2006年上计算机组成原理试卷.doc

华南农业大学期末考试试卷（A卷）2006学年上学期 考试科目： 计算机组成原理_考试类型：（闭卷） 考试时间： 120_注：（1）所有答案请写在答题纸上，写在试卷上无效。（2）第6大题只做一题，分专业选做。（3）交卷只交答题纸。一、填空题（共20分）1补= ; （1.1011）补+（0.0111）补= （ ）补2操作数在寄存器中，称为（ ）寻址，操作数地址在寄存器中，称（ ）寻址，操作数在指令中，称（ ）寻址3CPU中保存当前正在执行指令的寄存器是（ ），保存下一条要执行的指令的寄存器是（ ），指令和数据从内存中取来后最先存放在（ ）寄存器中，如果取来的是指令，则流向（ ）寄存器，如果是数据则流向通用寄存器或ALU中。4为防止动态RAM中信息电荷泄漏，需要对其进行(_)，正是由于这个原因，通常静态RAM存取速度更快一些。二、名词解释（12分）1、超标量计算机：2、RISC：3、指令周期：4、总线：三、计算题(24分)1、设阶码4位，尾数7位（均含符号位），按浮点数运算原理，求x - y=？ 其中x=2+011x0.100101, y=2+001x (-0. 111110)2、设有一个16位地址和32位字长的存储器，问：（1） 该存储器可存储多少个字节的信息？（2） 存储器由16Kx8位的SRAM芯片组成，需要多少片？（3） 需要多位地址作为芯片的选择？3、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200,已知cache存取周期为50ns,主存为250ns,求cache/主存系统的效率和平均访问时间。4、今有5级流水线，分别完成取指IF、译码ID、执行EX、取操作数MEM、以及写回WB五个过程，各步所需要的时间分别是100ns、60ns、80ns、100ns、100ns。现要在此流水线CPU上执行8条指令（1） 流水线的操作周期应设计为多少？（2） 画出执行8条指令的流水处理时空图(不考虑数据相关)（3） 求流水线的实际吞吐率（4） 求流水线的加速比四、简答题(15分)1、冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些组成部分？2、什么是上溢和下溢？如何在进行计算时判定是否溢出？3、程序中包括指令和要处理的数据，在执行时先必须调到内存中才能执行，CPU直接从内存中将指令或数据取来并加以执行的。CPU是如何知道取来的是执行还是数据？说明理由。五、(9分)指出下面程序中是否有数据相关？如果有请指出是何种数据相关.（1）I1 ADD R1,R2; R1+R2R1 I2 MOV R1,R3;R3R1（2）I1 MUL R1, R2; R1xR2R1 I2 ADD R3,R2; R2+R3R3（3）I1 ADD R3,R4;R3+R4R3 I2 MUL R4,R1;R4XR1R4六、(10分)分析题（信息学院学生做第1小题，软件学院学生做第2小题）1、参下图的数据通路，画出数据指令“ADD R1, R2”(R1+ R2R1)的指令周期流程图，写出指令执行过程（取指和执行）微操作信号序列。2、指令格式结构如下图所示，试分析此类型指令（1） 该指令采用何种寻址方式？（2） 此机器最多有多少个通用寄存器？（3） 此类型的指令最多有多少条？（4） 若指令可采用寄存器直接寻址，机器对内存的寻址空间是多大？15 10 9 87 43 0OP源寄存器目标寄存器七、（10分）阅读下面材料，并回答问题为提高CPU的速度，现在的Pentium CPU一般采用16K以上的内部Cache，并采用两级以上流水线技术，有的甚至采用十多级的流水线技术，并在CPU内部设计了专门的浮点运算部件。在组织显示刷新存储器时，为提高显示刷新存储器的速度，常用的技术措施有：（1）使用高速的DRAM芯片组成刷存;(2)刷存采用多体交叉存储器;（3）刷存至显示控制器的内部总线由32位提高到64位;(4)刷存采用双端口存储器结构。回答下面问题：（1）请说明CPU内的Cache的作用是什么？（2）Pentium CPU采用了多级流水线技术，起什么作用？（3）浮点运算与整数运算有何不同？为何要用到专门的浮点运算部件？（4）刷存采用多体交叉存储器，多体交叉存储器如何提高存取速度的？（5）双端口存储器区别一般存储器的主要特点是什么？华南农业大学期末考试试卷（A卷）答题纸2006学年上学期 考试科目： 计算机组成原理_考试类型：（闭卷） 考试时间： 120_ 学号 姓名 _ 年级专业_题号一二三四五七总分得分评阅人一、填空题（11.0101，0.0010寄存器直接寄存器间接立即数IR（指令寄存器）PC（程序计数器）DR（数据寄存器）IR（指令寄存器）刷新）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）二、名词解释1、超标量计算机：2、RISC：3、指令周期：4、总线：二、名词解释1、超标量计算机：指具有两条以上指令流水线的计算机。2、RISC：精简指令系统计算机，它使用结构更简单、更合理具有更高性能和执行效率。3、指令周期：指执行一条指令所需的时间，它包括取指周期和执行周期。4、总线：总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件进行数据传送的公共通道。三、计算题1、（1）求阶差并对阶（小阶向大阶看齐） y=2011x(-0.00111110 (2)尾数相减：x-y = (0.100101)补 (1.110001)补 = (0.100101)补+(0.001111)补=（0.110100）补 (3)规格化处理：尾数符号位与最高位不相同，上规格化数。 (4)舍入处理：0舍入1法。加上1，尾数得到0.110101 (5)溢出判断。阶码符号位不溢出。运算结果为：x-y= 2011x0.110101 2、（1）216 x 32 /8 = 256K （2）16 （3）2位3、（1）95%， （2）60ns4、（1）100ns (3)6.67x10-9 (4)加速比=3.33五、（1）WAW （2）无数据相关（3）WAR六、1、(1) 采用二进制形式表示数据和指令(2) 采用存储程序方式(3) 由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置等五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。2、上溢是指计算结构超出最大范围，下溢是指计算结果超出最小负数范围。 可采用双符号位法。3、取指阶段取来的是指令，执行阶段取来的是数据。七、（1）Cache由SRAM组成，它速度可和CPU相匹配，全部由硬件实现。（2）通过多级流水线起到时间和空间上程序执行的并行性，提高CPU速度。（3）浮点运算需要0检查、对阶、加减、规格化、舍入处理等