南阳理工学院计算机组成原理试卷A及答案

南阳理工学院2011——2012学年第二学期试卷（A卷）（附答案）一、单项选择题〖每小题2分，共计40分〗1、不属于冯·诺依曼机工作基本方式特点的是（）。A指令和数据用二进制表示B按地址访问并顺序执行指令C以运算器为中心D以存储器为中心2、在机器数（）中，零的表示形式与真值的绝对值相同。A原码B补码C移码D反码3、执行指令由（）部件来实现。A控制单元B指令寄存器C程序计数器D通用寄存器…4、当前的CPU由（）组成。A控制器B控制器、运算器、cache业线C运算器、主存D控制器、ALU、主存专…5、定点数补码加法运算中，（）时表示数据发生了溢出。A双符号位相同B双符号位不同…C正负相加D两个负数相加6、在集中式总线仲裁中，（）方式对电路故障最敏感。A菊花链B独立请求C计数器定时查询D分布式仲裁7、CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。A地址寄存器B数据寄存器C程序计数器D指令寄存器8、计算机硬件能直接执行的只有（）。A符号语言B机器语言C汇编语言D机器语言和汇编语言9、流水线中造成控制相关的原因是执行（）指令而引起。A转移B访内C算逻D传送10、以下说法正确的是（）。A每条指令由一条微指令来执行B每条指令由一段微程序来执行C每条微指令由一条机器指令来执行D每个微程序由若干条机器指令组成11、下面哪种寻址方式在指令执行阶段不访存（）。A直接寻址B立即寻址C隐含寻址D间接寻址12、定点8位二进制数，采用补码表示时，数的表示范围是（）。A-128~127B-129~128C-127~+127D-128~+12813、某DRAM芯片，其存储容量为1024×8位，该芯片的地址线和数据线的数目是（）。A8，512B512，8C10，8D10，414、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（）来实现。A原码运算的二进制减法器B补码运算的二进制减法器C原码运算的十进制加法器D补码运算的二进制加法器15、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（）。A解决CPU和主存之间的速度匹配问题B扩大主存贮器容量C扩大CPU中通用寄存器的数量D既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量…16、双端口存储器在（）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17、以下四种类型指令中，执行时间最长的是（）。A.RR型指令B.RS型指令C.SS型指令D.程序控制指令18、发生中断请求的条件是（）。A一条机器指令执行结束B一次I/O操作结束C机器内部发生故障D一次DMA操作结束19、周期挪用方式常用于（）方式的输入/输出中。ADMAB中断C程序传送D通道20、当采用（）对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。A统一编址法B单独编址法…C两者都是D两者都不是二、简答题〖第4题6分，第5题4分，其余每题5分，共计30分〗1、现代计算机系统如何进行多级划分？2、简述cache的基本工作原理？3、简述指令取指周期中CPU内部的动作流程？4、简述总线接口具有哪些功能？5、简述外围设备和CPU之间信息交换的四种方式及其主要思想？6、简述向量地址和入口地址的区别？三、计算题〖1-4题每题5分，第5题10分，共计30分〗1、设已知x=-0.1011，y=-0.1101，采用Booth算法计算[x*y]补。2、设x=2-101*(-0.101000)，y=2-100*(+0.111011)，假设阶符取2位，阶码的数值部分取3位，数符取2位，尾数的数值部分取6位，求x-y。3、某计算机字长为32位，主存容量为64M字，采用单字长单地址指令，共有40条指令。试采用直接、立即、变址、相对4种寻址方式设计指令格式。4、磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上、最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速6000转/分。问：(1)共有多少柱面?(2)盘组总存储容量是多少?(3)数据传输率是多少?5、Itisassumedthatthemainmemorycapacityis512K*16bit,cachecapacityis4096*16bit,theblocksizeis4words,andeachwordis16bit,memoryaccessaddressiswordaddress.(1)Ifweusedirectmappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.(2)Ifweusefullyassociativemappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.(3)Ifweusetwo-wayset-associativemappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.(4)Nowthemainmemorycapacityis512K*32bit,theblocksizeremainsunchanged,ifweusefour-wayset-associativemappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.南阳理工学院2011——2012学年第二学期试卷（A卷）一、单项选择题（每小题2分，共计40分）1-5DBABB6-10ACBAB11-15BACDA16-20BCAAA二、简答题（第4题6分，第5题4分，其余每题5分，共计30分）1、现代计算机系统如何进行多级划分？①第一级是微程序设计级，它是硬件级，由机器指令直接执行微指令。（1分）②第二级是一般机器级，由程序解释机器指令系统。（1分）③第三级是操作系统级，由操作系统实现。（1分）○4第四级是汇编语言级，为程序员提供一种符号形式语言，减少程序编写的复杂性。（1分）○5第五级是高级语言级，面向用户，方便用户编写应用程序。（1分）2、简述cache的基本工作原理？○1CPU和cache之间的数据交换以字为单位，cache与主存之间的数据交换以块为单位。（1分）○2当CPU读取主存中一个字时，便发出此字的内存地址到cache和主存。（1分）○3cache控制逻辑依据地址判断此字是否在cache中，若是则将此字传送给CPU。（1分）○4若不是，则利用主存读周期将此字从主存读出送到CPU。（1分）○5同时，将含有这个字的整个数据块从主存读出送到cache中。（1分）3、简述指令取指周期中CPU内部的动作流程？①程序计数器PC中装入第一条指令地址。（1分）②PC的内容被放到指令地址总线上，对指存译码并启动读命令。（1分）③从地址读出指令并通过指令总线装入IR。（1分）④PC内容加1，为取下一条指令做准备。（1分）⑤IR中的操作码被译码，CPU识别出指令。（1分）4、简述总线接口具有哪些功能？①控制：靠指令信息控制外围设备的动作。（1分）②缓冲：补偿各种设备在速度上的差异。（1分）③状态：监视外围设备的工作状态并保存状态信息。（1分）④转换：完成数据转换，以便于数据在外设和CPU之间正确传送。（1分）⑤整理：完成特殊功能，如修改字计数器。（1分）○6程序中断：当外设向CPU请求某种动作时，产生中断请求信号到CPU。（1分）5、简述外围设备和CPU之间信息交换的四种方式及其主要思想？①程序查询方式，数据在CPU和外设之间的传送在CPU主动控制下进行的；（1分）②程序中断方式，中断发生时CPU暂停现行程序转向中断服务程序；（1分）③DMA方式，直接存储器存取，DMA控制器控制内存和外设之间的数据传送，整个传送过程不需要CPU参与；（1分）④通道方式，通道统一管理外设和外设与内存之间的数据传送。（1分）6、简述向量地址和入口地址的区别？○1CPU响应中断时，由硬件产生一个固定的地址，该地址为向量地址。（2分）○2向量地址指出每个中断源设备的中断服务程序入口地址，该方法叫做向量中断。（2分）○3每个中断源分别有一个中断服务程序，每个中断服务程序又有自己的向量地址。（1分）三、计算题（每题5分，共计20分）1、设已知x=-0.1011，y=-0.1101，采用Booth算法计算[x*y]补。解：[x]补=1.0101，[y]补=1.0011，[-x]补=0.1011（1分）列表求解，算术右移4次，过程略。（4分）最后结果为[x*y]补=0.10001111。2、设x=2-101*(-0.101000)，y=2-100*(+0.111011)，假设阶符取2位，阶码的数值部分取3位，数符取2位，尾数的数值部分取6位，求x-y。解：[x]补=11,011；11.011000，[y]补=11,100；00.111011（1分）○1对阶。Δj=-1，x的尾数右移一位，阶码加1，[x]补=11,100；11.101100.（1分）○2求和。[x-y]补=11,100；10.110001.（1分）○3规格化。右规后[x-y]补=11,101；11.011000(1)。（1分）○4舍入处理。采用0舍1入法。[x-y]补=11,101；11.011001.（1分）3、某计算机字长为32位，主存容量为64M字，采用单字长单地址指令，共有40条指令。试采用直接、立即、变址、相对4种寻址方式设计指令格式。解：40条指令至少需要操作码字段6位，剩下的长度为26位。主存容量为64M字，寻址方式有4种，寻址字段2位，格式如下：（1分）31262524230操作码OPXDX=00，直接寻址，有效地址E=D。（1分）X=01，立即寻址，D字段为立即数。（1分）X=10，变址寻址，有效地址E=（RX）+D（可寻址64M个存储单元）。（1分）X=11，相对寻址，有效地址E=（PC）+D（可寻址64M个存储单元）。（1分）RX为变址寄存器（32位），PC为程序计数器（32位），位移量D可正可负。4、磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上、最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速6000转/分。问：(1)共有多少柱面?(2)盘组总存储容量是多少?(3)数据传输率是多少?解:(1)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)因为道密度=40道/cm，所以40×5.5=220道，即220个圆柱面。（1分）(2)内层磁道周长为2πR=2×3.14×11=69.08(cm)每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B（1分）每面信息量=3454B×220=759880B盘组总容量=759880B×10=7598800B（1分）(3)磁盘数据传输率Dr=rN，N为每条磁道容量，N=3454B；r为磁盘转速，r=6000转/60秒=100转/秒。（1分）Dr=rN=100*3454B=345400B/s。（1分）四、综合应用题（每题各10分，共计10分，09网工1-5班做第1题，11网工（升）做第2题）1、假设主存容量为512K*16位，Cache容量为4096*16位，块长为4个16位的字，访存地址为字地址。（1）在直接映射方式下，设计主存的地址格式。（2）在全相联映射方式下，设计主存的地址格式。（3）在二路组相联映射方式下，设计主存的地址格式。（4）若主存容量为512K*32位，块长不变，在四路组相联映射方式下，设计主存的地址格式。解：（1）根据cache容量得到cache字地址为12位。根据块长为4，且访存地址为字地址，得字块内地址为2位，即b=2，且cache有4096/4=1024=210块，即c=10。根据主存容量512K=219字，得主存字地址为19位。在直接映射方式下，主存字块标记为19-12=7。（2分）（2）在全相联映射方式下，主存字块标记为19-b=19-2=17位。（2分）（3）根据二路组相联的条件，一组内有2块，cache共分1024/2=512=2q组，即q=9，主存字块标记为19-q-b=8位。（1分）（4）若主存容量为512K*32位，块长不变，访存地址仍为字地址，则主存容量可写为1024K*16位，得主存地址为20位。由四路组相联，cache共分1024/4=256=2q组，