【上海交通大学(上海交大)计算机组成与系统结构】【习题试卷】2.doc

一 单项选择题（每个空格只有一个正确答案，35分，每题5分）1. B 的基本任务是按照 H 所排的指令序列，从 F 取出指令操作码到 B 中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。适配器的作用是保证 A 用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。A. I/O设备B. 控制器C. 缓冲器D. 译码器E. 寄存器F. 存储器G. 地址H. 程序2. 在奇偶校验中，只有当数据中包含有 A 个1时, 奇校验位C=0；只有当数据中包含有 B 个1时, 偶校验位C= C 。奇偶校验可提供单个错误检测,但无法检测 E 错误,更无法识别错误信息的 G 。A. 奇数B. 偶数C. 0D. 1 E. 多个F. 内容G. 位置H. 来源 3. MOS半导体存储器中， D 的外围电路简单，速度 G ，但其使用的器件多，集成度不高； C 可大幅度提高集成度，但由于 F 操作，外围电路复杂，速度 H 。A. ROMB. RAMC. DRAMD. SRAME. 读写F. 刷新G. 快H. 慢4. 指令格式就是 G 用二进制代码表示的结构形式，通常由 A 字段和 F 字段组成，前者表征指令的操作特性与功能，后者通常指定参与操作的 B 的 E 。A. 操作码B. 操作数C. 操作特性D. 数据字E. 地址F. 地址码G. 指令字H. 功能字5. 根据设计方法不同， B 控制器可分为三种：第一种称为 G 控制器，它是采用时序逻辑技术来实现的；第二种称为 A 控制器，它是采用 E 逻辑来实现的；第三种是前两种方式的 F 。A. 微程序B. 操作C. 指令D. 时间 E. 存储F. 组合G. 硬布线H. 软布线6. 一条 C 是由若干条 G 组成的序列（通常叫做 E ）来实现的，而 E 的总和便可实现整个的 D 。A. 微操作B. 宏操作C. 机器指令D. 指令系统E. 微程序F. 宏程序G. 微指令 H. 宏指令7. 奔腾CPU的大多数简单指令用 E 控制实现，在 A 个时钟周期内执行完毕。而对于用 H 实现的指令，也在 B 至 C 个时钟周期内执行完毕。A. 1B. 2C. 3D. 4E. 硬布线F. 软布线G. 宏程序H. 微程序二 简答题（30分，每题5分）1. 计算机体系结构、计算机组成、计算机实现三个术语的物理概念是什么？彼此间有什么关系？【解】计算机体系结构：机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。计算机组成：计算机体系结构的逻辑实现，包括物理机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。计算机实现：计算机组成的物理实现，着眼于器件技术和微组装技术。具有相同计算机体系结构的计算机，可以采用不同的计算机组成。一种计算机组成可以采用多种不同的计算机实现。2. 请简述CPU对存储器进行读/写操作的过程。【解】首先由地址总线给出地址信号，然后要发出读操作或写操作的控制信号，最后在数据总线上进行信息交流。3. 为了使CPU不至因为等待存储器读写操作的完成而无事可做，可以采取哪些加速CPU和存储器之间有效传输的特殊措施？【解】主存储器采用更高速的技术来缩短存储器的读出时间，或加长存储器的字长；采用并行操作的双端口存储器；在CPU和主存储器之间插入一个高速缓冲存储器（Cache），以缩短读出时间；在每个存储器周期中存取几个字。4. 请简述计算机的流水处理过程。【解】为了实现流水，首先把输入的任务(或过程)分割为一系列子任务，并使各子任务能在流水线的各个阶段并发地执行。当任务连续不断地输入流水线时，在流水线的输出端便连续不断地吐出执行结果，从而实现了子任务级的并行性。5. 如何区分选择通道、数组多路通道和字节多路通道？【解】选择通道：在物理上它可以连接多个设备，但是这些设备不能同时工作，在某一段时间内通道只能选择一个设备进行工作。数组多路通道：当某设备进行数据传送时，通道只为该设备服务；当设备在执行寻址等控制性动作时，通道暂时断开与这个设备的连接，挂起该设备的通道程序，去为其他设备服务，即执行其他设备的通道程序。字节多路通道：字节多路通道主要用于连接大量的低速设备，这些设备的数据传输率很低，因此通道在传送两个字节之间有很多空闲时间，字节多路通道正是利用这个空闲时间为其他设备服务。6. 多处理机系统与机群系统有什么差别？【解】多处理机系统由若干台独立的计算机组成，每台计算机能够独立执行自己的程序，彼此之间通过互连网络连接，实现程序之间的数据交换和同步。机群系统是一组完整的计算机互连，它们作为一个统一的计算资源一起工作，并能产生一台机器的印象。三 已知20100.11011011，2100(-0.10101100)，请按浮点运算方法完成运算，要求给出具体过程。假设阶码3位，尾数8位，阶码采用双符号位补码表示, 尾数采用单符号位补码表示，舍入处理采用0舍1入法。（7分）【解】：浮00 010, 0.11011011浮00 100, 1.01010100（1） E-2，使M右移2位，E加2,浮00 100, 0.00110110(11)（2）0. 0 0 1 1 0 1 1 0 (1 1)1. 0 1 0 1 0 1 0 01. 1 0 0 0 1 0 1 0 (1 1)+00 100, 1.10001010(11)（3） 左规+00 011, 1.00010101(10)（4） 舍入采用0舍1入法处理，则有1. 0 0 0 1 0 1 0 111. 0 0 0 1 0 1 1 0+00 011, 1.00010110（5） 阶码符号位为00，不溢出 (00 011, 1.00010110)补(00 011, 1.11101010)原2011(-0.11101010)四 设有一个具有20位地址和64位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由256K x 8位SRAM芯片组成，需要多少片？（3）需要多少位地址作芯片选择？为什么？（7分）【解】（1）220 * 64 / 8 B = 1M * 8 B = 8 MB（2）8MB / (256K * 8 / 8 B) = 8MB / 256KB = 32片（3）每8片芯片组成一组256K * 64位的存储器，每片芯片有18位地址（对应于256K个存储单元）低18位地址直接接芯片的18位地址端，高2位地址通过2：4译码器作芯片选择。五 某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示。指令汇编格式中的S（源）、D（目标）都是通用寄存器，M是主存中的一个单元。MOV是传送指令，LDA为读数指令，STA为写数指令。15 109 87 43 0OP目标源MOV S, D15 109 87 43 0OP目标STA S, M20位地址15 109 87 43 0OP基址源变址LDA S, M位移量要求： 分析三种指令的指令格式特点。 CPU完成哪一种操作所花时间最短？哪一种操作所花时间最长？第2种指令的执行时间有时会等于第3种指令的执行时间吗？为什么？（7分）【解】： 第1种指令是单字长二地址指令，RR型；第2种指令是双字长二地址指令，RS型；第3种也是双字长二地址指令，RS型。 处理机完成第1种指令所花时间最短，因为是RR型指令，不需要访问存储器。第3种指令所花时间最长，因为是RS型指令，需要访问存储器，同时要进行寻址方式的变换运算（基址或变址），这也需要时间。第2种指令的执行时间不会等于第3种指令，因为第2种指令虽然也访问存储器，但节省了求有效地址运算的时间开销。IRoG+ -YiXiR0iR0oB总线A总线DRoDRiARiARDRR0R2R1ALUR3YPCoPCiIRiIRPCXR/MR3iR3o六 如图所示为双总线结构机器的数据通路，IR为指令寄存器，PC为程序计数器(具有自增功能)，M为主存(受R/信号控制)，AR为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由+、-控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有控制信号，例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。取数指令“LDA (R3), R0”的含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，请画出其指令周期流程图，并列出相应微操作控制信号序列。（7分）【解】LDA (R3), R0(R3) R0PCARMDRDRIRR3ARMDRDRR0MPCo, G, ARiR/W = RDRo, G, IRiR3o, G, ARiR/W = RDRo, G, R0i七 利用串行方式传送字符，每秒钟传送的比