计算机组成原理试卷A.doc

计算机组成原理试题1几答案一 基础题（60分每题5分）1. 解释冯诺依曼计算机的特点? 2. 8位无符号整数和8位定点原码整数的表示范围分别是多少？3. 已知x原10110101，求真值x及其x的补码和反码。4. 解释虚拟存储器和Cache存储器与主机匹配的差别?5. 指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？6半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？有何特点？7一个完善的指令系统应满足哪几方面的要求8什么是微程序设计技术9. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。10. 设指令字长等于存储字长，均为24位，若某指令系统可完成108种操作，操作码长度固定，且具有直接、间接（一次间址）、变址、基址、相对、立即等寻址方式，则在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占 A 位，寻址特征位占 B 位，可直接寻址的范围是 C ，一次间址的范围是 D 。11已知接收到的海明码为 0100111（按配偶原则配置）试问要求传送的信息是什么?12一个容量为16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？二设计分析与计算（40分每题8分）1设机器数字长为 24 位，欲表示3万的十进制数，试问在保证数的最大精度的前提下，除阶符、数符各 取1 位外，阶码、尾数各取几位？2证明减法运算的公式补补补补补3某机主存容量为1M16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备65种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、变址五种寻址方式。（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）。4运算器中R0R3为通用寄存器, 机器指令“STO R1, (R2)”实现的功能是：将寄存器R1中的数据写入到以（R2）为地址的数存单元中；机器指令“ADD R1, R2”实现的功能是：将寄存器R1中的数据加入到R2中。请画出以上两指令周期流程图。5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：A000HA7FFH为系统程序区；A800HAFFFH为用户程序区。（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片，并写出每片存储芯片的二进制地址范围。（3）详细画出存储芯片的片选逻辑。参考答案：基础题（60分）1冯诺依曼计算机的特点计算机:：由五大部件组成， 指令和数据以同等地位存于存储器可按地址寻访， 指令和数据用二进制表示，指令由操作码和地址码组成，存储程序，以运算器为中心。2 8位无符号整数的范围：0255。 8位定点原码整数的范围：-127127。3（1）真值-0110101（2）X补11001011（3）X反110010104 Cache存储器采用与CPU速度匹配的快速存储元件来弥补主存和CPU之间的速度差距；而虚拟存储器的主要功能是弥补了主存和辅存之间的容量差距5解：计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的既为数据。另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。 6解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法（单译码方式）和重合法（双向译码方式）。线选法（单译码方式）：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材；重合法（双向译码方式）：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。 7解一个完善的指令系统应满足如下四方面的要求 完备性，有效性，规整性，兼容性8答：微程序设计技术是利用软件方法进行硬件设计的一门技术。采用微程序设计思想的微程序控制器，同组合逻辑控制器相比较，具有规整、灵活、易维护等一系列优点 9解：刷新对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新；分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间；异步式：是集中式和分散式的折衷。 10解：A7 B3 C 214 D 224 11纠错过程如下P1= 1357 = 0P2= 2367 = 1 P4= 4567 = 1P4P2P1 = 110第 6 位出错，可纠正为 0100101，故要求传送的信息为 0101 12解：地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根；设计分析与计算（40分每题8分）1 解：214 = 16384 215 = 3276815 位二进制数可反映 3 万之间的十进制数 满足 最大精度 可取阶码m = 4位，尾数n = 18位2证明减法运算的公式补补补补补只要证明补补，上式即得证。证明 : 补补补(mod 2)补补补 (2-3) 补()补 补补补 补补 (2-4)将式(2-3)与(2-4)相加，得 补补 补补补 补补补 补补补0 故补补(mod 2) 3 解： 一地址指令格式为OPMAOP操作码字段，共7位，可反映65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 直接寻址的最大范围为26 = 64 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 相对寻址的位移量为 32 + 31 4解答： PCARABUS DBUSDRIR PC+1 译码或测试 STO ADD WE R1DR R1+R2R2 R2 ARABUS DRDBUS 5解答：（1） 根据主存地址空间分配为：（2分）A15 A11 A7 A3 A02K8位ROM