湖南科技大学计算机组成原理试卷答案

湖南科技大学2008——2009《计算机组成原理》考试试题（A）一、 填空题（19分）1、计算机体系结构是指那些能被—程序员 所见到的计算机系统的_属性—。即概念性的 结构与―功能特性TOC\o"1-5"\h\z2、存储器是计算机系统中的—记忆 设备，用来存放 程序 和数据。3、控制器的基本功能是 取指 、 分析 和 执彳亍。4、 影响流水的三种相关是—结构 、 数据 和 控制_5、CU的常见控制方式有, 同步控制 、. 异步控制联合控制以及 人工控制等4种。6、微指令格式通常分为 水平型 和垂直型 两种。二、 简答题（21分）1、 系统总线有哪几类？通信总线的传输方式有哪几种？（5分）答：三类，数据总线、地址总线、控制总线；两种传输方式，串行、并行。2、 组合逻辑设计有哪几个步骤？（3）答：列出微操作命令的操作时间表，写出操作命令的最简逻辑表达式，画出微操作命令的逻辑图。3、 请写出输入输出系统发展的4个阶段。（4）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处理机的阶段。4、 请对定点数和浮点数进行比较。答：当位数相同时，浮点数范围大，定点数精度高；当浮点数为规格化时，其相对精度远比定点数高；浮点数运算步骤多，运算速度更低，运算电路更复杂；溢出判断时，定点数是对本身进行，浮点数是对阶码进行，溢出比率大大减小。5、 设计指令格式应考虑哪些具体因素？（5）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，字长及各部分位数，地址是否可变；寻址方式，指令和数据的寻址方式；寄存器个数，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）1.下列数中最大的数是__A.B、(227)8C、(98)16AB、(227)8C、(98)16D、（152）102.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是__C—。A.增加内存容量 B.提高内存可靠性C,解决CPU和主存之间的速度匹配问题 D,增加内存容量，同时加快存取速度在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为_B__。A.隐含寻址 B.立即寻址 C,寄存器寻址 D.直接寻址—D—表示法主要用于表示浮点数中的阶码。C,反码C.多路开关A,C,反码C.多路开关D,移码运算器虽有许多部件组成，但核心部分是—B__。A.数据总线 B.算术逻辑运算单元D.累加寄存器当采用—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 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D.两者都不是EPROM是指—D—。A.读写存储器储器C.可编程的只读存储器的只读存储器以下四种类型指令中，执行时间最长的是—C—。A.RR型 B.RS型D.程序控制指令某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用—B.A.SRAM B.闪速存储器C.两者都是B.只读存D.光擦除可编程C.SS型作为存储芯片。C.cacheD.辅助存储器10.CPU主要包括__B.B.控制器、A.B.控制器、运算器、cacheC.运算器和主存 D.控制器、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，已知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、已知X=-0.01111，Y=+0.11001，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512kx8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源寄存器位移量（16位）43基值寄存器答案以）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、同步控制；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：（每小题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：（每小题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、各部分位数以及地址（码）是否可变；（4） 寻址方式：指令和数据的寻址方式；（5） 寄存器个数：直接影响指令执行时间。三、名词解释（10分，每小题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：DirectMemoryAccess；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服务程序入口地址。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）=0.95（3分）r=tm/tc=250ns/50ns=5效率：e=1/（r+（1-r）h）=1/（5+（1-5）x0.95）=83.3% （3分）（另一种答案：e=1/（r（1-h）+1）=1/（5*（1-0.95）+1）=1/1.25=80%）平均访问时间：ta=tc/e=50ns/0.833=60ns（3分）（另一种答案：ta=tc/e=50ns/0.8=62.5ns）2、解：［X］补=1.10001X+Y=+0.01010X-Y=10.11000［-X］补=0.01111［Y］补=0.11001溢出［-Y］补=1.001113、 解：（1） 应为32位字长为4B，220=1M=1024K,存储器容量为220x4B=4MB，可存储4M字节的信息（3分）（2） SRAM芯片容量为512Kx8位=512KB=0.5MB所需芯片数目为：4MB:0.5MB=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=0.208ms（2分）（3） 数据位传送速率8x480=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）一个操作数在源寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由基值寄存器和位移量决定），所以是RS型指令湖南科技大学2008——2009《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体现的属性，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、 指令有哪些部分组成？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）信息只用一条传输线，且采用脉冲传送的方式称为 。A.串行传送 B.并行传送 C.并串型传送D.分时传送下列有关运算器的描述中，是正确的。A.只做算术运算，不做逻辑运算 B.只做加法C.能暂时存放运算结果 D.既做算术运算，又做逻辑运算3.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方式是采用 。A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存4.周期挪用方式多用于―—方式的输入输出中。A.DMAB.中断C.程序传送D.通道5.程序控制类指令的功能。A.进行算术运算和逻辑运算B.进行主存和CPU之间的数据传送C.改变程序执行的顺序D.进行CPU和I/O设备之间的数据传送6.根据GB2312标准规定，每个汉字在计算机内占用— 存储。A.一个字节B.二个字节C.三个字节 D.四个字节存储单兀是指。A.存放一个机器字的所有存储元 B.存放一个二进制信息位的存储兀存放一个字节的所有存储元的集合 D.存放两个字节的所有存储元的集合在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是 。A.主存地址寄存器 B.程序计数器 C.指令寄存器状态条件寄存器机器数中，零的表示形式是唯一的。A.原码 B.补码 C.ASCII码 D.反码寄存器间接寻址方式中，操作数处在。A.通用寄存器 B.程序计数器 C.堆栈D.主存单元五、分析计算题(40分)1、 设x=0.1101X2,y=0.1011X2，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)画出指令流水周期；设时钟周期为100ns，求流水线实际吞吐率；求该流水线处理器的加速比；求此时效率。3、 8k*8位动态芯片，内部为256*256形式，存取周期为0.1〃°s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、 若机器字长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CPU6、设CPU内部采用非总线结构，作。（6分）如图所示，写出取指周期微操答案（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、 寄存器；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；指令寄存器：操作码译码产生的信号；标志：标志寄存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，通常与寄存器位数有关。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，它们组成的屏蔽寄存器即屏蔽字。6、 中断嵌套：正在执行的中断服务程序被中断。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;00.110100,［y］补=00,001;00.101100（2分）（1） 对阶:［Aj］补=［jx］补-［jy］