東北大學(xué)07級計算機組成原理本科期末試題A帶答案(史嵐)_第1頁
東北大學(xué)07級計算機組成原理本科期末試題A帶答案(史嵐)_第2頁
東北大學(xué)07級計算機組成原理本科期末試題A帶答案(史嵐)_第3頁
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總分一二三四五六七八九學(xué)院班級學(xué)號姓名……………○……………密學(xué)院班級學(xué)號姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………線………………2009—2010學(xué)年第一學(xué)期課程名稱:計算機組成原理(共7頁,九個大題)選擇填空題(全部為單選,務(wù)必將答案對應(yīng)填在右面表格里)(每小題1分,共20分)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄選擇填空題(全部為單選,務(wù)必將答案對應(yīng)填在右面表格里)(每小題1分,共20分)得分 在取指令周期,從內(nèi)存中取出的指令送往()。在取指令周期,從內(nèi)存中取出的指令送往()。A.指令譯碼器B.通用寄存器C.指令寄存器D.程序狀態(tài)字寄存器2.下列各組機器數(shù)中,真值相等的一組是()。A.[X]原=1.1000[Y]補=1.1000B.[X]原=1.1010[Y]補=1.1010C.[X]補=11000[Y]移=11000D.[X]補=11001[Y]反=110013.在浮點數(shù)補碼運算時,將二進制尾數(shù)m=–0.1不作為規(guī)格化尾數(shù)是因為()。A.m的數(shù)值太大B.m的數(shù)值太小C.為了便于判斷溢出D.為了便于判斷規(guī)格化4.RAM芯片串聯(lián)時可以使()。A.存儲器帶寬增加B.存儲器速度增加C.存儲器的尋址范圍增加D.存儲器的平均價格降低5.在存儲芯片中,地址譯碼采用雙譯碼(二維譯碼)方式是為了()。A.?dāng)U大地址范圍B.減少存儲單元選通線數(shù)量C.減少存儲單元的數(shù)量D.減少存儲元的數(shù)量6.對于提高Cache命中率,以下措施中無效的是()。A.采用隨機替換策略B.設(shè)置替換緩存來保存剛被替換的塊C.增加Cache的容量D.通過編譯優(yōu)化改善程序的訪存局部性7.某單地址運算指令有兩個操作數(shù),已知一個操作數(shù)來自存儲器,則另一個操作數(shù)可以來自()。A.CacheB.通用寄存器C.堆棧D.累加器8.根據(jù)指令系統(tǒng)的指令分類,訪存指令LOAD屬于()類型指令。A.算術(shù)運算B.邏輯運算C.?dāng)?shù)據(jù)傳輸D.程序控制9.在計算機系統(tǒng)中,表示系統(tǒng)運行狀態(tài)的部件是()。A.程序計數(shù)器B.累加器C.中斷字寄存器D.程序狀態(tài)字寄存器10.同步控制是()。A.由統(tǒng)一時序信號控制的方式B.只適用于外圍設(shè)備控制的方式C.只適用于CPU控制的方式D.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式11.在采用微程序控制的計算機中,()。A.每條機器指令由一條微指令來執(zhí)行B.每條機器指令由一個微程序來執(zhí)行C.每條微指令由一條機器指令來執(zhí)行D.每個微程序由一條機器指令來執(zhí)行12.計算機使用總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是便于實現(xiàn)積木化,同時()。A.減少了信息傳輸量B.提高了信息傳輸?shù)乃俣菴.減少了信息傳輸線的條數(shù)D.可有兩種信息源的代碼在總線上同時出現(xiàn)13.總線的異步通信方式()。A.既不采用時鐘信號,也不采用握手信號B.只采用時鐘信號,不采用握手信號C.不采用時鐘信號,只采用握手信號D.既采用時鐘信號,又采用握手信號14.打印機發(fā)出的中斷是()中斷。A.內(nèi)部B.外部C.程序D.軟件15.中斷向量表用于保存()。A.被中斷程序的返回地址B.中斷服務(wù)程序的入口地址C.中斷優(yōu)先級D.中斷源編碼2.半導(dǎo)體SRAM和DRAM存儲信息的原理有何不同?為什么DRAM存儲器需要刷新而SRAM不需要?2.半導(dǎo)體SRAM和DRAM存儲信息的原理有何不同?為什么DRAM存儲器需要刷新而SRAM不需要?解答:SRAM存放信息主要靠觸發(fā)器的雙穩(wěn)態(tài)(對應(yīng)二進制0/1),而DRAM存儲信息主要依據(jù)MOS管柵極電容上有無電荷(對應(yīng)0/1)。由于漏電阻的存在,DRAM存儲單元經(jīng)過一段時間會泄放掉其充積的電荷,導(dǎo)致信息丟失或錯誤;為了保證存儲信息的正確性,需要每隔一段時間為DRAM所有單元電路進行充電,此過程為刷新。而SRAM單元電路只要不關(guān)掉電源,其電路會始終保持其原來的穩(wěn)定狀態(tài),不需要定期充電,即無需刷新。16.在計數(shù)器定時查詢方式下,若計數(shù)從上一次中止點開始,則()。A.各設(shè)備使用總線的機會均等B.設(shè)備號小的優(yōu)先級高C.設(shè)備號大的優(yōu)先級高D.以上都不對17.總線的獨立請求方式的缺點是()。A.線路簡單B.響應(yīng)速度慢C.對優(yōu)先級的控制不靈活D.所需控制線多18.某一SRAM芯片,其容量為1024×4bit,除電源和接地端外,該芯片引腳的最小數(shù)目是()。A.16B.17C.2519.定點數(shù)運算過程中,如果發(fā)生溢出,應(yīng)該()。A.輸出出錯信息B.左規(guī)C.右規(guī)D.進行舍入處理20.在統(tǒng)一編址方式下,進行輸入/輸出操作使用的指令是()。A.運算指令B.程序控制指令C.訪存指令D.專門的I/O指令……………○……………密……………○……………封……………○…………線………………33.硬布線控制方式的兩個主要缺點是什么?微程序控制方式如何針對這些缺點進行改進?解答:缺點一是電路雜亂無規(guī)則,設(shè)計周期長,可靠性差;缺點二是修改和維護難,增加或改變指令系統(tǒng)功能基本上需要重新設(shè)計。微程序方式利用存儲程序的方法解決了規(guī)則性問題,控制邏輯編成二進制碼點存放在ROM中;同時,微程序控制方式利用程序設(shè)計方法解決了修改和維護難的問題,因為增加或修改指令只需改變微程序碼點,重新注入ROM芯片。簡要回答以下問題(每小題5分,共20分)簡要回答以下問題(每小題5分,共20分)得分4.解釋名詞:多體交叉存儲器。解答:4.解釋名詞:多體交叉存儲器。解答:多體交叉存儲器實質(zhì)上是一種并行的主存系統(tǒng),原來單字寬的存儲體稱作一個分體,現(xiàn)在采用多個分體,對他們進行低位交叉編址。然后利用時間并行技術(shù),在原有的主存存取周期及主存與CPU之間數(shù)據(jù)總線寬度不變的情況下,分時啟動各個模塊,可以在同一個存取周期里得到多個存儲字的內(nèi)容。利用這樣的方法,可以增加存儲器的帶寬,進而彌補主存和CPU之間的速度差異,提高系統(tǒng)的效率。已知十六進制數(shù)X=42E48000H表示的是一個IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的單精度浮點數(shù),請將X轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)(要求列示過程)。解答:X=42E48000H=01000010111001001000000000000000B據(jù)IEEE754標(biāo)準(zhǔn),單精度浮點數(shù)表示為—(-1)S×1.M×2E-127由以上X的二進制表示可知:S=0,E=10000101B=133D∴X=(-1)S×1.M×2E-127=(-1)0×1.11001×2133-127=1.11001×26=1110010.01B=114.25D即X表示成十進制是114.25?!稹稹堋稹狻稹€……………○…………○……………密……………○……………封……………○…………線………………得分得分……………○……………密……………○……………密……………○……………封……………○…………線………………四、(四、(6分)某指令系統(tǒng)指令字長為12位,每個操作數(shù)的地址碼長度為3位。試提出一種擴展操作碼方案,使該指令系統(tǒng)有4條三地址指令,16條二地址指令,其余全部為一地址(單地址)指令。畫出擴展圖(即操作碼分配方案),并指出一地址指令共有多少條?解答:擴展圖如下(方案并不唯一)——000XXXXXXXXX001XXXXXXXXX4條三地址指令010XXXXXXXXX011XXXXXXXXX100000XXXXXX~~16條二地址指令101111XXXXXX110000000XXX~~一共應(yīng)有27=128條一地址指令111111111XXX三、(8分)某字節(jié)編址的計算機主存容量為8MB,分為4096個塊,Cache容量為64KB,和主存分成同樣大小的塊,并采用直接映射方式。問:解答:主存8MB/4096塊=2KB/塊,而Cache容量為64KB,故Cache可分為64KB/2KB=32塊字節(jié)尋址的Cache塊內(nèi)地址為11位(211=2KB)主存地址格式為:結(jié)合所給Cache標(biāo)記有--6807FFH=11010000000011111111111B—能命中Cache2D07FFH=01011000000011111111111B—不能命中Cache7F1057H=11111110001000001010111B—能命中Cache000000H=00000000000000000000000B—不能命中CacheTa=Tc×H+Tm×(1-H)=10×0.96+50×0.04=9.6+2=11.6ns(或10×0.96+60×0.04=9.6+2.4=12ns也可)1.該Cache可分為多少個塊?1.該Cache可分為多少個塊?2.Cache的塊內(nèi)地址有多少位?3.設(shè)Cache中的主存標(biāo)記(Tag)如左圖所示,當(dāng)CPU先后送出的訪存地址為6807FFH,2D07FFH,7F1057H和000000H,問哪些訪問能命中該Cache?4.若Cache和主存的存儲周期分別為10ns和50ns,平均命中率為96%,求CPU訪存的平均存儲周期(平均訪問時間)?!稹稹堋稹狻稹€………………得分五、(五、(12分)某計算機的CPU共有16條地址線,8條數(shù)據(jù)線,并有與存儲器訪問有關(guān)的控制線MREQ*(低電平時訪問存儲器)和R/W*(高電平為讀低電平為寫)?,F(xiàn)在要用8K×8位的ROM芯片和8K×4位的SRAM芯片組成該機的存儲器,其中SRAM在該機所占的地址空間是0000H~5FFFH,ROM所占的地址空間為A000H~FFFFH。除了上述ROM和SRAM芯片外,還有74138譯碼器可選用。1.組成該存儲器需要上述ROM和SRAM芯片各多少片?2.畫出此存儲器的組成結(jié)構(gòu)圖及其與CPU的連接圖(畫在一個圖中即可),圖中尤其要明確表示出選片邏輯。解答:SRAM存儲區(qū)域0000H~5FFFH,容量為24KB,用6片8K×4位的SRAM芯片(每2片并聯(lián)為8K×8位,三組串聯(lián));ROM存儲區(qū)域為A000H~FFFFH,容量為24KB,用3片8K×8位的ROM芯片串聯(lián)即可。根據(jù)二進制地址空間決定選片邏輯—A15A00000000000000000000~~~~~24KB的SRAM:6片8K×40101111111111111111110100000000000000000~~~~~24KB的ROM:3片8K×811111111111111111111存儲器組成及其與CPU連接圖略。……………○……………密……………○……………封……………○…………線………………得分……………○……………密……………○……………密……………○……………封……………○…………線………………六、六、(10分)在一個8級中斷系統(tǒng)中,硬件中斷響應(yīng)從高到低的優(yōu)先順序是:L1﹥L2﹥L3﹥L4﹥L5﹥L6﹥L7﹥L8,現(xiàn)在要通過設(shè)置中斷屏蔽字的方法將中斷處理的優(yōu)先順序改變?yōu)椋篖1﹥L5﹥L8﹥L3﹥L2﹥L4﹥L6﹥L7。1.應(yīng)如何設(shè)置中斷屏蔽字?(請在右面所給的表中填寫相應(yīng)的內(nèi)容,并規(guī)定某位為“1”表示中斷屏蔽,為“0”表示中斷開放。2.如果CPU在執(zhí)行一個應(yīng)用程序的某一時刻t有L5、L6和L7三級中斷請求同時提出(見下圖),在該L6級中斷尚未處理完時,又有L8級中斷請求到達,在處理該L8級中斷過程中,又有L2級中斷請求提出。試在下圖中畫出CPU運行程序的軌跡。得分得分……………○…………○……………密……………○……………封……………○…………線………………八、(八、(8分)某計算機有5條微指令,每條微指令發(fā)出的控制信號(微命令)如下表所示。試對該機微指令的微命令字段(控制字段)進行編碼,以使得微指令的控制字段不超過8bit而又保持微命令應(yīng)有的并行性。第八題表微指令及其微命令解答:經(jīng)分析可知,微命令B、C、J互斥,D、H、G互斥;如此可將兩組各三個微命令劃分到兩個控制字段,使用兩個2位,即4位編碼6個微命令。其他4個微命令可采用4位直接控制。見下圖:也可以是B、C、D和E、H、J編碼,而A、F、G、I直接控制。七、(6分)某計算機采用微程序控制方式,其微指令格式為水平型,并采用斷定方式。已知該機共有微命令23個,可判定的外部條件(微程序轉(zhuǎn)移條件)有兩個,控制存儲器的容量為1024×35位,并且微程序可在控存的全部空間內(nèi)實現(xiàn)轉(zhuǎn)移。要求:1.給出微指令格式設(shè)計的方案(說明各字段名稱、位數(shù))。2.畫出對應(yīng)這種微指令格式的微程序控制器的結(jié)構(gòu)(原理)框圖。解答:1.微指令格式設(shè)計方案如下—2.框圖不唯一,只需體現(xiàn)出各個字段的作用及控存、μAR、μIR、地址修改邏輯等相互連接的關(guān)系即可。第七題圖某運算部件的基本結(jié)構(gòu)圖第七題圖某運算部件的基本結(jié)構(gòu)圖第七題

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