湖南科技大学计算机组成原理试卷&答案.doc

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答:操作类型,指令数及操作的难易程度;数据类型,确定哪些数据类型可以参与操作;指令格式,字长及各局部位数,地址是否可变;寻址方式,指令和数据的寻址方式;存放器个数,直接影响到指令执行时间。三、名词解释〔10分〕1、总线:2、DMA技术:3、硬件向量法:4、CU的控制方式:5、流水加速比:6、指令周期:7、中断:8、IR:9、寻址方式:10、通道控制字:四、选择题〔10分〕。A、〔10011001〕2B、〔227〕8C、〔98〕16D、〔152〕。,,直接指出操作数本身的寻址方式,称为__B__。。,但核心局部是____B__。,不需要专门的I/O指令组。。,执行时间最长的是__C____。,不允许用户在执行时改变,那么可以选用___B___作为存储芯片。。、运算器、、ALU和主存五、分析计算题〔40分〕1、CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为1900次,主存完成存取的次数为100次,cache存取周期为50ns,主存存取周期为250ns,求cache/主存系统的命中率、效率和平均访问时间。〔9分〕2、X=-,Y=+,求[X]补,[-X]补,[Y]补,[-Y]补,X+Y=?,X-Y=?〔7分〕3、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器且按字编址,问:〔9分〕(1)该存储器能存储多少个字节的信息?(2)如果存储器由512k×8位的SRAM芯片组成,需多少片?(3)需多少位地址作芯片选择?4、异步通信方式传送ASCII码,数据位8位,奇校验1位,停止位1位。计算当波特率为4800时,字符传送的速率是多少?每个数据位的时间长度是多少?数据位的传送速率是多少?〔6分〕5、指令格式如下所示,OP为操作码字段,试分析指令格式特点。〔9分〕15OP107源存放器位移量〔16位〕43基值存放器答案〔A〕一、填空题〔19分〕答:1、程序员;属性;结构;功能。2、记忆;程序;数据。3、取指;分析;执行。4、结构〔或资源〕;数据;控制〔或转移〕。5、同时控制;异步控制;联合控制;人工控制。6、水平型;垂直型。二、简答题〔21分〕1、答:三类:数据;地址;控制。传输方式两种:串行;并行。〔3+2分〕2、答:列出微操作命令的操作时间表;写出微操作命令的最简单逻辑表达式;画出微操作命令的逻辑图。〔3〕3、答:早期阶段;接口模块和DMA阶段;具有通道结构的阶段;具有I/O处理机阶段;〔4分〕4、答:〔每题1分〕〔1〕当位数相同时,浮点数范围大、定点数精度高。〔2〕当浮点数为规格化时,其相对精度远比定点数高。〔3〕浮点数运算步骤更多、运算速度更低、运算电路更复杂。〔4〕溢出判断时,定点数对本身进行,而浮点数对阶码进行判断,溢出比率大大减小。5、答:〔每题1分〕〔1〕操作类型:包括指令数及操作的难易程度;〔2〕数据类型:确定哪些数据类型可以参与操作;〔3〕指令格式:字长、各局部位数以及地址〔码〕是否可变;〔4〕寻址方式:指令和数据的寻址方式;〔5〕存放器个数:直接影响指令执行时间。三、名词解释〔10分,每题2分〕1、总线:连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。2、DMA技术:ess;I/O设备和主存之间有一条直接交换数据的通路。3、硬件向量法:利用硬件产生向量地址,再由向量地址找到中断效劳程序入口地址。4、CU的控制方式:如何形成控制不同微操作序列所采用的时序控制方式。5、流水加速比:指m段流水线的速度与等功能的非流水线的速度之比。四、选择题〔10*1分〕答:ACBDBADCBB五、分析计算题〔40分〕1、解:命中率:h=Nc/(Nc+Nm)=1900/(1900+100)=〔3分〕r=tm/tc=250ns/50ns=5效率:e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)×)=%〔3分〕〔另一种答案:e=1/(r(1-h)+1)=1/(5*(1-)+1)=1/=80%〕平均访问时间:ta=tc/e=50ns/=60ns〔3分〕〔另一种答案:ta=tc/e=50ns/=〕2、解:[X]补=+Y=+-Y=[-X]补=[Y]补=[-Y]补=、解:〔1〕应为32位字长为4B,220=1M=1024K,存储器容量为220×4B=4MB,可存储4M字节的信息〔3分〕〔2〕SRAM芯片容量为512K×8位=512KB=:4MB÷=8片〔3分〕〔3〕因为219=512K,即芯片片内地址线19位,存储器容量为1M,地址线为20位,故需1位地址线作芯片片选选择〔CS〕,用A19选第1个模块,用A19选第2个模块。〔3分〕4、解:〔1〕每字符格式含十个位,因此字符传送速率=4800波特/10=480字符/秒〔2分〕〔2〕每个数据位时间长度T=1/4800=〔2分〕〔3〕数据位传送速率8×480=3840位/秒〔2分〕5、解:〔1〕双字长二地址指令,用于访问存储器。〔3分〕〔2〕操作码字段OP为6位,可以指定64种操作。〔3分〕〔3〕一个操作数在源存放器〔共16个〕,另一个操作数在存储器中〔由基值存放器和位移量决定〕,所以是RS型指令湖南科技大学2024——2024?计算机组成原理?考试试题〔B〕一、填空题〔20分〕1、计算机组成是指如何实现所表达的属性,它包含了许多对来说是透明的。2、通常,在接口中都设有和。接口起到作用,还能完成。3、总之,CPU必须具有控制程序的顺序执行〔称〕、产生完成每条指令所需的控、对各种操作加以时间上的控制〔称〕、对数据进行算术制命令〔称〕运算和逻辑运算〔〕以及等功能。、4、存储器一般包含、、、以及等5个层次。5、微指令格式包括微指令的、的地址形成方式和三方面。二、简答题〔20分〕1、总线的主要特性有哪些?〔4分〕2、请说出控制单元的外特性一般包含哪几种输入信号?〔4分〕3、输入输出系统软件的主要任务有哪些?〔3分〕4、请写出I/O设备与主机信息传送的5种控制方式。〔5分〕5、指令有哪些局部组成?各有什么作用?〔4〕三、名词解释〔10分〕1、机器字长2、总线带宽3、串行访问存储器4、超标量技术5、屏蔽字6、中断嵌套7、INTR8、流水吞吐率9、ALU10、机器零四、选择题〔10分〕,且采用脉冲传送的方式称为______。,______是正确的。,,,保存现场信息最有效的方式是采用______。。。,每个汉字在计算机内占用______存储。。。,零的表示形式是唯一的。,操作数处在______。、分析计算题〔40分〕1、设x=×2,y=×2,求x+y〔除阶符、数符外,阶码取3位,尾数取6位〕〔8分〕。2、设流水线分取指〔IF〕,译码〔ID〕,执行〔EX〕,回写〔WR〕四过程,共有10条指令进入流水。〔12分〕〔1〕画出指令流水周期;〔2〕设时钟周期为100ns,求流水线实际吞吐率;〔3〕求该流水线处理器的加速比;〔4〕求此时效率。3、8k*8位动态芯片,内部为256*256形式,。试问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新的各自刷新间隔是多少?〔6分〕4、设4个模块组成的四体存储器,每个体的存储字长32位,存取周期100ns。设数据总线宽度32位,总线传输周期25ns,试求读4字的顺序和交叉存储的带宽。〔4分〕5、假设机器字长36位,采用三地址格式访存指令,共完成54种操作,操作数可在1K地址范围内寻找,画出该机器的指令格式。〔4分〕6、设CPU内部采用非总线结构,如图所示,写出取指周期微操作。〔6分〕答案〔B〕一、填空题〔20分〕答:1、计算机体系结构;程序员;硬件细节。2、数据通路;控制通路;缓冲;串-并转换。3、指令控制;操作控制;时间控制;数据加工;处理中断。4、存放器;缓存;主存;磁盘;磁带。5、编码方式;后续微指令地址形成方式;微指令字长。二、简答题〔20分〕1、答:机械特性:机械连接的性能;电气特性;信号传递方向和电平有效范围;功能特性:每根传输线的功能;时间特性:每根传输线有效的时机。2、答:时钟:控制先后顺序,统一节奏;指令存放器:操作码译码产生的信号;标志:标志存放器的有关标志影响指令的执行顺序;来自系统总线〔控制总线〕的控制信号。3、答:将用户编制好的程序〔或数据〕输入主机内;将运算结果输送给用户;实现输入输出系统与主机工作的协调等。4、程序查询方式;程序中断方式;直接存储器存取方式;I/O通道方式;I/O处理机方式。5、答:由操作码和地址码组成;操作码用来指明该指令所要完成的操作;地址码用来指出该指令源操作数地址、结果地址以及下一条指令的地址。三、名词解释〔10分〕1、机器字长:指CPU一次能处理数据的位数,通常与存放器位数有关。2、总线带宽:单位时间内总线上传输数据的位数,一般用MBps表示。3、串行访问存储器:读写时需按物理位置的先后顺序寻找地址的存储器。4、超标量技术:每个时钟周期内可同时并发发出多条独立指令,编译并执行。5、屏蔽字:每个中断请求有屏蔽触发器,它们组成的屏蔽存放器即屏蔽字。6、中断嵌套:正在执行的中断效劳程序被中断。7、INTR:中断请求标记触发器。8、流水吞吐率:单位时间内流水线所完成指令或输出结果的数量。9、ALU:既能完成算术运算又能完成逻辑运算的部件。10、机器零:浮点数下溢时,数值趋于零,不作溢出处理将它作为机器零。四、选择题〔10*1分〕答:AABACBCBBD五、分析计算题〔40分〕1、解:[x]补=00,010;,[y]补=00,001;〔2分〕〔1〕对阶:[Δj]补=[jx]补-[jy]补=1,所以[y]补'=00,010;〔1+1分〕〔2〕尾数求和:+=,溢出〔1+1分〕〔3〕右规:尾数=,[x+y]补=00,011;〔2分〕2、解:〔1〕指令流水周期分四局部:入→IF→ID→EX→WR→出〔3分〕〔2〕13周期执行完10条指令,吞吐率为:Tp=10/(100ns*13)≈〔3分〕〔3〕非流水需40周期,所以加速比=40/13≈〔3分〕〔4〕效率E=Sp/m==〔3分〕3、解:〔1〕集中刷新:间隔2ms。其中19744周期读写,256周期刷新。〔2分〕〔2〕分散刷新:,,,最大仍可为2ms。〔3〕异步刷新:间隔2ms。。〔2分〕4、解:4个字共128位。顺序存储读出4字时间=100ns*4=400ns〔1分〕所以顺序存储器带宽=128/400ns=320Mbps〔1分〕交叉存储读出4字时间=100ns+(4-1)*25ns=175ns〔1分〕所以交叉存储器带宽=128/175ns=731Mbps〔1分〕5、取指周期微操作依次为:PC→MAR;1→R;M(MAR)→MDR;MDR→IR;OP(IR)→CU;(PC)+1→PC〔每一个微操作1分〕