计算机组成2014-2015第1学期AVIP

南阳理工学院_2014_-2015学年第1学期试卷（A卷） 课程： 计算机组成原理 1504108150考核方式：（闭卷） 课程性质：_必修_ 适用对象：12软工 本科题号一二三四五总分复核人满分3010202020100得分评卷人得分一、选择题：（每题 2 分，共 30 分）（说明：将认为正确答案的字母填写在每小题后面的括号内）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电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为（ ）。A CPU B ALU C 主机 D GPU3计算机中表示地址时，采用（ ）。A 原码 B 补码 C 反码 D 无符号数4如果X为负数，由X补求-X补是将（ ）。A X补各值保持不变 B X补符号位变反，其它各位不变C X补除符号位外，各位变反，末尾加1 D X补连同符号位一起各位变反，末尾加15某计算机字长32位，其存储容量为4MB。若按字编址，它的寻址范围是（ ）。 A 1MB B 1M C 4MB D 4M6存储器的随机访问方式是指（ ）。A可随意访问存储器 B按随机文件访问存储器C可对存储器进行读出与写入 D可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关7在堆栈寻址中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，Msp为SP指示的栈顶单元。如果进栈操作顺序是：（SP）-1SP，（A）Msp；那么出栈操作的顺序应是（ ）。A（Msp）A，（SP）+1SP B（SP）+1SP，（Msp）AC（SP）-1SP，（Msp）A D（Msp）A，（SP）-1SP8零地址指令的操作数一般隐含在（ ）中。A磁盘B磁带 C寄存器 D光盘9转移指令执行结束后，程序计数器PC中存放的是（ ）。A该转移指令的地址 B顺序执行的下条指令地址 第1页，共6页C转移的目标地址 D任意指令地址10在微程序控制方式中，机器指令和微指令的关系是（ ）。A每一条机器指令由一条微指令来解释执行B每一条机器指令由一段（或一个）微程序来解释执行C一段机器指令组成的工作程序可由一条微指令来解释执行D一条微指令由若干条机器指令组成11不同信号在同一条信号线上分时传输的方式称为（ ）。A总线复用方式 B并串行传输方式C并行传输方式 D串行传输方式12在常用磁盘中，（ ）。A外圈磁道容量大于内圈磁道容量 B各道容量不等C各磁道容量相同 D内圈磁道容量大于外圈磁道容量13某一SRAM芯片，容量为16K1位，则其地址线有（ ）。A 14根 B 24根 C 16根 D 32根14在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任意一快的位置上，则这种方法称为（ ）。A 全相联映射 B 直接映射 C 组相联映射 D 混合映射15微程序放在（ ）中。A 指令寄存器 B RAM C 控制存储器 D 内存评卷人得分二、填空题：（每空 1 分，共 10 分）1存储器主要用来存放和。2CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫 ，它常 用若干个 来表示，后者又包含若干个 。3计算机的主机包括 、 和 。4输入输出设备的编址方式有 和 。评卷人得分三、计算题：（每题5分，共20分）（说明：计算题请严格按照步骤进行答题）1一个组相连映射的Cache由64块组成，每组内包含4块。主存包含4096块，每块由128字组成，访存地址为字地址。试问主存和高速存储器的地址各为几位？画出主存地址格式。第2页，共6页2已知x=2-011 0.101 100，y=2-010（-0.011 100），计算x+y补。3某计算机系统的内存由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为200ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存，求：（1）Cache的命中率是多少？（2）CPU访问内存的平均访问时间是多少？（3）Cache-主存系统的效率是多少？4某CPU内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设指令字长等于机器字长，如果主存可直接或间接寻址，采用寄存器存储器型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？画出指令格式并说明各字段的含义。第3页，共6页评卷人得分四、简答题：（每题 5 分，共 20 分）1、指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？2Please describe the procedure of interrupt processing.3What is Interrupt implicit instruction? Please describe its function。4影响流水线性能的因素有哪些？并简要说明。第4页，共6页评卷人得分五、综合应用题：（每题10分，共20分）1、某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式，试回答：（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； （3）一次间址和多次间址的寻址范围； （4）立即数的范围（十进制表示）； （5）相对寻址的位移量（十进制表示）； （6）上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？哪一种最长？为什么？哪一种便于程序浮动？哪一种最适合处理数组问题？ （7）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到4M？ （8）为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采取什么措施？简要说明之。 第5页，共6页2、某机有五个中断源L0、L1、L2、 L3、L4，按中断响应的优先次序由高向低排序为L0 L1L2L3L4，根据下示格式，现要求中断处理次序改为L1L4L2L0L3，根据下面的格式，写出各中断源的屏蔽字。(设屏蔽位为1屏蔽，0允许)中断源屏蔽字01234L0L1L2L3L4第6页，共6页南阳理工学院课程考试 参考答案与评分标准考试课程：计算机组成原理 学年学期：2014-2015-1 试卷类型：A卷 考试时间：120分钟一、 选择题（每题2分，共30分）1-5CDDB6-10DACCB11-15ACAAC二、 填空题（每空1分，共10分）1、 程序、数据 2、指令周期、机器周期、时钟周期 3、运算器、控制器、主存储器4、统一编址、独立编址（不统一编址）三、 计算题（每题5分，共20分）1、cache组数：64/4=16 ，Cache容量为：64*128=213字，cache地址13位（1分）主存共分4096/16=256区，每区16块主存容量为：4096*128=219字，主存地址19位，（1分）地址格式如下：（3分）主存字块标记（8位）组地址（4位）字块内地址（7位）2、x=2-011 0.101 100，y=2-010（-0.011 100）x补=1，101；0.101 100, y补=1，110；1.100 100 Ex补=1,101, y补=1,110, Mx补=0.101 100, My补=1.100 100 1）对阶：（1分）DE补=Ex补+-Ey补 = 11,101+ 00,010=11,111 =64；寄存器编号R占5位，因为25=32；间址位I占1位，当I=0，存储器寻址的操作数为直接寻址，当I=1时为间接寻址；（2分）形式地址A占20位，可以直接寻址220字。（1分）四、简答题（每题5分，共20分）1、计算机区分指令和数据有以下2种方法：（1分）（1）通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。（2分）（2）通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。（2分）2、 中断请求：中断请求触发器被置“1”。（1分）中断判优：INTR送至排队器。（1分）中断响应：允许中断触发器的值为“1”。（1分）中断服务：转移至入口地址开始执行中断服务程序。（1分）中断返回：返回至原程序的断点处。（1分）3、中断隐指令，即在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。（2分）主要功能有：保护程序断点。（1分）寻找中断服务程序的入口地址。（1分）关中断。（1分）4、影响流水线性能的因素有结构相关、数据相关和控制相关。（2分）结构相关：多条指令进入流水线之后，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求时产生。（1分）数据相关：指令在流水线中重叠执行时，后继指令需要用到前面指令的执行结果时产生。（1分）控制相关：流水线遇到分支指令和其他改变PC值 的指令时产生。（1分）五、设计题 （每题10分，共20分）1 （1）单字长一地址指令格式： OP（7位）M（3位）A（6位） OP为操作码字段，共7位，可反映108种操作； M为寻址方式字段，共3位，可反映6种寻址操作； A为地址码字段，共16-7-3=6位。（2分） （2）直接寻址的最大范围为26=64。（1分） （3）由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216；若多次间址，需用存储字的最高位来区别是否继续间接寻址，故寻址范围为215。（1分）（4）立即数的范围为-3231（有符号数），或063（无符号数）。（1分） （5）相对寻址的位移量为-3231。（1分） （6）上述六种寻址方式中，因立即数由指令直接给出，故立即寻址的指令执行时间最短。间接寻址在指令的执行阶段要多次访存(一次间接寻址要两次访存，多次间接寻址要多次访存)，故执行时间最长。变址寻址由于变址寄存器的内容由用户给定，而且在程序的执行过程中允许用户修改，而其形式地址始终不变，故变址寻址的指令便于用户编制处理数组问题的程序。相对寻址操作数的有效地址只与当前指令地址相差一定的位移量，与直接寻址相比，更有利于程序浮动。（1分）（7）为使指令寻址范围可扩大到4M，需要有效地址22位，此时可将单字长一地址指令的格式改为双字长，如下图示：（2分）OP（7位）MOD（3位）A（高6位）A（低16位）（8）为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，寻址范围须达到4M，除了采用(7) 方案一中的双字长一地址指令的格式外，还可配置22位的基址寄存器或22位的变址寄存