计算机组成基础试题

计算机组成与体系结构试卷计算机组成与体系结构试卷 A 考试时间为考试时间为 120 分钟分钟 题号题号一一二二三三四四总分总分 得分得分 阅卷人阅卷人 合分人合分人 一 选择题 每题一 选择题 每题 2 分 共计分 共计 30 分 分 1 假定下列字符码中有奇偶校验位 但没有数据错误 采用偶校验的字符码是 A 11001011 B 11010110 C 11000000 D 11001000 2 在定点二进制运算其中 减法运算一般通过 来实现 A 原码运算的二进制减法器 B 补码运算的二进制减法器 C 补码运算的十进制加法器 D 补码运算的二进制加法器 3 在机器数中 的零的表示形式是唯一的 A 原码 B 补码 C 反码 D 原码和反码 4 在定点数运算中产生溢出的原因是 A 运算过程中最高位产生了进位或借位 B 参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C 运算的结果超出了机器的表示范围 D 寄存器的位数太少 不得不舍弃最低的有 效位 5 某 SRAM 芯片 存储容量为 64K 16 位 该芯片的地址线和数据线数目为 A 64 16 B 16 64 C 64 8 D 16 16 6 某计算机字长 16 位 它的存储容量为 64KB 若按字编址 那么它的寻址范围是 A 64K B 32K C 64KB D 32KB 7 相联存储器是指按 进行寻址的存储器 A 地址指定方式 B 堆栈存取方式 C 内容指定方式 D 地址指定方式与堆栈存取方式结合 8 采用虚拟存储器的目的是 A 提高主存储器的存取速度 B 扩大主存储器的存储空间 并能进行自动管理和调度 C 提高外存储器的存取速度 D 扩大外存储器的存储空间 9 下面描述 RISC 指令系统中基本概念不正确的句子是 A 选取使用频率高的一些简单指令 指令条数少 B 指令长度固定 C 指令格式种类多 寻址方式种类多 D 只有取数 存数指令访问存储器 10 以下叙述中正确描述的句子是 A 同一个 CPU 周期中 可以并行执行的微操作叫相容性微操作 B 同一个 CPU 周期中 不可以并行执行的微操作叫相容性微操作 C 同一个 CPU 周期中 可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 D 以上全不正确 11 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 12 在集中式总线仲裁中 方式对电路故障最敏感 A 链式查询 B 计数器定时查询 C 独立请求 D 以上三种相同 13 CRT 的分辨率为 1024 1024 像素 像素的颜色数为 256 则刷新存储器的容量为 A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 14 中断允许触发器用来 A 表示外设是否提出中断请求 B CPU 是否响应了中断请求 C CPU 是否正在进行中断处理 D 开放或关闭可屏蔽中断 15 为了便于实现多级中断 保护现场信息最有效的方法是采用 A 通用寄存器 B 软磁盘 C 外存 D 堆栈 二 简答题 每题二 简答题 每题 5 5 分 共计分 共计 2020 分 分 1 CPU 中包括哪几种寄存器 分别说明其作用 2 根据操作数所在位置 指出其寻址方式 填空 1 操作数在寄存器中 为 寻址方式 2 操作数地址在寄存器中 为 寻址方式 3 操作数地址 主存 在指令中 为 寻址方式 4 操作数在指令中 为 寻址方式 5 操作数地址为某一寄存器内容与位移量之和 可以是 寻址方式 3 采用流水线技术的计算机在流水处理过程中 会出现哪三种相关冲突 简述各冲突的主要特征 4 主存与 cache 的地址映射有哪几种方式 简述每种方式的特点 三 三 计算题 共计算题 共 2525 分 分 1 7 分 x 0 1001 y 0 1100 用补码运算方法求 x y x y 并用双符号位判断结果是否 溢出 2 8 分 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 次 已 知 cache 存取周期为 50ns 主存存取周期为 250ns 求 Cache 命中率 H Cache 主存系统的访问效率 e 3 用一台时钟频率为 40MHz 的处理机执行标准测试程序 程序含有的各类指令条数和各类指令的平均 时钟周期数如下表所示 指令类型指令条数平均时钟周期数 整型运算 450001 数据传送 320002 浮点运算 150004 控制传送 80002 求测试程序的 CPI MIPS 和执行时间 10 分 四 四 设计题 设计题 2525 分 分 1 8 分 某机采用微程序控制方式 采用水平型编码控制的微指令格式 后继微指令地址采用断定方 式 微指令字长 29 位 共有微命令 52 个 构成 5 个相斥类 各包含 4 个 5 个 8 个 15 个和 20 个微命令 已知可判定的外部条件有 CY 和 ZF 两个 试问 设计出微指令的具体格式 控制存储器的容量应为多少 2 9 分 有一个 1024K 32 位的存储器 由 128K 8 位的 DRAM 芯片构成 问 总共需要多少 DRAM 芯片 设计此存储体组成框图 采用异步刷新方式 如单元刷新间隔不超过 8ms 则刷新信号周期为多少 3 8 分 下图所示为双总线结构机器的数据通路 IR 伪指令寄存器 PC 为程序计数器 M 为主存 受读写信号控制 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 另外 线上标有符号的表示有控制信号 例如 Yi 表示 Y 寄存器的输入控制信号 Yo 为寄存器 Y 的输出控制信号 未标字符的线为直通线 不受控制 画出取数指令 LDA R3 R0 的指令周期流程图 其含义是将寄存器 R3 为地址的主存单元 的内容取至寄存器 R0 中 标出各微操作信号序列 烟台大学烟台大学 2008 2009 学年第学年第二二学期学期 计算机组成与体系结构计算机组成与体系结构试卷试卷 A 参考答案及评分参考答案及评分 标准标准 考试方式 闭卷 开卷 闭卷 其他 院系 年级 2007 专业 计算机科学与技术 注 标准答案 参考答案要点及评分标准须写清题号 每小题得分 共得分等 此格式为题头 如本页不够 后面请附相同规格 A4 的纸张 一 选择题 每小题 2 分 共 30 分 1 5 C D B C D 6 10 B C B C A 11 15 A A B A D 二 简答题 每题 4 分 共 20 分 1 答 CPU 有以下寄存器 1 指令寄存器 IR 用来保存当前正在执行的一条指令 2 程序计数器 PC 用来确定下一条指令的地址 3 地址寄存器 AR 用来保存当前 CPU 所访问的内存单元的地址 4 缓冲寄存器 DR 作为 CPU 和内存 外部设备之间信息传送的中转站 补偿 CPU 和内存 外围设备之间在操作速度上的差别 在单累加器结构的运算器中 缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器 5 通用寄存器 AC 当运算器的算术逻辑单元 ALU 执行全部算术和逻辑运算时 为 ALU 提供 一个工作区 6 状态条件寄存器 保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条 件码内容 除此之外 还保存中断和系统工作状态等信息 以便使 CPU 和系统能及时了解机器运行 状态和程序运行状态 2 1 寄存器 2 寄存器间接 3 直接 4 立即 5 基址寻址 变址寻址 相对寻址 3 答 资源相关 指多条指令进入流水线后在同一机器周期内争用同一个功能部件所发生的冲突 数据相关 在一个程序中 如果必须等前一条指令执行完毕后 才能执行后一条指令 即后面的指 令需要前一条指令的运行结果 那么这两条指令就是数据相关的 控制相关 有转移指令引起的冲突 当执行转移指令时 由于程序可能转移到新的目标地址 而不 是顺序执行 而是流水线发生断流 4 答 主存与 cache 的地址映射有全相联 直接和组相联三种映射方式 全相联映射方式 可以使主存的一个块直接拷贝到 cache 中的任一行 非常灵活 但比较器电路 难于设计和实现 直接映射方式 没有全相联映射方式灵活 优点是硬件简单 成本低 组相联映射方式 适度地兼顾了前两者的优点有尽量避免了二者的缺点 主存的一个块只能拷贝 到 cache 中的一组特定的行 三 计算题 共 25 分 解 1 7 分 x 补 00 1001 x 补 00 1001 y 补 00 1100 y 补 11 0100 x y 补 01 0101 x y 补 11 1101 因为双符号位相异 结果发生溢出 所以 x y 0 0011 无溢出 2 共 8 分 解 命中率 H Ne NC Nm 3800 3800 200 0 95 3 分 主存慢于 cache 的倍率 r Tm Tc 250ns 50ns 5 4 分 访问效率 e 1 r 1 r H 1 5 1 5 0 95 83 3 3 10 分 CPI 45000 1 32000 2 15000 4 8000 2 45000 32000 15000 8000 1 85 MIPS 40 106 1 85 106 21 62 执行时间 T 45000 1 32000 2 15000 4 8000 2 40 106 4 625 10 3 四 设计题 25 分 1 共 8 分 解 控制字段分析 3 分 判别字段 1 分 下址字段 1 分 根据题意可知 微指令的基本结构如下 图所示 其中控制字段和判别测试字段采用编码表示法 则控制字段的长度为 3 3 4 4 5 19 判别测试字段的长度为 2 则下址字段长度为 29 19 2 8 B28 b10 b9 b8 b7 b0 控制字段 判别测试字段 下地址字段 操作控制 顺序控制 3 分 根据上题的分析得出 29 28 256 29 位 2 共 9 分 解 1