計算機組成原理四本科生試題庫整理附答案

1、29 設(shè)由S，E，M三個域組成的一個32位二進(jìn)制字所表示的非零規(guī)格化數(shù)x，真值表示為 x(-1)s×(1.M)×2E-127問：它所能表示的規(guī)格化最大正數(shù)、最小正數(shù)、最大負(fù)數(shù)、最小負(fù)數(shù)是多少？解：（）最大正數(shù) （）最小正數(shù)011 111 111111 111 111 111 111 111 111 11000 000 000000 000 000 000 000 000 000 00X=1.0×2-128 X = 1+(1-2-23)×2127 （）最大負(fù)數(shù)00 000 000000 000 000 000 000 000 000 00X=-1.0

2、15;2-128 （）最小負(fù)數(shù)111 111 11111 111 111 111 111 111 111 11 X= -1+(1-2-23)×2127 30 畫出單級中斷處理過程流程圖（含指令周期）。9 圖2所示為雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路，IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器（具有自增功能），M為主存（受R/W#信號控制），AR為地址寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，ALU由加、減控制信號決定完成何種操作，控制信號G控制的是一個門電路。另外，線上標(biāo)注有小圈表示有控制信號，例中yi表示y寄存器的輸入控制信號，R1o為寄存器R1的輸出控制信號，未標(biāo)字符的線15 圖1為某機運算器框圖，BUS1B

3、US3為3條總線，期于信號如a、h、LDR0LDR3、S0S3等均為電位或脈沖控制信號。 3位 3位 5位 4位 3位 2位 ××× ××× ××××× ×××× ××× ×× X 目的操作數(shù) 源操作數(shù) 運算操作 移動操作 直接控制 判別 下址字段編碼表如下：目的操作數(shù)字段源操作數(shù)字段運算操作字段移位門字段直接控制字段001 a, LDR0010 b, LDR1011 c, LDR2100 d,

4、LDR3001 e010 f011 g100 hMS0S1S2S3L, R, S, Ni, j, +120 某機器單字長指令為32位，共有40條指令，通用寄存器有128個，主存最大尋址空間為64M。尋址方式有立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、基值尋址、相對尋址六種。請設(shè)計指令格式，并做必要說明。21 一條機器指令的指令周期包括取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、寫回（WB）四個過程段，每個過程段122 CPU的數(shù)據(jù)通路如圖1所示。運算器中R0R3為通用寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，PSW為狀態(tài)字寄存器。D-cache為數(shù)據(jù)存儲器，I-cache為指令存儲器，PC為程序計數(shù)器

5、（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(jù)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）PCAR MDR R2 Y DRIR R0 X R0+ R2R0 取指執(zhí)行PCo,GR/W=1R2o,G DRo,GR0o,G+，G28 圖1所示為雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路，IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器（具有自

6、增功能），DM為數(shù)據(jù)存儲器（受信號控制），AR為地址寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，ALU由加、減控制信號決定完成何種操作，控制信號G控制的是一個門電路。另外，線上標(biāo)注有小圈表示有控制信號，例中yi表示y寄存器的輸入控制信號，R1o為寄存器R1的輸出控制信號，未標(biāo)字符的線為直通線，不受控制。旁路器可視為三態(tài)門傳送通路。 “SUB R3，R0”指令完成的功能操作，畫出其指令周期流程圖，并列出相應(yīng)的微操作控制信號序列，假設(shè)該指令的地址已放入PC中。 若將“取指周期”縮短為一個CPU周期，請在圖上先畫出改進(jìn)的數(shù)據(jù)通路，然后在畫出指令周期流程圖。此時SUB指令的指令周期是幾個CPU周期?與第種情況相比，

7、減法指令速度提高幾倍？解：ADD指令是加法指令，參與運算的二數(shù)放在R0和R2中，相加結(jié)果放在R0中。指令周期流程圖圖A3.3包括取指令階段和執(zhí)行指令階段兩部分。每一方框表示一個CPU周期。其中框內(nèi)表示數(shù)據(jù)傳送路徑，框外列出微操作控制信號。，流程圖見左50 一盤組共11片，記錄面為20面，每面上外道直徑為14英寸，內(nèi)道直徑為10英寸，分203道。數(shù)據(jù)傳輸綠為983040B/S，磁盤轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分。假定每個記錄塊記錄1024B，且系統(tǒng)可掛多達(dá)16臺這樣的磁盤，請給出適當(dāng)?shù)拇疟P地址格式，并計算盤組總的存儲容量。解：設(shè)數(shù)據(jù)傳輸率為C,每一磁道的容量為N,磁盤轉(zhuǎn)速為r,則根據(jù)公式C=N·

8、r,可求得： N=C/r=983040÷(3600/60)=16384(字節(jié)) 扇區(qū)數(shù)=16384÷1024=16 故表示磁盤地址格式的所有參數(shù)為：臺數(shù)16，記錄面20，磁道數(shù)203道，扇區(qū)數(shù)16，由此可得磁盤地址格式為： 20 17 16 9 8 4 3 0 臺號 柱面號 盤面號 扇區(qū)號 磁盤總存儲容量為： 16×20×203×16384=1064304640（字節(jié)）45 圖1所示為傳送（MOV，OP碼IR0IR100）、加法（ADD，OP碼IR0IR101）、取反（COM，OP碼IR0IR110）、十進(jìn)制加法（ADT，OP碼IR0IR111

9、）四條指令的微程序流程圖，每一框表示一個CPU周期。其中rs,rd為8個通用寄存器R0R7，每個CPU周期含4個時鐘脈沖T1T4。  設(shè)微指令的微命令字段為12位，判別字段和下址字段是多少位？  控制存儲器E2PROM存儲容量至少是多少？  給每條微指令分配一個確定的微地址（二進(jìn)制編碼表示）。  寫出微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式和轉(zhuǎn)移邏輯圖。  畫出微程序控制器結(jié)構(gòu)圖。解：（3）因EPROM容量為16單元，微地址寄存器4位即可，設(shè)為A3A0 七條微指令地址分配如下表所示，一條微指令只占一個微地址，（可直接填寫在流程圖右上角和右下角） 微指令序號 當(dāng)前微地址 下一微地址 1 0000 1000 2 1000 0000 3 1001 0000 4 1010 0000 5 1011 1111 6 1111 0000 7 0100 0000（2）從流程圖看出，P1處微程序出現(xiàn)四個分支，對應(yīng)4個微地址，用OP碼作為測試條件。P2處微程序出現(xiàn)2個分支，對應(yīng)2個微地址 微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式如下： A2=P2×Cj×T4 A1=P1×IR1×T4 A0=P1×IR0×T4 其中IR1，IR0是指令類寄存器中存放操作碼的觸發(fā)器，