计算机组成原理自测题.doc

三、 计算题（共20分）三、 (5分)已知：两浮点数x = 0.1101210，y = 0.1011201 求：x + y1、（5分）计算题 答：x、y在机器中以补码表示为（1分） x补 = 00,10; 00.1101 y补 = 00,01; 00.1011 对阶 （2分） j补 = jx补- jy补 = 00,10 + 11,11 = 00,01即j = 1，表示y的阶码比x的阶码小1，因此将y的尾数向右移1位，阶码相应加1,即 = 00,10; 00.0101这时的阶码与x补的阶码相等，阶差为0，表示对阶完毕。 求和 （2分）即x+y补 = 00,10; 01.0010 右规（1分） 运算结果两符号位不等，表示尾数之和绝对值大于1，需右规，即将尾数之和向右移1位，阶码加1，故得 x+y补 = 00,11; 00.1001 则 x+y = 0.1001211三、 (10分)设机器字长为8位(含1位符号位)，已知X1164，Y13128，用补码运算规则计算XY、XY的值(写出计算过程)。2、（共10分）(1) （结果正确无过程只得2分） X = 1.001011 X补 = 1.110101 (1分)Y = 0.0001101 Y补 = 0.0001101 -Y补 = 1.1110011 (1分)X+Y补 = 1.110101 + 0.0001101 = 1.1110111 X+Y = -0.0001001 (4分)（2） X-Y补 = X补 + -Y补 = 1.110101 + 1.1110011 = 1.1011101X-Y = 0.0100011 三、 (5分)写出1100对应的按配偶原则配置海明码的过程。3、(共5分) （结果正确无过程只得2分） b4b3b2b1 = 1100则C1 = b4b3b1 = 110 = 0C2 = b4b2b1 = 100 = 1C4 = b3b2b1 = 100 = 1 (3分) 1100的海明码是 C1C2b4C4b3b2b1 = 0111100 (2分)四、问答题（共30分）1(8分)某计算机指令系统格式如图所示，请回答下列问题： 15 10 9 8 7 0 操 作 码寻址方式 形 式 地 址 （1）该指令系统最多可有多少条指令？（2）寻址方式可以有几种？（3）对于立即寻址的指令，操作数的数值范围是多少(有符号整数)？（4）对于直接寻址的指令，可寻址的内存空间有多大？1、(共8分)(1) 操作码为6位， 操作种类有26 = 64种 （2分）(2) 寻址方式位为2位， 寻址方式 4种 （2分）(3) 采用立即寻址，操作数的数值范围是128 +127 （2分）(4) 采用直接寻址，可寻址的内存空间是 256 (0 255) （2分）2. (9分)以单总线的CPU数据通路结构为背景，写出完成加法指令ADD R3,R1,R2的操作过程(包括取指过程)。本指令功能是将寄存器R1和R2中的数相加，结果送入地址为R3的主存储器中。 R1PCMARMDR控制器指令译码器R2R3YALUZ内部总线IRDBUSABUS主存M2、(共9分)取指周期 PCMAR 1R M(MAR)MDR MDRIR (PC)+1PC （3分）执行周期 R1Y (R2)+(Y)Z （3分）间址周期 R3MAR ZMDR 1W MDRM(MAR) （3分）3. (5分)某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L0,L1，写出各中断源的屏蔽字。中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L43、（5分）（每写对一个屏蔽字1分）设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 14（4分）“在计算机中，原码和反码不能表示 -1。”这种说法是否正确，为什么？4（4分）答：“在计算机中，原码和反码不能表示 -1。”这种说法是错误的。因为对于整数而言，这种说法不成立。假设机器字长为8位（含1位符号位），在整数定点机中，-1原 = 1,0000001 -1补 = 1,1111111 -1反 = 1,1111110。在小数定点机中，-1的原码和反码不能表示，而-1补 = 1.0000000。5（4分）异步通信与同步通信的主要区别是什么，说明通信双方如何联络。5（4分）答：同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。1、(5分)设机器数字长为8位（含一位符号位在内），若A = +15，B = +24，求 A-B补并还原成真值。1、（5分） A = +15 = +0001111，B = +24 = +0011000 （1分） A补 = 0,0001111，B补 = 0,0011000，-B补 = 1,1101000 （1分） （1分） A-B补 = 1,1110111 （1分） 故 A-B = -0001001 = -9 （1分）2、（5分）设浮点数格式为：数符1位、阶符1位、阶码4位，用原码表示，尾数10位，用补码表示（格式见下图）。写出所对应的机器数（用十六进制表示，写出计算过程）。bit151413 12 11 10 9876543210数符阶符阶 码尾 数2（共5分）-27/1024 = - 0.0000011011 = - 0.11011 2-5 （2分） 数符:1 阶符：1 阶码: 0101 尾数:0010100000 结果：D4A0H（3分）3、（10分）请用补码比较法(Booth算法)计算xy = ？ x =0.0101，y = -0.0101，列出计算过程。四、问答题（共30分）（6分）设x = +，y = +，试用变形补码计算x + y。1、（共6分）答： x = + = 0.1011，y = + = 0.0111 = 00.1011， = 00.0111 （2分） （2分）此时，符号位为“01”，表示溢出，又因第一位符号位为“0”，表示结果的真正符号，故“01”表示正溢出。 2、（6分）一个双面5英寸软盘片，每面40个磁道，每磁道8个扇区，每个扇区512个字节，试问盘片容量为多少？该盘驱动器转速为600转分，则平均等待时间为多少？最大传输速率为多少？2、（6分）软盘总容量面数每面道数每道扇区数每扇区字节数2408512320KB （2分）平均等待时间为一转所需时间的一半，即1/2(60秒/600)50ms （2分）盘每秒转10圈，每圈读一个磁道，为51284096字节，所以最大数据传输率为4096字节10/S40KB/S 3、（8分）假设阶码取3位，尾数取6位(均不包括符号位)，机器数形式自定，浮点数运算规则计算下式结果并给出真值。3、（8分）2413/16四、问答题（共30分）1（5分）某机主存容量为4M32位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备129种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址方式。（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。1（5分）答：（1） 一地址指令格式为（1分）OPMAOP操作码字段，共9位，可反映129种操作；M寻址方式特征字段，共3位，可反映6种寻址方式；A形式地址字段，共32 9 3 = 20位 （1分）（2） 直接寻址的最大范围为220 = 2048 （1分）（3） 由于存储字长为32位，故一次间址的寻址范围为232 （1分）相对寻址的位移量为 1024 + 1023 2（5分）能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快，为什么？ 2（5分）答：不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关，还与机器周期中所含的时钟周期数以及指令周期中所含的机器周期数有关。同样主频的机器，由于机器周期所含时钟周期数不同，机器的速度也不同。机器周期中所含时钟周期数少的机器，速度更快。此外，机器的速度还和其他很多因素有关，如主存的速度、机器是否配有Cache、总线的数据传输率、以及机器是否采用流水技术等等。机器速度还可以用MIPS（每秒执行百万条指令数）和CPI（执行一条指令所需的时钟周期数来衡量）。上述几点答对5点给5分，最多不超过5分。3（5分）某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L1,L0，写出各中断源的屏蔽字。3（5分）答：（每写对一个屏蔽字得1分）设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 14（5分）程序查询方式和程序中断方式都要由程序实现外围设备的输入输出，它们有何不同？4（5分）程序查询方式是用户在程序中按排一段输入输出程序，它由I/O指令、测试指令和转移指令等组成。CPU一旦启动I/O后，就进入这段程序，时刻查询I/O准备的情况，若未准备就绪就踏步等待；若准备就绪就实现传送。输入输出的全部过程中，CPU停止自身的操作。 程序中断方式虽也要用程序实现外部设务的输入、输出，但它只是以中断服务程序的形式插入到用户现行程序中。即CPU启动I/O后，继续自身的工作，不必查询I/O的状态。而I/O被启动后，便进入自身的准备阶段，当其准备就绪时，向CPIJ提出中断请求，此时若满足条件，CPU暂停现行程序，转入该设备的中断服务程序，在服务程序中实现数据的传送。5、（10分）请简述一位原码乘法运算规则，现给出下列逻辑部件及其在乘法器中的位置和部分连线，且已知X原1.11011，Y原1.10011。（1）请完善该一位原码乘法器的原理图。（2）运算开始时寄存器A、B、C存放的是什么值？ ALUADDSUB寄存器 B移位器 S寄存器 C寄存器 ARSLSDMC0 +1A B（3）运算结束后，寄存器A、B、C存放的又是什么值？说明：(1)ALU： ADD=A+B SUB=A-B；(2)寄存器 C 具有左右移位功能，寄存器A、B没有移位功能；(3)寄存器 A为累加器，其输出值可直接送到ALU的A端；(4)移位器 S的功能有：LS-左移1位、RS-右移1位、DM-直送；(5)其它“与、或”等逻辑门电路自选。1、（10分）某8位微型机地址码为16位，若使用4K4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：（1）该机所允许的最大主存空间是多少？（2）若每个模块板为8K8位，共需几个模块板？（3）每个模块板内共有几片RAM芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU如何选择各模块板？1（共10分,每小问2分）（1）该机所允许的最大主存空间是64KB；（2）若每个模块板为8K8位，共需8个模块板；（3）每个模块板内共有4片RAM芯片；（4）共有32片RAM；（5）CPU如何选择各模块板？CPU的高3位地址线经3-8译码器，输出8个选通信号，分别选择8个模块板。2、（10分）某CPU内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设指令字长等于机器字长，试回答：（1）如果主存可直接或间接寻址，采用“寄存器存储器”型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？画出指令格式并说明各字段的含义；（2）如果采用通用寄存器作间址寄存器，则上述“寄存器存储器”型指令的指令格式有何特点？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间？2、（共10分）(1) 寄存器存储器”型指令，寄存器地址占5位，存储器地址占32-6-5=21位，能直接寻址的最大存储空间是221，即2M。操作码6位寄存器地址5位内存地址21位(2) 采用通用寄存器作间址寄存器，则操作码可以达到22位，可用于增加条件执行或其它功能，这类指令可访问的存储空间可达232，即4G。操作码6位条件执行码寄存器地址5位寄存器地址5位3、 (10分）设某机有四个中断源A、B、C、D，其硬件排队优先次序为A B C D，现要求将中断处理次序改为D A C B。（1）写出每个中断源对应的屏蔽字(设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽)。（2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设每个中断源的中断服务程序时间均为20mS。BDAC405060708090302051510t (ms)程序请将程序轨迹画在答案纸上3、（共10分）答：(1) 在中断处理次序改为D A C B后，每个中断源新的屏蔽字如表所示。（6分）A程序B程序C程序D程序4050607080903020510t (ms)程序BDAC（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如图所示（4分）中断源屏 蔽 字ABCDA1110B0100C0110D1111三、 计算题（共20分）1. （5分）已知：A = ，B = 求：A+B补 1、（共5分）答：由A = = -0.1011，B = = -0.011 （1分） 得 A补 = 1.0101，B补 = 1.1001 （1分） （2分）两操作数符号均为1，结果的符号为0，故为溢出。（1分） 2. （5分）已知接收到的海明码（按配偶原则配置）为1100100，检查该代码是否出错？第几位出错？ 2、（共5分）1100100（3分）第6位错（2分）3.（10分）用补码Booth算法计算xy = ？ x =0.0101，y = -0.0101，列出计算过程。3、（共10分） x*y补 = 11100111 x*y = -0011001 = -25x=0101，x补=0101, -x补=1011部分积乘数操作0000+ 101110110加-X补101111011110+ 01011 101111 10111加x补 0011 0001+ 1011111 101加x补 1100 11100111 11 四、问答题（共30分）1、（10分）为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种，各有何特点？ 1、（共10分）如多个主设备同时要使用总线时，就由总线控制器的判优，仲裁逻辑按一定的优先级顺序，确定那个主设备能使用总线，只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。(4分)常见的集中式总线控制有三种：(各2分) 链式查询：其特点是只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感。 计数器定时查询：其特点是，计数可以从“0”开始，此时设备的优先次序是固定的，计数也可以从终止点开始，既是一种循环方式，此时设备使用总线的优先级相等，计数器的初始值还可以由程序设置，故优先次序可以改变。此外，对电路故障不如链式查询方式敏感，但增加了主控线数，控制也较复杂。 独立请求方式：其特点是：响应速度快，优先次序控制灵活（通过程序改变），但控制线数量多，总线控制更复杂。独立请求方式响应时间最快，链式查询对电路故障最敏感。2、（10分）某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备97种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址五种寻址方式。（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。2（10分）答：（4） 一地址指令格式为（2分）OPMAOP操作码字段，共7位，可反映120种操作；M寻址方式特征字段，共3位，可反映5种寻址方式；A形式地址字段，共16 7 3 = 6位 （5） 直接寻址的最大范围为26 = 64 （2分）（6） 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 （2分）（7） 相对寻址的位移量为 32 + 31 （2分）3、（5分）某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0，L1，L2，L3，L4，现要求优先顺序改为L4，L2，L3，L0，L1，写出各中断源的屏蔽字。中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L43（5分）答：（每写对一个屏蔽字1分）设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 14、(5分)设CPU内有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU(见下图),写出间接寻址的取数指令LDA X在取指周期、间指周期、执行周期的微操作命令。4、（5分）取指周期：PCMARM,CUM,MMDRIR PC+1(PC)间指周期：IR(Ad)MARM,CUM,MMDR执行周期：MDRMARM,CUM,MMDRR01、（5分）设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？ 1、（5分）计算题 答：x、y在机器中以补码表示为（1分） x补 = 00,10; 00.1101 y补 = 00,01; 00.1011 对阶 （2分） j补 = jx补- jy补 = 00,10 + 11,11 = 00,01即j = 1，表示y的阶码比x的阶码小1，因此将y的尾数向右移1位，阶码相应加1,即 = 00,10; 00.0101这时的阶码与x补的阶码相等，阶差为0，表示对阶完毕。 求和 （2分）即x+y补 = 00,10; 01.0010 右规（1分） 运算结果两符号位不等，表示尾数之和绝对值大于1，需右规，即将尾数之和向右移1位，阶码加1，故得 x+y补 = 00,11; 00.1001 则 x+y = 0.1001211阶码数符尾数3125242302、（5分）某浮点数字长32位，其中阶码8位（含阶符1位），以2为底，补码表示；尾数24位（含数符1位），补码表示（如下图）。写出十进制真值11/1024对应该种格式浮点数的十六进制代码。2、（共10分）(1) （结果正确无过程只得2分） X = 1.001011 X补 = 1.110101 (1分)Y = 0.0001101 Y补 = 0.0001101 -Y补 = 1.1110011 (1分)X+Y补 = 1.110101 + 0.0001101 = 1.1110111 X+Y = -0.0001001 (4分)（2） X-Y补 = X补 + -Y补 = 1.110101 + 1.1110011 = 1.1011101X-Y = 0.0100011 3.（10分）已知 x = - 0.01111 ，y = +0.11001， 求 x 补 ， -x 补 ， y 补 ， -y 补 ，x + y = ？ ，x y = ？3、(共5分) （结果正确无过程只得2分） b4b3b2b1 = 1100则C1 = b4b3b1 = 110 = 0C2 = b4b2b1 = 100 = 1C4 = b3b2b1 = 100 = 1 (3分) 1100的海明码是 C1C2b4C4b3b2b1 = 0111100 (2分)四、问答题（共30分）1. (8分)设某机有四个中断源A、B、C、D，其硬件排队优先次序为A B C D，现要求将中断处理次序改为D A C B。（1）写出每个中断源对应的屏蔽字。（2）按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设每个中断源的中断服务程序时间均为20ms。BDAC405060708090302051510t (ms)程序1（共8分）答：（1）在中断处理次序改为D A C B后，每个中断源新的屏蔽字如下表所示。（4分，每个屏蔽字1分）表各中断源对应的屏蔽字中断源屏蔽字ABCDA1110B0100C0110D1111（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如下图所示。（4分）A程序B程序C程序D程序4050607080903020510t (ms)程序BDAC2. (9分)某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址。机器配备有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器RX和基址寄存器RB，均为16位。（1） 若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？一次间址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。（2） 若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围又是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。（3） 若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？需增设那些硬件？2（共9分，每小题3分）答：（1） 根据IR和MDR均为16位，且采用单字长指令，得出指令字长16位。根据105种操作，取操作码7位。因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取2位寻址特征，能反映四种寻址方式。最后得指令格式为：727OPMAD其中 OP 操作码，可完成105种操作；M 寻址特征，可反映四种寻址方式；AD形式地址。这种格式指令可直接寻址27 = 128，一次间址的寻址范围是216 = 65536。（2） 双字长指令格式如下：727OPMAD1AD2其中 OP、M的含义同上；AD1AD2为23位形式地址。这种格式指令可直接寻址的范围为223 = 8M。（3） 容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M16位的存储器。可采用双字长指令，直接访问4M存储空间，此时MAR取22位；也可采用单字长指令，但RX和RB取22位，用变址或基址寻址访问4M存储空间。3（6分）为什么外围设备要通过接口与CPU相连？接口有哪些功能？ 3（6分，每写出一种给1分，最多6分）答：外围设备要通过接口与CPU相连的原因主要有： （1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。 （2）I/O设备种类繁多，速度不一，与 CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。 （3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。 （4）I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。 （5）CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。 （6）I/O设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。 可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。4（7分）设CPU中各部件及其相互连接关系如下图所示。图中W是写控制标志，R是读控制标志，R1和R2是暂存器。（1）假设要求在取指周期由ALU完成 (PC) + 1PC的操作（即ALU可以对它的一个源操作数完成加1运算）。要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。（2）写出指令ADD # （#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC中）在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。4. (共7分)(1) 取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0 PCMAR，1RT1 M(MAR)MDR，(PC) + 1R2T2 MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3 R2PC（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0 Ad(IR)R1 ；立即数R1T1 (R1) + (ACC)R2 ；ACC通过总线送ALUT2 R2ACC ；结果ACC、(5分)设浮点数字长为32位，欲表示6万的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取1位外，阶码和尾数各取几位？按这样分配，该浮点数溢出的条件是什么？1、(5分)答：因为216 = 65536则6万的十进制数需16位二进制数表示。对于尾数为16位的浮点数，因16需用5位二进制数表示，即(16)10 = (10000)2，故除阶符外，阶码至少取5位。为了保证数的最大精度，最终阶码取5位，尾数取32 -1 - 1 - 5 = 25位。按这样分配，当阶码大于 +31时，浮点数溢出，需中断处理。2、(5分)对四位有效信息1000作CRC编码，设生成多项式G（）。2、(5分)（）CRC编码为11010003、(5分)设浮点数格式为：数符1位、阶符1位、阶码4位，用原码表示，尾数10位，用补码表示（格式见下图）。写出所对应的机器数（用十六进制表示，写出计算过程）。bit151413 12 11 10 9876543210数符阶符阶 码尾 数3、(5分) -27/1024 = - 0.0000011011 = - 0.11011 2-5 数符:1 阶符：1 阶码: 0101 尾数:0010100000 结果：D4A0H4（5分）设机器数字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算(包括计算步骤)。A =， B =，求A + B 。4（5分）A补 = 0.10011 B = -0.0010001 B补 = 1.1101111 0.1001100 + 1.1101111 10.0111011 不溢出，A+B补 = 0.0111011 A+B = 0.0111011=四、问答题（共30分）1（10分）某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备85种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址、变址六种寻址方式。（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。1（10分）答：（8） 一地址指令格式为（2分）OPMAOP操作码字段，共7位，可反映85种操作；M寻址方式特征字段，共3位，可反映6种寻址方式；A形式地址字段，共16 7 3 = 6位 （2分）（9） 直接寻址的最大范围为26 =64 （2分）（10） 由于存储字长为32位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536（2分）相对寻址的位移量为 32 + 31 2. （5分）在一个16位总线中，时钟频率为50MHz，总线数据传输周期为4个时钟周期，一个周期传输一个字，问：（1） 总线的数据传输率是多少？（2） 为了提高数据传输率，将总线的数据线改为32位，这时的数据传输率是多少？（3） 在（1）的情况下，将时钟频率加倍，问这时的数据传输率是多少？2（5分）答：程序查询方式是用户在程序中安排一段输入输出程序，它由I/O指令、测试指令和转移指令等组成。CPU一旦启动I/O后，就进入这段程序，时刻查询I/O准备的情况，若未准备就绪就踏步等待；若准备就绪就实现传送。在输入输出的全部过程中，CPU停止自身的操作。 程序中断方式虽也要用程序实现外部设备的输入、输出，但它只是以中断服务程序的形式插入到用户现行程序中。即CPU启动I/O后，继续自身的工作，不必查询I/O的状态。而I/O被启动后，便进入自身的准备阶段，当其准备就绪时，向CPU提出中断请求，此时若满足条件，CPU暂停现行程序，转入该设备的中断服务程序，在服务程序中实现数据的传送。3、（5分）某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要求优先顺序改为L4,L3,L2,L1,L0，写出各中断源的屏蔽字。3（5分）答：（每写对一个屏蔽字1分）设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 14、（10分）主机框图如下：（1）若存储器容量为64K32位，指出图中各寄存器的位数；（2）写出组合逻辑控制器完成 ADD X （X为主存地址）指令发出的全部微操作命令及节拍安排。4、（共10分）（1）（5分）ACCMQALUXIRMDRPCMAR3232323232321616（2）（5分）T0PCMAR1RT1M(MAR)MDR(PC)+1PCT2MDRIROP(IR)IDT0Ad(IR)MAR1RT1M(MAR)MDR五、设计题（10分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用作访存控制信号（低电平有效），用作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：1K4位RAM，4K8位RAM，2K8位ROM，以及74138译码器和各种门电路，如图所示。画出CPU与存储器连接图，要求：（1）主存地址空间分配：8000H87FFH为系统程序区,8800H8BFFH为用户程序区。（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？（3）详细画出存储芯片的片选逻辑。 五、设计题（共10分）（1）根据主存地址空间分配为： （2分）A15 A11 A7 A3 A02K8位1K4位（2）选出所用芯片类型及数量2K8位ROM 1片 （1分）1K4位RAM 2片 （1分）CPU与存储芯片的连接图如图所示（6分）五、设计题（10分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用（低电平有效）作访存控制信号，作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：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。（1）二进制地址（2分）A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A04K4位0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K8位4K4位0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4K4位0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4K4位0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 （2）需要2片4K4位ROM（1分）3片4K8位RAM（1分）（3）存储芯片的片选逻辑（6分）五、设计题（10分）设CPU共有16根