南陽理工學院計算機組成原理試卷A及答案

南陽理工學院2011——2012學年第二學期試卷（A卷）（附答案）一、單項選擇題〖每小題2分，共計40分〗1、不屬于馮·諾依曼機工作基本方式特點的是（）。A指令和數(shù)據(jù)用二進制表示B按地址訪問并順序執(zhí)行指令C以運算器為中心D以存儲器為中心2、在機器數(shù)（）中，零的表示形式與真值的絕對值相同。A原碼B補碼C移碼D反碼3、執(zhí)行指令由（）部件來實現(xiàn)。A控制單元B指令寄存器C程序計數(shù)器D通用寄存器…4、當前的CPU由（）組成。A控制器B控制器、運算器、cache業(yè)線C運算器、主存D控制器、ALU、主存專…5、定點數(shù)補碼加法運算中，（）時表示數(shù)據(jù)發(fā)生了溢出。A雙符號位相同B雙符號位不同…C正負相加D兩個負數(shù)相加6、在集中式總線仲裁中，（）方式對電路故障最敏感。A菊花鏈B獨立請求C計數(shù)器定時查詢D分布式仲裁7、CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是（）。A地址寄存器B數(shù)據(jù)寄存器C程序計數(shù)器D指令寄存器8、計算機硬件能直接執(zhí)行的只有（）。A符號語言B機器語言C匯編語言D機器語言和匯編語言9、流水線中造成控制相關的原因是執(zhí)行（）指令而引起。A轉(zhuǎn)移B訪內(nèi)C算邏D傳送10、以下說法正確的是（）。A每條指令由一條微指令來執(zhí)行B每條指令由一段微程序來執(zhí)行C每條微指令由一條機器指令來執(zhí)行D每個微程序由若干條機器指令組成11、下面哪種尋址方式在指令執(zhí)行階段不訪存（）。A直接尋址B立即尋址C隱含尋址D間接尋址12、定點8位二進制數(shù)，采用補碼表示時，數(shù)的表示范圍是（）。A-128~127B-129~128C-127~+127D-128~+12813、某DRAM芯片，其存儲容量為1024×8位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線的數(shù)目是（）。A8，512B512，8C10，8D10，414、在定點二進制運算器中，減法運算一般通過（）來實現(xiàn)。A原碼運算的二進制減法器B補碼運算的二進制減法器C原碼運算的十進制加法器D補碼運算的二進制加法器15、主存貯器和CPU之間增加cache的目的是（）。A解決CPU和主存之間的速度匹配問題B擴大主存貯器容量C擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量D既擴大主存貯器容量，又擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量…16、雙端口存儲器在（）情況下會發(fā)生讀/寫沖突。A左端口與右端口的地址碼不同…B左端口與右端口的地址碼相同C左端口與右端口的數(shù)據(jù)碼不同D左端口與右端口的數(shù)據(jù)碼相同17、以下四種類型指令中，執(zhí)行時間最長的是（）。A.RR型指令B.RS型指令C.SS型指令D.程序控制指令18、發(fā)生中斷請求的條件是（）。A一條機器指令執(zhí)行結(jié)束B一次I/O操作結(jié)束C機器內(nèi)部發(fā)生故障D一次DMA操作結(jié)束19、周期挪用方式常用于（）方式的輸入/輸出中。ADMAB中斷C程序傳送D通道20、當采用（）對設備進行編址情況下，不需要專門的I/O指令組。A統(tǒng)一編址法B單獨編址法…C兩者都是D兩者都不是二、簡答題〖第4題6分，第5題4分，其余每題5分，共計30分〗1、現(xiàn)代計算機系統(tǒng)如何進行多級劃分？2、簡述cache的基本工作原理？3、簡述指令取指周期中CPU內(nèi)部的動作流程？4、簡述總線接口具有哪些功能？5、簡述外圍設備和CPU之間信息交換的四種方式及其主要思想？6、簡述向量地址和入口地址的區(qū)別？三、計算題〖1-4題每題5分，第5題10分，共計30分〗1、設已知x=-0.1011，y=-0.1101，采用Booth算法計算[x*y]補。2、設x=2-101*(-0.101000)，y=2-100*(+0.111011)，假設階符取2位，階碼的數(shù)值部分取3位，數(shù)符取2位，尾數(shù)的數(shù)值部分取6位，求x-y。3、某計算機字長為32位，主存容量為64M字，采用單字長單地址指令，共有40條指令。試采用直接、立即、變址、相對4種尋址方式設計指令格式。4、磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上、最下兩個面不用。存儲區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分。問：(1)共有多少柱面?(2)盤組總存儲容量是多少?(3)數(shù)據(jù)傳輸率是多少?5、Itisassumedthatthemainmemorycapacityis512K*16bit,cachecapacityis4096*16bit,theblocksizeis4words,andeachwordis16bit,memoryaccessaddressiswordaddress.(1)Ifweusedirectmappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.(2)Ifweusefullyassociativemappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.(3)Ifweusetwo-wayset-associativemappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.(4)Nowthemainmemorycapacityis512K*32bit,theblocksizeremainsunchanged,ifweusefour-wayset-associativemappingmode,pleasedesigntheaddressformatofmainmemory.南陽理工學院2011——2012學年第二學期試卷（A卷）一、單項選擇題（每小題2分，共計40分）1-5DBABB6-10ACBAB11-15BACDA16-20BCAAA二、簡答題（第4題6分，第5題4分，其余每題5分，共計30分）1、現(xiàn)代計算機系統(tǒng)如何進行多級劃分？①第一級是微程序設計級，它是硬件級，由機器指令直接執(zhí)行微指令。（1分）②第二級是一般機器級，由程序解釋機器指令系統(tǒng)。（1分）③第三級是操作系統(tǒng)級，由操作系統(tǒng)實現(xiàn)。（1分）○4第四級是匯編語言級，為程序員提供一種符號形式語言，減少程序編寫的復雜性。（1分）○5第五級是高級語言級，面向用戶，方便用戶編寫應用程序。（1分）2、簡述cache的基本工作原理？○1CPU和cache之間的數(shù)據(jù)交換以字為單位，cache與主存之間的數(shù)據(jù)交換以塊為單位。（1分）○2當CPU讀取主存中一個字時，便發(fā)出此字的內(nèi)存地址到cache和主存。（1分）○3cache控制邏輯依據(jù)地址判斷此字是否在cache中，若是則將此字傳送給CPU。（1分）○4若不是，則利用主存讀周期將此字從主存讀出送到CPU。（1分）○5同時，將含有這個字的整個數(shù)據(jù)塊從主存讀出送到cache中。（1分）3、簡述指令取指周期中CPU內(nèi)部的動作流程？①程序計數(shù)器PC中裝入第一條指令地址。（1分）②PC的內(nèi)容被放到指令地址總線上，對指存譯碼并啟動讀命令。（1分）③從地址讀出指令并通過指令總線裝入IR。（1分）④PC內(nèi)容加1，為取下一條指令做準備。（1分）⑤IR中的操作碼被譯碼，CPU識別出指令。（1分）4、簡述總線接口具有哪些功能？①控制：靠指令信息控制外圍設備的動作。（1分）②緩沖：補償各種設備在速度上的差異。（1分）③狀態(tài)：監(jiān)視外圍設備的工作狀態(tài)并保存狀態(tài)信息。（1分）④轉(zhuǎn)換：完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以便于數(shù)據(jù)在外設和CPU之間正確傳送。（1分）⑤整理：完成特殊功能，如修改字計數(shù)器。（1分）○6程序中斷：當外設向CPU請求某種動作時，產(chǎn)生中斷請求信號到CPU。（1分）5、簡述外圍設備和CPU之間信息交換的四種方式及其主要思想？①程序查詢方式，數(shù)據(jù)在CPU和外設之間的傳送在CPU主動控制下進行的；（1分）②程序中斷方式，中斷發(fā)生時CPU暫?，F(xiàn)行程序轉(zhuǎn)向中斷服務程序；（1分）③DMA方式，直接存儲器存取，DMA控制器控制內(nèi)存和外設之間的數(shù)據(jù)傳送，整個傳送過程不需要CPU參與；（1分）④通道方式，通道統(tǒng)一管理外設和外設與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送。（1分）6、簡述向量地址和入口地址的區(qū)別？○1CPU響應中斷時，由硬件產(chǎn)生一個固定的地址，該地址為向量地址。（2分）○2向量地址指出每個中斷源設備的中斷服務程序入口地址，該方法叫做向量中斷。（2分）○3每個中斷源分別有一個中斷服務程序，每個中斷服務程序又有自己的向量地址。（1分）三、計算題（每題5分，共計20分）1、設已知x=-0.1011，y=-0.1101，采用Booth算法計算[x*y]補。解：[x]補=1.0101，[y]補=1.0011，[-x]補=0.1011（1分）列表求解，算術(shù)右移4次，過程略。（4分）最后結(jié)果為[x*y]補=0.10001111。2、設x=2-101*(-0.101000)，y=2-100*(+0.111011)，假設階符取2位，階碼的數(shù)值部分取3位，數(shù)符取2位，尾數(shù)的數(shù)值部分取6位，求x-y。解：[x]補=11,011；11.011000，[y]補=11,100；00.111011（1分）○1對階。Δj=-1，x的尾數(shù)右移一位，階碼加1，[x]補=11,100；11.101100.（1分）○2求和。[x-y]補=11,100；10.110001.（1分）○3規(guī)格化。右規(guī)后[x-y]補=11,101；11.011000(1)。（1分）○4舍入處理。采用0舍1入法。[x-y]補=11,101；11.011001.（1分）3、某計算機字長為32位，主存容量為64M字，采用單字長單地址指令，共有40條指令。試采用直接、立即、變址、相對4種尋址方式設計指令格式。解：40條指令至少需要操作碼字段6位，剩下的長度為26位。主存容量為64M字，尋址方式有4種，尋址字段2位，格式如下：（1分）31262524230操作碼OPXDX=00，直接尋址，有效地址E=D。（1分）X=01，立即尋址，D字段為立即數(shù)。（1分）X=10，變址尋址，有效地址E=（RX）+D（可尋址64M個存儲單元）。（1分）X=11，相對尋址，有效地址E=（PC）+D（可尋址64M個存儲單元）。（1分）RX為變址寄存器（32位），PC為程序計數(shù)器（32位），位移量D可正可負。4、磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上、最下兩個面不用。存儲區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分。問：(1)共有多少柱面?(2)盤組總存儲容量是多少?(3)數(shù)據(jù)傳輸率是多少?解:(1)有效存儲區(qū)域=16.5-11=5.5(cm)因為道密度=40道/cm，所以40×5.5=220道，即220個圓柱面。（1分）(2)內(nèi)層磁道周長為2πR=2×3.14×11=69.08(cm)每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B（1分）每面信息量=3454B×220=759880B盤組總?cè)萘?759880B×10=7598800B（1分）(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rN，N為每條磁道容量，N=3454B；r為磁盤轉(zhuǎn)速，r=6000轉(zhuǎn)/60秒=100轉(zhuǎn)/秒。（1分）Dr=rN=100*3454B=345400B/s。（1分）四、綜合應用題（每題各10分，共計10分，09網(wǎng)工1-5班做第1題，11網(wǎng)工（升）做第2題）1、假設主存容量為512K*16位，Cache容量為4096*16位，塊長為4個16位的字，訪存地址為字地址。（1）在直接映射方式下，設計主存的地址格式。（2）在全相聯(lián)映射方式下，設計主存的地址格式。（3）在二路組相聯(lián)映射方式下，設計主存的地址格式。（4）若主存容量為512K*32位，塊長不變，在四路組相聯(lián)映射方式下，設計主存的地址格式。解：（1）根據(jù)cache容量得到cache字地址為12位。根據(jù)塊長為4，且訪存地址為字地址，得字塊內(nèi)地址為2位，即b=2，且cache有4096/4=1024=210塊，即c=10。根據(jù)主存容量512K=219字，得主存字地址為19位。在直接映射方式下，主存字塊標記為19-12=7。（2分）（2）在全相聯(lián)映射方式下，主存字塊標記為19-b=19-2=17位。（2分）（3）根據(jù)二路組相聯(lián)的條件，一組內(nèi)有2塊，cache共分1024/2=512=2q組，即q=9，主存字塊標記為19-q-b=8位。（1分）（4）若主存容量為512K*32位，塊長不變，訪存地址仍為字地址，則主存容量可寫為1024K*16位，得主存地址為20位。由四路組相聯(lián)，cache共分1024/4=256=2q組，