計算機組成原理2003秋答案

1、哈工大20032004學(xué)年 秋 季學(xué)期 計算機組成原理 試 題 答 案一、填空（24分）1預(yù)處理；數(shù)據(jù)傳送；后處理。23200；3300。305H；F3H。41,1111111;0.111（23個1）；2127(1-2-23)；0,0000000;1.011（22個1）；-2-128(2-1+2-23)。5訪存。620；9；5；13。7Cache-主存；主存-輔存。8鏈式查詢；獨立請求；以最慢速度的部件設(shè)計公共時鐘；各部件存取時間比較一致的。二、名詞解釋(20分)1機器周期和時鐘周期答：機器周期：基準，存取周期。時鐘周期：節(jié)拍，時鐘頻率的倒數(shù)，機器基本操作的最小單位。2周期挪用和向量地址答：周

2、期挪用：DMA方式中由DMA接口向CPU申請占用總線，占用一個存取周期。向量地址：中斷方式中由硬件產(chǎn)生向量地址，可由向量地址找到入口地址。3中斷隱指令及其功能答：中斷隱指令是在機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務(wù)程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。4雙重分組跳躍進位答：n位全加器分成若干大組，大組內(nèi)又分成若干小組，大組中小組的最高進位同時產(chǎn)生，大組與大組間的進位串行傳送。5水平型微指令答：水平型微指令的特點是一次能定義并執(zhí)行多個并行操作的微命令。從編碼方式看，直接編碼、字段直接編碼、字段間接編碼以及直接編碼和字段直接和間接混合

3、編碼都屬水平型微指令。其中直接編碼速度最快，字段編碼要經(jīng)過譯碼，故速度受影響。6超標量和超流水線答：超標量（Super scalar）技術(shù)是指在每個時鐘周期內(nèi)可同時并發(fā)多條獨立指令，即以并行操作方式將兩條或兩條以上指令編譯并執(zhí)行，在一個時鐘周期內(nèi)需要多個功能部件。超流水線（Super pipe lining）技術(shù)是將一些流水線寄存器插入到流水線段中，好比將流水線再分道，提高了原來流水線的速度，在一個時鐘周期內(nèi)一個功能部件被使用多次。三、計算題（6分）X補=0.1001，Y補=1.0011，X/Y補=10101，X/Y= 0.1011，-Y補=0.1101，補碼：0.1001+1.00111.1

4、10011.10001 +0.11010.0101100.101010 +1.00111.11011011.1010101 +0.11010.011110100.111010101原碼：X原=0.1001，Y原=1.1101，0.1001+1.00111.110001.10000 +0.11010.0101010.101001 +1.00111.11010101.1010010 +0.11010.011101010.11100101 +1.00110.000101011四、（6分）答：6244算邏指令OP尋址RR628相對轉(zhuǎn)移指令OP尋址相對位移量-1281276244取數(shù)/存數(shù)指令雙字長指令

5、直接尋址20位地址OP尋址RR16五、（10分）答：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A000000000000000004K8 ROM兩片00001111111111110001000000000000000111111111111100100000000000004K4RAM兩片0010111111111111六、（14分）（2）ACCMQALUXIRMDRPCMAR3232323232321616（3）T0PCMAR1RT1M(MAR)MDR(PC)+1PCT2MDRIROP(IR)IDT0Ad(IR)MAR1WT1ACCMDRT2MDRM(MAR)

6、(4)取指Ad(CMDR)CMAROP(IR)CMAR執(zhí)行Ad(CMDR)CMAR哈工大20022003學(xué)年 秋 季學(xué)期 計算機組成原理 試 題 答 案一、填空（12分）1127；1/512；-1/512-1/32768；-128。2基地址；偏移量；偏移量；基地址。3訪存沖突；相關(guān)問題。4300ns；310ns。5指令周期；機器周期；時鐘周期；機器周期和時鐘周期。二、名詞解釋(8分)1微程序控制答：采用與存儲程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機器指令編寫成一個微程序，每一個微程序包含若干條微指令，每一條指令包含一個或多個微操作命令。2存儲器帶寬答：每秒從存儲器進出信息的最大數(shù)量，

7、單位可以用字/秒或字節(jié)/秒或位/秒來表示。3RISC答：RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機，通過有限的指令條數(shù)簡化處理器設(shè)計，已達到提高系統(tǒng)執(zhí)行速度的目的。4中斷隱指令及功能答：中斷隱指令是在機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務(wù)程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。三、簡答（18分）1答：總線在完成一次傳輸周期時，可分為四個階段：· 申請分配階段：由需要使用總線的主模塊（或主設(shè)備）提出申請，經(jīng)總線仲裁機構(gòu)決定下一傳輸周期的總線使用權(quán)授于某一申請者；· 尋址階段：取得了使用權(quán)的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模塊

8、（或從設(shè)備）的存儲地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動參與本次傳輸?shù)膹哪K；· 傳數(shù)階段：主模塊和從模塊進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊；· 結(jié)束階段：主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權(quán)。2答：（1）若Cache采用直接相聯(lián)映像：字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。Cache中含有256個字塊，所以字塊地址位數(shù)c=8。主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。主存字塊標記位數(shù)t=6。（2）若Cache采用四路組相聯(lián)映像，字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。Cache中含有256個字塊，每組含有4個字塊，所以組地址位數(shù)q=6。主存容量為1M字節(jié)，

9、總位數(shù)為20。主存字塊標記位數(shù)t=8。3答：設(shè)屏蔽位為“1”時表示對應(yīng)的中斷源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中斷源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 14答：（1）指令字長16位，操作碼為7位，尋址特征位2位，地址碼7位；（2）27；（3）216；（4）-64 +63四、（6分）答：被加數(shù)為0,101;0.100100，x補 = 00,101; 00.100100加數(shù)為0,100;1.010100，y補 = 00,100; 11.010100（1）對階：j補 = jx補- jy補 = 00,10

10、1 + 11,100 = 00,001即j = 1，則y的尾數(shù)向右移一位，階碼相應(yīng)加1，即y補= 00,101; 11.101010 求和 += +Sy補 = 00.100100 + 11.101010 = 00.001110即 x+y補 = 00,101; 00.001110尾數(shù)出現(xiàn)“00.0”，需左規(guī)。 規(guī)格化 左規(guī)后得 x+y補 = 00,011; 00.111000x+y補 = 00,011; 00.111000五、（8分）答：DMA方式接口電路的基本組成框圖如下：以數(shù)據(jù)輸入為例，具體操作如下： 從設(shè)備讀入一個字到 DMA 的數(shù)據(jù)緩沖寄存器 BR 中，表示數(shù)據(jù)緩沖寄存器“滿”（如果I/

11、O 設(shè)備是面向字符的，則一次讀入一個字節(jié)，組裝成一個字）； 設(shè)備向DMA接口發(fā)請求（DREQ）； DMA接口向CPU申請總線控制權(quán)（HRQ）； CPU發(fā)回HLDA信號，表示允許將總線控制權(quán)交給DMA接口； 將DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址總線； 通知設(shè)備已被授予一個 DMA 周期（DACK），并為交換下一個字做準備； 將DMA數(shù)據(jù)緩沖寄存器的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線； 命令存儲器作寫操作； 修改主存地址和字計數(shù)值； 判斷數(shù)據(jù)塊是否傳送結(jié)束，若未結(jié)束，則繼續(xù)傳送；若己結(jié)束，（字計數(shù)器溢出），則向CPU申請程序中斷，標志數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束。六、（10分）答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間：11111

12、111111111111111000000000000RAM對應(yīng)的空間：11101111111111111110100000000000選擇ROM芯片為2K×8位的兩片，RAM芯片為2K×4位的兩片ROM芯片1：11111111111111111111100000000000ROM芯片2：11110111111111111111000000000000RAM芯片1、2：（位擴展）11101111111111111110100000000000CPU與存儲器連接圖見下頁：七、（10分）答：組合邏輯設(shè)計的微操作命令：取指：T0：PC MAR，1 RT1：MMAR MDR, PC+1 PCT2：MDR IR, OPIR ID執(zhí)行：T0：SP MAR, 1 RT1：MMAR MDRT2：MDR PC, SP+1 SP微程序設(shè)計的微操作命令：取指微程序：T0：PC MAR, 1 RT1：AdCMIR CMART2：MMAR MDR, PC+1 PCT3：AdCMDR CMART4：MDR IR, OPIR 微操作形成部件T5：OPIR CMAR中斷返回微程序：T0：SP MART1：AdCMDR CMART2：MMAR MDRT3：AdCMDR CMART4：MDR PC, S