2011计算机组成原理试卷(b)

2011计算机组成原理试卷（B）班级_________学号_________姓名_________成绩___________题号一二三四五六总分得分一．选择题（每题2分，共20分）1.下列数中最大的是______。A．（01111001）2B.（217）8C.（45）16D.（150）2.在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是______。A.BCD码B.ASCⅡ码C.16进制D.格雷码3.假设下列字符采用奇校验且校验码为首位，则一定发生了数据错误的字符码是（）。A、10001011B、10010111C、11001011D、000110014.某机字长32位，若用定点补码表示，则最小负整数为（

）。A

-(231-1)

B

-(230-1)

C

-231

D

-2305.在多级存储体系中，“cache—主存”结构的作用是解决______的问题。A.主存容量不足B.主存与辅存速度不匹配C.辅存与CPU速度不匹配D.主存与CPU速度不匹配6.[X]补=1.X1X2X3X4X5，当满足______时，X>-1/2成立。A.X1=1，X2~X5至少有一个为1B.X1=1，X2~X5任意C.X1=0，X2~X5至少有一个为1D.X1=0，X2~X5任意7.单地址指令为了完成两个数的算术运算，除地址指明的一个操作数外，另一个操作数常采用______寻址方式。A.堆栈B.立即C.隐含D.间接8.微程序控制器中，关于机器指令与微指令的关系说法正确是（）。A、一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行B、一条微指令由若干条机器指令组成C、每一条机器指令由一条微指令来执行D、每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行9.采用串口接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇偶校验位、1位起始位和2位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送速率为（）。A、960B、873C、1371D、48010.中断处理过程的正确流程为（）。请求中断、响应中断、保护现场、中断服务、恢复现场请求中断、保护现场、响应中断、恢复现场、中断服务请求中断、中断服务、保护现场、恢复中断、响应中断请求中断、响应中断、中断服务、恢复现场、保护现场二．填空题（每空1分，共20分）1.表示一条指令的机器字称为指令字，它通常由______字段和______字段组成。2.指令寻址方式有两种，分别是_______和________。3.在定点整数运算过程中，检测溢出的常用方法有_______和_______。4.主存与Cache的地址映射有三种方法，分别为______、_______和组相联映射方式。5.操作控制器可分为时序逻辑型和存储逻辑型两种，第一种称为______，它是采用时序逻辑技术来实现的；第二种称为______，它是用存储逻辑来实现的。6.总线仲裁分为集中式仲裁和______仲裁，其中集中式仲裁包括______、计时器定时查询和独立请求方式。7.取出一条指令并执行这条指令的时间称为_______，它通常由若干个CPU周期组成，而CPU周期又包含若干个_______。8.DRAM存储位元是基于电容器上的电荷量存储，这个电荷量随着时间和温度而减少，因此必须定期刷新,刷新操作有两种方式：______和_______。9.流水线具有良好的性能必须使流水线不发生断流。但由于流水过程中会出现资源相关、________和______三种相关冲突，因此实现流水线完全不断流是困难的。10.CPU与外围设备的信息交换方式有______、_____、直接内存访问方式和通道方式。三．填表题，填写表用有序号的空位置（每空1分，共12分）1.下表列出某机的寻址方式有效地址EA的算法，请在第2行中填写寻址方式名称。寻址方式名称有效地址EA算法寄存器说明（1）EA=A操作数A在指令中（2）EA=R操作数在寄存器R，指令给出寄存器号偏移量寻址EA=（3）Disp为偏移量基址寻址EA=（4）B为基址寄存器，（B）为该寄存器内容（5）EA=(B)+DispB为基址寄存器，Disp为偏移量比例变址+偏移量寻址EA=(I)*S+DispI为变址寄存器，S为比例因子（1，2，4）（6）指令地址=（PC）+DispPC为程序计数器请在下表中第2列、第3列填写简要文字对CISC和RISC的主要特性进行对比。比较内容CISCRISC指令数目一般大于200一般小于100指令字长不固定（1）各种指令使用频率相差很大（2）程序源代码长度（3）（4）控制器实现方式绝大多数为微程序控制（5）优化编译实现（6）较容易四．简答题（每题5分，共15分）1.冯.洛伊曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？2.简述CPU的功能及主要组成部分。3.DRAM为何需要进行刷新？有哪几种常用的刷新方式及其特点？五．计算题（每题5分，共25分）1.已知X=-27，Y=125，写出[X]补，[-X]补，[Y]补，[-Y]补（用8位二进制数），并采用变形补码计算X+Y、X-Y，同时指出结果是否溢出。2.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数x,其表示为x=(-1)^S×(1.M)×2^(E-128)，其中E为8位。（1）它所能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）将3.375、-50.59375表示成上述格式的规格化浮点数3.设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由512×8位SRAM芯片组成，需要多少片？（3）需要多少位地址作芯片选择？4.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。5.磁盘组有６片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径２２cm，外径３３cm，道密度为４０道／cm，内层位密度４００位／cm，转速２４００转／分。问：（1）共有多少柱面？（2）组总存储容量是多少？（3）数据传输率是多少？（4）采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？（5）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上？六．分析题（8分）如图所示是从实时角度观察到的中断嵌套。试问：这个中断系统可实现几重中断？并分析图中的中断过程？答题卡选择题12345678910填空题_____________2._____________3._______________4._____________5._____________6._______________7._____________8._____________9._______________10._____________三、填表题1.(1)_____________(2)_____________(3)_____________(4)_____________(5)_____________(6)_____________(1)_____________(2)_____________(3)_____________(4)_____________(5)_____________(6)_____________计算机组成原理试卷（B）-参考答案一．选择题（每题2分，共20分）12345678910DBACDCCDBA二．填空题（每空1分，共20分）1.操作码地址码2.顺序寻址方式跳跃寻址方式3双符号位法或变形补码单符号位法(最高进位输出异或次高进位输出)4.全相联映射方式直接映射方式5.硬布线控制器微程序控制器6.分布式仲裁链式查询方式7.指令周期时钟周期/T周期/节拍脉冲8.集中式刷新分散式刷新9.数据相关控制相关10.程序查询方式程序中断方式三．填表题，填写表用有序号的空位置（每空1分，共12分）（1）立即寻址（2）寄存器寻址（3）Disp

（4）（B）注：无括号错误（5）基址+偏移量寻址（6）相对寻址（1）固定（2）相差不大（3）较短

（4）较长（5)绝大多数为硬布线控制器(6)很难四．简答题（每题5分，共15分）1.答：主要设计思想：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示，指令在存储器中按指令顺序存放。主要组成部分有：运算器、逻辑器、存储器、输入输出设备和输出设备。2.答：CPU主要有以下四方面的功能：1）指令控制程序的顺序控制，称为指令控制。2）操作控制CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。3）时间控制对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。4）数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。CPU主要由运算器、Cache、控制器三大部分组成。3.答：DRAM存储位元是基于电容器上的电荷量存储，这个电荷量随着时间和温度而减少，因此必须定期地刷新，以保持它们原来记忆的正确信息。刷新操作有集中式刷新和分布式刷新两种方式，在集中式刷新中，DRMA的所有行在每一个刷新周期中都被刷新。在分布式刷新中，每一行的刷新插入到正常的读写周期之中。五．计算题（每题5分，共25分）1.解：[X]补=11100101[-X]补=00011011[Y]补=01111101[-Y]补=10000011变形补码计算[X+Y][X]补111100101+[Y]补001111101____________________________________________001100010由于[X+Y]补两个符号位为00，表示无溢出，且结果为正值98变形补码计算[X-Y][X]补111100101+[-Y]补110000011____________________________________________101101000由于[X-Y]补两个符号位为10，表示负溢出解：（１）最大正数01111111111111111111111111111111X=[1+(1-2-23)]×2最小正数00000000000000000000000000000000X=1.0×2-128最小负数１1111111111111111111111111111111X==-[1+(1-2-23)]×2最大负数１0000000000000000000000000000000X=-1.0×2-128（2）3.375表示为01000000110110000000000000000000-50.59375表示为110000101100101001100000000000003.解：（1）因为32位字长为4B，220=1M=1024K,存储器容量为220×4B=4MB，可存储4M字节的信息（2）芯片容量为512K×8位=512KB=0.5MB所需芯片数目为：4MB÷0.5MB=8片（3）因为219=512K，即芯片片内地址线19位，存储器容量为1M,地址线为20位，故需1位地址线作芯片片选选择（CS），用A19选第1个模块，用A19选第2个模块。4.解：（1）命中率H=Nc/（Nc+Nm）=5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96（2）主存慢于cache的倍率R=Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率：e=1/[r+(1-r)H]=1/[4+(1-4)x0.96]=８９.３℅（3）平均访问时间Ｔａ＝Ｔｃ／ｅ＝４０／０.８９３＝４５nｓ5.解：（1）有效存储区域=16.5–11=5.5（cm）因为道密度=40道/cm，所以40×5.5=220道，即220T圆柱面（2）内层磁道周长为2πR=2×3.14×11=69.08（cm）每道信息量=400