《计算机组成原理》2023级期末考试试题A卷答案

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武汉大学计算机学院

2023-2023学年第一学期2023级《计算机组成原理》

期末考试试题A卷

学号_____________班级_________姓名_____________成绩________

一、运算器方法与运算器分析题（共20分）

定点补码加法运算中，产生溢出的条件是什么?试给出三种溢出判断方法，要求写出规律表达式，假使是浮点加减运算，产生溢出的条件又会如何?

二、主存储结构分析与设计题（共20分）

某半导体存储器容量7k×8位，其中ROM区为4k×8位，用4k×8的ROM芯片组成；RAM区为3k×8位，用2k×4的SRAM芯片和1k×4的SRAM芯片组成，ROM区地址从0开始，SRAM区地址随后，地址总线A15～A0，数据总线D7～D0、R/W控制读、写、访存控制信号为MREQ。要求：

（1）分别分析4K、2K、1K存储区域的地址范围；（5分）（2）写出地址译码方案；（5分）

（3）设计并画出该存储器规律图。（10分）

三、存储系统分析题（共15分）

有3个Cache存储器，每个由4个Block组成，每个Block只有一个字，第1个Cache存储器采用全相联映像，第2个Cache存储器采用2路组相联映像，采用LRU替换算法,第3个Cache存储器采用直接相联映像，下面是程序执行过程中的Block地址流。

0，8，0，6，8

请计算上述三种结构的命中率各为多少?

四、指令系统分析与设计题（共15分）

若某台计算机的指令系统中共有50条指令；

(1)若采用固定长度编码方式，其操作码的编码长度需要多少位?（5分）

(2)设该指令系统中有10条指令的使用概率为90％，其余为10％，若采用不等长编码方式，其操作码的平均长度为多少?（5分）

(3)若原指令系统采用固定长度编码后继产品中需增加50条指令，试设计其指令操作码，并计算其平均长度。（5分）

五、控制器分析题（共15分）

2023级《计算机组成原理》期末考试试题A卷参考答案-1-

某计算机的CPU内部为双总线结构，所有数据传送都通过ALU，ALU具有以下功能：F=1；F=B；F=A＋1；F=B＋1；F=A－1；F=B－1，CPU如图。

写出转移指令(JSR)的取指和执行的微操作序列。JSR指令占两个字，第一个字是操作码，其次个字为转移地址。图中Y为暂存器，PC为程序计数器，MAR和MDR分别为存储器地址与数据寄放器，IR为指令寄放器。

六、IO系统分析题（共15分）

某计算机的外部设备具有三级中断功能，中断响应次序基本上由硬件排队电路决定，但可利用各个外部设备控制器的中断屏蔽控制位来封锁本设备的中断请求信号。设所有中断处理程序的执行时间一致，均为T，在5T时间内共发生5次中断请求信号，如下图。

01T2T3T4T5T

①②③②①

其中①表示1级中断设备发出的中断请求信号，其余类推。①的级别最高，②次之，③最低。（1）请图示在没设置屏蔽码的状况下各个中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次序。（7分）

（2）软件进行干预，当执行中断处理程序③时，屏蔽二级中断，请图示各个中断处理程序占用的时间