哈工大計算機(jī)組成原理試卷1及答案

..精選實用文檔..精選哈工大學(xué)年秋季學(xué)期計算機(jī)組成原理試題..精選實用文檔..精選一、填空〔12分〕某浮點數(shù)基值為2，階符1位，階碼3位，數(shù)符1位，尾數(shù)7位，階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示，尾數(shù)采用規(guī)格化形式，用十進(jìn)制數(shù)寫出它所能表示的最大正數(shù)，非0最小正數(shù)，最大負(fù)數(shù)，最小負(fù)數(shù)。變址尋址和基址尋址的區(qū)別是：在基址尋址中，基址存放器提供，指令提供；而在變址尋址中，變址存放器提供，指令提供。影響流水線性能的因素主要反映在和兩個方面。設(shè)機(jī)器數(shù)字長為16位〔含1位符號位〕。假設(shè)1次移位需10ns，一次加法需10ns，那么補(bǔ)碼除法需時間，補(bǔ)碼BOOTH算法最多需要時間。CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫，它通常包含假設(shè)干個，而后者又包含假設(shè)干個。組成多級時序系統(tǒng)。二、名詞解釋(8分)微程序控制存儲器帶寬RISC中斷隱指令及功能..精選實用文檔..精選三、簡答〔18分〕1.完整的總線傳輸周期包括哪幾個階段？簡要表達(dá)每個階段的工作。2.設(shè)主存容量為1MB，Cache容量為16KB，每字塊有16個字，每字32位。(1)假設(shè)Cache采用直接相聯(lián)映像，求出主存地址字段中各段的位數(shù)。(2)假設(shè)Cache采用四路組相聯(lián)映像，求出主存地址字段中各段的位數(shù)。3.某機(jī)有五個中斷源，按中斷響應(yīng)的優(yōu)先順序由高到低為L0,L1,L2,L3,L4，現(xiàn)要求優(yōu)先順序改為L3,L2,L4,L0,L1，寫出各中斷源的屏蔽字。中斷源屏蔽字01234L0L1L2L3L4..精選實用文檔..精選4.某機(jī)主存容量為4M×16位，且存儲字長等于指令字長，假設(shè)該機(jī)的指令系統(tǒng)具備120種操作。操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、立即、相對四種尋址方式?！?〕畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；〔2〕該指令直接尋址的最大范圍；〔3〕一次間址的尋址范圍；〔4〕相對尋址的尋址范圍。四、〔6分〕設(shè)階碼取3位，尾數(shù)取6位〔均不包括符號位〕，按浮點補(bǔ)碼運算規(guī)那么計算 [25]+[24]五、畫出DMA方式接口電路的根本組成框圖，并說明其工作過程〔以輸入設(shè)備為例〕?！?分〕..精選實用文檔..精選六、〔10分〕設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用作訪存控制信號，用作讀寫控制信號，現(xiàn)有以下存儲芯片：RAM：1K×8位、2K×4位、4K×8位ROM：2K×8位、4K×8位以及74138譯碼器和各種門電路〔自定〕，畫出CPU與存儲器連接圖。要求：〔1〕最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，與其相鄰2K地址空間為用戶程序區(qū)。〔2〕合理選用上述存儲芯片，說明各選幾片？寫出每片存儲芯片的地址范圍。〔3〕詳細(xì)畫出存儲芯片的片選邏輯。..精選實用文檔..精選74138七、假設(shè)CPU在中斷周期用堆棧保存程序斷點，且進(jìn)棧時棧指針減一，出棧時棧指針加一。試寫出中斷返回指令〔中斷效勞程序的最后一條指令〕，在取指階段和執(zhí)行階段所需的全部微操作命令及節(jié)拍安排。假設(shè)采用微程序控制，那么還需要增加哪些微操作?！?0分〕..精選實用文檔..精選八、除了采用高速芯片外，從計算機(jī)的各個子系統(tǒng)的角度分析，指出6種以上提高整機(jī)速度的措施。〔8分〕計算機(jī)組成原理試題答案一、填空〔12分〕1．127；1/512；-1/512-1/32768；-128。2．基地址；形式地址；基地址；形式地址。..精選實用文檔..精選3．訪存沖突；相關(guān)問題。4．300ns；310ns。5．指令周期；機(jī)器周期；節(jié)拍。二、名詞解釋(8分)1．微程序控制答：采用與存儲程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機(jī)器指令編寫成一個微程序，每一個微程序包含假設(shè)干條微指令，每一條指令包含一個或多個微操作命令。2．存儲器帶寬答：每秒從存儲器進(jìn)出信息的最大數(shù)量，單位可以用字/秒或字節(jié)/秒或位/秒來表示。3．RISC答：RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機(jī)，通過有限的指令條數(shù)簡化處理器設(shè)計，已到達(dá)提高系統(tǒng)執(zhí)行速度的目的。4．中斷隱指令及功能答：中斷隱指令是在機(jī)器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護(hù)程序斷點、尋找中斷效勞程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。三、簡答〔18分〕1．答：總線在完成一次傳輸周期時，可分為四個階段：申請分配階段：由需要使用總線的主模塊〔或主設(shè)備〕提出申請，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)決定下一傳輸周期的總線使用權(quán)授于某一申請者；尋址階段：取得了使用權(quán)的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模塊〔或從設(shè)備〕的存儲地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動參與本次傳輸?shù)膹哪K；傳數(shù)階段：主模塊和從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊；結(jié)束階段：主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權(quán)。2．答：〔1〕假設(shè)Cache采用直接相聯(lián)映像：字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。Cache中含有256個字塊，所以字塊地址位數(shù)c=8。主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。主存字塊標(biāo)記位數(shù)t=6?！?〕假設(shè)Cache采用四路組相聯(lián)映像，字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。每組含有四個字塊，每組含256個字節(jié)。Cache中含有64個字塊，所以組地址位數(shù)q=6。主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。主存字塊標(biāo)記位數(shù)t=8。3．答：..精選實用文檔..精選設(shè)屏蔽位為“1〞時表示對應(yīng)的中斷源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中斷源屏蔽字01234L0L1L2L3L401000000001100111101110004．答：〔1〕指令字長16位，操作碼為7位，尋址特征位2位，地址碼7位；〔2〕-64~63；〔3〕216；〔4〕216．四、〔6分〕答：被加數(shù)為 0,101;0.100100，[x]補(bǔ)=00,101;00.100100加數(shù)為 0,100;1.010100，[y]補(bǔ)=00,100;10100〔1〕對階：[△j]補(bǔ)=[jx]補(bǔ)-[jy]補(bǔ)=00,101+11,100=00,001即△j=1，那么y的尾數(shù)向右移一位，階碼相應(yīng)加1，即[y]’補(bǔ)=00,101;11.101010②求和+=+[Sy]補(bǔ)=00.100100+11.101010=00.001110即 [x+y]補(bǔ)=00,101;00.001110尾數(shù)出現(xiàn)“〞，需左規(guī)。③規(guī)格化左規(guī)后得[x+y]補(bǔ)=00,011;00.111000∴[x+y]補(bǔ)=00,111;00.111000五、〔8分〕答：DMA方式接口電路的根本組成框圖如下：..精選實用文檔..精選以數(shù)據(jù)輸入為例，具體操作如下：①從設(shè)備讀入一個字到DMA的數(shù)據(jù)緩沖存放器BR中，表示數(shù)據(jù)緩沖存放器“滿〞〔如果I/O設(shè)備是面向字符的，那么一次讀入一個字節(jié)，組裝成一個字〕；②設(shè)備向DMA接口發(fā)請求〔DREQ〕；③DMA接口向CPU申請總線控制權(quán)〔HRQ〕；④CPU發(fā)回HLDA信號，表示允許將總線控制權(quán)交給DMA接口；⑤將DMA主存地址存放器中的主存地址送地址總線；⑥通知設(shè)備已被授予一個DMA周期〔DACK〕，并為交換下一個字做準(zhǔn)備；⑦將DMA數(shù)據(jù)緩沖存放器的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線；⑧命令存儲器作寫操作；⑨修改主存地址和字計數(shù)值；⑩判斷數(shù)據(jù)塊是否傳送結(jié)束，假設(shè)未結(jié)束，那么繼續(xù)傳送；假設(shè)己結(jié)束，〔字計數(shù)器溢出〕，那么向CPU申請程序中斷，標(biāo)志數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束。六、〔10分〕方法一：答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間： 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000RAM對應(yīng)的空間： 1110 1111 1111 1111 1110 1000 0000 0000選擇ROM芯片為2K×8位的兩片，RAM芯片為2K×4位的兩片..精選實用文檔..精選ROM芯片1： 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000ROM芯片2： 1111 0111 1111 1111 1111 0000 0000 0000RAM芯片1、2：〔位擴(kuò)展〕 1110 1111 1111 1111 1110 1000 0000 0000CPU與存儲器連接圖見下頁：方法二：答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間： 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000RAM對應(yīng)的空間： 1110 1111 1111 1111 1110 1000 0000 0000選擇ROM芯片為4K×8位的一片，RAM芯片為2K×4位的兩片..精選實用文檔..精選..精選實用文檔..精選七、〔10分〕答：組合邏輯設(shè)計的微操作命令：取指：T0：PC→MART1：M[MAR]→MDR,PC+1→PCT2：MDR→IR,OP[IR]→微操作形成部件執(zhí)行：T0：SP→MART1：M[MAR]→MDRT2：MDR→PC,SP+1→SP微程序設(shè)計的微操作命令：取指微程序：T0：PC→MART1：Ad[CMIR]→CMART2：M[MAR]→MDR,PC+1→PCT3：Ad[CMIR]→CMART4：MDR→IR,OP[IR]→微操作形成部件T5：OP[IR]→CMAR中斷返回微程序：T0：SP→MART1：Ad[CMIR]→CMART2：M[MAR]→MDRT3：Ad[CMIR]→CMART4：MDR→PC,SP+1→SPT5：Ad[CMI