔽中断_
_______和____非屏蔽中断_______;由指令执行引
发的称为___异常____,其
中一种是执行异常,另一种是_____执行软件中
断指令_________。
8.
中断接口电路中的EI触发器的作用是_____是否允许中断源的中断请求被
发出____,RD触发器的作用是____外设准备好时发出就绪信号_______,
DMA控制器
中的内存地址计数器的作用是_存放内存中要交换的数据块的首
地址。
9.
字节多路通道可允许每个设备进行__传输__型操作,数据传送单位是___字
节。
三.简答题(共24分)
1.
(8分
)设浮点数的阶码为4位(补码表示,含阶符),尾数为6位(补码
表示,含尾符),
x
,
y
中的指数、小数项均为二进制真值。
x2
01
0.1101
,
y2
11
(0.1010)
,求
x
y
。
解:
xy2
010
(0.11010)
x0001,0.11010
y0011,1.01100
1)
求阶差对阶
E[E
x
]
补
[E
y
]
补
000111011110(2)<
br>10
0
故
M
x
需右移2位变为:
0.00110(10)
2)
尾数用双符号位求和
00.00110(10)
11.01100
11.10010(10)
3)
规格化
左规为:
11.00101(0)
,指数为
0010
4)
所以有:
xy2
010
(0.11010)
2. (8分)某机器字长16位,主存容量为64K字,共64条指令,试设计单地
址单字长指令格式,
要求操作数有立即数、直接、变址和相对寻址4种方
式,并写出寻址模式定义和在每种寻址方式下的有效
地址计算公式。
答:由于有64条指令故操作码OP字段占6位;寻址模式字
段X占2位;
剩余8位留给D字段,故指令格式为:
15~10
9~8 7~0
OP
X
D
X=00,立即数寻址 D=操作数
X=01,直接寻址
EA=D
X=10,变址寻址 EA=(R)+D,R为16位变址寄存器
X=11,相对寻址 EA=(PC)+D,PC为16位程序计数器
3.
(8分)一盘组共11片,每片双面记录,最上最下两个面不用。内外磁道
直径
分别为10、14英寸,道密度为100道英寸,数据传输率为983040字
节秒,磁盘组的转速为3
600转分。设每个记录块记录1024字节,现某
计算机系统挂接16台这样的磁盘,
试设计适当的磁盘寻址格式,并计算该
系统总存储容量。
四.分析与设计题(从下列3题中选做2题,共24分)
1.
(12分
)假设存储器的容量为32字,字长64位,现已用若干存储芯片构
成4个模块
M
0<
br>M
3
,每个模块8个字。
1)
试分别用顺序方式和交叉方式构造存储器,要求画图并说明。
2)
设起始地址为00000,那么在交叉方式中,第26号字存储单元的地址
是多少?
3)
若存储周期为200ns,数据总线宽度为64位,总线传送周期为50ns,
求交叉存储器方式中,存储器的带宽是多少?
2.
(12分)流水线中
有三类数据相关冲突:写后读(RAW)、读后写(WAR)
和写后写(WAW)相关,某CPU具有五
段流水线IF(取指令)、ID(指令译
码和取寄存器操作数)、EXE(ALU执行)、MEM(访存
)和WB(结果写回
寄存器),现有按以下次序流入流水线的指令组:
I
1
I
2
I
3
I
4
SUB
AND
OR
ADD
R
2
,R
1
,R
3<
br>
;
R
2
R
1
R
3
R
5
,R
2
,R
4
;
R
5
R
2
andR
4
R
7
,R
6
,R
2
;
R
7
R
6
orR
2
R
7
,R
2
,R
2
;
R
7
R
2
R
2
1)
判断存在哪种类型的数据相关。
2)
假定采用将相关指令延迟到所需操作
数被写回寄存器堆后再进行ID的
方式来解决上述冲突,那么处理器执行这4条指令共需要多少个时钟周
期?要求用表格方式分析。
3.
(12分)某
计算机微程序控制器控制存储容量为256
32位,共71个微操
作控制信号,构成
了5个相斥的微命令组,各组分别含有4、8、17、20和
22个微命令。下图给出了其部分微指令序
列的转移情况,方框内的字母表
示一条微指令,分支点
a
由指令寄存器的
IR
5
,
IR
6
两位决定,修改
A
5
A
6
,分支点
b
由条件码标志
C
0
决
定,修改
A
4
。现采用断定方式实现
微程序的顺序控制。
1)
给出采用断定方式的水平型微指令格式。
2)
假设微指令
A和F的后继地址分别为10000000和11000000,试给出微
指令C、E和G的二进制编码
地址。
3)
画出微地址转移逻辑表达式和电路图。
A
IR
5
IR
6
00
IR
5
IR
6
01
IR
5
IR
6
10
IR
5
IR
6
11
a
B C D E
C
0
0
C
0
1
b
F
G
五.选择题(下列每题有且仅有一个正确答案,每题2分,共20分)
1
D
2
A
3
B
4
B
5
C
6
D
7
B
8
C
9
D
10
A
六.
填空题(每空2分,共20分)
1.
[1(12
2.
速度快
23
)]2
128
3.
有信息电荷泄漏,需定期补充
4.
动态RAM
5.
独立请求方式,菊花链查询方式
6.
75
7.
可屏蔽中断,非屏蔽中断,异常,执行软件中断指令
8.
是否允许中断源
的中断请求被发出,外设准备好时发出就绪信号,存放内
存中要交换的数据块的首地址
9.
传输,字节
七.简答题(每小题5分,共10分)
1.
解:
xy2
010
(0.11010)
x0001,0.11010
y0011,1.01100
5)
求阶差对阶
E[E
x
]
补
[E
y
]
补
000111011110(2)
100
故
M
x
需右移2位变为:
0.00110(10)
6)
尾数用双符号位求和
00.00110(10)
11.01100
11.10010(10)
7)
规格化
左规为:
11.00101(0)
,指数为
0010
8)
所以有:
xy2
010
(0.11010)
2. 由于有64条指令故操作码OP字段占6位;寻址模式字段X占2位;剩余8
位留给D字段,故指令
格式为:
15~10 9~8
7~0
OP
X
D
X=00,立即数寻址 D=操作数
X=01,直接寻址
EA=D
X=10,变址寻址 EA=(R)+D,R为16位变址寄存器
X=11,相对寻址 EA=(PC)+D,PC为16位程序计数器
3.
解:
NCr983040
3600
16384B
60
所以,扇区数
16384102416
故,表示磁盘地
址格式的所有参数为:台数16,记录面20,磁道
200,扇区数16,由此可得磁盘的地址格式为:
20~17 16~9
8~4 3~0
台号
柱面号
盘面号
扇区号
磁盘的总存储容量为:
162020016384B1048576000B
八.分析与设计题(共35分)
1.
解:1)图略
2)第26号存储单元的地址为:
交叉方式:11010
3)
q64bit4256bit
tT(m1)
200350350ns3.51
0
7
s
Wqt256(3.510
7
)7.
310
8
bits
2.
解:1)<
br>I
1
和
I
2
I
3
之间存在RAW数据相关<
br>
I
3
和
I
4
之间存在WAW数据相关
2)如下表所示:
时钟
1
周期
I
1
2
3
EX
E
4
ME
M
5
WB
6
7
8
9
10
11
IF
ID
I
2
IF
ID
EX
E
ID
ME
M
EX
WB
ME
I
3
IF
E
M
ID
EX
E
WB
ME
M
I
4
IF
WB
3.
解:1)71个微命令不可能采用直接表示法,故采用字段译码法,控存容
量为256,故后继地址为8
位,微指令格式为:
31~29 28~25 24~20
19~15 14~10 9~8 7~0
4个
8个
17个
20个
22个
2个条
件
后继地址
2)C:10000010 E:10000110
G:11001000
3)
A
6
P
1
IR
6
T
4
A
5<
br>P
1
IR
5
T
4
A4
P
2
C
0
T
4
Q
D uA7
Q
D uA6
Q
D uA5
Q
D uA4