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1、1/7 卷号：B 二 OO 九二 O 一 O 学年第一学期期末考试计算机组成原理试题（07 计算机 专业用）题号一二三四五六七八九十题分20 16 10 10 11 11 11 11 得分注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。一选择题(每小题 2 分，共 20 分)1冯诺依曼机工作的基本方式的特点是_ B _。A 多指令流单数据流B 按地址访问并顺序执行指令C 堆栈操作D 存贮器按内容选择地址2 若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是_C_。A 阶符与数符相同为规格化数B 阶符与数符相异为规格化数C 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D
2、 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数3 定点 16 位字长的字，采用2的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是 _A_。A-215 +（215-1）B-（215 1）+（215 1）C-（215+1）+215 D-215 +215 4 双端口存储器在_B_情况下会发生读/写冲突。A.左端口与右端口的地址码不同B.左端口与右端口的地址码相同C.左端口与右端口的数据码不同总分核分人姓名一?密封线内不准答题?二?姓名?准考证号不许涂改?否则试卷无效?三?考生在答题前应先将姓名?学号?年级和班级填写在指定的方框内?四?试卷印刷不清楚?可举手向监考教师询问?学号所在年级、班级密封注 意J钢J
3、t.zf式与F自一L,-J 2/7 D.左端口与右端口的数据码相同5 用某个寄存器中操作数的寻址方式称为_C_寻址。A 直接B 间接C 寄存器直接D 寄存器间接6以下四种类型指令中，执行时间最长的是_C_。A.RR型指令B.RS 型指令C.SS 型指令D.程序控制指令7.描述 PCI 总线中基本概念不正确的句子是_C_。A HOST 总线不仅连接主存，还可以连接多个CPU B PCI 总线体系中有三种桥，它们都是PCI 设备C 从桥连接实现的PCI 总线结构不允许许多条总线并行工作D 桥的作用可使所有的存取都按CPU 的需要出现在总线上8计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时_C_
4、。A 减少了信息传输量B 提高了信息传输的速度C 减少了信息传输线的条数D 加重了 CPU 的工作量9计算机的外围设备是指_D_。A 输入/输出设备B 外存储器C 远程通信设备D 除了CPU 和内存以外的其它设备10.中断向量地址是：_C_。A 子程序入口地址B 中断服务例行程序入口地址C 中断服务例行程序入口地址的指示器D 中断返回地址二.填空题（每题 2 分，共 16 分）1按照总线仲裁电路的A_位置 _不同，总线仲裁有B_集中式_仲裁和 C_ 分布式 _仲裁两种方式。2 在计算机术语中，将运算器、控制器、cache 合在一起，称为A_ 中央处理器（CPU）_，而将 B_CPU_和存储器合
5、在一起，成为 C_中央处理机（主机）_。3.指令格式是指令用A_二进制代码 _表示的结构形式，通常由B_操作友 _字段和 C_地址码 _字段组成。4.条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是A_转移 _指令。这类指令在指令格式中所表示的地址，表示要转移的是B_下一条指令 _而不是 C_操作数_。5CPU从 A_主存 _取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B_指令周期 _。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的时间和是不同的，但在流水线CPU中要力求做到C _一致 _。3/7 6 磁表面存储器主要技术指标有A._存储密度 _，B._存储容量_，C._平均存取时间 _
6、，数据传输率。7 RISC 机器一定是A_流水线 _CPU，但后者不一定是RISC机器。奔腾CPU 是 B_流水线 _CPU，但奔腾机是C_CISC_机器。8（26）16 or（63）16 nor（135）8 的值为 A._（80）16_。三（10 分）设机器字长32 位，定点表示，尾数31 位，数符 1 位，问：（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？解：（1）定点原码整数表示：最大正数：数值=（231 1）10最大负数：数值=-（0）10（2）定点原码小数表示：最大正数值=（1 2-31）10最大负数值=-（0）1
7、0四.（10 分）某 16 位字长机器的指令结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。1510 9 5 4 0 OP 目标寄存器源寄存器解：指令格式及寻址方式特点如下：（1）二地址指令。（2）操作码 OP 可指定 26=64 条指令。（3）源和目标都是通用寄存器（可分别指定32 个寄存器），所以是RR型指令，两个操作数均在寄存器中（4）这种指令格式常用于算术逻辑类指令。五（11 分）设存储器容量为32 字，字长 64 位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns,数据总线宽度为64 位，总线周期=50ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是0 111 111 1
8、11 111 111 111 111 111 111 1111 0 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00004/7 多少？解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4 个字节的信息总量都是：bbq256464顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4 个字节所需的时间分别是：SnSnStmt710880020042SnSnSnSmTt7105.3350503200)1(1顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：SMbSbtqW/320)108(2562/27SMbSbtqW/730)105.3(2561/17说明：由于题中并未明确说明连续读多少字节，所以字节数量不一定
9、是4，只要公式正确，计算无误便可以。六（11 分）在流水 CPU中，将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务，并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行，从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。请用时空图法证明这个结论的正确性。解：假设指令周期包含四个子过程：取指令（IF）、指令译码（ID）、取操作数（EX）、进行运算（WB），每个子过程称为过程段（Si），这样，一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下，数据从一个过程段流向相邻的过程段。S1 S2 S3 S4入出IF ID EX WB 口口口5/7 图 B18.4 图 B18.4（B）表示非流水CPU 的时空图。由
10、于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4 个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。图 B18.4（C）表示非流水CPU 的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。比较后发现：流水 CPU 在八个单位时间中执行了5 条指令，而非流水 CPU 仅执行了2 条指令，因此流水CPU 具有更强大的数据吞吐能力。七（11 分）设 CPU 共有 16 根地址线，8 根数据线，并用MREQ（低电平有效）作访存控制信号，WR作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯
11、片：ROM（2K8 位，4K4 位，8K8 位），RAM（1K4 位，2K8 位，4K8 位）及 74138 译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU 和存储芯片的连接图。要求：（1）最小 4K 地址为系统程序区，409616383 地址范围为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。空间s WB.2:4 6 6 7 8时伺T、(b）非流水钱时!i!lll空伺s-,.,.I.I,WB,.,.I,EX I.i.IDL 盛盛事揭hl叫h昌、IF 隅是世缸”曾组.I .I l 2 3 4 5 6 7 8 II寸何IT(c）标.流水盘盘时空
12、阔.如6/7 Y0Y7为变量输出端Y7G1G2AG2BCBAY6Y074 138 译码器G1,G2A,G2B,为控制端C,B,A 为变量输入端1&答：4k 系统程序区选用2 片 2K8 位 ROM 用户程序区选用3 片 4K8 位 RAM 片选逻辑图如下：八（11 分）CPU 执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000 次，主存完成存取的次数为200 次。已知cache 存取周期为 40ns，主存存取周期为160ns。求：1ache 命中率 H，2Cache/主存系统的访问效率e，3平均访问时间Ta。解：命中率 H=Nc/（Nc+Nm）=5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96 可r-.、咀-r！口，.,.2 2-,-0 日幽曰7/7 主存慢于cache 的倍率 R=Tm/Tc=160ns/40ns=4 访问效率：（）+（）.平均访问时间.n