2009-2010計算機組成原理試卷A參考答案.doc

考 生 信 息 欄 系 專業(yè) 級 班級 姓名 學號 裝 訂 線廈門理工學院試卷20092010 學年 第1學期課程名稱計算機組成原理試卷卷別A B 計算機科學與技術（專升本）專業(yè) 2009級 班級 考試方式閉卷 開卷 本試卷共 七大題(3頁)，滿分100分，考試時間120分鐘。請在答題紙上作答，在試卷上作答無效。一、 選擇題：（本題共19小題，每題1分，共19分）12345678910AACBCCDCACB11121314151617181920BCBCBACAB 二、填空題（每個空格1分，共18分）1 直接使用西文鍵盤輸入漢字，進行處理，并顯示打印漢字，要解決漢字的（輸入碼 ）、（內碼 ）和（字模碼 ）三種不同用途的編碼。2 數(shù)的真值變成機器碼時有四種表示方法，即（原碼 ）表示法，（反碼 ）表示法，（補碼 ）表示法，（移碼 ）表示法。3 主存儲器的技術指標有（存取時間 ），（存儲周期 ），（存儲容量 ），（存儲器帶寬 ）。4 某系統(tǒng)總線的一個存取周期最快為3個總線時鐘周期，總線在一個總線周期中可以存取32位數(shù)據。如總線的時鐘頻率為8.33MHz，則總線的帶寬是（33MB/S ）。5 字符信息是符號數(shù)據，屬于處理（非數(shù)值數(shù)據 ）領域的問題，國際上采用的字符系統(tǒng)是七單位的（ASCII）碼。6 CPU從內存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間稱為（指令周期 ），它常用若干個（機器周期 ）來表示。7 衡量總線性能的重要指標是（總線帶寬 ），它定義為總線本身所能達到的最高傳輸速率，單位是（MB/S ）。三、簡答題（每小題5分，共15分）1 簡要總結一下，采用哪幾種技術手段可以加快存儲系統(tǒng)的訪問速度？采用更高速的技術來縮短讀出時間，還可采用并行技術的存儲器。2 一臺機器的指令系統(tǒng)有哪幾類典型指令？列出其名稱。數(shù)據傳送類控制類運算類邏輯類輸入輸出類字符串處理類特權類3 畫圖說明現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的層次結構。高級語言級匯編語言級操作系統(tǒng)級一般機器級微程序設計級考 生 信 息 欄 系 專業(yè) 級 班級 姓名 學號 裝 訂 線四、計算題（10分） CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為2420次，主存完成的次數(shù)為80次，已知cache存儲周期為40ns，主存存儲周期為200ns，求cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。解：命中率h2420/(2420+80)=96.8%平均訪問時間Tah*Tc+(1-h)*Tm=0.968*40+0.032*200=38.72+7.68=46.4cache/主存系統(tǒng)的效率Tc/Ta=40/45.12=86.2%五、設計題（12分） 某計算機字長16位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有40條指令，試采用直接、立即、變址、相對四種尋址方式設計指令格式。解：40條指令需占用操作碼字段（OP）6位，這樣指令余下長度為10位。為了覆蓋主存640K字的地址空間，設尋址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下：尋址模式定義如下：X= 0 0 直接尋址 有效地址 E=D（直接尋址為256個存儲單元）X= 0 1 立即尋址 D字段為操作數(shù)X= 1 0 變址尋址 有效地址 E= (RX)D （可尋址64K個存儲單元）X= 1 1 相對尋址 有效地址 E=（PC）D （可尋址64K個存儲單元）其中RX為變址寄存器（16位），PC為程序計數(shù)器（16位），在變址和相對尋址時，位移量D可正可負。六、證明題（10分） 求證：-y補=-y補 (mod 2n+1)補補補(mod 2)補補補 (2.19a)補()補補補補 補補 (2.19b)將式(2.19a)與(2.19b)相加,得補補補補補補補補補補補補0故補補 (mod 2)(2.20)七、設計題（14分） CPU的數(shù)據通路如圖1所示。運算器中R0R3為通用寄存器，DR為數(shù)據緩沖寄存器，PSW為狀態(tài)字寄存器。D-cache為數(shù)據存儲器，I-cache為指令存儲器，PC為程序計數(shù)器（具有加1功能），IR為指令寄存器。單線箭頭信號均為微操作控制信號（電位或脈沖），如LR0表示讀出R0寄存器，SR0表示寫入R0寄存器。 機器指令“STO R1,(R2)”實現(xiàn)的功能是：將寄存器R1中的數(shù)據寫入到以（R2）為地址的數(shù)存單元中。請畫出該存數(shù)指令周期流程圖，并在CPU周期框外寫出所需的微操作控制信號。（一個CPU周期含T1T4四個時鐘信號，寄存器打入信號必須注明時鐘序號）取指令：PC