计算机组成原理试卷(B)答案Word文件下载.doc
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(07计算机专业用)
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
题分
20
16
10
11
得分
注意:
学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者,试卷作废。
一.选择题(每小题2分,共20分)
1.冯·
诺依曼机工作的基本方式的特点是__B____。
A多指令流单数据流
B按地址访问并顺序执行指令
C堆栈操作
D存贮器按内容选择地址
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__C____。
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,一个字所能表示的整数范围是___A___。
A-215~+(215-1)B-(215–1)~+(215–1)
C-(215+1)~+215D-215~+215
4.双端口存储器在__B____情况下会发生读/写冲突。
A.左端口与右端口的地址码不同
B.左端口与右端口的地址码相同
C.左端口与右端口的数据码不同
D.左端口与右端口的数据码相同
5.用某个寄存器中操作数的寻址方式称为___C___寻址。
A直接B间接C寄存器直接D寄存器间接
6.以下四种类型指令中,执行时间最长的是___C___。
A.RR型指令B.RS型指令C.SS型指令D.程序控制指令
7.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是___C___。
AHOST总线不仅连接主存,还可以连接多个CPU
BPCI总线体系中有三种桥,它们都是PCI设备
C从桥连接实现的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
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__C____。
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.计算机的外围设备是指___D___。
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.中断向量地址是:
__C____。
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2分,共16分)
1.按照总线仲裁电路的A___位置___不同,总线仲裁有B__集中式____仲裁和C__分布式____仲裁两种方式。
2.在计算机术语中,将运算器、控制器、cache合在一起,称为A__中央处理器(CPU)____,而将B__CPU____和存储器合在一起,成为C__中央处理机(主机)____。
3.指令格式是指令用A___二进制代码___表示的结构形式,通常由B__操作友____字段和C___地址码___字段组成。
4.条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是A__转移____指令。
这类指令在指令格式中所表示的地址,表示要转移的是B__下一条指令____而不是C__操作数____。
5.CPU从A___主存___取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B__指令周期____。
由于各种指令的操作功能不同,各种指令的时间和是不同的,但在流水线CPU中要力求做到C___一致___。
6.磁表面存储器主要技术指标有A.__存储密度____,B.__存储容量____,C.__平均存取时间____,数据传输率。
7.RISC机器一定是A__流水线____CPU,但后者不一定是RISC机器。
奔腾CPU是B___流水线___CPU,但奔腾机是C__CISC____机器。
8.{(26)16or(63)16}nor(135)8的值为A._(80)16_____。
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?
最大负数是多少?
(2)定点原码小数表示时,最大正数是多少?
解:
(1)定点原码整数表示:
01111111111111111111111111111111
最大正数:
数值=(231–1)10
00000000000000000000000000000000
最大负数:
数值=-(0)10
(2)定点原码小数表示:
最大正数值=(1–2-31)10
最大负数值=-(0)10
四.(10分)某16位字长机器的指令结构如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。
15109540
OP
目标寄存器
源寄存器
指令格式及寻址方式特点如下:
(1)二地址指令。
(2)操作码OP可指定26=64条指令。
(3)源和目标都是通用寄存器(可分别指定32个寄存器),所以是RR型指令,两个操作数均在寄存器中
(4)这种指令格式常用于算术逻辑类指令。
五.(11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τ=50ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节的信息总量都是:
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节所需的时间分别是:
顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是:
说明:
由于题中并未明确说明连续读多少字节,所以字节数量不一定是4,只要公式正确,计算无误便可以。
六.(11分)在流水CPU中,将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务,并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行,从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
请用时空图法证明这个结论的正确性。
解:
假设指令周期包含四个子过程:
取指令(IF)、指令译码(ID)、取操作数(EX)、进行运算(WB),每个子过程称为过程段(Si),这样,一个流水线由一系列串连的过程段组成。
在统一时钟信号控制下,数据从一个过程段流向相邻的过程段。
S1S2S3S4
WB
EX
IF
ID
入→→→→出
图B18.4
图B18.4(B)表示非流水CPU的时空图。
由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令,因此每隔4个单位时间才有一个输出结果,即一条指令执行结束。
图B18.4(C)表示非流水CPU的时空图。
由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行,因此,当流水线满载时,每一个单位时间就可以输出一个结果,即执行一条指令。
比较后发现:
流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令,而非流水CPU仅执行了2条指令,因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
七(11分)设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用(低电平有效)作访存控制信号,作读写命令信号(高电平为读,低电平为写)。
现有下列存储芯片:
ROM(2K´
8位,4K´
4位,8K´
8位),
RAM(1K´
4位,2K´
8位)
及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。
试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。
要求:
(1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区;
(2)指出选用的存储芯片类型及数量;
(3)详细画出片选逻辑。
答:
4k系统程序区选用2片2K´
8位ROM
用户程序区选用3片4K´
8位RAM
片选逻辑图如下:
八.(11分)CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为5000次,主存完成存取的次数为200次。
已知cache存取周期为40ns,主存存取周期为160ns。
求:
1.ache命中率H,
2.Cache/主存系统的访问效率e,
3.平均访问时间Ta。
①命中率H=Nc/(Nc+Nm)=5000/(5000+2000)=5000/5200=0.96
②主存慢于cache的倍率R=Tm/Tc=160ns/40ns=4
访问效率:
e= 1/[r+(1-r)H]=1/[4+(1-4)×
0.96]
=89.3℅
③ 平均访问时间Ta=Tc/e=40/0.893=45ns
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