計(jì)算機(jī)組成原理-完整試題庫(試題篇-答案篇)

1、（11分）設(shè)機(jī)器字長32位，定點(diǎn)表示，尾數(shù)31位，數(shù)符1位，問：定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最大負(fù)數(shù)是多少？定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最大負(fù)數(shù)是多少？（11分）設(shè)存儲器容量為32字，字長64位，模塊數(shù)m = 4，分別用順序方式和交叉方式進(jìn)行組織。存儲周期T = 200ns,數(shù)據(jù)總線寬度為64位，總線周期 = 50ns .問順序存儲器和交叉存儲器的帶寬各是多少？（11分）指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式特點(diǎn)。 31 26 22 18 17 16 15 0 OP 源寄存器 變址寄存器 偏移量 （11分）已知某機(jī)采用微程序控制方式，其存儲器容量為51248（位），

2、微程序在整個控制存儲器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制微程序的條件共4個，微指令采用水平型格式，后繼微指令地址采用斷定方式，如圖所示： 微命令字段 判別測試字段 下地址字段 操作控制 順序控制 微指令中的三個字段分別應(yīng)多少位？畫出對應(yīng)這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。5 （11分）畫出PCI總線結(jié)構(gòu)圖，說明三種橋的功能。6 （11分）某機(jī)用于生產(chǎn)過程中的溫度數(shù)據(jù)采集，每個采集器含有8位數(shù)據(jù)緩沖寄存器一個，比較器一個，能與給定范圍比較，可發(fā)出“溫度過低”或“溫度過高”的信號，如圖B1.1所示。主機(jī)采用外設(shè)單獨(dú)編址，四個采集器公用一個設(shè)備碼，共用一個接口，允許采用兩種方式訪問：定期巡回檢測方式，主機(jī)可編程指

3、定訪問該設(shè)備中的某一采集器。中斷方式，當(dāng)采集溫度比給定范圍過底或過高時能提出隨機(jī)中斷請求，主機(jī)應(yīng)能判別是哪一個采集器請求，是溫度過低或過高。 請擬定該接口中有哪些主要部件（不要求畫出完整的連線圖），并概略說明在兩 種方式下的工作原理。11分）求證： X Y 補(bǔ)=X補(bǔ) （-Y0 + Yi 2-i ）（11分）某計(jì)算機(jī)字長16位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有64條指令，試采用四種尋址方式（立即、直接、基值、相對）設(shè)計(jì)指令格式。（11分）如圖B2.1表示使用快表（頁表）的虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換條件，快表存放在相聯(lián)存貯器中，其中容量為8個存貯單元。問：當(dāng)CPU 按虛擬地址1去訪問主存時，主存的

4、實(shí)地址碼是多少？當(dāng)CPU 按虛擬地址2去訪問主存時，主存的實(shí)地址碼是多少？當(dāng)CPU 按虛擬地址3去訪問主存時，主存的實(shí)地址碼是多少？10. 11分）假設(shè)某計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器框圖如圖B2.2所示，其中ALU為16位的加法器（高電平工作），SA 、SB為16位鎖存器，4個通用寄存器由D觸發(fā)器組成，O端輸出， 其讀寫控制如下表所示： 讀控制 R0 RA0RA1選擇 1 1 1 1 0 0 0 1 1 x 0 1 0 1 x R0 R1 R2 R3 不讀出 寫控制 W WA0WA1選擇 1 1 1 1 0 0 0 1 1 x 0 1 0 1 xR0R1R2R3不寫入 要求：（1）設(shè)計(jì)微指令格式。 （2）畫

5、出ADD，SUB兩條微指令程序流程圖。11. （11分）畫出單機(jī)系統(tǒng)中采用的三種總線結(jié)構(gòu)。（11分）試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時間的公式。（11分）已知 x = - 0.01111 ，y = +0.11001， 求 x 補(bǔ) ， -x 補(bǔ) ， y 補(bǔ) ， -y 補(bǔ) ，x + y = ？ ，x y = ？（11分）假設(shè)機(jī)器字長16位，主存容量為128K字節(jié)，指令字長度為16位或32位，共有128條指令，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)指令格式，要求有直接、立即數(shù)、相對、基值、間接、變址六種尋址方式。（11分）某機(jī)字長32位，常規(guī)設(shè)計(jì)的存儲空間32M ，若將存儲空間擴(kuò)至256M，請?zhí)岢鲆环N可能方案。(11分)圖B

6、3.1所示的處理機(jī)邏輯框圖中，有兩條獨(dú)立的總線和兩個獨(dú)立的存貯器。已知指令存貯器IM最大容量為16384字（字長18位），數(shù)據(jù)存貯器DM最大容量是65536字（字長16位）。各寄存器均有“打入”（Rin）和“送出”（Rout）控制命令，但圖中未標(biāo)出。 設(shè)處理機(jī)格式為： 17 10 9 0 OP X加法指令可寫為“ADD X（R1）”。其功能是（AC0） + （Ri） + X）AC1，其中（Ri）+ X）部分通過尋址方式指向數(shù)據(jù)存貯器，現(xiàn)取Ri為R1。試畫出ADD指令從取指令開始到執(zhí)行結(jié)束的操作序列圖，寫明基本操作步驟和相應(yīng)的微操作控制信號。17（11分）總線的一次信息傳送過程大致分哪幾個階段？

7、若采用同步定時協(xié)議，請畫出 讀數(shù)據(jù)的時序圖來說明。18（11分）圖B3.2是從實(shí)時角度觀察到的中斷嵌套。試問，這個中斷系統(tǒng)可以實(shí)行幾重 中斷？并分析圖B3.2的中斷過程。 19（11分）設(shè)x補(bǔ) =x0.x1x2xn 。 求證：x = -x0 +xi2-i20（11分）指令格式如下所示，其中OP 為操作碼，試分析指令格式特點(diǎn)。 18 12 10 9 5 4 0 OP 源寄存器 目標(biāo)寄存器21（11分）以知cache 命中率 H=0.98，主存比cache 慢四倍，以知主存存取周期為200ns，求cache/主存的效率和平均訪問時間。22（11分）某計(jì)算機(jī)有8條微指令I(lǐng)1I8，每條微指令所包含的微

8、命令控制信號見下表 ，aj 分別對應(yīng)10種不同性質(zhì)的微命令信號。假設(shè)一條微指令的控制字段僅限8位，請安排微指令的控制字段格式。23（11分） （1）某總線在一個總線周期中并行傳送4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為33MHZ ，求總線帶寬是多少？（2）如果一個總線中并行傳送64位數(shù)據(jù)，總線頻率升為66MHZ，求總線帶寬是多少？24（11分） 磁盤、磁帶、打印機(jī)三個設(shè)備同時工作。磁盤以20s的間隔發(fā)DMA請求，磁帶以30s的間隔發(fā)DMA請求，打印機(jī)以120s的間隔發(fā)DMA請求，假設(shè)DMA控制器每完成一次DMA傳輸所需時間為2s，畫出多路DMA控制器工作時空圖。25

9、（11分）CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為3800次，主存完成存取的次數(shù)為200次，已知cache存取周期為50ns,主存為250ns,求cache / 主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。26（11分）某加法器進(jìn)位鏈小組信號為C4C3C2C1 ，低位來的信號為C0 ，請分別按下述兩種方式寫出C4C3C2C1的邏輯表達(dá)式。（1） 串行進(jìn)位方式 （2） 并行進(jìn)位方式27.（11分）圖B5.1所示為存貯器的地址空間分布圖和存貯器的地址譯碼電路，后者可在A組跨接端和B組跨接端之間分別進(jìn)行接線。74LS139是 2 ：4譯碼器，使能端G接地表示譯碼器處于正常譯碼狀態(tài)。要求：完成A組跨接端與B

10、組跨接端內(nèi)部的正確連接，以便使地址譯碼電路按圖的要求正確尋址。 28（11分）運(yùn)算器結(jié)構(gòu)如圖B5.2所示，R1 ，R2，R3 是三個寄存器，A和B是兩個三選一的多路開關(guān)，通路的選擇由AS0 ,AS1 和BS0 ，BS1端控制，例如BS0BS1 = 11時，選擇R3 ，BS0BS1 = 01時，選擇R1，ALU是算術(shù) / 邏輯單元。S1S2為它的兩個操作控制端。其功能如下： S1S2 = 00時，ALU輸出 = A S1S2 = 01時，ALU輸出 = A + B S1S2 = 10時，ALU輸出 = A B S1S2 = 11時，ALU輸出 = AB 請?jiān)O(shè)計(jì)控制運(yùn)算器通路的微指令格式。29.（

11、11分）集中式仲裁有幾種方式？畫出獨(dú)立請求方式的邏輯圖，說明其工作原理。30.（11分）單級中斷中，采用串行排隊(duì)鏈法來實(shí)現(xiàn)具有公共請求線的中斷優(yōu)先級識別，請畫出中斷向量為001010，001011，001000三個設(shè)備的判優(yōu)識別邏輯圖。31（11分）設(shè)有兩個浮點(diǎn)數(shù) N1 = 2j1 S1 , N2 = 2j2 S2 ,其中階碼2位，階符1位，尾數(shù)四位，數(shù)符一位。設(shè) ：j1 = (-10 )2 ,S1 = ( +0.1001)2 j2 = (+10 )2 ,S2 = ( +0.1011)2 求：N1 N2 ，寫出運(yùn)算步驟及結(jié)果，積的尾數(shù)占4位，要規(guī)格化結(jié)果，用原碼陣列乘法器求尾數(shù)之積。32（11

12、分）已知某8位機(jī)的主存采用半導(dǎo)體存貯器，地址碼為18位，若使用4K4位RAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并選用模塊條的形式，問：若每個摸條為32K8位，共需幾個模塊條？每個模塊內(nèi)共有多少片RAM芯片？主存共需多少RAM芯片？CPU如何選擇各模塊條？33（11分）圖B6.1是某SRAM的寫入時序，其中R / W 是讀 、寫命令控制線，當(dāng)R / W 線為低電平時，存貯器按給定地址把數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)寫入存貯器。請指出圖中時序的錯誤，并畫出正確的寫入時序。34（11分）某計(jì)算機(jī)有如下部件：ALU，移位器，主存M，主存數(shù)據(jù)寄存器MDR，主存地址寄存器MAR，指令寄存器IR，通用寄存器R0R3 ，暫存

13、器C和D。請將各邏輯部件組成一個數(shù)據(jù)通路，并標(biāo)明數(shù)據(jù)流向。畫出“ADD R1，（R2）+ ”指令的指令周期流程圖，指令功能是 （R1）+（R2）R1。 移位器 MBR R0 IR R1 PC M R2 C ALU MAR R3 D35（11分）集中式仲裁有幾種方式？畫出計(jì)數(shù)器定時查詢方式的邏輯結(jié)構(gòu)圖，說明其工作原理。36（11分）刷存的主要性能指標(biāo)是它的帶寬。實(shí)際工作時顯示適配器的幾個功能部分要爭用刷存的帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他非刷新功能。若顯示工作方式采用分辨率為1024768，顏色深度為3B，幀頻（刷新速率）為72HZ，計(jì)算總帶寬。為達(dá)到這樣高的刷存帶寬

14、，應(yīng)采取何種技術(shù)措施？37(11分)求證： - y補(bǔ) = +-y補(bǔ) 38（11分）什么是閃速存儲器？它有那些特點(diǎn)？39（11分）指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式的特點(diǎn)。 15 10 7 4 3 0OP 源寄存器 基值寄存器 位移量（16位） 40（11分）某機(jī)運(yùn)算器框圖如圖B7.1所示，其中ALU由通用函數(shù)發(fā)生器組成，M1M3為多路開關(guān)，采用微程序控制，若用微指令對該運(yùn)算器要求的所有控制信號進(jìn)行微指令編碼的格式設(shè)計(jì)，列出各控制字段的編碼表。 41（11分）PCI總線周期類型可指定多少種總線命令？實(shí)際給出多少種？請說明存儲器讀 / 寫總線周期的功能。42（11分）試分析圖B7.

15、2所示寫電流波形屬于何種記錄方式。 (11分)設(shè)x補(bǔ)=x0.x1x2xn。求證： x補(bǔ)=2x0+x，其中x0=(11分)某機(jī)字長16位，使用四片74181組成算術(shù) / 邏輯運(yùn)算單元，設(shè)最低位序號標(biāo)注為第0位，（1）寫出第5位的進(jìn)位信號C6的邏輯表達(dá)式。（2）估算產(chǎn)生C6所需的最長時間。（3）估算最長求和時間。45.（11分）如圖B8.1表示用快表（頁表）的虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換條件，快表放在相聯(lián)存貯 器中，其容量為8個存貯單元，問： （1）當(dāng)CPU按虛地址1去訪問主存時主存的實(shí)地址碼是多少？ （2）當(dāng)CPU按虛地址2去訪問主存時主存的實(shí)地址碼是多少？（3）當(dāng)CPU按虛地址3去訪問主存時主存的實(shí)地址碼是多

16、少？ 46.（11分）圖B8.2給出了微程序控制的部分微指令序列，圖中每一框代表一條微指令。分支點(diǎn)a由指令寄存器IR5 ，IR6兩位決定，分支點(diǎn)b由條件碼標(biāo)志c決定?，F(xiàn)采用斷定方式實(shí)現(xiàn)微程序的程序控制，已知微地址寄存器長度為8位，要求：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該微指令序列的微指令字順序控制字段的格式。畫出微地址轉(zhuǎn)移邏輯圖。47.（11分）某磁盤存貯器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn) / 分，共有4個記錄面，每毫米5道，每道記錄信息為12288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：磁盤存貯器的容量是多少？最高位密度與最低位密度是多少？磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？平均等待時間是多少？給出一個磁盤地址格式方案。48.（11分

17、）畫出程序中斷方式基本接口示意圖，簡要說明Im, IR ,EI , RD, BS五個觸發(fā)器的作用。(11分）已知：x= 0.1011，y = - 0.0101，求 ： x補(bǔ)， x補(bǔ)， - x 補(bǔ)，y補(bǔ)，y補(bǔ)， - y 補(bǔ) 。（11分）用16K 1位的DRAM芯片構(gòu)成64K 8位的存貯器。要求：畫出該寄存起組成的邏輯框圖。設(shè)存貯器讀 / 寫周期均為0.5s，CPU在1s內(nèi)至少要訪存一次。試問采用哪種刷新方式比較合理？兩次刷新的最大時間間隔是多少？對全部存貯單元刷新一遍，所需實(shí)際刷新時間是多少？51（11分）指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式的特點(diǎn)。 15 10 7 4 3 0OP

18、 源寄存器 基值寄存器 位移量（16位） 52.（11分）CPU結(jié)構(gòu)如圖B9.1所示，其中有一個累加寄存器AC，一個狀態(tài)條件寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。標(biāo)明圖中四個寄存器的名稱。簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。簡述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存 / 取訪問的數(shù)據(jù)通路。 53 （11分）試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時間的公式。54 （11分）如圖B9.2所示的系統(tǒng)中斷機(jī)構(gòu)是采用多級優(yōu)先中斷結(jié)構(gòu)，設(shè)備A連接于最高優(yōu)先級，設(shè)備B次之，設(shè)備C又次之。要求CPU在執(zhí)行完當(dāng)前指令時轉(zhuǎn)而對中斷請求進(jìn)行服務(wù)，現(xiàn)假設(shè)：TDC為查詢鏈中每個設(shè)備的延遲時間，TA、TB、TC分

19、別為設(shè)備A、B、C的服務(wù)程序所需的執(zhí)行時間，TS、TR為保存現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場所需時間。試問：在此環(huán)境下，此系統(tǒng)在什么情況下達(dá)到中斷飽和？即在確保請求服務(wù)的三個設(shè)備都不會丟失信息的條件下，允許出現(xiàn)中斷的極限頻率有多高？注意，“中斷允許”機(jī)構(gòu)在確認(rèn)一個新中斷之前，先要讓即將被中斷的程序的一條指令指令執(zhí)行完畢。 55.（11分） 如圖所示，某SRAM的寫入時序圖，其中R / W 是讀寫命令控制線，當(dāng)R / W 線為低電平時，存貯器按給定地址把數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)寫入存貯器。請指出圖中寫入時序的錯誤，并畫出正確的寫入時序圖。 圖 56.（11分）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)格化浮點(diǎn)

20、數(shù)x，其值表示為 ：x = （ -1 ）S （ 1.M ） 2E 128 問：其所表示的規(guī)格化的最大正數(shù)、 最小正數(shù)、 最大負(fù)數(shù)、 最小負(fù)數(shù)是多少？57.（11分）某計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路如圖B10.2所示，其中M主存， MBR主存數(shù)據(jù)寄存器， MAR主存地址寄存器， R0-R3通用寄存器， IR指令寄存器， PC程序計(jì)數(shù)器（具有自增能力）， C、D-暫存器， ALU算術(shù)邏輯單元（此處做加法器看待）， 移位器左移、右移、直通傳送。所有雙向箭頭表示信息可以雙向傳送。請按數(shù)據(jù)通路圖畫出“ADD（R1），（R2）+”指令的指令周期流程圖。該指令的含義是兩個數(shù)進(jìn)行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中，目的

21、操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間接尋址（先取地址后加1）。 圖 58.（11分）如果在一個CPU周期中要產(chǎn)生3個脈沖 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,試畫出時序產(chǎn)生器邏輯圖。59.（11分）已知cache / 主存系統(tǒng)效率為85% ，平均訪問時間為60ns，cache 比主存快4倍，求主存儲器周期是多少？cache命中率是多少？60.（11分）某I / O系統(tǒng)有四個設(shè)備：磁盤（傳輸速率為500000位/ 秒），磁帶（200000位/秒）， 打印機(jī)（2000位/秒）， CRT（1000位/秒），試用中斷方式，DMA方式組織此I / O系統(tǒng)。（畫出包括CPU部分

22、總線控制在內(nèi)的I / O方式示意圖，并略作文字說明）。 61（11 分）圖為某ALU部件的內(nèi)部邏輯圖，圖中S0、S1為功能選擇控制端，Cin為最低位的進(jìn)位輸入端，A（A1-A4）和B（B1-B4）是參與運(yùn)算的兩個數(shù)，F(xiàn)（F1-F4）為輸出結(jié)果，試分析在S0，S1，Cin各種組合條件下輸出F和輸入A，B，Cin的算術(shù)關(guān)系。 圖B11.162（11分）設(shè)有兩個浮點(diǎn)數(shù)x=2ExSx，y=2EySy，Ex=(-10)2,Sx=(+0.1001)2,Ey=(+10)2,Sy=(+0.1011)2。若尾數(shù)4位，數(shù)符1位，階碼2位，階符1位，求x+y=？并寫出運(yùn)算步驟及結(jié)果。63（11分）機(jī)字長32位，常規(guī)

23、設(shè)計(jì)的存儲空間32M，若將存儲空間擴(kuò)展到256M， 請?zhí)岢鲆环N可能方案。 64（11分）今有4級流水線分別完成取值、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果四步操作，今假設(shè)完成各步操作的時間依次為100ns,100ns,80ns,50ns。請問：（1）流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？（2）若相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，而且在硬件上不采取措施，那么第二條指令要推遲多少時間進(jìn)行。 （3）如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，至少需推遲多少時間？65（11分）畫出PCI總線結(jié)構(gòu)框圖，說明HOST總線、PCI總線、LAGACY總線的功能。66（11分）若設(shè)備的優(yōu)先級依次為CD-ROM、掃描儀、硬盤、磁帶機(jī)、打印機(jī)，請用標(biāo)準(zhǔn)接口S

24、CSI進(jìn)行配置，畫出配置圖。67（11分）證明 -Y補(bǔ) = +-Y補(bǔ)68（11分）設(shè) A = anan-1a1a0 是已知的（n+1=5）位的二進(jìn)制原碼，其中最高字位為符號位，畫出原碼轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼的電路圖。69（11分）用定量分析方法證明交叉存儲器帶寬大于順序存儲器帶寬。70（11分）參見圖B12.1的數(shù)據(jù)通路，畫出數(shù)據(jù)指令“STA,R1,(R2)”的指令周期流程圖，器含義是將寄存器R1的內(nèi)容傳送至（R2）位地址的貯存單元中。標(biāo)出各微操作信號序列。71（11分）磁盤、磁帶、打印機(jī)三個設(shè)備同時工作，磁盤以30s的間隔向控制器發(fā)DMA請求，磁帶以45s的間隔發(fā)DMA請求，打印機(jī)以150s間隔發(fā)DMA

25、請求。假定DMA控制器每完成一次DMA傳送所需時間為5S，畫出裸露DMA控制器工作時空圖。72（11分）有一臺磁盤機(jī)，器平均尋道時間為了30ms,平均旋轉(zhuǎn)等待時間為120ms，數(shù)據(jù)傳輸速率為500B/ms，磁盤機(jī)上存放著1000件每件3000B的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)欲把一件數(shù)據(jù)取走，更新后在放回原地，假設(shè)一次取出或?qū)懭胨钑r間為：平均尋道時間+平均等待時間+數(shù)據(jù)傳送時間。另外，使用CPU更新信息所需時間為4ms,并且更新時間同輸入輸出操作不相重疊。試問：磁盤上全部數(shù)據(jù)需要多少時間？若磁盤及旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，更新全部數(shù)據(jù)需要多少間？73（11分）已知X=20100.11011011，Y=210

26、0（-0.10101100），求X+Y。74（11分）某加法器進(jìn)位鏈小組信號為C4C3C2C1，低位來的進(jìn)位信號為C0，請 分別按下述兩種方式寫出C4C3C2C1的邏輯表達(dá)式。（1）串行進(jìn)位方式（2）并行進(jìn)位方式75（11分）指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。 15 10 9 5 4 0OP目標(biāo)寄存器源寄存器76（11分）假設(shè)某計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器框圖如圖B13.1所示，其中ALU為16位的加法器（高電平工作），SA 、SB為16位鎖存器，4個通用寄存器由D觸發(fā)器組成，O端輸出，其讀寫控制如下表所示： 讀控制 R0 RA0 RA1選擇11110 0 0 1 1 x0101xR0R1

27、R2R3不讀出 寫控制 W WA0 WA1選擇11110 0 0 1 1 x0101xR0R1R2R3不寫入 要求：（1）設(shè)計(jì)微指令格式。 （2）畫出ADD，SUB兩條微指令程序流程圖（不編碼）。77（11分）CPU響應(yīng)中斷應(yīng)具備哪些條件？畫出中斷處理過程流程圖。 78（11分）CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為5000次，主存完成存取的次數(shù)為200次。已知cache存取周期為40ns，主存存取周期為160ns。求：1ache 命中率H，2Cache/主存系統(tǒng)的訪問效率e，3平均訪問時間Ta。79.（11分）設(shè)有兩個浮點(diǎn)數(shù)N1=2j1S1，N2=2j2S2，其中階碼2位，階符1位

28、，尾數(shù)4位，數(shù)符1位。設(shè)j1=(-10)2 S1=(+0.1001)2j2=(+10)2 S2=(+0.1011)2求N1N2，寫出運(yùn)算步驟及結(jié)果，積的尾數(shù)占4位，要規(guī)格化結(jié)果，根據(jù)原碼陣列乘法器的計(jì)算步驟求尾數(shù)之積。80.（11分）CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為3800次，主存完成存取的次數(shù)為200次，已知cache存取周期為50ns，主存為250ns，求cache / 主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。81.（11分）指令格式結(jié)構(gòu)如下，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。15 10 7 4 3 0 OP源寄存器變址寄存器位移量（16位）82（11分）已知MOV，ADD，COM，AD

29、T四條指令微程序流圖B14.1，已知P（1） 的條件是指令寄存器OP字段，即IR0，IR1，P（2）的條件碼是進(jìn)位寄存器CJ，請?jiān)O(shè)計(jì)畫出微程序控制器地址轉(zhuǎn)移邏輯圖。83.（11分）某機(jī)器的中斷系統(tǒng)采用一級鏈路排隊(duì)，優(yōu)先級別由設(shè)備距CPU的物理位置決定（遠(yuǎn)低近高），如圖B14.2所示，DVC0是掃描儀，DVC1是打印機(jī)如在某一時刻，掃描儀和打印機(jī)均產(chǎn)生一個事件，試問IRQ上的請求是誰發(fā)的？為什么？這一結(jié)論總是成立嗎? 圖14.284.（11分）已知某磁盤存儲器轉(zhuǎn)速為2400轉(zhuǎn)/分，每個記錄面道數(shù)為200道，平均查找時間為60ms，每道存儲容量為96Kbit，求磁盤的存取時間與數(shù)據(jù)傳播率。85.（

30、11分）設(shè)X補(bǔ)=01111，Y補(bǔ)=11101，用帶求補(bǔ)器的補(bǔ)碼陣列乘法器求出乘積XY=？并用十進(jìn)制數(shù)乘法驗(yàn)證。86.（11分）指令格式如下所示。OP為操作碼字段，試分析指令格式特點(diǎn)。 31 26 22 18 17 16 15 0 OP 源寄存器 變址寄存器 偏移量 87.（11分）如圖B15.1（A）是某SRAM的寫入時序圖，其中R/W是讀寫命令控制線，當(dāng)R/W線為低電平時，存貯器按給定地址把數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)寫入存貯器。請指出圖中寫入時序的錯誤，并畫出正確的寫入時序圖。 圖B15.188.（11分）如圖B15.2是從實(shí)時角度觀察到的中斷嵌套。試問，這個中斷系統(tǒng)可以實(shí)行幾重？并分析圖中的中斷過程。

31、 89.（11分）證明：一個m段流水線處理器和具有m個并行部件的處理器一樣具有同等水平的吞吐能力。90（11分）軟盤驅(qū)動器使用雙面雙密度軟盤，每面有80道，每道15扇區(qū)，每個扇區(qū)存儲512B。已知磁盤轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分，假設(shè)找道時間為10-40ms，今寫入38040B，平均需要多少時間？最長時間是多少？91.（11分）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)格化浮點(diǎn)數(shù)X，其值表示為：X=（-1）S（1.M）2E-128，問它所表示的規(guī)格化的最大正數(shù)，最小正數(shù)，最大負(fù)數(shù)，最小負(fù)數(shù)。92（11分）已知X=-0.01111，Y=+0.11001，求X補(bǔ)，-X補(bǔ)，Y補(bǔ)，-Y補(bǔ)，X+Y=？

32、，X-Y=？93（11分）某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存儲器由 cache和主存構(gòu)成，cache的存取周期為45納秒，主存的存取周期為200納秒。已知在一段給定的時間內(nèi)，CPU共訪問內(nèi)存4500次，其中340次訪問主存。問：(1) cache的命中率是多少？(2) CPU訪問內(nèi)存的平均時間是多少納秒？(3) Cache-主存系統(tǒng)的效率是多少？94（11分）已知MOV，ADD，COM，ADT四條指令微程序流圖，已知P（1）的條件是指令寄存器OP字段，即IR0，IR1，P（2）的條件碼是進(jìn)位寄存器CJ，請?jiān)O(shè)計(jì)畫出微程序控制器地址轉(zhuǎn)移邏輯圖。 95（11分）線的一次信息傳送過程大致分哪幾個階段？若采用異步定時協(xié)

33、議，請畫出讀數(shù)據(jù)的異步時序圖來說明。96（11分）參見圖B16.2，這是一個二維中斷系統(tǒng)，請問：在中斷情況下，CPU和設(shè)備的優(yōu)先級如何考慮？請按降序排列各設(shè)備的中斷優(yōu)先級。若CPU現(xiàn)執(zhí)行設(shè)備B的中斷服務(wù)程序，IM0,IM1,IM2的狀態(tài)是什么？如果CPU的執(zhí)行設(shè)備D的中斷服務(wù)程序，IM0,IM1,IM2的狀態(tài)又是什么？每一級的IM能否對某個優(yōu)先級的個別設(shè)備單獨(dú)進(jìn)行屏蔽？如果不能，采取什么方法可達(dá)到目的？若設(shè)備C一提出中斷請求，CPU立即進(jìn)行響應(yīng)，如何調(diào)整才能滿足此要求？ 97（11分）設(shè)x補(bǔ)=x0.x 1x2xn 。求證：x補(bǔ)=2 x 0+ x，其中 0 （1 X 0）x 0= 1 （0 X

34、-1）98（11分）某機(jī)字長32位，定位表示，尾數(shù)31位，數(shù)符1位，問：定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最小負(fù)數(shù)是多少？定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最小負(fù)數(shù)是多少？99（11分）如圖B17.1表示用快表（頁表）的虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換條件，快表放在相聯(lián)存貯器中，其容量為8個存貯單元，問：（1）CPU按虛地址1去訪問主存時主存的實(shí)地址碼是多少？（2）當(dāng)CPU按虛地址2去訪問主存時主存的實(shí)地址碼是多少？（3）當(dāng)CPU按虛地址3去訪問主存時主存的實(shí)地址碼是多少？ 100（11分）某機(jī)有8條微指令I(lǐng)1-I8，每條微指令所包含的微指令控制信號如表所示， a-j分別對應(yīng)10種不同性質(zhì)的微命令信號，假設(shè)一

35、條微指令的控制字段為8位，請安排微指令的控制字段格式。 101（11分）CD-ROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)的播放時間為60分鐘。計(jì)算模式1和模式2情況下光盤存儲容量是多少？102（11分）如圖B17.2所示的系統(tǒng)中斷機(jī)構(gòu)是采用多級優(yōu)先中斷結(jié)構(gòu)，設(shè)備A連接于最高優(yōu)先級，設(shè)備B次之，設(shè)備C又次之。要求CPU在執(zhí)行完當(dāng)前指令時轉(zhuǎn)而對中斷請求進(jìn)行服務(wù)，現(xiàn)假設(shè)：TDC為查詢鏈中每個設(shè)備的延遲時間，TA、TB、TC分別為設(shè)備A、B、C的服務(wù)程序所需的執(zhí)行時間，TS、TR為保存現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場所需時間。試問：在此環(huán)境下，此系統(tǒng)在什么情況下達(dá)到中斷飽和？即在確保請求服務(wù)的三

36、個設(shè)備都不會丟失信息的條件下，允許出現(xiàn)中斷的極限頻率有多高？注意，“中斷允許”機(jī)構(gòu)在確認(rèn)一個新中斷之前，先要讓即將被中斷的程序的一條指令執(zhí)行完畢。 103.（11分）設(shè)機(jī)器字長16位，定點(diǎn)表示，尾數(shù)15位，數(shù)符1位，問：（1）定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最大負(fù)數(shù)是多少？（2）定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時，最大正數(shù)是多少？最大負(fù)數(shù)是多少？104.（11分）某機(jī)器中，已知配有一個地址空間為(00001FFF)16的ROM區(qū)域，現(xiàn)在用一個SRAM芯片（8K8位）形成一個16K16位的ROM區(qū)域，起始地址為（2000）16 。假設(shè)SRAM芯片有CS和WE控制端，CPU地址總線A15A0 ，數(shù)據(jù)總線為D1

37、5D0 ，控制信號為R / W（讀 / 寫），MREQ（當(dāng)存儲器讀或?qū)憰r，該信號指示地址總線上的地址是有效的）。要求：滿足已知條件的存儲器，畫出地址碼方案。畫出ROM與RAM同CPU連接圖。105.（11分）在流水CPU中，將一條指令從取指到執(zhí)行結(jié)束的任務(wù)分割為一系列子任務(wù)，并使各子任務(wù)在流水線的各個過程段并發(fā)地執(zhí)行，從而使流水CPU具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力。請用時空圖法證明這個結(jié)論的正確性。106.（11分）畫出PCI總線結(jié)構(gòu)框圖，并說明“橋”的功能。107.（11分）圖B18.1所示的系統(tǒng)采用多級優(yōu)先中斷結(jié)構(gòu)，它要求CPU在執(zhí)行完當(dāng)前指令時轉(zhuǎn)而對中斷請求進(jìn)行服務(wù)。設(shè)備A連接于最高優(yōu)先級，設(shè)

38、備B次之，設(shè)備C又次之。IRQ為中斷請求信號，INT為CPU發(fā)出的中斷響應(yīng)信號?，F(xiàn)假設(shè)： TDC為硬件中斷周期時間；TA ，TB ，TC分別為設(shè)備A，B，C的服務(wù)程序執(zhí)行時間；TS ，TR 為保存現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場所需時間。請問：這種中斷結(jié)構(gòu)在什么情況下達(dá)到中斷飽和？ 108.（11分）CDROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用。故標(biāo)準(zhǔn)的播放時間為60分鐘。請計(jì)算模式1和模式2情況下，光盤存儲容量是多少？109（11分）設(shè)x補(bǔ)=x0.x 1x2xn 求證：x =- x 0+i=1n x i2-i110（11分）CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為5000次，主存完成

39、存取的次數(shù)為200次。已知cache存取周期為40ns，主存存取周期為160ns。求：1Cache 命中率H，2Cache/主存系統(tǒng)的訪問效率e，3平均訪問時間Ta。111（11分）指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式特點(diǎn)。 31 26 22 18 17 16 15 0 OP 源寄存器變址寄存器 偏移量 112（11分）某計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路如圖B19.1所示，其中M主存， MBR主存數(shù)據(jù)寄存器， MAR主存地址寄存器， R0-R3通用寄存器， IR指令寄存器， PC程序計(jì)數(shù)器（具有自增能力）， C、D-暫存器， ALU算術(shù)邏輯單元（此處做加法器看待）， 移位器左移、右移、直通傳送。

40、所有雙向箭頭表示信息可以雙向傳送。請按數(shù)據(jù)通路圖畫出“ADD（R1），（R2）+”指令的指令周期流程圖。該指令的含義是兩個數(shù)進(jìn)行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中，目的操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間接尋址（先取地址后加1）。 113（11分）某機(jī)器的中斷系統(tǒng)采用一級鏈路排隊(duì)，優(yōu)先級別由設(shè)備距CPU的物理位置決定（近高遠(yuǎn)低），如圖B19.2所示。DVC0是掃描儀，DVC1是打印機(jī)，。如在某一時刻，掃描儀和打印機(jī)均產(chǎn)生一個事件，試問IRQ線上的請求是由誰發(fā)出的？為什么？這個結(jié)論總是成立嗎？ 圖B19.2114（11分）刷新存儲器的重要性能指標(biāo)是它的帶寬。實(shí)際工作時，顯示適配器的幾個功能部件要采

41、用刷新存儲器的帶寬。假定總帶寬60%用于刷新屏幕，保留40%帶寬用于其他非刷新功能。若顯示工作方式采用分辨率為10241024，顏色深度為3B，刷新速率為72Hz，計(jì)算刷新存儲器總帶寬是多少？115（11分）將十進(jìn)制數(shù)20.59375轉(zhuǎn)換成32位浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制格式來存儲。116（11分）已知某16位機(jī)的主存采用半導(dǎo)體存貯器，地址碼為18位，若使用8K8位SRAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并選用模塊板結(jié)構(gòu)形式。問：（1）若每個模板為32K16位，共需幾個模塊板?（2）每個模塊內(nèi)共有多少片RAM芯片?（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何選擇模塊板？117（11分）某16機(jī)機(jī)器所使用的指

42、令格式和尋址方式如下所示，該機(jī)有20位基值寄存器，16個16位通用寄存器。指令匯編格式中的S（源），D（目標(biāo)）都是通用寄存器，M是主存中的一個單元。三種指令的操作碼分別是MOV（OP）=（A）H，STA（OP）=（1B）H，LDA（OP）=（3C）H。MOV是傳送指令，STA 要求：（1）分析三種指令的指令格式與尋址方式特點(diǎn)。（2）CPU完成哪一種操作所花的時間最短？哪一種操作所花時間最長？第二種指令的執(zhí)行時間有時會等于第三種指令的執(zhí)行時間嗎？（3）下列情況下每個十六進(jìn)制指令字分別代表什么操作？其中如果有編碼不正確，如何改正才能成為合法指令？ eq oac(,1)（F0F1）H （3CD2）H

43、 eq oac(,2) （2856）H eq oac(,3)（6DC6）H eq oac(,4) （1C2）H118（11分）在流水處理中，把輸入的任務(wù)分割為一系列子任務(wù)，并使各子任務(wù)在流水線的各個過程段并發(fā)執(zhí)行，從而使流水處理具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力。請用定量分析法證明這個結(jié)論的正確性。119（11分）畫出PCI總線結(jié)構(gòu)框圖，說明HOST總線、PCI總線、LAGACY總線的功能。120（11分）某機(jī)用于生產(chǎn)過程中的溫度數(shù)據(jù)采集，每個采集器含有8位數(shù)據(jù)緩沖寄存器一個，比較器一個，能與給定范圍比較，可發(fā)出“溫度過低”或“溫度過高”信號，如圖B20.2所示。主機(jī)采用外設(shè)單獨(dú)編址方式，四個采集器公用

44、一個設(shè)備碼，共一個接口，允許采用兩種方式訪問：（1）定期巡回檢測方式，主機(jī)可編程指定訪問該設(shè)備碼中的某一采集器。（2）中斷方式，當(dāng)采集數(shù)據(jù)比給定范圍過低或過高時能提出隨機(jī)中斷請求，主機(jī)應(yīng)能判別是哪一個采集器請求，是溫度過低或過高。請擬定該接口中有哪些主要部件（不要求畫出完整的連線），并概略說明在兩種方式下的工作原理。 計(jì)算機(jī)組成原理_試題庫_答案：解：（1）定點(diǎn)原碼整數(shù)表示：0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 最大正數(shù)： 數(shù)值 = （231 1）100 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 最大負(fù)數(shù)：

45、 數(shù)值 = -（231 1）10 （2）定點(diǎn)原碼小數(shù)表示： 最大正數(shù)值 = （1 2-31 ）10 最大負(fù)數(shù)值 = -（1 2-31 ）10解：信息總量： q = 64位 4 =256位 順序存儲器和交叉存儲器讀出4個字的時間分別是： t2 = m T = 4200ns =810 7 (s) t1 = T + (m 1) = 200 + 350 = 3.5 10 7 (s) 順序存儲器帶寬是： W1 = q / t2 = 32 107 （位/ S） 交叉存儲器帶寬是： W2 = q / t1 = 73 107 （位/ S）解：（1）操作碼字段為6位，可指定 26 = 64種操作，即64條指令。

46、 （2）單字長（32）二地址指令。 （3）一個操作數(shù)在原寄存器（共16個），另一個操作數(shù)在存儲器中（由變址寄 存器內(nèi)容 + 偏移量決定），所以是RS型指令。 （4）這種指令結(jié)構(gòu)用于訪問存儲器。解：（1）假設(shè)判別測試字段中每一位為一個判別標(biāo)志，那么由于有4個轉(zhuǎn)移條件， 故該字段為4位，（如采用字段譯碼只需3位），下地址字段為9位，因?yàn)榭刂迫萘繛?12單元，微命令字段是（ 48 4 - 9 ）= 35 位。（2）對應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖B1.2如下：其中微地址寄存器對應(yīng)下地址字段，P字段即為判別測試字段，控制字段即為微命令子段，后兩部分組成微指令寄存器。地址轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令寄存

47、器OP碼，各狀態(tài)條件以及判別測試字段所給的判別標(biāo)志（某一位為1），其輸出修改微地址寄存器的適當(dāng)位數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移。 解：PCI總線結(jié)構(gòu)框圖如圖B1.3所示： PCI總線有三種橋，即HOST / PCI橋（簡稱HOST橋），PCI / PCI橋，PCI / LAGACY橋。在PCI總線體系結(jié)構(gòu)中，橋起著重要作用：它連接兩條總線，使總線間相互通信。橋是一個總線轉(zhuǎn)換部件，可以把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間上，從而使系統(tǒng)中任意一個總線主設(shè)備都能看到同樣的一份地址表。 利用橋可以實(shí)現(xiàn)總線間的卒發(fā)式傳送。解：數(shù)據(jù)采集接口方案設(shè)計(jì)如圖B1.4所示。 現(xiàn)結(jié)合兩種工作方式說明上述部件

48、的工作。定期檢尋方式 主機(jī)定期以輸出指令DOA、設(shè)備碼；（或傳送指令）送出控制字到A寄存器，其中用四位分別指定選中的緩沖寄存器（四個B寄存器分別與四個采集器相應(yīng)）。然后，主機(jī)以輸入指令DIA、設(shè)備碼；（或傳送指令）取走數(shù)據(jù)。中斷方式 比較結(jié)果形成狀態(tài)字A ，共8位，每二位表示一個采集器狀態(tài)：00 正常 ，01 過低 ，10 過高。有任一處不正常（A 中有一位以上為“1”）都將通過中斷請求邏輯（內(nèi)含請求觸發(fā)器、屏蔽觸發(fā)器）發(fā)出中斷請求。中斷響應(yīng)后，服務(wù)程序以DIA、設(shè)備碼；或傳送指令）取走狀態(tài)字。可判明有幾處采集數(shù)據(jù)越限、是過高或過低，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理。7.證明：設(shè)x補(bǔ)=x0 x1x2xn ,

49、y補(bǔ)=y0y1yn被乘數(shù)x 符號任意，乘數(shù)y符號為正。 根據(jù)補(bǔ)碼定義，可得 x補(bǔ) = 2+x=2n+1 + x （mod 2） y補(bǔ) = y 所以 x補(bǔ)y補(bǔ) = 2n+1y + xy=2（y1y2yn）+xy其中（y1y2yn）是大于0的正整數(shù)，根據(jù)模運(yùn)算性質(zhì)有 2（y1y2yn）= 2 （mod 2）所以 x補(bǔ)y補(bǔ)=2+xy= xy補(bǔ) （mod 2）即 xy補(bǔ)=x補(bǔ)y補(bǔ)=x補(bǔ)y eq oac(,1)被乘數(shù)x 符號任意，乘數(shù)y符號為負(fù)。 x補(bǔ)=x0.x1x2xn y補(bǔ)1y2yn=2+y （mod 2）由此 y=y補(bǔ)1y2yn 1所以 xy=x（y1y2yn）x xy補(bǔ)= x（y1y2yn）補(bǔ)-

50、x補(bǔ)又 （y1y2yn）0，根據(jù)式 eq oac(,1) 有 x（y1y2yn）補(bǔ) = x補(bǔ)1y2yn）所以 xy補(bǔ)= x補(bǔ)1y2yn）-x補(bǔ) eq oac(,2)被乘數(shù)x和乘數(shù)y符號都任意。將式 eq oac(,1)和式 eq oac(,2)兩種情況綜合起來，即得補(bǔ)碼乘法的統(tǒng)一算式，即 xy補(bǔ)= x補(bǔ)1y2yn）x補(bǔ)y0 = x補(bǔ)（-y01y2yn） =x補(bǔ) （-y0 + yi 2-i ） 證畢8. 解：64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64K字的地址空間，設(shè)尋址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下： 15 10 9 8 7 0 OP

51、 X D尋址模式定義如下：X= 0 0 直接尋址 有效地址 E=D（256單元）X= 0 1 間接尋址 有效地址 E= (D）（64K）X= 1 0 變址尋址 有效地址 E= (R)D （64K）X= 1 1 相對尋址 有效地址 E=（PC）D （64K）其中R為變址寄存器（16位），PC為程序計(jì)數(shù)器（16位），在變址和相對尋址時，位移量D可正可負(fù)。9. 解：（1） 用虛擬地址為1的頁號15作為快表檢索項(xiàng)，查得頁號為15的頁在主存中的起始地址為80000，故將80000與虛擬地址中的頁內(nèi)地址碼0324相加，求得主存實(shí)地址碼為80324。 主存實(shí)地址碼 = 96000 + 0128 = 9612

52、8虛擬地址3的頁號為48，當(dāng)用48作檢索項(xiàng)在快表中檢索時，沒有檢索到頁號為48的頁面，此時操作系統(tǒng)暫停用戶作業(yè)程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行查頁表程序。如該頁面在主存中，則將該頁號及該頁在主存中的起始地址寫入主存；如該頁面不存在，則操作系統(tǒng)要將該頁面從外存調(diào)入主存，然后將頁號及其在主存中的起始地址寫入快表。10. 解：各字段意義如下：F1讀ROR3的選擇控制。 F2寫ROR3的選擇控制。 F3打入SA的控制信號。 F4打入SB的控制信號。 F5打開非反向三態(tài)門的控制信號LDALU。 F6打開反向三態(tài)門的控制信號LDALU ，并使加法器最低位加1。 F7鎖存器SB清零RESET信號。 F8 一段微程序結(jié)束

53、，轉(zhuǎn)入取機(jī)器指令的控制信號。 R 寄存器讀命令 W寄存器寫命令（2）ADD、SUB兩條指令的微程序流程圖見圖B2.3所示。 11三種系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)如圖B2.4： 12解：設(shè)讀寫一塊信息所需總時間為Tb，平均找到時間為Ts，平均等待時間為TL，讀寫一塊信息的傳輸時間為Tm，則：Tb=TsTLTm。假設(shè)磁盤以每秒r轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個字，則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位在該塊始端，就能在Tm（n / rN）秒的時間中傳輸完畢。TL是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時間，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts1/2rn/rN 秒解： x 原 = 1.01111 x 補(bǔ)

54、 = 1.10001 所以 ： -x 補(bǔ) = 0.01111 y 原 = 0.11001 y 補(bǔ) = 0.11001 所以 ： -y 補(bǔ) = 1.00111 x 補(bǔ) 11.10001 x 補(bǔ) 11.10001 + y 補(bǔ) 00.11001 + -y 補(bǔ) 11.00111 x + y 補(bǔ) 00.01010 x - y 補(bǔ) 10.11000 所以： x + y = +0.01010 因?yàn)榉栁幌喈?，結(jié)果發(fā)生溢出解：由已知條件，機(jī)器字長16位，主存容量128KB / 2 = 64KB字，因此MAR = 18位，共128條指令，故OP字段占7位。采用單字長和雙字長兩種指令格式，其中單字長指令用于算術(shù)邏

55、輯和I / O類指令，雙字長用于訪問主存的指令。OP R1 R2OP X R2 D 15 9 5 4 3 2 0 15 9 8 6 5 3 2 0 尋址方式由尋址模式X定義如下： X = 000 直接尋址 E = D（64K） X = 001 立即數(shù) D = 操作數(shù) X = 010 相對尋址 E = PC + D PC = 16位 X = 011 基值尋址 E = Rb + D ，Rb =16 位 X = 100 間接尋址 E = （D） X = 101 變址尋址 E = RX + D ，RX = 10位15.解：可采用多體交叉存取方案，即將主存分成8個相互獨(dú)立、容量相同的模塊M0，M1，M2

56、，M7，每個模塊32M32位。它各自具備一套地址寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器，各自以同等的方式與CPU傳遞信息，其組成結(jié)構(gòu)如圖B3.3： CPU訪問8個存貯模塊，可采用兩種方式：一種是在一個存取周期內(nèi)，同時訪問8個存貯模塊，由存貯器控制它們分時使用總線進(jìn)行信息傳遞。另一種方式是：在存取周期內(nèi)分時訪問每個體，即經(jīng)過1 / 8存取周期就訪問一個模塊。這樣，對每個模塊而言，從CPU給出訪存操作命令直到讀出信息，仍然是一個存取周期時間。而對CPU來說，它可以在一個存取周期內(nèi)連續(xù)訪問8個存貯體，各體的讀寫過程將重疊進(jìn)行。16.解：加法指令“ADD X（Ri）”是一條隱含指令，其中一個操作數(shù)來自AC0，另一個操

57、作數(shù)在數(shù)據(jù)存貯器中，地址由通用寄存器的內(nèi)容（Ri）加上指令格式中的X量值決定，可認(rèn)為這是一種變址尋址。因此，指令周期的操作流程圖如圖B3.4：相應(yīng)的微操作控制信號列在框圖外。 18. 解：該中斷系統(tǒng)可以實(shí)行5重中斷，中斷優(yōu)先級的順序是，優(yōu)先權(quán)1最高，主程序運(yùn)行于最低優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先權(quán)為6）。圖B3.2中出現(xiàn)了4重中斷。圖B3.2中中斷過程如下：主程序運(yùn)行到T1時刻，響應(yīng)優(yōu)先權(quán)4的中斷源的中斷請求并進(jìn)行中斷服務(wù)；到T3時刻，優(yōu)先權(quán)4的中斷服務(wù)還未結(jié)束，但又出現(xiàn)了優(yōu)先權(quán)3的中斷源的中斷請求；暫停優(yōu)先權(quán)4的中斷服務(wù)，而響應(yīng)優(yōu)先權(quán)3的中斷。到T4時刻，又被優(yōu)先權(quán)2的中斷源所中斷，直到T6時刻，返回優(yōu)先權(quán)3

58、的服務(wù)程序，到T7時刻，又被優(yōu)先權(quán)1的中斷源所中斷，到T8時刻，優(yōu)先權(quán)19. 的中斷服務(wù)完畢，返回優(yōu)先權(quán)3的服務(wù)程序，直到T10優(yōu)先權(quán)3的中斷服務(wù)結(jié)束，返回優(yōu)先權(quán)4的服務(wù)程序，優(yōu)先權(quán)4的服務(wù)程序到T11結(jié)束，最后返回主程序。圖B3.2中，優(yōu)先權(quán)3的服務(wù)程序被中斷2次，而優(yōu)先權(quán)5的中斷又產(chǎn)生。證明：當(dāng) x 0 時，x0 = 0 ， x補(bǔ)1x2xn = xi 2-i =x當(dāng) x x 0時，即x為正小數(shù)，則 1 x 補(bǔ) = x 0 因?yàn)檎龜?shù)的補(bǔ)碼等于正數(shù)本身，所以 1 x 0.x1x2xn 0 ， x0 = 0當(dāng)1 x - 1時，即x為負(fù)小數(shù)，根據(jù)補(bǔ)碼定義有： 2 x 補(bǔ) = 2 + x 1 （mo

59、d2）即 2 x0.x1x2xn 1 ，xn= 1所以 正數(shù)： 符號位 x0 = 0 負(fù)數(shù)： 符號位 x0 = 1若 1 x0 ， x0 = 0，則 x 補(bǔ) = 2 x0 + x = x若 - 1 x 0， x0 = 1，則 x 補(bǔ) = 2 x0 + x = 2 + x所以有 x 補(bǔ) = 2 x0 + x ，x0 = 44解： （1）組成最低四位的74181進(jìn)位輸出為： C4 = Cn+4 = G + P Cn = G + P C0 ,C0為向第0位進(jìn)位。 其中，G = y3 + y2x3 + y1x2x3 + y0 x1x2x3 P = x0 x1x2x3 所以，C5 = y4 + x4C4

60、 C6 = y5 + x5C5 = y5 + x5y4 + x5y4C4 (2) 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)門延遲時間為T，“與或非” T，則進(jìn)位信號C0由最低位傳至C6需經(jīng)一個反向器、兩極“與或非”門，故產(chǎn)生C6的最長延遲時間為： T + 21.5T = 4T （3）最長求和時間應(yīng)從施加操作數(shù)到ALU算起：第一片74181有3級“與或非”門（產(chǎn)生控制參數(shù)x0 ,y0 和Cn+4），第二、三片74181共2級反向器和2級“與或非”門（進(jìn)位鏈），第四片7181求和邏輯（1級與或非門和1級半加器，設(shè)其延遲時間為3T），故總的加法時間為： t0 = 31.5T + 2T + 21.5T + 1.5T + 3T = 14