南陽(yáng)理工學(xué)院計(jì)算機(jī)組成原理試卷A及答案

南陽(yáng)理工學(xué)院2011——2012學(xué)年第二學(xué)期試卷（A卷）（附答案）一、單項(xiàng)選擇題〖每小題2分，共計(jì)40分〗1、不屬于馮·諾依曼機(jī)工作基本方式特點(diǎn)的是（）。A指令和數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示B按地址訪(fǎng)問(wèn)并順序執(zhí)行指令C以運(yùn)算器為中心D以存儲(chǔ)器為中心2、在機(jī)器數(shù)（）中，零的表示形式與真值的絕對(duì)值相同。A原碼B補(bǔ)碼C移碼D反碼3、執(zhí)行指令由（）部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。A控制單元B指令寄存器C程序計(jì)數(shù)器D通用寄存器…4、當(dāng)前的CPU由（）組成。A控制器B控制器、運(yùn)算器、cache業(yè)線(xiàn)C運(yùn)算器、主存D控制器、ALU、主存專(zhuān)…5、定點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼加法運(yùn)算中，（）時(shí)表示數(shù)據(jù)發(fā)生了溢出。A雙符號(hào)位相同B雙符號(hào)位不同…C正負(fù)相加D兩個(gè)負(fù)數(shù)相加6、在集中式總線(xiàn)仲裁中，（）方式對(duì)電路故障最敏感。A菊花鏈B獨(dú)立請(qǐng)求C計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)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(jì)數(shù)器D指令寄存器8、計(jì)算機(jī)硬件能直接執(zhí)行的只有（）。A符號(hào)語(yǔ)言B機(jī)器語(yǔ)言C匯編語(yǔ)言D機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言9、流水線(xiàn)中造成控制相關(guān)的原因是執(zhí)行（）指令而引起。A轉(zhuǎn)移B訪(fǎng)內(nèi)C算邏D傳送10、以下說(shuō)法正確的是（）。A每條指令由一條微指令來(lái)執(zhí)行B每條指令由一段微程序來(lái)執(zhí)行C每條微指令由一條機(jī)器指令來(lái)執(zhí)行D每個(gè)微程序由若干條機(jī)器指令組成11、下面哪種尋址方式在指令執(zhí)行階段不訪(fǎng)存（）。A直接尋址B立即尋址C隱含尋址D間接尋址12、定點(diǎn)8位二進(jìn)制數(shù)，采用補(bǔ)碼表示時(shí)，數(shù)的表示范圍是（）。A-128~127B-129~128C-127~+127D-128~+12813、某DRAM芯片，其存儲(chǔ)容量為1024×8位，該芯片的地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的數(shù)目是（）。A8，512B512，8C10，8D10，414、在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過(guò)（）來(lái)實(shí)現(xiàn)。A原碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器B補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器C原碼運(yùn)算的十進(jìn)制加法器D補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)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(wèn)題B擴(kuò)大主存貯器容量C擴(kuò)大CPU中通用寄存器的數(shù)量D既擴(kuò)大主存貯器容量，又?jǐn)U大CPU中通用寄存器的數(shù)量…16、雙端口存儲(chǔ)器在（）情況下會(huì)發(fā)生讀/寫(xiě)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(lèi)型指令中，執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)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(qǐng)求的條件是（）。A一條機(jī)器指令執(zhí)行結(jié)束B(niǎo)一次I/O操作結(jié)束C機(jī)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(dāng)采用（）對(duì)設(shè)備進(jìn)行編址情況下，不需要專(zhuān)門(mén)的I/O指令組。A統(tǒng)一編址法B單獨(dú)編址法…C兩者都是D兩者都不是二、簡(jiǎn)答題〖第4題6分，第5題4分，其余每題5分，共計(jì)30分〗1、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何進(jìn)行多級(jí)劃分？2、簡(jiǎn)述cache的基本工作原理？3、簡(jiǎn)述指令取指周期中CPU內(nèi)部的動(dòng)作流程？4、簡(jiǎn)述總線(xiàn)接口具有哪些功能？5、簡(jiǎn)述外圍設(shè)備和CPU之間信息交換的四種方式及其主要思想？6、簡(jiǎn)述向量地址和入口地址的區(qū)別？三、計(jì)算題〖1-4題每題5分，第5題10分，共計(jì)30分〗1、設(shè)已知x=-0.1011，y=-0.1101，采用Booth算法計(jì)算[x*y]補(bǔ)。2、設(shè)x=2-101*(-0.101000)，y=2-100*(+0.111011)，假設(shè)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(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為32位，主存容量為64M字，采用單字長(zhǎng)單地址指令，共有40條指令。試采用直接、立即、變址、相對(duì)4種尋址方式設(shè)計(jì)指令格式。4、磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上、最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)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(wèn)：(1)共有多少柱面?(2)盤(pán)組總存儲(chǔ)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(yáng)理工學(xué)院2011——2012學(xué)年第二學(xué)期試卷（A卷）一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共計(jì)40分）1-5DBABB6-10ACBAB11-15BACDA16-20BCAAA二、簡(jiǎn)答題（第4題6分，第5題4分，其余每題5分，共計(jì)30分）1、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何進(jìn)行多級(jí)劃分？①第一級(jí)是微程序設(shè)計(jì)級(jí)，它是硬件級(jí)，由機(jī)器指令直接執(zhí)行微指令。（1分）②第二級(jí)是一般機(jī)器級(jí)，由程序解釋機(jī)器指令系統(tǒng)。（1分）③第三級(jí)是操作系統(tǒng)級(jí)，由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。（1分）○4第四級(jí)是匯編語(yǔ)言級(jí)，為程序員提供一種符號(hào)形式語(yǔ)言，減少程序編寫(xiě)的復(fù)雜性。（1分）○5第五級(jí)是高級(jí)語(yǔ)言級(jí)，面向用戶(hù)，方便用戶(hù)編寫(xiě)應(yīng)用程序。（1分）2、簡(jiǎn)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(dāng)CPU讀取主存中一個(gè)字時(shí)，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(shí)，將含有這個(gè)字的整個(gè)數(shù)據(jù)塊從主存讀出送到cache中。（1分）3、簡(jiǎn)述指令取指周期中CPU內(nèi)部的動(dòng)作流程？①程序計(jì)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(xiàn)上，對(duì)指存譯碼并啟動(dòng)讀命令。（1分）③從地址讀出指令并通過(guò)指令總線(xiàn)裝入IR。（1分）④PC內(nèi)容加1，為取下一條指令做準(zhǔn)備。（1分）⑤IR中的操作碼被譯碼，CPU識(shí)別出指令。（1分）4、簡(jiǎn)述總線(xiàn)接口具有哪些功能？①控制：靠指令信息控制外圍設(shè)備的動(dòng)作。（1分）②緩沖：補(bǔ)償各種設(shè)備在速度上的差異。（1分）③狀態(tài)：監(jiān)視外圍設(shè)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(shè)和CPU之間正確傳送。（1分）⑤整理：完成特殊功能，如修改字計(jì)數(shù)器。（1分）○6程序中斷：當(dāng)外設(shè)向CPU請(qǐng)求某種動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)到CPU。（1分）5、簡(jiǎn)述外圍設(shè)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(xún)方式，數(shù)據(jù)在CPU和外設(shè)之間的傳送在CPU主動(dòng)控制下進(jìn)行的；（1分）②程序中斷方式，中斷發(fā)生時(shí)CPU暫?，F(xiàn)行程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序；（1分）③DMA方式，直接存儲(chǔ)器存取，DMA控制器控制內(nèi)存和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送，整個(gè)傳送過(guò)程不需要CPU參與；（1分）④通道方式，通道統(tǒng)一管理外設(shè)和外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送。（1分）6、簡(jiǎn)述向量地址和入口地址的區(qū)別？○1CPU響應(yīng)中斷時(shí)，由硬件產(chǎn)生一個(gè)固定的地址，該地址為向量地址。（2分）○2向量地址指出每個(gè)中斷源設(shè)備的中斷服務(wù)程序入口地址，該方法叫做向量中斷。（2分）○3每個(gè)中斷源分別有一個(gè)中斷服務(wù)程序，每個(gè)中斷服務(wù)程序又有自己的向量地址。（1分）三、計(jì)算題（每題5分，共計(jì)20分）1、設(shè)已知x=-0.1011，y=-0.1101，采用Booth算法計(jì)算[x*y]補(bǔ)。解：[x]補(bǔ)=1.0101，[y]補(bǔ)=1.0011，[-x]補(bǔ)=0.1011（1分）列表求解，算術(shù)右移4次，過(guò)程略。（4分）最后結(jié)果為[x*y]補(bǔ)=0.10001111。2、設(shè)x=2-101*(-0.101000)，y=2-100*(+0.111011)，假設(shè)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(bǔ)=11,011；11.011000，[y]補(bǔ)=11,100；00.111011（1分）○1對(duì)階。Δj=-1，x的尾數(shù)右移一位，階碼加1，[x]補(bǔ)=11,100；11.101100.（1分）○2求和。[x-y]補(bǔ)=11,100；10.110001.（1分）○3規(guī)格化。右規(guī)后[x-y]補(bǔ)=11,101；11.011000(1)。（1分）○4舍入處理。采用0舍1入法。[x-y]補(bǔ)=11,101；11.011001.（1分）3、某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為32位，主存容量為64M字，采用單字長(zhǎng)單地址指令，共有40條指令。試采用直接、立即、變址、相對(duì)4種尋址方式設(shè)計(jì)指令格式。解：40條指令至少需要操作碼字段6位，剩下的長(zhǎng)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(gè)存儲(chǔ)單元）。（1分）X=11，相對(duì)尋址，有效地址E=（PC）+D（可尋址64M個(gè)存儲(chǔ)單元）。（1分）RX為變址寄存器（32位），PC為程序計(jì)數(shù)器（32位），位移量D可正可負(fù)。4、磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上、最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)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(wèn)：(1)共有多少柱面?(2)盤(pán)組總存儲(chǔ)容量是多少?(3)數(shù)據(jù)傳輸率是多少?解:(1)有效存儲(chǔ)區(qū)域=16.5-11=5.5(cm)因?yàn)榈烂芏?40道/cm，所以40×5.5=220道，即220個(gè)圓柱面。（1分）(2)內(nèi)層磁道周長(zhǎng)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(pán)組總?cè)萘?759880B×10=7598800B（1分）(3)磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rN，N為每條磁道容量，N=3454B；r為磁盤(pán)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(yīng)用題（每題各10分，共計(jì)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(shè)主存容量為512K*16位，Cache容量為4096*16位，塊長(zhǎng)為4個(gè)16位的字，訪(fǎng)存地址為字地址。（1）在直接映射方式下，設(shè)計(jì)主存的地址格式。（2）在全相聯(lián)映射方式下，設(shè)計(jì)主存的地址格式。（3）在二路組相聯(lián)映射方式下，設(shè)計(jì)主存的地址格式。（4）若主存容量為512K*32位，塊長(zhǎng)不變，在四路組相聯(lián)映射方式下，設(shè)計(jì)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(zhǎng)為4，且訪(fǎng)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(biāo)記為19-12=7。（2分）（2）在全相聯(lián)映射方式下，主存字塊標(biāo)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(biāo)記為19-q-b=8位。（1分）（4）若主存容量為512K*32位，塊長(zhǎng)不變，訪(fǎng)存地址仍為字地址，則主存容量可寫(xiě)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，