計(jì)算機(jī)組織體系結(jié)構(gòu)本科生試卷答案B1

1、WORD格式本科生期末試卷一一、選擇題每題1 分，共 15 分1從器件角度看， 計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了五代變化。但從系統(tǒng)構(gòu)造看，至今絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍屬于B 計(jì)算機(jī)。專業(yè)資料整理WORD格式A并行2某機(jī)字長(zhǎng)B馮·諾依曼32 位，其中C智能D串行1 位表示符號(hào)位。假設(shè)用定點(diǎn)整數(shù)表示，那么最小負(fù)整數(shù)為A 。專業(yè)資料整理WORD格式A-(231-1)B-(230-1)C-(231+1)D-(230+1)專業(yè)資料整理WORD格式3 以下有關(guān)運(yùn)算器的描述， C是正確的。A只做加法運(yùn)算B只做算術(shù)運(yùn)算C算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算D 只做邏輯運(yùn)算4EEPROM 是指D 。A 讀寫(xiě)存儲(chǔ)器B只讀存儲(chǔ)器C閃速存儲(chǔ)器D電擦除可

2、編程只讀存儲(chǔ)器5常用的虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)由B 兩級(jí)存儲(chǔ)器組成，其中輔存是大容量的磁外表存儲(chǔ)器。Acache-主存 B主存 -輔存 Ccache-輔存 D 通用存放器 -cache6RISC 訪內(nèi)指令中，操作數(shù)的物理位置一般安排在D 。A棧頂和次棧頂B兩個(gè)主存單元C一個(gè)主存單元和一個(gè)通用存放器D兩個(gè)通用存放器7 當(dāng)前的 CPU 由 B 組成。A控制器B控制器、運(yùn)算器、cacheC運(yùn)算器、主存D控制器、 ALU 、主存8流水 CPU 是由一系列叫做“段 的處理部件組成。和具備m 個(gè)并行部件的CPU 相比，一個(gè) m 段流水 CPU 的吞吐能力是A 。A具備同等水平B不具備同等水平C小于前者D大于前者9 在

3、集中式總線仲裁中， A 方式響應(yīng)時(shí)間最快。A獨(dú)立請(qǐng)求B計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢C 菊花鏈10CPU 中跟蹤指令后繼地址的存放器是C 。A地址存放器B指令計(jì)數(shù)器C 程序計(jì)數(shù)器D 指令存放器11從信息流的傳輸速度來(lái)看， A 系統(tǒng)工作效率最低。A單總線B雙總線C三總線D多總線12單級(jí)中斷系統(tǒng)中，CPU 一旦響應(yīng)中斷，立即關(guān)閉C標(biāo)志，以防止本次中斷效勞完畢前同級(jí)的其他中斷源產(chǎn)生另一次中斷進(jìn)展干擾。A中斷允許B中斷請(qǐng)求C中斷屏蔽D DMA 請(qǐng)求13安騰處理機(jī)的典型指令格式為C位。A32位 B64 位C41 位D48 位14下面操作中應(yīng)該由特權(quán)指令完成的是B。A設(shè)置定時(shí)器的初值B從用戶模式切換到管理員模式C 開(kāi)定時(shí)

4、器中斷D關(guān)中斷15以下各項(xiàng)中，不屬于安騰體系構(gòu)造根本特征的是D 。A超長(zhǎng)指令字B顯式并行指令計(jì)算C推斷執(zhí)行D 超線程二、填空題每題2 分，共20 分1字符信息是符號(hào)數(shù)據(jù)，屬于處理非數(shù)值 領(lǐng)域的問(wèn)題，國(guó)際上采用的字符系統(tǒng)是七單位的 ASCII碼。2按 IEEE754 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)32 位浮點(diǎn)數(shù)由符號(hào)位 S 1 位、階碼 E8 位、尾數(shù) M 23位三個(gè)域組成。其中階碼E 的值等于指數(shù)的真值e加上一個(gè)固定的偏移值127 。3雙端口存儲(chǔ)器和多模塊穿插存儲(chǔ)器屬于并行存儲(chǔ)器構(gòu)造，其中前者采用空間 并行技術(shù)，后者采用時(shí)間 并行技術(shù)。4虛擬存儲(chǔ)器分為頁(yè)式、 段 式、段頁(yè)式三種。專業(yè)資料整理WORD格式5安騰指令

5、格式采用 5 個(gè)字段：除了操作碼 OP字段和推斷字段外，還有3個(gè) 7位的存放器字段，它們用于指定2 個(gè)源操作數(shù)和1 個(gè)目標(biāo)操作數(shù)的地址。6CPU 從內(nèi)存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時(shí)間稱為 指令周期 ，它常用假設(shè)干個(gè) CPU機(jī)器周期來(lái)表示。7 安騰 CPU 中的主要存放器除了 128 個(gè)通用存放器、 128 個(gè)浮點(diǎn)存放器、 128 個(gè)應(yīng)用存放專業(yè)資料整理WORD格式器、 1 個(gè)指令指針存放器即程序計(jì)數(shù)器外，還有64位分支存放器。個(gè) 1 位推斷存放器和 8 個(gè)64專業(yè)資料整理WORD格式8 衡量總線性能的重要指標(biāo)是總線帶寬率，單位是字節(jié) /秒 或 m/s 。，它定義為總線本身所能到達(dá)的最高傳輸速專

6、業(yè)資料整理WORD格式9DMA控制器按其構(gòu)造，分為選擇型DMA控制器和多路型DMA控制器。專業(yè)資料整理WORD格式前者適用于高速設(shè)備，后者適用于慢速設(shè)備。專業(yè)資料整理WORD格式1064 位處理機(jī)的兩種典型體系構(gòu)造是英特爾64 體系構(gòu)造和安騰體系構(gòu)造。專業(yè)資料整理WORD格式前者保持了與IA-32 的完全兼容，后者那么是一種全新的體系構(gòu)造。三、簡(jiǎn)答題每題8 分，共 16 分1 CPU 中有哪幾類主要存放器，用一句話答復(fù)其功能。答： 1數(shù)據(jù)緩沖存放器 DR ：數(shù)據(jù)緩沖存放器用來(lái)暫時(shí)存放 ALU 的運(yùn)算結(jié)果、由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出的一個(gè)數(shù)據(jù)字、來(lái)自外部接口的一個(gè)數(shù)據(jù)字。（ 2指令存儲(chǔ)器 IR：指令存儲(chǔ)器

7、用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。（ 3程序計(jì)數(shù)器 PC： 用來(lái)存放下一條指令的地址。4數(shù)據(jù)地址存放器AR ：數(shù)據(jù)地址存放器用來(lái)保存當(dāng)前CPU 所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)cache存儲(chǔ)器中簡(jiǎn)稱樹(shù)村單元的地址。5通用存放器R0R3 ：當(dāng)算術(shù)邏輯單元ALU 執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算時(shí)，為ALU 提供一個(gè)工作區(qū)。（ 6狀態(tài)字存放器 PSW ：狀態(tài)字存放器保存有算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)算或測(cè)試結(jié)果建立的各種條件代碼。專業(yè)資料整理WORD格式2指令和數(shù)據(jù)都用二進(jìn)制代碼存放在內(nèi)存中，從時(shí)空觀角度答復(fù)CPU如何區(qū)分讀出的代碼專業(yè)資料整理WORD格式是指令還是數(shù)據(jù)。答：計(jì)算機(jī)可以從時(shí)間和空間兩方面來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，在時(shí)間上， 取指周期

8、從內(nèi)存中取出的是指令， 而執(zhí)行周期從內(nèi)存取出或往內(nèi)存中寫(xiě)入的是數(shù)據(jù)，在空間上， 從內(nèi)存中取出指令送控制器，而執(zhí)行周期從內(nèi)存從取的數(shù)據(jù)送運(yùn)算器、往內(nèi)存寫(xiě)入的數(shù)據(jù)也是來(lái)自于運(yùn)算器。四、計(jì)算題 10 分設(shè) x=-15， y=+13 ，數(shù)據(jù)用補(bǔ)碼表示，用帶求補(bǔ)器的陣列乘法器求出乘積x× y，并用十進(jìn)制數(shù)乘法進(jìn)展驗(yàn)證。答：設(shè)最高位為符號(hào)位，輸入數(shù)據(jù)用補(bǔ)碼表示：x 補(bǔ) =10001， y 補(bǔ) =01101.乘積符號(hào)位運(yùn)算專業(yè)資料整理WORD格式x0 y0=0 1=1算前求補(bǔ)器輸出為|x|=1111， |y|=11011111×11011111000011111111專業(yè)資料整理WORD

9、格式11000011算后求補(bǔ)器輸出為00111101，加上符號(hào)為1，最后得補(bǔ)碼乘積值x× y補(bǔ) =100111101.利用補(bǔ)碼與真值換算公式，補(bǔ)碼二進(jìn)制數(shù)真值是：x× y=-1 × 28+1 × 25+1× 24+1 × 23+1× 22+1× 20=(-195)10 五、證明題 12 分用定量分析方法證明多模塊穿插存儲(chǔ)器帶寬大于順序存儲(chǔ)器帶寬。答： 1存儲(chǔ)器模塊字長(zhǎng)等于數(shù)據(jù)總線寬度（ 2模塊存取一個(gè)字的存儲(chǔ)周期等于T（ 3總線傳送周期為 r（ 4穿插存儲(chǔ)器的穿插模塊數(shù)為m穿插存儲(chǔ)器為了實(shí)現(xiàn)流水線方式存儲(chǔ)，即每經(jīng)過(guò)

10、時(shí)間延遲后啟動(dòng)下一模塊，應(yīng)滿足T = mr ， 1穿插存儲(chǔ)器要求其模塊數(shù)m,以保證啟動(dòng)某模塊后經(jīng)過(guò)mr 時(shí)間后再次啟動(dòng)該模塊時(shí)，它的上次存取操作已經(jīng)完成。這樣連續(xù)讀取m 個(gè)字所需要時(shí)間為t1=T+(m 1)r= mr+mr r=(2m 1)r (2)故存儲(chǔ)器帶寬為 W1 = 1/t1 = 1/(2m-1)r (3)而順序方式存儲(chǔ)器連續(xù)讀取m 個(gè)字所需時(shí)間為t2 = mT = m2 r ×(4)存儲(chǔ)器帶寬為 W2 = 1/t2 = 1/m2 ×r(5)比較 (3) 和(5) 式可知，穿插存儲(chǔ)器帶寬W1 > 順序存儲(chǔ)器帶寬W2(2答：設(shè)模塊存取一個(gè)字的存儲(chǔ)周期為T，總線傳

11、送周期為，存儲(chǔ)器的穿插模塊數(shù)為m，應(yīng)當(dāng)滿足： T=m 。Tm其中稱為穿插存取度。多模塊穿插存儲(chǔ)器連續(xù)讀取m 個(gè)字所需的時(shí)間為：t1T (m 1)而順序方式存儲(chǔ)器連續(xù)讀取m 個(gè)字所需的時(shí)間為：t2mT又 T=m 且 m>1,故有 T> .那么 t1 T (m 1)T ( m 1)T mTt 2又存儲(chǔ)器的帶寬為 Wq / t，q不變， t1t2，那么 W1 W 2那么多模塊穿插存儲(chǔ)器的帶寬大于順序方式存儲(chǔ)器的帶寬。專業(yè)資料整理WORD格式"六、設(shè)計(jì)題 15 分某計(jì)算機(jī)有以下列圖所示的功能部件，其中M 為主存，指令和數(shù)據(jù)均存放在其中，MDR主存數(shù)據(jù)存放器，MAR 為主存地址存放

12、器，R0 R3 為通用存放器，IR 為指令存放器，為程序計(jì)數(shù)器具有自動(dòng)加1 功能，C、 D 為暫存存放器，ALU 為算術(shù)邏輯單元，移位器可左移、右移、直通傳送。為PC專業(yè)資料整理WORD格式將所有功能部件連接起來(lái)，組成完整的數(shù)據(jù)通路，并用單向或雙向箭頭表示信息傳送專業(yè)資料整理WORD格式方向。畫(huà)出 “ ADD R1， R2指令周期流程圖。該指令的含義是將R1 中的數(shù)與 R2指示的主存單元中的數(shù)相加，相加的結(jié)果直通傳送至R1 中。假設(shè)另外增加一個(gè)指令存貯器，修改數(shù)據(jù)通路，畫(huà)出的指令周期流程圖。答： 1專業(yè)資料整理WORD格式(2)專業(yè)資料整理WORD格式M->MBR->IR,PC+1專業(yè)資料整理WORD格式測(cè)試R1->MDRM->MDR->CR2->MDRM->MDR->DC+D->R1PC->MAR專業(yè)資料整理WORD格式七、分析計(jì)算題12 分如果一條指令的執(zhí)行過(guò)程分為取指令、指令譯碼、 指令執(zhí)行三個(gè)子過(guò)程，每個(gè)子過(guò)程時(shí)間都專業(yè)資料整理WORD格式為 100ns。請(qǐng)分