计算机组成原理试题t8答案

计算机组成原理试题8的答案一、选择题（共20分，每题1分）1．C2．C3．B4．B5．A6．B7．C8．C9．C10．A11．D12．B13．B14．D15．B16．A17．D18．C19．B20．C二、填空（共20分，每空1分）1．A．A．2127(1-2－23)B．2－129C．2－128(-2－1-2－23)D．-21272．A．顺序B．程序计数器C．跳跃D．指令本身3．A．90nsB．280ns4．A．A．增加B．加15．A．地址B．数据C．模mD．m6．A．保护现场B．开中断C．设备服务D．恢复现场三、名词解释(共10分，每题2分)1．微操作命令和微操作答：微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。2．快速缓冲存储器答：快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的高速存储器，它对用户是透明的。只要将CPU最近期需用的信息从主存调入缓存，这样CPU每次只须访问快速缓存就可达到访问主存的目的，从而提高了访存速度。3．基址寻址答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。4．流水线中的多发技术答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期（机器主频的倒数）内产生更多条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。5．指令字长答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。四、（共5分）计算题答：[A+B]补＝1.1011110，A+B＝（-17/64）[A-B]补＝1.1000110，A-B＝（35/64）五、简答题（共20分）1．（4分）答：同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。2．（6分，每写出一种给1分，最多6分）答：外围设备要通过接口与CPU相连的原因主要有：（1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。（2）I/O设备种类繁多，速度不一，与CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。（3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。（4）I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。（5）CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。（6）I/O设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。3．（5分）答：（1）在中断处理次序改为DACB后，每个中断源新的屏蔽字如下表所示。表各中断源对应的屏蔽字中断源屏蔽字ABCDA1110B0100C0110D1111（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如下图所示。4．（5分）答：（1）根据IR和MDR均为16位，且采用单字长指令，得出指令字长16位。根据105种操作，取操作码7位。因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取2位寻址特征，能反映四种寻址方式。最后得指令格式为：727OPMAD其中OP操作码，可完成105种操作；M寻址特征，可反映四种寻址方式；AD形式地址。这种格式指令可直接寻址27=128，一次间址的寻址范围是216=65536。（2）双字长指令格式如下：727OPMAD1AD2其中OP、M的含义同上；AD1∥AD2为23位形式地址。这种格式指令可直接寻址的范围为223=8M。（3）容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M×16位的存储器。可采用双字长指令，直接访问4M存储空间，此时MAR取22位；也可采用单字长指令，但RX和RB取22位，用变址或基址寻址访问4M存储空间。六、（共15分）问答题1．（8分）答：A程序B程序C程序D程序4050607080903020510t(s)程序BDAC（1）由于(PC)+1→PC需由ALU完成，因此PC的值可作为ALU的一个源操作数，靠控制ALU做＋1运算得到(PC)+1，结果送至与ALU输出端相连的R2，然后再送至PC。此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0PC→MAR，1→RT1M(MAR)→MDR，(PC)+1→R2T2MDR→IR，OP(IR)→微操作命令形成部件T3R2→PC（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0Ad(IR)→R1；立即数→R1T1(R1)+(ACC)→R2；ACC通过总线送ALUT2R2→ACC；结果→ACC2．（7分）答：DMA接口主要由数据缓冲寄存器、主存地址计数器、字计数器、设备地址寄存器、中断机构和DMA控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA接口的功能有：（1）向CPU提出总线请求信号；（2）当CPU发出总线响应信号后，接管对总线的控制；（3）向存储器发地址信号（并能自动修改地址指针）；（4）向存储器发读/写等控制信号，进行数据传送；（5）修改字计数器，并根据传送字数，判断DMA传送是否结束；（6）发DMA结束信号，向CPU申请程序中断，报告一组数据传送完毕。DMA工作过程流程如图所示。发送主存地址传送一个字测试传送是否结束？DMA结束是否修改地址指针和字计数器DMA请求DMA响应七、设计题（共10分）答：（1）主存地址空间分配。（2分）A15…A11…A7……A00000000000001111111111111110111100000000000111111111111111111111最大4K2K×8位ROM2片00000000000001111111111111110111相邻4K4K×4位RAM2片1111111111111100000000000000010011111111111110000000000000000000最小16K8K×8位RAM2片（2）根据主存地址空间分配最大4K地址空间为系统程序区，选用2片2K×8位ROM芯片；（1分）相邻的4K地址空间为系统程序工作区，选用2片4K×4位RAM芯片；（1分）最小16K地址空间为用户程序区，选用2片8K×8位RAM芯片。（1分）（3）存储芯片的片选逻辑图（5分）RAMG12BGCBA2AGRAMRAM8K×8位8K×8位4K×4位RAM4K×4位0Y1Y+5VROM2K×8位ROM2K×8位&7Y&&1A0A13D0WRD7A15A14MREQA12CPUD3D4A11A10&&D3G1G2AG2BCBAY5Y4A14A15A12A11D7D4D0WRMREQA13A10A9A02K8位ROMD7D01K4位RAMD7D41K4位RAMD3D0A10A0A9A0A9A0&