南昌大学计算机组织与结构历年试题

第 1 页 共 7 页 南昌大学南昌大学 20072008学年第一学期期末考试试卷学年第一学期期末考试试卷 试卷编号：试卷编号： 12041 ( A )卷卷 课程编号：课程编号： H61030007 课程名称：课程名称： 计算机组成原理计算机组成原理 考试形式：考试形式： 闭卷闭卷 适用班级：适用班级： 计算机、网工计算机、网工 姓名：姓名： 学号：学号： 班级：班级： 学院：学院： 信息工程信息工程 专业：专业： 考试日期：考试日期： 题号题号一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十总分总分 题分题分20203030 100 累分人累分人 签签名名 得分得分 考生注意事项：1、本试卷共 5页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、 单项选择题(每题 2 分，共 20 分) 得分得分评阅人评阅人 1在底数为2而尾数是原码的浮点数表示中，下列符合传统规格化要求的是（ ）。 A0.000011020 B0.01000112-2 C1.01000112-4 D1.110011021 2若使用变形补码进行运算，则发生上溢的特征是，双符号位为（ ）。 A00 B01 C10 D11 3某计算机字长64位，存储容量为1MB，若按半字编址，它的寻址范围是（ ）。 A128K B256K C512K D1M 4在常用磁盘的各磁道中（ ）。 A所有磁道的位密度一样大 B中间磁道的位密度最大 C最外圈磁道的位密度最大 D最内圈磁道的位密度最大 5在微程序控制器中，执行部件接受微指令后所进行的操作是（ ）。 A微指令 B微操作 C节拍周期 D微命令 第 2 页 共 7 页 6在总线集中式仲裁中，计数器定时查询方式下，若计数从 0 开始，则 （ ）。 A 设备号小的优先权高 B 设备号大的优先权高 C 每个设备使用总线的机会相等 D 以上都不对 7CPU 组成中不包括（ ）。 A指令译码器 B 指令寄存器 C地址译码器 D 地址寄存器 8不具有自同步能力的记录方式是_。 ANRZ1 BPM CFM DMFM 9DMA方式中数据传输的单位是（ ）。 A位 B字节 C字 D数据块 10中断与调用指令的主要区别在于中断是（ ）。 A程序安排的 B随机的 C程序请求的 D执行输入 / 输出指令 二、 填空题(每空 1 分，共 20 分) 得分得分评阅人评阅人 1计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由 、 、 、汇编语言级和高级语言级组成。 2DRAM存储单元，由于存储的信息电荷有泄漏，在一定时间内，会丢失信息，需 要设法充电补充信息电荷，这就是所谓的 。 3为了解决存储器容量大、速度快、价格低这三方面要求的矛盾，计算机采用多级 存储体系结构，分别是 、 和 。 4CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做_，它常用若干个 _来表示，而后者又包含有若干个_。 5一般说来，硬磁盘机由磁记录介质、 和 三个基本部分组成。 6 和 属于并行存储器结构。前者采用空间并行技术，后者采用 并行技术。 7当代流行的总线标准追求与结构、 、 无关的开发标准。其总线内部结构包含： 、 、 和公用线。 第 3 页 共 7 页 三、 计算题(每题 10 分，共 30 分) 得分得分评阅人评阅人 1、 设阶码2位，阶符1位，数符1位，尾数4位，用补码运算规则，按浮点数运算方法 计算X+Y。其中X=2+010.1011，Y=2+11(-0.0101)。 2、 指令格式如下所示。OP为操作码字段，E代表有效地址。并设R1为基址寄存器，R 2为变址寄存器，PC为程序计数器。 31 21 20 19 18 16 15 0 (1) 试分析该指令格式的特点； (2) 写出E=（R1）+D ，E=（R2）+D，E=（PC）+D，E=（R2）+D）的寻址方式； (3) 写出直接寻址、间接寻址这两种寻址方式中有效地址E和形式地址D之间的计算 关系。 OP I（间接特征） X（寻址模式） D（形式地址） 第 4 页 共 7 页 3、 CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为4750次，主存完成存取的次数为250 次。已知cache存取周期为40ns，主存存取周期为200ns。求Cache 命中率H、Cache/主存系统的访问效率e和平均访问时间Ta。 四、 综合题(每题 15 分，共 30 分) 得分得分评阅人评阅人 1、 假设一条指令流水线由以下五段组成： 取指令（IF）指令译码（ID）计算地址或执行（EX） 访存取数（MEM） 写结果寄存器（WB）。其中，IF和MEM存在存储器资源相关问题，采用错开操 作执行流水线，现共有5条指令连续输入此流水线至执行完毕。 (1) 画出实际的流水处理时空图，假设时钟周期为150ns； (2) 求流水线的实际吞吐率； (3) 求流水线的加速比； (4) 现假设有一种CPU模型，包含寄存器IR，AR，DR，PC，AC等，内部有数据、 地址、控制三类总线以及ALU单元，请描述采用该模型时，取指令周期的数据 通路的操作过程。 第 5 页 共 7 页 2、 用2564位/片的SRAM存储器芯片设计一个总容量为1K字节(即10248)存储器， CPU地址总线为A15A0(低位)，双向数据总线D7D0(低位)，读写控制信号为R/ W，芯片的片选控制信号为CE 。 （1）请问需要多少片这样的SRAM存储器芯片；（写出计算的过程） （2）请问16位地址该存储器需要用到多少位？如何分配？ （3）请写出片选信号逻辑表达式； （4）绘出该存储器逻辑框图，注明各信号线。 第 6 页 共 7 页 南昌大学南昌大学20072008学年第一学期期末考试试卷计算机组成A卷答案学年第一学期期末考试试卷计算机组成A卷答案 五、 选择题(每题 2分，共20分) 12345678910 CBBDBACADC 六、 填空题(每空 1分，共20分) 1、微程序设计级 一般机器级（机器语言级） 操作系统级 2、刷新（再生） 3、cache 主存 辅存 4、指令周期 机器周期 时钟周期（T周期） 5、硬盘控制器 硬盘驱动器 6、双端口存储器 多模块交叉存储器 时间 7、CPU 技术 数据传送总线 仲裁总线 中断和同步总线 七、 计算题(每题 10分，共30分) 1、解：1）（2分）设Sx为x的尾数，Sy为y的尾数，则 Sx=(+0.1011)2 Sx补=0.1011 Sy=(-0.0101)2 Sy补=1.1011 又设Ex为x的阶码，Ey为y的阶码，则 Ex=(+01)2 ， Ex补=001 Ey=(+11)2， Ey补=011 2）（2分）对阶： Ex-Ey=(01)2-(11)2=（- 10）2，阶码不相等，故小阶的尾数Sx右移两位，Sx=(0.001011)2，Ex阶码加2，则Ex=(11)2=Ey ，对阶完毕。 x的补码浮点格式： 011 ，0001011 y的补码浮点格式： 011 ，11011 3）（2分）尾数相加 Sx补=00.001011 + Sy补=11.1011 Sx+Sy补= 11.110111 4) （4分）规格化与舍入判溢 尾数左移2位，最低有效位舍掉，阶码减2（左规）则 Sx+Sy补=11.0111 Ex补=Ey补=001 规格化结果： 001，10111 无溢出 2、解： （1）双字节（1分）单地址（1分）指令 （2）分别是基址寻址方式（1分）、变址寻址方式（1分）、相对寻址方式（1分）、变质间接寻址 方式（1分） （3）直接寻址方式为E=D（2分），间接寻址方式为E=（D）（2分） 3、解： 命中率 H = Ne / （NC + Nm） = 4750 / (4750 + 250) = 0.95（2分） 主存慢于cache的倍率 ：r = tm / tc = 200ns / 40ns = 5（2分） 访问效率 ：e = 1 / r + (1 r)H = 1 / 5 + (1 5)0.95 = 83.3%（3分） 平均访问时间 ：ta = tc / e = 50ns / 0.833 = 60ns（3分） 第 7 页 共 7 页 四、综合题(每题 15分，共30分) 1、解： （1）（4分） （2）（3分）5/13T =5/（13*150ns）=500000000/195=2564102.56条/秒 （3）（3分） (5*5)/13=1.923 （4） （5分）PCARABUS、DBUSDRIR、PC+1 2、解： 1） （2分）共需要8片 1024/256 *（8/4）=8 2） （4分）地址线需要用到10位 A7-A0 用于片内寻址，A9A8用于做片选逻辑 3） （4分）CS0=!A9!A8 CS1=!A9A8 CS2=A9!A8 CS3=A9A8 4） （5分）存储器的组成原理如图 A9 A8 A7A0 D7D0 D3D0 D7D4 CS0CS1CS2CS3 SRAM256 4 数据总 线 地址 总线 256 4 CPU 2:4 译码器 8位 16位 CS0 CS3 第 1 页 共 7页 南昌大学南昌大学 20072008学年第一学期期末考试试卷学年第一学期期末考试试卷 试卷编号：试卷编号： 12041 ( B )卷卷 课程编号：课程编号： 课程名称：课程名称： 计算机组成计算机组成 考试形式：考试形式： 闭卷闭卷 适用班级：适用班级：计算机、网络工程计算机、网络工程 姓名：姓名： 学号：学号： 班级：班级： 学院：学院： 专业：专业： 考试日期：考试日期： 题号题号一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十总分总分 题分题分20303020 100 累分人累分人 签签名名 得分得分 考生注意事项：1、本试卷共4页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换 。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、 选择题(每题 2分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1.在机器数_中，零的表示是唯一的。 A 原码 B 补码 C 移码 D 反码 2. 定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围_。 A - 215 +（215 1） B -（215 1） +（215 1） C -（215 + 1） +215 D -215 +215 3. 某机字长32位，存储容量64MB，若按字编址，它的寻址范围是_。 A 8M B 16MB C 16M D 8MB 4.四片74181ALU和1片74182CLA器件相配合，具有如下进位传递功能_。 A 行波进位 ； B 组内先行进位，组间先行进位 ； C 组内先行进位，组间行波进位 ； D 组内行波进位，组间先行进位 ； 5.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CPU执行这条指令的时间 ； D 时钟周期时间 ； 6.双端口存储器所以能高速进行读 / 写，是因为采用_。 A 高速芯片 B 两套相互独立的读写电路 C 流水技术 D 新型器件 7.在微型机系统中，外围设备通过_与主板的系统总线相连接。 A 适配器 B 设备控制器 C 计数器 D 寄存器 第 2 页 共 7页 8. 为确定下一条微指令的地址，通常采用断定方式，其基本思想是_。 A 用程序计数器PC来产生后继微指令地址 B 用微程序计数器PC来产生后继微指令地址 C 通过微指令顺序控制字段或判别字段控制产生后继微指令地址 D 通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址 9. 具有自同步能力的记录方式是_。 A NRZ0 B NRZ1 C RZ D MFM 10. 在单级中断系统中，CPU一旦响应中断，则立即关闭_标志，以防本次中断 服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。 A 中断允许 B 中断请求 C 中断屏蔽 D 中断保护 二、 填空题(每空 2分，共30分) 得分得分评阅人评阅人 1.移码表示法主要用于表示_数的阶码E，以利于比较两个_数的大小和_ _操作。 2.对存储器的要求是_， _， _。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。 3.CPU中至少有如下六类寄存器_寄存器， _计数器， _寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。 4.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_。就其所传 送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、_、_信息。 5.并行处理技术已成为计算计技术发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和 阶段。概括起来，主要有三种形式_并行； _并行； _并行。 三、 计算题(每题 10分，共30分) 得分得分评阅人评阅人 1、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2 00次，已知cache存取周期为50ns，主存为250ns，求cache / 主存系统的效率和平均访问时间。 第 3 页 共 7页 2、设存储器容量为32字，字长64位，模块数m = 4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64位，总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？ 3、假设由S，E，M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数x，其 中M=23位，E=8位，S=1位，其值表示为 ： x = （ -1 ）S （ 1.M ） 2E 128 问：其所表示的规格化的最大正数、 最小正数、 最大负数、 最小负数是多少？ 四、综合题(每题 10分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、某磁盘存贮器转速为3000转 / 分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230m m，共有275道。问： （1）磁盘存贮器的容量是多少？ （2）最高位密度与最低位密度是多少？ （3）磁盘数据传输率是多少？ （4）平均等待时间是多少？ （5）给出一个磁盘地址格式方案。 第 4 页 共 7页 2、用512K*16位的FLASH存储器芯片组成一个2M*32的半导体只读存储器，试问： (1）数据寄存器多少位？ (2）地址寄存器多少 (3）共需要多少个这样的器件？ (4）画出此存储器的组成框图. 第 5 页 共 7页 南昌大学南昌大学20072008学年第一学期期末考试试卷计算机组成B卷答案学年第一学期期末考试试卷计算机组成B卷答案 四、 选择题(每题 2分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 12345678910 BACBCBACDC 五、 填空题(每空 2分，共30分) 得分得分评阅人评阅人 1、浮点 指 对阶 2、容量大 速度快 成本低 3、指令 程序 地址 4、总线 地址 控制 5、时间 空间 时间 + 空间并行 六、 计算题(每题 10分，共30分) 得分得分评阅人评阅人 1、解 ：命中率 H = Ne / （NC + Nm） = 3800 / (3800 + 200) = 0.95（2分） 主存慢于cache的倍率 ：r = tm / tc = 250ns / 50ns = 5（2分） 访问效率 ：e = 1 / r + (1 r)H = 1 / 5 + (1 5)0.95 = 83.3%（3分） 平均访问时间 ：ta = tc / e = 50ns / 0.833 = 60ns（3分） 2、解： 信息总量： q = 64位 4 =256位（2分） 顺序存储器和交叉存储器读出4个字的时间分别是： t2 = m T = 4200ns =810 7 (s) （2分） t1 = T + (m 1) = 200 + 350 = 3.5 10 7 (s) （2分） 顺序存储器带宽是： W1 = q / t2 = 32 107 （位/ S）（2分） 交叉存储器带宽是： W2 = q / t1 = 73 107 （位/ S）（2分） 3、 第 6 页 共 7页 解：（1）（2.5分）最大正数 x = 1 +（1 2-23 ） 2127 （2）（2.5分）最小正数 x = 102-128 （3）（2.5分）最大负数 x = -102-128 （4）（2.5分）最小负数 x = - 1 + （1 2-23 ） 2127 四、综合题(每题 10分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、解： （1）（2分）每道记录信息容量 = 12288字节 每个记录面信息容量 = 27512288字节 共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为 ： 4 27512288字节 = 13516800字节 （2）（2分）最高位密度D1按最小磁道半径R1计算（R1 = 115mm）： D1 = 12288字节 / 2R1 = 17字节 / mm 最低位密度D2按最大磁道半径R2计算： R2 = R1 + （275 5） = 115 + 55 = 170mm D2 = 12288字节 / 2R2 = 11.5 字节 / mm (3) （2分）磁盘传输率 C = r N r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒 N = 12288字节（信道信息容量） C = r N = 50 12288 = 614400字节 / 秒 （4）（2分）平均等待时间 = 1/2r = 1 / (250) = 10毫秒 （5）（2分）磁盘存贮器假定只有一台，所以可不考虑台号地址。有4个记录面，每个记录面有275个磁道。 假定每个扇区记录1024个字节，则需要12288 1024字节 = 12个扇区。由此可得如下地址格式： 14 6 5 4 3 0 2、解： 1） （2分）数据寄存器32位 2） （2分）地址寄存器21位 3） （3分）共需要8片FLASH 4） （3分）存储器的组成原理如图 柱面（磁道）号 盘面（磁头）号 扇区号 0 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11 0 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00 1 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00 1 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11 第 7 页 共 7页 A20 A19 A18A0 D31D0 D15D0 D31D16 CS0CS1CS2CS3 FLASH512K 16 数据 寄存器 地址 寄存器 512K 16 CPU 2:4 译码器 32位 21位 CS0 CS3 第 1 页 共 8页 南昌大学南昌大学 20082009学年第一学期期末考试试卷学年第一学期期末考试试卷 试卷编号：试卷编号： ( A )卷卷 课程编号：课程编号： H61030007 课程名称：课程名称： 计算机组成原理计算机组成原理 考试形式：考试形式： 闭卷闭卷 适用班级：适用班级： 计算机计算机 姓名：姓名： 学号：学号： 班级：班级： 学院：学院： 信息工程信息工程 专业：专业： 考试日期：考试日期： 题号题号一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十总分总分 题分题分20202040 100 累分人累分人 签签名名 得分得分 考生注意事项：1、本试卷共 5页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、 名词解释题(每题5分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、RISC 2、程序的局部性原理 3、RAID 4、指令周期 第 2 页 共 8页 二、 选择题(每题2分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、冯诺依曼机工作的基本方式的特点是_。 A 多指令流单数据流 B 按地址访问并顺序执行指令 C 堆栈操作 D 存贮器按内容选择地址 2、8位定点字长的字，采用2的补码表示时，一个字所能表示的整数范围是_。 A .128 +127 B. 127 +127 C. 129 +128 D.-128 +128 3、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是_。 A 4MB B 2MB C 2M D 1M 4、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是_。 A 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B 扩大主存贮器容量 C 扩大CPU中通用寄存器的数量 D 既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量 5、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_。 A. 每一条机器指令由一条微指令来执行 B. 每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行 C. 每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D. 一条微指令由若干条机器指令组成 6、描述 PCI 总线中基本概念正确的句子是_。 A. PCI 总线是一个与处理器无关的高速外围总线 B. PCI总线的基本传输机制是猝发式传送 C. PCI 设备一定是主设备 D. 系统中只允许有一条PCI总线 7、某一RAM芯片，其容量为5128位，包括电源和接地端，该芯片引出线的最小数目 应是_。 A 23 B 25 C 50 D 19 8、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CPU执行这条指令的时间 ； D 时钟周期时间 9、采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个_时间。 第 3 页 共 8页 A.指令周期 B.机器周期 C.存储周期 D.总线周期 10、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是_。 A 主存地址寄存器 B 程序计数器 C 指令寄存器 D 状态条件寄存器 三、 填空题(每空1分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、移码表示法主要用于表示_ 数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和 _操作。 2、I/O系统与CPU交换数据的方式有： 、 、 、通道方式。 3、相联存储器不按地址而是按_访问的存储器，在cache中用来存放_ _。 4、形成指令地址的方式称为寻址方式，有 和 两种。 5、设浮点数阶码为8位（含1位阶符），用移码表示，尾数为24位（含1位数符），用 补码规格化表示，则对应其最大正数的机器数形式为 ， 真值为 （十进制表示）；对应其绝对值最小负数的机器数形式为 ，真值为 （十进制表示）。 6、CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫 ，它通常包含若干个 ，而后者又包含若干个 。 7、CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为_，保存当前正在执行 的指令的地址的寄存器为_。 8、微型机的标准总线从16位的_总线，发展到32位的EISA总线和VISA总线， 又进一步发展到64位的_总线。 第 4 页 共 8页 四、 综合题(每题 10 分，共 40 分) 得分得分评阅人评阅人 1、设主存容量为1MB，Cache容量为16KB，每字块有16个字，每字32位。 (1)若Cache采用直接相联映像，求出主存地址字段中各段的位数。 (2)若Cache采用四路组相联映像，求出主存地址字段中各段的位数。 2、某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为A,B,C,D,E，现要求优先顺 序改为D,C,E,A,B，写出各中断源的中断屏蔽码。 中断源 中断屏蔽码 A B C D E A B C D E 第 5 页 共 8页 3、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20 0次，已知cache存取周期为50ns，主存为250ns，求cache / 主存系统的效率和平均访问时间。 4、用512K*16位的FLASH存储器芯片组成一个2M*32的半导体只读存储器，试问： (1)数据寄存器多少位？ (2)地址寄存器多少位？ (3)共需要多少个这样的器件？ (4)画出此存储器的组成框图. 第 6 页 共 8页 南昌大学南昌大学 20082009学年第一学期期末考试试卷20082009学年第一学期期末考试试卷计算机组成原理计算机组成原理A卷答案 一、单选题(每题2分，共20分) BACAB ADCCB 二、 填空题(每空1分，共20分) 1、浮点数 对阶 2、程序控制方式 中断控制方式 DMA控制方式 3、内容 行地址表 4、顺序寻址 跳跃寻址 5、1,1111111,0.111（23个1）；2127(1-2-23)；0,0000000,1.011（22个1）；-2- 128(2-1+2-23) 6、指令周期 机器周期 时钟周期 7、指令寄存器IR 内存地址寄存器AR 8、ISA PCI 三、 简答题(每题 10 分，共 30 分) 1、解： （1）若Cache采用直接相联映像： 字块中含64个字节，字块的位数为b=6。（1分） Cache中含有256个字块，所以字块地址位数c=8。（2分） 主存容量为1M字节，总位数为20。 主存字块标记位数t=6。（2分） （2）若Cache采用四路组相联映像， 字块中含64个字节，字块的位数为b=6。（1分） Cache中含有256个字块，每组含有4个字块，所以组地址位数q=6。（2分） 主存容量为1M字节，总位数为20。 主存字块标记位数t=8。（2分） 2、解：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：（每行2分） 中断源 屏蔽字 A B C D E 第 7 页 共 8页 A B C D E 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3、解 ：命中率 H = Ne / （NC + Nm） = 3800 / (3800 + 200) = 0.95（2分） 主存慢于cache的倍率 ：r = tm / tc = 250ns / 50ns = 5（2分） 访问效率 ：e = 1 / r + (1 r)H = 1 / 5 + (1 5)0.95 = 83.3%（3分） 平均访问时间 ：ta = tc / e = 50ns / 0.833 = 60ns（3分） 四、综合题(每题15分，共30分) 1、解： (1)数据寄存器32位（2分） (2)地址寄存器21位（2分） (3)共需要8片FLASH（5分） (4)存储器的组成原理如图：（6分） 2、解：DMA方式接口电路的基本组成框图如下：（5分） A22 A21 A20A2 D31D0 D15D0 D31D16 CS0CS1CS2CS3 FLASH512K 16 数据 寄存器 地址 寄存器 512K 16 CPU 2:4 译码器 32位 23位 CS0 CS3 第 8 页 共 8页 以数据输入为例，具体操作如下：(以下每点1分) 从设备读入一个字到 DMA 的数据缓冲寄存器 BR 中，表示数据缓冲寄存器“满”（如果I/O 设备是面向字符的，则一次读入一个字节，组装成一个字）； 设备向DMA接口发请求（DREQ）； DMA接口向CPU申请总线控制权（HRQ）； CPU发回HLDA信号，表示允许将总线控制权交给DMA接口； 将DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址总线； 通知设备已被授予一个 DMA 周期（DACK），并为交换下一个字做准备； 将DMA数据缓冲寄存器的内容送数据总线； 命令存储器作写操作； 修改主存地址和字计数值； 判断数据块是否传送结束，若未结束，则继续传送；若己结束，（字计数器溢出），则向CPU申请程序中断 ，标志数据块传送结束。 第 1 页 共 8页 南昌大学南昌大学 20082009学年第一学期期末考试试卷学年第一学期期末考试试卷 试卷编号：试卷编号： ( B )卷卷 课程编号：课程编号： H61030007 课程名称：课程名称： 计算机组成原理计算机组成原理 考试形式：考试形式： 闭卷闭卷 适用班级：适用班级： 计算机计算机 姓名：姓名： 学号：学号： 班级：班级： 学院：学院： 信息工程信息工程 专业：专业： 考试日期：考试日期： 题号题号一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十总分总分 题分题分20202040 100 累分人累分人 签签名名 得分得分 考生注意事项：1、本试卷共 5页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、 名词解释题(每题5分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、CISC 2、ROM 3、I/O端口 4、相关 第 2 页 共 8页 二、 选择题(每题2分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1、当代CPU包括_。 A.控制器 B.控制器、运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU和主存 2、某计算机字长16位，它的存贮容量是64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是_ _ A. 64K B. 32K C. 64KB D. 32 KB 3、在定点二进制运算器中，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 原码运算的十进制加法器 D 补码运算的二进制加法器 4、寄存器间接寻址方式中，操作数处在_。 A. 通用寄存器 B. 主存单元 C. 程序计数器 D. 堆栈 5、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_。 A. 每一条机器指令由一条微指令来执行 B. 每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行 C. 每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D. 一条微指令由若干条机器指令组成 6、假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校校验的字符码是_ _。 A 11001011 B 11010110 C 11000001 D 11001001 7、下面浮点运算器的描述中正确的句子是：_。 A. 浮点运算器可用阶码部件和尾数部件实现 B. 阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算 C. 阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作 D. 尾数部件只进行乘法和减法运算 8、以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输 率最高的是_。 A DRAM B SRAM C 闪速存储器 D EPROM 9、采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个_时间。 第 3 页 共 8页 A.指令周期 B.机器周期 C.存储周期 D.总线周期 10、在微型机系统中，外围设备通过_与主板的系统总线相连接。 A 适配器 B 设备控制器 C 计数器 D 寄存器 三、 填空题(每空1分，共20分) 得分得分评阅人评阅人 1. 存储_并按_顺序执行，这是_型计算机的工作原理。 2. CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为_，保存当前正在执行的指令的地 址的寄存器为_，保存CPU访存地址的寄存器为_。 3. 相联存储器不按地址而是按 _访问的存储器，在cache中用来存放 _，在虚拟存储器中用来存放 _。 4. CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫 ，它通常包含若干个 ，而后者又包含若干个 。 5. 半导体SRAM靠_存贮信息，半导体DRAM则是靠_存贮信息。 6. 为了解决多个_同时竞争总线，_必须具有_部件。 7. 并行处理技术已经成为计算机发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段概 括起来，主要有三种形式：_并行；_并行；_并行。 第 4 页 共 8页 四、 综合题（共40分） 得分得分评阅人评阅人 1、（10分）假设由S，E，M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮 点数x，其中M=23位，E=8位，S=1位，其值表示为 ： x = （ -1 ）S （ 1.M ） 2E 128 问：其所表示的规格化的最大正数、 最小正数、 最大负数、 最小负数是多少？ 2、（15分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的 次数为200次。已知cache存取周期为40ns，主存存取周期为160ns。求： (1)Cache 命中率H。 (2)Cache/主存系统的访问效率e。 (3)平均访问时间Ta。 3.有一台磁盘机，其平均寻道时间为了30ms,平均旋转等待时间为120ms，数据传输 速率为500B/ms，磁盘机上存放着1000件每件3000B的数据。现欲把一件数据取走， 更新后在放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：平均寻道时间+平均等待时 间+数据传送时间。另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms,并且更新时间同输入 输出操作不相重叠。试问： (1)磁盘上全部数据需要多少时间？ (2)若磁盘及旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少间？ 第 5 页 共 8页 3. （15分）某计算机字长32位，有16个通用寄存器，主存容量为1M字，采用单字长二地 址指令，共有64条指令，试采用四种寻址方式（寄存器、直接、变址、相对）设计指 令格式。 第 6 页 共 8页 南昌大学南昌大学 20082009学年第一学期期末考试试卷20082009学年第一学期期末考试试卷计算机组成原理计算机组成原理B卷答案 一、单选题(每题2分，共20分) BBDBB DACCA 二、 填空题(每空1分，共20分) 1、程序 地址 冯诺依曼 2、指令寄存器IR 程序计数器PC 内存地址寄存器AR 3、内容 行地址表 页表和段表 4、指令周期 机器周期 时钟周期 5、触发器 栅极电容 6主设备 控制权 总线仲裁 7、时间 空间 时间+空间 三、 简答题(每题 10 分，共 30 分) 1、解：（1）最大正数 x = 1 +（1 2-23 ） 2127 （2）最小正数 x = 102-128 （3）最大负数 x = -102-128 （4）最小负数 x = - 1 + （1 2-23 ） 2127 （以上每点2.5分） 2、解：（1） 命中率 H = Nc/（Nc+Nm） = 5000/（5000+200）=5000/5200=0.96（2分） （2） 主存慢于cache的倍率 R = Tm/Tc=160ns/40ns=4（2分） 访问效率： （）+（）. .（3分） （3）平均访问时间 .n（3分） 0 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00 1 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00 1 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11 0 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11 第 7 页 共 8页 3、解：（1）磁盘上总数据量 = 10003000B = 3000000B（1分） 读出全部数据所需时间为 3000000B 500B / ms = 6000ms（1分） 重新写入全部数据所需时间 = 6000ms（1分） 所以，更新磁盘上全部数据所需的时间为 ： 2（平均找道时间 + 平均等待时间 + 数据传送时间 ）+ CPU更新时间 = 2（30 + 120 + 6000）ms + 4ms = 12304ms（2分） (2)磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为60ms，（1分） 数据传输率提高一倍后，数据传送时间变为： 3000000B 1000B / ms = 3000ms（1分） 更新全部数据所需时间为： 2 （30 + 60 + 3000）ms + 4ms = 6184ms（3分） 四、综合题(每题15分，共30分) 1、解：64条指令需占用操作码字段（OP）6位，源寄存器和目标寄存器各4位，寻址模式（X）2位，形式地 址（D）16位，其指令格式如下：（10分） 31 26 25 22 21 18 17 16 15 0 OP 目标 源 X D 寻址模式定义如下： X= 0 0 寄存器寻址 操作数由源寄存器号和目标寄存器号指定（1分） X= 0 1 直接寻址 有效地址 E= (D) （1分） X= 1 0 变址寻址 有效地址 E= (Rx)D （1分） X= 1 1 相对寻址 有效地址 E=（PC）D （1分） 其中Rx为变址寄存器（10位），PC为程序计数器（20位），位移量D可正可负。该指令格式可以实现RR型， RS型寻址功能。（1分） 2、解：条件： （1）在CPU中的中断屏蔽触发器IM必须是开放的。（3分） (2）外设有中断请求时，中断请求触发器IR必须处于“1”状态，保持中断请求信号。（3分） （3）外设接口中中断允许触发器EI必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。（3分） （4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个机器周期响应中断。流程图如下：（6分） 第 8 页 共 8页 第 1 页 共 6页 南南 昌昌 大大 学学 200 8 200 9学学 年年 第第 一一 学学 期期 期期 末末 考考 试试 试试 卷卷 试卷编号：试卷编号： ( C )卷卷 课程编号：课程编号： H61030007 课程名称：课程名称： 计算机组成原理计算机组成原理 考试形式：考试形式： 闭卷闭卷 适用班级：适用班级： 计算机计算机 姓名：姓名： 学号：学号： 班级：班级： 学院：学院： 信息工程信息工程 专业：专业： 考试日期：考试日期： 题号题号一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十总分总分 题分题分203248 100 累分人累分人 签签名名 得分得分 考生注意事项：1、本试卷共 4页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换