計算機組成原理(四版)本科生試題庫整理附答案

1、控制信號，例中 屮表示控制信號，例中 屮表示y寄存器的輸入控制信號，Ro為寄存器Ri的輸出控制信號，未標字符的線29 設(shè)由S, E, M三個域組成的一個32位二進制字所表示的非零規(guī)格化數(shù)x，真值表示為x = (-1)s XX 2E-127問：它所能表示的規(guī)格化最大正數(shù)、最小正數(shù)、最大負數(shù)、最小負數(shù)是多少(2)最小正數(shù)0 11 111111111 111 111 111 111 111 11111解：(1)最大正數(shù)X = 1+(1-2-23)(2)最小正數(shù)0 11 111111111 111 111 111 111 111 11111解：(1)最大正數(shù)X = 1+(1-2-23) X20 00

2、000000 000 000 000 000 000 000CX=X2-12800(4)最大負數(shù)1 111 11111111 111 111 111 111 111111 11(3)最小負數(shù)23X= -1+(1-2- ) X21 00 000000000 000 000 000 000 000000 00X=X2-12830 畫出單級中斷處理過程流程圖(含指令周期)nn團9 圖2所示為雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路,1pmDV1Rq rnn團9 圖2所示為雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路,1pmDV1Rq rIFT；：】MU.GUKjIR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

3、號控AR為地址寄存DR為數(shù)據(jù)緩沖器，ALU由加、制信號決定完種操作，控制G控制的是一 電路。另外， 標注有小圈表制)， 器， 寄存 減控 成何 信號 個門 線上 示有15 圖1為某機運算器框圖， BUSBUS為3條總線，期于信號如 a、h、LDRLDR、SoS3等均為電位或脈沖控制 信號。3 位 3 位 5 位 4 位 3 位 2 位XXXXXXXXXXXXXXXXX:XXXX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)源操作數(shù)運算操作移位門直接控制字段字段字段字段字段001a,001eMS0Si S2S3L, R,i,j,LDR010fS, N+1010b,0

4、11gLDR100h011c,LDR100d,LDR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。乩非流水線時空圖j標扯流水線時空圖G雄杯星瀟水線時牢圖V .1 SKfj廿t 11片hL乩非流水線時空圖j標扯流水線時空圖G雄杯星瀟水線時牢圖V .1 SKfj廿t 11片hL14hXlTlt 1hhr i-t4b【Itk空跖a：埔州旬法術(shù)裁刊唯冏時卸T河非流水拔號誠*規(guī)別ttS：的宓據(jù)遁雄CPU的數(shù)據(jù)通路如圖1所示。運算 器中R0R3為

5、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（具有加1功能），S：的宓據(jù)遁雄位或脈沖），如 LR）表示讀出Ro寄存器，SR表示寫入R）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TiT4四個時鐘信號，寄存器打入信號必須注明時鐘序號）四、計算題（10分）CPU執(zhí)打一段程庫時，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gch

6、g存儲周期九主存存儲周期為200ns;”求cache/主存系 統(tǒng)的效率和平均訪問時眉h. 盤中柬 H = Ndi Nc + N） = 2400/（2401】+ 200） = 0M6KO.9AA.存慢 I cache 的倍率 i r = in / L = 200ns / 40t）s = 5訪河效率：e1 Mr + （1 -r）H - 1 /5 + （1 -5）X0.968 = 83.3ft平均訪問時 |n| : t., = IJr =/c28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（具有自增功能），DM為數(shù)據(jù)存儲器（受 R/W信號控制），AR為地址寄存器，DR為數(shù)據(jù)

7、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，線上標注有小圈表示有控制信號，例中yi表示yP,GR/W=1DF0,GR2o,GRo,G+ P,GR/W=1DF0,GR2o,GRo,G+ , G“SUB R3, R指令完成（RJ （R3） Ro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，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R

8、0和R2中，相加結(jié)果放在 R0中。指令周期流程圖圖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 16臺這樣的磁盤，請給出適當?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- r,可求得：N=C/r=983040- （3600/60）=16384（字

9、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：2017 169 84 30臺號 丨 柱面號盤面號 I 扇區(qū)號磁盤總存儲容量為：隔16X 20 X 203 X 16384=40 （字節(jié)）隔設(shè)微指令的微命令字段為12位，判別字段和45 圖1所示為傳送（MOVOP碼IRolR100）、加法（ADD OP碼 IR0IR101）、取反（COM OP碼 IR0IR110）、十進制加 法（ADT OP碼IR0IR1H）四條指令的微程序流程圖，每一 框表示一個CPU周期。其中rs,r d為8個通用寄存器 咼局

10、， 每個CPU周期含4個時鐘脈沖T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（二進制編碼表示）。寫出微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達式和轉(zhuǎn)移邏輯圖。畫出微程序控制器結(jié)構(gòu)圖。解：（3）因EPROMS量為16單元，微地址寄存器 4位即可，設(shè)為 訃3訃0七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）微指令序號當前微地址下一微地址100001000210000000310010000410100000510111111611110000701000000（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