计算机组成原理试题解答.ppt

一、简要回答下列各题（每题5分，共计50分） 1、计算机可以按使用语言来划分层次，请问那个语言层是实际机器？使用汇编语言、C语言编程和使用操作系统命令操作是否是同一层次？ 答：机器语言层对应实际机器M1。使用汇编语言、C语言编程和使用操作系统命令操作分别对应汇编语言虚拟机M3、高级语言虚拟机M4和操作系统虚拟机M2三个不同层次。,2、请问MIPS和CPI分别代表什么含义？它们用来描述计算机的什么指标？ 答：MIPS含义是Million Instruction Per Second，百万条指令每秒； CPI含义是Cycle Per Instruction，即执行一条指令所需的时钟周期数。 它们都是用来描述计算机的运算速度指标。 3、请问8位补码BEH所代表的十进制真值是什么？ 答：-66,4、浮点数采用什么机器数形式时，可用全0表示机器0？ 答：阶码用移码表示，尾数使用补码表示。 5、计算机内数据发生溢出的根本原因是什么？一旦发生溢出，计算机如何处理？ 答：数据的位数有限 。一旦发生溢出，将不保存结果，直接进入溢出中断处理。 6、CPU对ROM存储器和DRAM存储器的访问是否相同？读出的信息是否相同？ 答：不同。CPU对ROM存储器的访问是只读不写，读出的信息是指令；而对DRAM存储器的访问是既读又写，读出的信息可能是指令，也可能是操作数据。,7、某ALU内部具有与、或、非电路及并行加法器(带进位入、出端)，还有计数器，三个寄存器A、B、C，其中A和B具有联合右移功能。试问该ALU可执行什么操作？为什么？ 答：与、或、非电路支持与、或、非逻辑操作；并行加法器支持加操作，结合非电路及进位输入可实现减法(加减数的机器负数)操作；通过计数控制下的加法和右移功能，可实现乘法操作。,8、PC用来存放什么内容？其位数由什么决定？ 答：存放待取指令的存储器地址。其位数由地址总线接口寄存器MAR宽度决定。 9、如果CPU内部没有状态标志，其指令集能否支持条件转移和无条件转移指令？为什么？ 答：支持无条件转移指令，但不支持条件转移指令。因为后者的条件就是状态标志。 10、如果指令可一次从存储器取出，该指令集属于CISC还是RISC？为什么？ 答：能够一次从存储器取出的指令，其指令长度一定是固定的，所以属于RISC指令集。,二、(本题15分)设CPU共有16根地址线和8根数据线，并用MREQ作为访存控制信号，WR作为读/写命令信号(高为读，低为写)。设计一个容量为32KB、地址范围为0000H7FFFH的主存储器。详细画出CPU与存储芯片级译码器之间的连接图。可选芯片如下：,三、(本题20分)基于图6.8所示CPU，设计完成两个操作数相加，其中一个操作数在存储器中，另一个操作数在rs指向的寄存器中，结果存放rs中。但开始这个存储单元及寄存器中都没有确定的数据，需要初始化数据，存储单元的地址也需要初始化设置。请设计出完成上述功能的全部指令，按实现顺序列出(8分)。并以微操作形式说明其在数据路径上的控制操作过程(12分)。注意，取指过程只写一次。,答： (1)指令序列(8分) ： mov rs ,imm ;rsimm(送数据) mov rs1,imm ;rs1imm(送地址) store rs1,imm ; M(rs1)imm (送数据) add rs,rs1 ;rs(rs)+M(rs1) (2)控制操作过程(12分)： 取指：(2分) IRMPC：PCAB(1),ADS(21),M/IO1(22), W/R0(23),DBIR(5),PC+1(3),mov rs ,imm执行过程： (2分) rsimm：immALU(4),+(13),rsGR(9), ALUGR(17) mov rs1 ,imm执行过程：(1分) rs1imm：immALU(4),+(13),rs1GR(8), ALUGR(17) store rs1,imm执行过程：(4分) AR(rs1): rs1GR(8),rs1ALU(10),+(13), ALUAR(19) DRimm: ARAB(20),ADS(21), immALU(4),+(13), ALUDR(18) M(AR)DR: DRDB(7), M/IO=1(22),W/R=1(23),add rs,rs1执行过程：(3分) AR(rs1): rs1GR(8),rs1ALU(10),+(13), ALUAR(19) DRM(AR): ARAB(20),ADS(21), M/IO=1(22), W/R=0(23),DBDR(6) rs(rs)+(DR):rsGR(9), rsALU(11), DRALU(12),+(13),ALUGR(17),四、(本题15分)如果一条指令的执行过程分为取指令、译码、执行三个子过程，且这三个子过程的延迟时间都是0.2ns。 分别画出指令顺序执行方式和流水执行方式的时空图。 若连续执行n=5000条指令，求两种方式所用的时间。 (3)求两种执行方式下平均指令的执行速度。,答：指令顺序执行方式和流水执行方式的时空图：,指令顺序执行方式,指令流水执行方式,(2)顺序执行方式： T顺=3tn=30.25000=3000(ns) 流水执行方式： T流=3