2022年2022年计算机组成原理经典大题及解析

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理1.某机主存容量为4m×16 位,且储备字长等于指令字长,如该机的指令系统具备97 种操作；操作码位数固定,且具有直接.间接.立刻.相对.基址五种寻址方式；（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畴（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范畴（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）；（留意：答案原题为85 种操作）2.主存容量16mb ,cache 容量 8kb ,块大小32b,cpu 字长为 4b .拜访的主存地址为字地址； 4 路组相联映像方式时；（1）设 cache 初态为空, cpu 需从主

2、存0#字单元起依次读出100 个字 每次 1 个字 ,cpu拜访 cache 的命中率为多少？（2）对上一小题,如cache 速度为主存的5 倍,相对于无cache 时, cpu 访存速度提高多少倍？#例 4： cpu 支持最大主存容量16mb .按字节编址,块大小为32b, cache 容量为 8kb ；4 路组相联映像方式时,主存及cache 地址格式及参数？设 cache 初态为空, cpu 从 0#主存单元起依次读出200 个字节 每次 1 个字节 ,cpu拜访 cache 的命中率为多少？对上一小题,如cache 速度为主存的5 倍 包含地址变换时间,相对于无cache 时,cpu

3、访存速度提高多少倍？#page 1 of 7精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理3.设某机有5 级中断： l0、l1、l2、l3、l4 ,其中断响应优先次序为：l0 最高, l1 次之, l4最低；现在要求将中断处理次序改为l1>l3>l0>l4>l2、请填写下表,设置各级中断处理程序的各中断屏蔽值（每级对应一位,该位为“ 0”表示答应中断, 该位为“ 1”表示中断屏蔽） ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载中断处理程序l0 中断处理程序l1 中断处理程序l2 中断处理程序l3 中断处理程序l4 中断处理程序中断处理级屏蔽位l0 级l1

4、 级l2 级l3 级l4 级精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.指令格式如下所示,op 为操作码字段,试分析指令格式特点；（ 10 分）312622 1817 16150op源寄存器变址寄存器偏移量解：（ 1）操作码字段为6 位,可指定26 = 64 种操作,即64 条指令；（ 2）单字长（ 32）二地址指令；（ 3）一个操作数在原寄存器（共 16 个）,另一个操作数在储备器中（由变址寄存器内容+ 偏移量打算） ,所以为rs 型指令；（4）这种指令结构用于拜访储备器；6.盘磁组有六片磁盘,每片有两个记录面,储备区域内径22cm,外径33cm,道密度40道/cm ,内层位密度400

5、 位 /cm 、转速 2400 转/分；问：（1）有多少个储备面可用？（2）有多少柱面？（3）盘组总储备容量为多少？（4）数据据传输率为多少？（5）如采纳定长数据块记录格式,直接寻址的最小单位为什么？ 解： 1 有效储备区域16.5 11 5.5cm由于道密度40 道/cm,所以共有40× 5.5 220 道,即 220 个圆柱面；2 内层磁道周长为2r 2×3.14× 11 69.08（ cm）每道信息量400 位 /cm× 69.08cm 27632 位 3454b每面信息量3454b ×220 759880b盘组总容量759880b

6、15; l0 7598800b 7.25mb3 磁盘数据传输率dr r× nn 为每条磁道容量,n 3454br 为磁盘转速,r 2400 转 /60 秒 40 转/秒 dr r× n 40× 3454b 13816b/s4 磁回旋转一圈的时间为page 2 of 7精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理平均寻址时间ta10ms 25/2ms 22.5ms5 采纳定长数据块格式,直接寻址的最小单位为一个扇区,7.用 32k*8位的 eprom 芯片组成128k*16 位的只读储备器,试问：(1) 数据寄存器多少位.(2) 地址寄存器多少位.(3

7、) 共需多少个eprom 芯 片 .(4) 画出此储备器组成框图解：（ 1） 32k × 8 位的只读储备器芯片内数据寄存器应为8 位（ 2）32k × 8 位的只读储备器应有32k 个储备单元,32k= 215,所以有15 位地址,芯片的地址寄存器应为15 位；（ 3）需要的芯片数= （ 128k ×16 位） /（ 32k × 8 位） =8 （片）其中采纳位扩展方式,2 片 32k× 8 位扩展为32k ×16 位芯片组, 采纳字扩展方式,4 组 32k × 16 位芯片组构成128k × 16 位的储备器；

8、（ 4） 32k × 8 位的储备器芯片需要15 位地址,128k × 16 位储备器需要17 位地址,高2 位地址进行译码产生4 个片选信号,可挑选4 组芯片组一组进行操作；cpu 和储备器的硬件接线图如下：8.假设机器字长16 位,主存容量为128k 字节,指令字长度为16 位或 32 位,共有 128 条指令, 设计运算机指令格式,要求有直接. 立刻数. 相对. 基值. 间接. 变址六种寻址方式；解：由已知条件,机器字长16 位,主存容量128kb / 2 = 64kb字,因此mar = 18位,共128 条指令,故op 字段占7 位；采纳单字长和双字长两种指令格式,

9、其中单字长指令用于算术规律和i / o 类指令,双字长用于拜访主存的指令；page 3 of 7精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理寻址方式由寻址模式x 定义如下：x = 000直接寻址e = d （ 64k ） x = 001立刻数d =操作数x = 010相对寻址e = pc + dpc = 16 位x = 011基值寻址e = rb + d, rb =16位x = 100间接寻址e = （ d）x = 101变址寻址e = rx + d, rx = 10 位64 位机主存采纳半导体储备器,其地址码为26 位,如使用4m ×8 位的 dram芯片组成该机所答

10、应的最大主存空间,并选用内存条结构形式,问：1 如每个内存条为16m × 64 位,共需几个内存条？2 每个内存条内共有多少dram芯片？3 主存共需多少dram芯片？ cpu 如何挑选各内存条10.图 1 为从实时角度观看到的中断嵌套；试问,这个中断系统可以实行几重中断？并分析图1 的中断过程；解：该中断系统可以实行5 重中断, 中断优先级的次序为,优先权 1 最高,主程序运行于最低优先权（优先权为6）；图 b15.2 中显现了4 重中断；图 b15.2 中中断过程如下：主程序运行到t1 时刻,响应优先权4 的中断源的中断恳求并进行中断服务；到 t3 时 刻,优先权4 的中断服务仍

11、未终止,但又显现了优先权3 的中断源的中断恳求；暂停优先权4page 4 of 7精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理的中断服务,而响应优先权3 的中断；到t4 时刻,又被优先权2 的中断源所中断,直到t6 时刻,返回优先权3 的服务程序,到t7 时刻,又被优先权1 的中断源所中断,到t8 时 刻,优先权 1 的中断服务完毕,返回优先权3 的服务程序,直到t10 优先权 3 的中断服务终止,返回优先权4 的服务程序,优先权4 的服务程序到t11 终止,最终返回主程序；图中,优先权 3 的服务程序被中断2 次,而优先权5 的中断又产生；知某机采纳微程序掌握方式,其掌握储备器

12、容量为512× 48（位）,微程序在整个掌握储备器中实现转移, 可掌握的条件共 4 个,微指令采纳水平型格式, 后继微指令地址采纳肯定方式,如下列图：微命令字段判别测试字段下地址字段操作掌握次序掌握微指令中的三个字段分别应多少位？画出对应这种微指令格式的微程序掌握器规律框图；解：（ 1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志, 那么由于有 4 个转移条件,故该字段为 4 位,（如采纳字段译码只需 3 位）,下地址字段为 9 位,由于掌握容量为 512 单元,微命令字段为（ 48 4 - 9 ） = 35 位；（2）对应上述微指令格式的微程序掌握器规律框图b1.2 如下： 其中微地址寄

13、存器对应下地 址字段, p 字段即为判别测试字段,掌握字段即为微命令子段,后两部分组成微指令寄存器；地址转移规律的输入为指令寄存器op码,各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为 1）,其输出修改微地址寄存器的适当位数,从而实现微程序的分支转移；图 b1.212.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230mm ,共有 275 道；问：磁盘存贮器的容量为多少？最高位密度与最低位密度为多少？磁盘数据传输率为多少？（4）平均等待时间为多少？解（ 1）每道记录信息容量= 12288 字 节page 5 of 7

14、精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理每个记录面信息容量= 275 × 12288 字节共有 4 个记录面,所以磁盘储备器总容量为：4 × 275×12288 字节= 13516800 字节（2）最高位密度d1 按最小磁道半径r1 运算（ r1 = 115mm ）： d1 = 12288 字节/ 2 r1 = 17 字节/ mm最低位密度d2 按最大磁道半径r2 运算：r2 = r1 +（ 275 ÷5） = 115 + 55 = 170mmd2 = 12288 字节/ 2 r2 = 11.5 字节/ mm3磁盘传输率c = r

15、83; nr = 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）平均等待时间= 1/2r = 1 / 2 ×50 = 10 毫秒13.某微机的指令格式如下所示：1510 9870操作码xdd:位移量x: 寻址特点位x=00 ：直接寻址；x=01 ：用变址寄存器 x1 进行变址； x=10 ：用变址寄存器 x2 进行变址； x=11 ：相对寻址设（ pc）=1234 h、 x1=0037h、 x2=1122hh代表十六进制数,请确定以下指令的有效地址；4420h

16、 2244h 1322h 3521h 6723h14.某 16 机机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示,该机有20 位基值寄存器,16 个16 位通用寄存器；指令汇编格式中的s（源）, d（目标）都为通用寄存器,m 为主存中的一个单元；三种指令的操作码分别为mov （ op）=（ a ） h ,sta （ op）=（ 1b ）h , lda（op）=（ 3c） h；mov 为传送指令,sta 为写数指令,lda 为读数指令,如图1：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载bm 整 理要求：以下情形下每个十六进制指令字分别代表什么操作？其中假如有编码不正确,如何改正才能成为合法指令？1

17、（ f0f1） h （ 3cd2 ） h2（ 2856）h3 （ 6dc6 ）h解：依据以知条件：mov （op）=00010101 , sta （op）=011011, lda （ op） =111100,将指令的十六进制格式转换为二进制代码且比较后可知： 1 （ f0f1） h（ 3cd2 ） h 指令代表lda指令,编码正确,其含义为把主存（13cd2 ）h地址单元的内容取至15 号寄存器； 2（ 2856） h 代表 mov指令,编码正确,含义为把5 号源寄存器的内容传送至6 目 标寄存器； 3 （ 6dc6 ）h 为单字长指令,肯定为mov 指令,但编码错误,可改正为（28d6 ）h ； 4（ 1c2） h 为单字长指令,代表mov 指令,但编码错误,可改正为（ 28d6） h ；16.设储备器容量为32 字,字长64 位,模块数m = 4,分别用次序方式和交叉方式进行组织；储备周期t = 200ns、数据总线宽度为64 位,总线周期 =