2012组成原理(试卷1参考答案)

北华大学计算机科学技术学院2011-2012 学年第 2 学期计算机组成原理课程期末考试试卷（1）参考答案与评分标准一、填空题（每空1分，共10分）1、机器字长，存储容量，运算速度。2、地址3、程序查询4、寄存器-寄存器 寄存器-存储器 存储器-存储器5、取指6、指令周期二、选择题（每小题2分，共20分）1、B2、D3、B4、C5、B6、C7、B8、A9、C10、B三、分析题（每小题5分，共20分）1、1.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？答：程序查询方式是用户在程序中安排一段输入输出的程序，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。【2分】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分】2为什么要把存储系统分成若干个不同的层次？主要有哪些层次？答：为了扩大存储器容量和提高访存速度，将存储系统分为若干不同层次。【3分】有Cache-主存层次【1分】和主存-辅存层次【1分】3、串行传输和并行传输有何区别？各应用于什么场合？答：串行传输是指数据在一条线路上按位一次传输，线路成本低，但速度慢，适合于远距离的数据传输【2分】。并行传输是每个数据位都有一条独立的传输线，所有的数据位同时传输，其传输速度快、成本高，适合于近距离、高速传输的场合。【3分】4. 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有97 种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、变址、基址六种寻址方式。求（1）立即数的范围（十进制表示）；（2）一次间址和多次间址的寻址范围；答：立即数的范围是-32+31(有符号数)或063(无符号数) 【2分】 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 。【1分】若多次间址，寻址范围为215 【2分】四、计算题（第1小题5分，第2小题5分，第3小题10分，共20分）1、已知A=-0.0100，B=+0.1001，求A-B=?答： A补=1.1100，【1分】-B补=1.0111，【1分】A-B补=A补+-B补 = 1.1100+0.11001=1.0111=1.0011【2分】所以A-B=-1.1101【1分】2、设机器字长为16位，浮点表示是，阶码5位，阶符1位，尾数9位。(1)最大浮点数为多少？（2）最小浮点数为多少？答： （1）最大浮点数=2+21*（1-2-9）【2分】（2）最小浮点数=-2+31*（1-2-9）【3分】3、已知：两浮点数x = 0.1101210，y = 0.1011201 求：x + y答： x,y在机器中以补码表示为 x补 =00,10;00.1101 【1分】 y补 =00,01;00.1011【1分】对阶：j补=jx补-jy补=00,10+11.11=00,01【2分】 y补=00,10;00.0101【2分】求和：x+y补 =00,10;01.0010【2分】右规：x+y补 =00,11;00.1001【1分】 所以x+y=0.1001*211 【1分】五、应用题(第1、2题每题5分, 第3题6分、4题14分，共30分)1、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L1，L3，L0，L4，L2，写出各中断源的屏蔽字。答：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 4L0L1L2L3L41 0 1 0 1 【1分】1 1 1 1 1 【1分】0 0 1 0 0 【1分】1 0 1 1 1 【1分】0 0 1 0 1 【1分】2、设CPU内部的部件有：PC、IR、MAR、MDR、ACC、ALU、CU，且采用非总线结构。写出加法指令ADD X（X为主存地址）在执行阶段所需的全部微操作。答： Ad(IR)MAR【1分】1R【1分】M(MAR)MDR【1分】(ACC)+(MDR)ACC【2分】3、SRAM芯片有17位地址线和4位数据线。用这种芯片为32为字长的处理器构成1M32比特的存储器，并采用内存条结构。问： （1）若每个内存条为256K32比特，共需几个内存条？ （2）每个内存条共需多少片这样的芯片？ （3）所构成的存储器需用多少这样的芯片？答：（1）1M=1024K,共需要内存条1024256=4条【2分】（2）该芯片为2174比特=128K4比特，故每个内存条需芯片（256128）（324）=16片【2分】（3）构成该存储器共需芯片416=64片【2分】4、设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ（低电平有效）作访存控制信号，R/W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译码器和其它门电路（自选）。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）主存地址空间分配：0000H0FFFH地址范围为系统程序区；1000H3FFFH地址范围为用户程序区；请将16进制地址范围写成二进制地址码，并写出系统程序区和用户程序区的容量。（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？解：（1）A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 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 【1分】 总容量为4K ROM 【1分】 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1