03级计算机专业《计算机组成原理》试卷A

厦门理工学院 2005 2006 学年第一学期期末考试 03 级计算机专业 计算机组成原理 试卷 A 学号 姓名 成绩 一 填空题 每个空格 1 分 15 分 1 一片容量为 32k 的 SRAM 存储器芯片 地址线有 条 数据线有 8 条 地址 范围从 000016到 2 若 x 补 11101100 单符号位 则 x 补的模为 256 x 2 补 3 冯偌依曼计算机的基本原理包括 和程序控制 4 在微指令格式设计过程中 有 8 个互斥型的微命令被分配到一组 当该组采用编码方法 表示时 微指令格式的相关字段至少需要 位 5 设指令中形式地址为 D 基址寄存器为 BX 则基址寻址方式时 有效地址 E 6 若被传送的数据为 11011011 假设采用偶校验技术 则校验位 C 7 层次化的存储器系统一般分为三级 主存 辅存 8 层次化存储器结构的设计是依据 原理 9 虚拟存储器主要用于解决计算机中主存储器的 问题 10 指令操作码字段表征指令的 而地址码字段指示 11 程序控制方式包括 方式和 方式 12 微指令的格式大体分成两类 型微指令和垂直型微指令 二 选择题 每题 1 分 共 15 分 请将答案写在下表中 1 下列数中最小的数为 A 101001 2 B 52 8 C 233 16 D 102 10 2 指令周期是指 A CPU 从主存取出一条指令的时间 B CPU 执行一条指令的时间 C CPU 从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D 时钟周期时间 3 计算机操作的最小时间单位是 A 时钟周期 B 指令周期 C CPU 周期 D 微指令周期 4 采用 Cache 的目的是 A 提高存储器的速度 B 增加存储器的容量 C 降低存储器的成本 D 上述三者 5 主存中的块可以放入 Cache 中的唯一的位置 这种 Cache 是 的 A 全相联 B 组相联 C 块相联 D 直接映象 6 以下叙述正确的是 C 主存的存取速度可以与 CPU 匹配 B 主存由 RAM 构成 不包括 ROM C 辅存中的程序需要调入主存中才能运行 D 若指令的地址码为 20 位 则主存容量 一定是 20MB 7 一条机器指令中包含的信息有 A 操作码 控制码 B 操作码 立即数 C 操作码 地址码 地址码 寄存器 号 8 在指令格式设计中 采用扩展操作码的目的是 A 增加指令长度 B 增加地址码数量 C 增加指令数量 C 增加寻址空间 9 在单总线结构的 CPU 中 连接在总线上的多个部件 A 只有一个可以向总线发送数据 但可以有多个同时从总线接收数据 B 可以有多个同时向总线发送数据 但可以有多个同时从总线接收数据 C 可以有多个同时向总线发送数据 并且可以有多个同时从总线接收数据 D 只有一个可以向总线发送数据 并且只有一个可以从总线接收数据 10 在控制信号中 相容的信号是 信号 A 可以同时出现的 B 可以相继出现的 C 可以相互替代的 D 可以相互容错的 11 信息可以同时在两个方向上传输的总线称为 总线 A 单工 B 半双工 C 全双工 D 单双工 12 DMA 访问内存时向 CPU 进入等待状态 等待 DMA 的批数据访存结束后再恢复工作 这种情况称为 A CPU 等待 B 周期挪用 C 交替访问 D 透明的 DMA 13 中断向量是 A 子程序入口地址 B 中断服务程序入口地址 C 中断服务程序入口地址的地址 B 设备地址 14 算术右移指令执行的操作是 A 符号位填 0 并顺次右移 1 位 最低位移至进位标志位 B 符号位不变 并顺次右移 1 位 最低位移至进位标志位 C 进位标志位移至符号位 顺次右移 1 位 最低位移至进位标志位 D 符号位填 1 并顺次右移 1 位 最低位移至进位标志位 15 设置中断排队判优逻辑的目的是 B A 产生中断源编码 B 使同时提出的请求中的优先级别最高者 得到及时响应 C 使 CPU 能方便地转入中断服务子程序 D 提高中断响应速度 三 判断题 10 分 1 利用二极管矩阵可以做成逻辑 与 和逻辑 或 电路 2 有一 7 4 码为 1100111 生成公式为 1011 校验后可知此码有错 3 汇编语言就是机器语言 4 计算机的硬件档次对计算机系统的功能强弱有决定性作用 5 二进制数的位数越多 则能表示的十进制数就越大 6 计算机中只要硬件设备齐全 就可以正常工作 7 高级语言编制的程序输入任何计算机后均能被 CPU 直接执行 8 Cache 对系统程序员透明 9 浮点数的精确度由阶码的位数决定 10 控存中存放解释指令执行的微程序和数据 四 名词解释 20 分 1 中断 2 组相联映射 3 指令系统 4 规格化 5 水平型微指令 五 计算题 15 分 1 设 x 0 01011 y 0 01011 用变形补码计算 2x y 4 分 2 已知 X 0 1101 Y 0 1011 用补码一位乘法求 X Y 要求写出详细过 程 10 分 3 假设 R 1000 1000 2000 2000 3000 PC 4000 问在以下寻址方 式下访问到的操作数的值是什么 6 分 1 寄存器寻址 R 2 寄存器间接寻址 R 3 直接寻址 1000 4 存储器间接寻址 1000 5 相对寻址 2000 PC 6 立即数寻址 2000 六 应用题 20 分 1 设有 32 片 256K 1 位的 SRAM 芯片 问 1 采用位扩展方法可构成多大容量的存储 器 该存储器需要多少字节地址位 3 画出该存储器与 CPU 连接的结构图 设 CPU 的 接口信号有地址信号 数据信号 控制信号 MREQ 和 R W 2 已知 CPU 结构如下图所示 其中包括一个累加器 AC 一个状态寄存器和其他几个寄 存器 各部分之间的连线表示数据通路 箭头表示信息传递方向 试完成以下工作 写 出图中四个寄存器 A B C D 的名称和作用 简述完成指令 ADD Y 的数据通路 Y 为存储单元地址 本指令功能为 AC Y AC 15 分 1 MM 主存储器 C A AC BD 状态寄存器 操作控制器 ALU ID 5 下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 w 信号控制 AR 为地址寄存器 DR 为数据缓冲寄存器 ALU 由加 减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 Add R2 R0 指令完成 R0 R2 R0 的功能操作 画出其指令周期流程图 假设该指令 的地址已放入 PC 路 并列出相应的微操作控制信号序列 12 分 华中科技大学计算机学院华中科技大学计算机学院 计算机组成原理计算机组成原理 试卷试卷 A A 闭卷 闭卷 班级班级 学号学号 姓名姓名 成绩成绩 一 填空题 每空一分 本题共一 填空题 每空一分 本题共 1515 分分 1 若 x 补 11101100 单符号位 则 x 2 补 x 补的模为 2 动态存储器的刷新是按 填行或列 进行 若存储单体的容量为 64K 采用双 译码且地址线平均送到两个译码器中 则刷新地址计数器的模为 3 设指令中形式地址为 D 基址寄存器为 BX 则基址寻址方式时 有效地址 E 4 若被传送的数据为 11011011 假设采用偶校验技术 则校验位 C 5 地址线单双向传输 这句话描述了总线的 特性 6 冯偌依曼计算机的基本原理包括 和 7 磁盘的平均存取时间由 时间和平均等待时间组成 对于 7200 转的磁盘而言 其平均等到时间约为 ms 取整数 8 在微指令格式设计过程中 有 8 个互斥型的微命令被分配到一组 当该组采用编码方法 表示时 微指令格式的相关字段至少需要 位 9 设计一个 64 位全并行的 ALU 需要 片先行进位部件 74182 10 片选信号为 101 时 选定一个 128K 8 位的存储芯片 则该芯片的所在存储单元空间 的首地址为 末地址为 二 名词解释 每题二 名词解释 每题 2 2 分 共分 共 1010 分分 2 中断 3 组相联映射 3 指令系统 4 规格化 5 水平型微指令 三 简答与论述题三 简答与论述题 本题共本题共 3434 分分 l 简要说明采用层次结构存储系统的目的和原理 目前存储系统分哪几个层次 它们在存储系统中所起的作用分别是什么 8 分 2 什么是总线 总线的仲裁方式解决什么问题 简述常见的控制方式及其特点 8 分 3 什么是寻址方式 计算机系统为什么需要采用多种寻址方式 画出间接寻址 方式的寻址示意图 8 分 4 简述微程序控制器的设计思想 10 分 四 判断正误并改正你认为错误的命题四 判断正误并改正你认为错误的命题 只能修改画线部分只能修改画线部分 1 5 1 5 5 5 分分 1 Cache 对系统程序员透明 2 浮点数的精确度由阶码的位数决定 3 控存中存放解释指令执行的微程序和数据 4 指令操作码字段的位数决定了指令系统中指令的数量 5 多操作数指令可以是单字长指令 五 计算题五 计算题 本题共本题共 2121 分分 1 设 X 27 29 32 Y 25 5 8 阶码为 3 位 尾数为 5 位 均不包含符 号位 用变形补码计算 X Y 要求按照计算机中浮点数的运算方法写出详细运 算步骤 8 分 2 设 x 0 01011 y 0 01011 用变形补码计算 2x y 5 分 3 已知 X 0 1101 Y 0 1011 用补码一位乘法求 X Y 要求写出详细过 程 8 分 六 已知 CPU 结构如下图所示 其中包括一个累加器 AC 一个状态寄存器和其他几个寄存 器 各部分之间的连线表示数据通路 箭头表示信息传递方向 试完成以下工作 写出 图中四个寄存器 A B C D 的名称和作用 简述完成指令 ADD Y 的数据通路 Y 为存储 单元地址 本指令功能为 AC Y AC 1515 分 分 参考答案 一 填空 每空一 填空 每空 1 1 分 共分 共 1515 分 分 数据部分按照参考答案数据部分按照参考答案 文字部分意思符合即可文字部分意思符合即可 1 11110110 28 2 行 28 3 BX D 4 0 5 功能和电气 6 存储程序 程序控制 7 寻道 4 8 4 9 5 10 0A000H 0BFFFFH 二 二 名词解释名词解释 每小题 每小题 2 2 分 共分 共 1010 分 分 评分要求评分要求 按照与所给参考答案的符合度给分按照与所给参考答案的符合度给分 1 中断 是一种 I O 方式 是指发生外部或异常时间后 暂时停止 CPU 执行的程序 并在保护断点后执 行处理外部或异常时间的程序 并在该程序执行完毕后又返回被终止的程序的过程 1 MM 主存储器 C A AC BD 状态寄存器 操作控制器 ALU ID 2 组相联映射 是一种主存与 CACHE 之间数据映射的方法 该方法中主存和 CACHE 都分组 且 CHACHE 组内还 分行 映射时 数据块所在主存的组和 CHACHE 的组之间按照直接映射方式进行 CACHE 的组 确定后 主存的该数据块则可以被映射到在该组的任意行 3 指令系统 任何计算机所包含的全部指令的集合 指令系统与计算机的硬件结构和性能紧密相关 4 规格化 就是对浮点数尾数进行处理的一种方法 该方法规定 当浮点数的尾数双符号位与最高数据 位不一致时候 采用左移或右移尾数 同时同步增大或减少阶码 直到将浮点数的尾数双符号 位变化成最高数据位一致 5 水平型微指令 一次能定义并执行多个微操作的微指令称为水平型微指令 一般有操作控制字段 判别测试 字段和直接地址字段三部分组成 相对于垂直型微指令而言具有灵活 并行操作能力强等 优点 三 三 简答与论述题简答与论述题 l 要点 要点 1 目的 满足执行程序对高速度 大容量存储空间的需要 2 分 2 原理 局部性原理 2 分 3 目前分成 CHCHE 主存 辅存 三个层次 2 分 其中前者解决主存速度慢的问题 后者解决主存容量小的不足 各 1 分 共 2 分 2 要点要点 1 总线是计算机各大部件之间的连接线 分为数据总线 地址总线和控制总线三类 1 分 2 总线的仲裁解决多部件争用总线的问题 1 分 3 常见的仲裁方式包括 串行连接查询 计数器定时查询和独立请求三种方式 3 分 特点分别为系统容易扩展 但速度慢 优先级固定 单点故障明显 优先级灵活 没有 单点故障 但速度慢 优先级灵活 响应速度快 没有单点故障 3 分 3 要点 要点 1 寻找操作数据或指令地址的方法 1 分 2 多种寻址方式的目标是为了解决指令中操作数字段位数不够 从而限制了寻址范围和 操作数大小 另外 设置多种寻址方式也为程序设计提供了一定的灵活性 4 分 3 间接寻址图 3 分 4 要点要点 在分析特定 CPU 结构和相关硬件环境的基础上 这句话很重要这句话很重要 2 2 分分 仿照程序设计的方 法 画出在特定硬件环境下每条指令的指令周期流程图 2 2 分分 把完成每条指令所需要的操 作控制信号进行优化和时间同步编写成微指令 然后存放到一个只读存储器 控存 中 3 3 分分 每条机器指令对应一段微程序 当机器执行程序时依次读出每条指令所对应的微指令 执行 每条微指令中规定的微操作 从而完成指令的功能 重复这一过程 直到该程序的所有指令完 成 2 2 分分 微程序控制器的设计采用了存储技术和程序设计技术 使复杂的控制逻辑得到简化 从 而推动了微程序控制器的广泛应用 1 1 分分 四 判断正误 四 判断正误 对错误命题只判断不改正或改正不正确均不得分 对错误命题只判断不改正或改正不正确均不得分 每小题每小题 1 1 分 共分 共 5 5 分 分 1 2 修改成 浮点数的精确度由尾数尾数的位数决定 或 浮点数的范围范围由阶码的位数决定 3 修改成 控存中存放解释指令执行的微程序 4 5 五 计算题 本题三道小题 共五 计算题 本题三道小题 共 2121 分 分 1 要点 要点 1 设阶码和尾数均采用双符号位表示 则 X 补 00111 00 11101 Y 补 00101 00 101 1 1 分分 2 求出阶差 X 阶码 Y 阶码 00111 11011 00010 阶差为 2 移动 Y 的尾数与 X 对齐 Y 补 00