计算机组成原理样卷及答案.docVIP

一、 基础知识(50分)1、 名词解释(10分)机器字长SRAM EPROM 指令系统 微指令 2、 选择题(10分)1)设字长32位，使用IEEE格式，则阶码采用_表示。A.补码 B. 原码 C. 移码 D. 反码2) 四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合，具有如下进位传递功能_。A.形波进位 B. 组内先行进位，组间先行进位C.组内先行进位，组间行波进位 D. 组内形波进位，组间先行进位3) 某SARM芯片，其存储容量为64K16位，该芯片的地址线数目和数据线数目分别是_。 A. 16, 16 B .16, 64, C. 64, 8 D. 64, 164) 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用_。A. 堆栈寻址方式 B. 立即寻址方式 C. 隐含寻址方式 D. 间接寻址方式微5) 程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_。A. 每一条机器指令由一条微指令来执行 B. 一段机器指令组成的程序可由一条微指令执行 C. 一条微指令由若干条机器指令组成D. 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行3、 填空题(10分)1）存储_并按_顺序执行，这是冯诺依曼型计算机的工作原理。2) 相联存储器是按 访问的存储器。3) 主存与cache的地址映射有_、 、 三种方式。4) 通常指令编码的第一个字段是 。5) 异步通信方式可分为 、 、 三种类型。4、问答题(20分)1)在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统2)简述CPU的功能.3)试比较水平型微指令与垂直型微指令。4)简述总线集中控制的优先权仲裁方式。二、 综合应用(50分)1、已知X=-0.1101,Y=0.1011,试用补码一位乘法计算XY (15分)2、指令格式如下所示。OP为操作码字段，试分析指令格式特点。 (10分) 15 10 7 3 2 0偏移量（16位）基值寄存器源寄存器 OP3、某32位机共有微操作控制信号52个,构成5个相斥类的微命令组,各组分别包含4个,5个,8个15个可20个微命令,已知可判定的外部条件有CY和ZF两个,微指令字长29位。(1)给出采用断定方式的水平型微指令格式(2)控制存储器器的容量应为多少位? （10分） 4、某8位机采用单总线结构,地址总线16根(A15A0, A0为低位),双向数据总线8根(D7D0,控制总线中与主存有关的有(允许访存,低电平有效),R/(高电平为读命令,低电平为写命令) 主存地址空间分配如下: 08191为系统程序区,由只读存储器芯片组成; 819232767为用户程序区;最后(最大地址)2K地址空间为系统程序工作区,上述地址为十进制数,按字节编址,现有如下存储器芯片: ROM:8K8位(控制端仅有) RAM(静态):16K1位，2K8位，4K8位，8K8位 请从上述芯片中选择适当芯片设计该计算机存储器,画出主存储器逻辑框图,注意画出选片逻辑(可选用门电路及3:8译码器74LS138)与CPU的连接,说明选哪些存储器芯片,选多少?三、 基础知识(50分)1选择题(10分) 1）在机器数_ 中，零的表示形式是唯一的。 A原码 B补码 C移码 D反码2）主存贮器和CPU之间增加cache的目的是_。A 解决CPU和主存之间的速度匹配问题B 扩大主存贮器容量C 扩大CPU中通用寄存器的数量D 既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量3）某SRAM芯片，存储容量为64K16位，该芯片的地址线和数据线数目为_。A 64，16 B 16，64 C 64，8 D 16，16 。4）相联存储器是按_ 进行寻址的存储器。 A地址指定方式 B堆栈存取方式 C内容指定方式 D。地址指定与堆栈存取方式结合5）寄存器间接寻址方式中，操作数处在_。 A. 通用寄存器 B. 主存单元 C. 程序计数器 D. 堆栈2 填空题(20分)1）8位二进制补码所能表示的十进制整数范围是_(1)_至_(2)_，前者的二进制补码表示为_(3)_，后者的二进制补码表示为 (4) 。2) 移码表示法主要用于表示 (5) 数的阶码E，以利于比较两个 (6) 的大小和移位操作。 3）存储器地址译码方式有 (7) 、 (8) 等两种。4) 指令操作码字段表征指令的 (9) _，而地址码字段指示 (10) 。5） CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做 (11) ，它常用若干个 (12) 来表示，而后者又包含有若干个 (13) 。6）CPU的功能主要有 (14) 控制， (15) 控制， (16) 控制和 (17) 加工。7）总线集中控制的优先权仲裁方式有 (18) 、 (19) 、 (20) 等三种。3、简答题(20分)1) 简述CPU中的逻辑器件：程序计数器PC，地址寄存器MAR，指令寄存器IR及ALU等的作用。2) 试比较水平型微指令与垂直型微指令。3) 主存与cache的地址映射方式有哪几种?4) 何谓异步通信？异步通信有哪些方式？四、 综合应用(50分)1、已知X=-0.1001,Y=0.1011,试用补码补码不恢复余数法求XY (15分)2、指令格式如下所示。OP为操作码字段，试分析指令格式特点。 （10分）31 26 22 18 17 16 15 0 偏 移 量 变址寄存器源寄存器 OP 3已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为51248（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示。则微指令中的三个字段分别应多少位？（10分） 微命令字段 判别测试字段 下地址字段 操作控制 顺序控制 4用16K8位的SRAM芯片构成64K16位的存储器，问： 地址线、数据线各为多少根？ 共需要多少片16K8芯片 画出存储器结构图及与CPU连接的示意图？（15分）五、 基础知识(50分)1. 名词解释 机器字长：计算机一次能处理数据的为数,通常与CPU的寄存器位数有关。 SRAM ：静态随机存储器。 EPROM ：可编程可改写只读存储器。 指令系统：一台计算机所有指令的集合。 微指令 ：在CPU周期使计算机实现一定操作功能的一组微命令的集合。2选择题：C；B；A；C；D 3填空题： 程序，地址，内容，直接映像，全相联映像，组相联映像，操作码字段，全互锁，半互锁，非互锁。41）为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面又要解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题，当前计算机系统中，广泛采用了多级结构的存储器系统。 2）CPU的主要功能：（1）指令控制（2） 操作控制（3） 时间控制（4） 数据加工 3）(1) 水平型微指令比垂直型微指令，并行操作能力强，灵活性强（2）水平型微指令执行一条机器指令所要的微指令数目少，速度快（3）水平型微指令 用较短的微程序结构换取较长的微指令结构（4）水平型微指令与机器指令 差别大 4）链式查询方式，计数器定时查询方式，独立请求方式二、1解：X补=11.0011,-X补=00.1101 Y补=0.1011 部分积 乘数 YnYn+1 说明 00.0000 0.10110 +00.1101 YnYn+1=10,加-X补00.110100.0110 1 1.1011 右移一位得P100.0011 01 0.101 YnYn+1=11,右移一位得P2 +11.0011 001 0.10 右移一位得P311.0110 YnYn+1=10,加-X补11.1011 001+00.1101 0001 0.1 右移一位得P4 00.1000 YnYn+1=01,加X补00.0100 +11.0011 YnYn+1=01,加X补 11.0111 0001 最后一步不移位 XY补=1.01110001 ；XY=-0.100011112解: （1）操作码字段OP为16位，可指定26 = 64 （2）双字长（32位）二地址指令，用于访问存储器。 （3）一个操作数在源寄存器（共32个），另一个操作数在存储器中（由基值寄存器和偏移量决定）。所以是RS型指令。3解：水平型微指令格式如下：D28D26D25D23D22D19D18D15D14D10D9 D8D7D04个微命令5个微命令8个微命令15个微命令20个微命令条件测试字段下一地址字段3位3位4位4位5位2位8位控制存储器器的容量为:2829 = 25629位4解:主存地址空间分配如下: 根据给定条件,选用:ROM:8K8位芯片1片；RAM:8K8位芯片3片； 2K8位芯片1片；3:8译码器仅用Y0Y1Y2Y3和Y7的输出端,且对最后的2K8位选片还需加门电路译码ROM8KBD0D7A0A12RAM8KBD0D7A0A12RAM8KBD0D7A0A12RAM 8KBD0D7A0A12RAM 2KBD0D7A0A1074LS138CSCSCSCSCSD0D7A0A10A11A12A13A14A15ABCCPUMREQY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7R/WR/WB卷参考答案基础知识1选择题：B；A；D；C；B2填空题：（1） -27 （2） +27-1 （3）10000000 （4）01111111 （5）浮点数（6）阶码（7）单地址译码（8）双地址译码（9）操作（10）操作数地址（11）指令周期（12）机器周期（13）时钟周期（14）指令（15）操作（16）时序（17）数据（18）链式查询方式（19）计数器定时查询方式（20）独立请求方式3问答题：1）程序计数器PC：保存下一条指令的地址；地址寄存器MAR：保存当前的访存地址指令寄存器IR: 保存当前正在执行的指令；ALU:实现各种算术逻辑运算2) (1) 水平型微指令比垂直型微指令，并行操作能力强，灵活性强（2）水平型微指令执行一条机器指令所要的微指令数目少，速度快（3）水平型微指令 用较短的微程序结构换取较长的微指令结构（4）水平型微指令与机器指令 差别大3) 直接映像，全相联映像，组相联映像4)异步通信是指在总线通信时没有统一的始终标准,采用应答方式完成. 异步通信方式有全互锁，半互锁，非互锁等三种。二、综合应用解：X补=11.0111,Y补=00.1011，-Y补=11.0101 11.0111+ 00.1011X和Y异号，Y补+X补00.001000.0100+ 11.0101 11余数与Y同号，商上1R和Q左移一位减除数，加-Y补11.100111.0010+00.1011 1.0 1.0余数与Y异号，商上0R和Q左移一位加上除数，加Y|补11.110111.1010+00.1011 1.00 1.00余数与Y异号，商上0R和Q左移一位加上除数，加Y|补 00.010100.1010+ 11.0101 1.0011.001余数与Y同号，商上1R和Q左移一位减除数，加-Y补 11.11111.0010余数与Y异号，商上0被除数X/余数R 商数Q 说明 不能除尽，商为负，则商加2-4，即XY补=1.0010+0.0001=1.0011余数与被除数符号同为负，故：R补=1.11112-42.解:(1)操作码字段为6位，可指定26= 64种操作，即64条指令。 (2)单字长（32位）二地址指令 (3)一个操作数在源寄存器(共有16位),另一个操作数在存储 器中(由变址寄存器内容+偏移量决定),所以是RS型指令。 (4)这种指令结构用于访问存储器。3.解：（