计算机组成原理复习题

1、精品文档1欢迎下载1. 已知某 64 位机主存采用半导体储存器，其地址码为26 位，若使用 4m*8 位的 dram 芯片组成该机所允许的最大贮存空间，并选用内存条结构形式，问：（1 ）若每个内存条为 16m*64 位，共需几个内存条？（ 2） 每个内存条内共有多少个dram 芯片？（ 3）主存共需多少个dram芯片？cpu 如何选择各内存条？2.il门話 护冋 z 1彳卅常 l 盟 加“虑搾共需dram衣片为 :412h为h削 時“内弃詹轉j2 ? oram .丼睦为忖 . 石24生啟 找沁 小爲出内存策内存誌葷梵酉4空内毎銀讓叩2 ik區廿也晌it 4 4 i?勇罩淳 码严t 4iif：号

2、对丼 帧规稅 追疔煤2. 用 16k*8 位的 dram 芯片构成 64k*32 位存储器，要求：（1）画出改储存器的组成逻辑图。（2）设储存器读/写周期为 0.5us，cpu 在 1us 内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部储存单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？3- 【i棍据题意,存储皑容 故地址 总绎隔15恆 f 现便用祐 艮噌 位dram芯片. 共襦 币片. 若片牛身 地址线占14位 所以 采用 位井联与 迪址申联 相绪合 的方法来 俎成籟个矗 储器. 其组感 楚辑 圏如圏所示 . 具中愎 用一片2# 4译鶴3l1卽根 据己知亲 件.c

3、pu uli至少访 存一次” 训整丰存 储器的平均读/hjjosus?如果衆用集中 剧商 . 有64a的死时河， 肯定不行如果采用 廿撤刷新”则 毎1逓只能访 存一次， 也不抒所以瀬 用徉歩 式刷 新方式 ?假定wm便的dram芯片用128* i2k矩阵祁簡无抽 成*啪新时！对128存进行异垃方式剧新、则剧新间陽为2嗣1曲=1九tius?可耽剧新信号周ffltsus.剧瑯一遍所诃 时间 =15usx 128 = 1 92ms 3. 有一个 1024k*32 位的储存器，由128k*8 位的 dram 芯片构成。问：（ 1）总共需要多少dram 芯片？（ 2） 设计此存储体组成框图。（3）采用异

4、步刷新方式，如单元刷新间隔不超过8ms, 则刷新信号周期是多少？ddt精品文档2欢迎下载i28a：牺精品文档2563欢迎下载6. 已知 cache 主存周期为 40ns ，主存存储周期为200ns ，cache/ 主存系统平均访问时间为的命中率？解: / ta = tc x h +tr x (1-h)/? h =(ta-tr)/(tc-tr)=(50-200)/(40-200)=15/16=0.947. 指令格式结构如下图所示，试分析格式及寻址方式特点15 10 7 4 3 0op目标寄存器源寄存器jiiiiill* 一牛打地 ji 进存剧孙则费地 址対. “心冈起这一廿上的丄im*十存啟就同

5、时 tjhhm 常” 即蛊*m* 卅迭仃弭 2 +同朋?耕痔号 真町陕卅 i誓、g屮堪打 、忒 昭誓樺柞的桂中 1 新庁成，或 擡 xbhjsi2- 13 屯尉新一就酌帥歇?( 耳 vx. selgd* 巴鼻匕二al d . * 上 亠丄.母 -mi ujxj. n att jl. m f ari.fa jiihb kxl tldi t*9ll il!4. 设储存器容量为64m, 字长为 64, 模块数 m=8 分别用顺序和交叉方式进行组织。存储周期据总线宽度为64 位，总线传送周期t=50ns 。求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？解:顺序存储器和交叉存储器连续读岀m = 8 个字的信

6、息总量都是：q = 64 位 *8 = 512 位顺序存储器和交叉存储器连续读岀8 个字所需的时间分别是：-711 = mt = 8*100ns = 8*10 st=100ns, 数t2= t (m -1) . =100ns 7* 50ns = 450ns = 4.5* 10ns 顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：w =q/h =512 “(8*10 = ) =64 107位 /sw2=q/t2=512“(4.5*10，) =113.8 107位/ s5. cpu 执行一段程序时， cache 完成存取的次数为2420 次，主存完成存取的次数为80 次, 已知 cache 存取周期为 40n

7、s ，主存存储周期为240ns ，求 cache/ 主存系统的效率和平均访问时间解: cache 的命中率ncnc nm24202420 80-0.968tmtc24040=6cache/ 主存系统效率e 为1r (1 -r)h* 100%6 (1-6)* 0.968100% =86.2%平均访问时间ta为tc 40nse 0.862ns=46.4ns50ns ，求 cache精品文档4欢迎下载8. 指令格式结构如下图所示，试分析格式及寻址方式特点。15 10 74 3oo1*i变皿寺存裔解：指令格式及寻址方式特点如下：双字长二地址指令；操作码 0p 可指定1 =64 条指令；rs 型指令，两

8、个操作数一个在寄存器中（16 个寄存器之一），另一个在存储器中; 有效地址通过变址求得：e=（变址寄存器）土d，变址寄存器可有16 个。9. 指令格式结构如下图所示，试分析格式及寻址方式特点。艮二 : 將忖曲咋毋辛讯fur 禅赫作?4巧4（产k 二mh 描专 * ?hd ! m /r ua. 址住 列*国创惟st 艸摊ft 2 血人地和飘的：珂切硏疔sb ? j 2.小- ? 讨一于區口ei. cb 1 filu*巧布前电址円ia过？e?味ejteianlhir隹 址町秆哥?- 内廿输上傥f?拆乂 卄 竝黑話令?心神寻址 . 甘大?和h査按手址片式w栢阿寻址代? 整址年址 丹卞同 屉吕址力式4

9、m.hl同聽 于址齐夭下所示，其中i 为间接特征， x 为寻址模式， d 为形式地址。 i ， x, d 组成该指令的操作数有效地址e。设r 为变址寄存器， r1 为基值寄存器， pc 为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。0p i i x i o時址茜3c習afix*1卓轴吐edo-o i? ? ow匕?311e- gmn小畳? cm4 农斗血2 1 d ? 15- c解：直接寻址相对寻址变址寻址基址寻址间接寻址基址间址寻址11. 某机字长为 32 位，主存容量为 1kb, 单字长指令，有50 种操作码，采用寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即、直接等寻址方式。cpu 中有

10、pc ir 、ar dr 和 16 个通用寄存器。问：（1）指令格式如何安排？（ 2） 能否增加其他寻址方式？.解：（1）50 种操作码占 6 位， 3 种寻址方式占2 位op (6)x( 2)d (24)x = 00页面寻址方式e = pc h-dx = 01立即寻址方式10 .一种单地址指令格式如精品文档2565欢迎下载x = 10直接寻址方式e = d（2）pc 高 8 位形成主存 256 个页面 , 每页1m -4k个单元精品文档6欢迎下载(3) 寻址模式 x = 11 尚未使用，故可增加一种寻址方式。由于cpu 中给定的寄存器中尚可使用pc 故可增加相对寻址方式，其有效地址e = p

11、c+d 如不用相对寻址，还可使用间接寻址，此时有效地址e =( d) 。 当位移量变成 23 位时，寻址模式变成3 位，可有更多的寻址方式。12. 根据操作数所在位置，指岀其寻址方式。(1)操作数在寄存器中，为(a)寻址方式(2)操作数地址在寄存器中，为( b) 寻址方式(3)操作数在指令中，为(c) 寻址方式(4)操作数地址 (主存 )在指令中，为 ( d)寻址方式(5)操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是 ( e,f,g ) 寻址方式13. 参见下图 () 的数据通路。画出存数指令sta r1 ，(r2) 的指令周期流程图，其含义是将寄存器r1 的内容传送至 ( r2)为地址

12、的主存单元中。标岀各微操作信号序列。解： sta r1 ，(r2) 指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示: pc gr ar.r/ff=eg i rjt14. 某计算机有如下部件alu 移位器，主存m 主存数据寄存器mdr 主存地址寄存器mar 指令寄存器ir，通用寄存器 r0-r3 ，暂存器 c 和 d，(1)请将各逻辑部件组成一个数据通路，并标明数据流动方向。圉u12- 1尽 1巧 g, dr. 耳 g, ar. 精品文档2567欢迎下载(2)画出“ add ，r1，r2”指令的指令周期流程图(1) 将 c，d 两个暂存器直接接到alu 的 a，b 两个输入端上。与此同时，除c,

13、 d 外，其余 7 个寄存器都双向接到单总线上。精品文档8欢迎下载 申nt ft + fflji.7 7vv7zb7lvhv7ubv*7h7a-j 分别对应 10 种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段为8 位，请安排微指制字段格式。解：经分析，（ e ,f ,h ）和（ b, i, j ）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：oil e oil b 10：f10：i 11: h 11：j移位器irro/alu+1pcr2r3mdrmmar*k 取指取源操作数取目的操作数加存回

14、修改送回继指令地址15.某机有 8 条微指令 11-18每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。令的控微托令捋制字段 *译码 译码精品文档9欢迎下载16. 某磁盘存贮器转速为3000 转/分，共有 4 个记录面，每毫米5 道，每道记录信息为12288 字节，最小磁道直径为 230mm 共有 275 道。问：(1)磁盘存贮器的容量是多少？(2)最高位密度与最低位密度是多少？(3)磁盘数据传输率是多少？(4)平均等待时间是多少？(5)给岀一个磁盘地址格式方案。解：(1)每道记录信息容量=12288 字节每个记录面信息容量=275 x 12288 字节共有 4 个记录面，所以磁盘存储器总容量为：

15、4 x 275 x 12288 字节=13516800 字节(2)最高位密度 d1 按最小磁道半径r1 计算 ( r1 = 115mm ) ：d1 = 12288 字节 / 2 n r1 = 17 字节 / mm最低位密度 d2 按最大磁道半径r2 计算：r2 = r1 + (275 - 5 ) = 115 + 55 = 170mmd2 = 12288 字节 / 2 n r2 = 11.5 字节 / mm(3)磁盘传输率 c = r ? nr = 3000 / 60 = 50 周 / 秒n = 12288 字节 (信道信息容量 ) c = r ? n = 50 x 12288 = 614400 字节 / 秒(4)平均等待时间=1/2r = 1 / (2 x 50) = 10 毫秒(5)磁盘存贮器假定只有一台，所以可不考虑台号地址。有4 个记录面，每个记录面有275 个磁 道。假定每个扇区记录1024 个字节，则需要12288 - 1024 字节 =12 个扇区。由此可得如下地址格式：14