湖南科技大学计算机组成原理试卷答案

湖南科技大学2008——2009《计算机组成原理》考试试题（A）一、填空题（19分）1、计算机体系结构是指那些能被程序员所见到的计算机系统的属性。即概念性的结构与功能特性2、存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。3、控制器的基本功能是取指、分析和执行。4、影响流水的三种相关是结构、数据和控制。5、CU的常见控制方式有同步控制、异步控制、联合控制以及人工控制等4种。6、微指令格式通常分为水平型和垂直型两种。二、简答题（21分）1、系统总线有哪几类？通信总线的传输方式有哪几种？（5分）答：三类，数据总线、地址总线、控制总线；两种传输方式，串行、并行。2、组合逻辑设计有哪几个步骤？（3）答：列出微操作命令的操作时间表，写出操作命令的最简逻辑表达式，画出微操作命令的逻辑图。3、请写出输入输出系统发展的4个阶段。（4）答：早期阶段；接口模块和DMA阶段；具有通道结构的阶段；具有I/O处理机的阶段。4、请对定点数和浮点数进行比较。答：当位数相同时，浮点数范围大，定点数精度高；当浮点数为规格化时，其相对精度远比定点数高；浮点数运算步骤多，运算速度更低，运算电路更复杂；溢出判断时，定点数是对本身进行，浮点数是对阶码进行，溢出比率大大减小。5、设计指令格式应考虑哪些具体因素？（5）答：操作类型，指令数及操作的难易程度；数据类型，确定哪些数据类型可以参与操作；指令格式，字长及各部分位数，地址是否可变；寻址方式，指令和数据的寻址方式；寄存器个数，直接影响到指令执行时间。三、名词解释（10分）1、总线：2、DMA技术：3、硬件向量法：4、CU的控制方式：5、流水加速比：6、指令周期：7、中断：8、IR：9、寻址方式：10、通道控制字：四、选择题（10分）1.下列数中最大的数是__A___。A、（10011001）2B、（227）8C、（98）16D、（152）102.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是__C____。A.增加内存容量B.提高内存可靠性C.解决CPU和主存之间的速度匹配问题D.增加内存容量，同时加快存取速度3.在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为__B__。A.隐含寻址B.立即寻址C.寄存器寻址D.直接寻址4.___D___表示法主要用于表示浮点数中的阶码。A.原码B.补码C.反码D.移码5.运算器虽有许多部件组成，但核心部分是____B__。A．数据总线B．算术逻辑运算单元C．多路开关D．累加寄存器6.当采用__A____对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。A.统一编址法B.单独编址法C.两者都是D.两者都不是7.EPROM是指___D___。A.读写存储器B.只读存储器C.可编程的只读存储器D.光擦除可编程的只读存储器8.以下四种类型指令中，执行时间最长的是__C____。A.RR型B.RS型C.SS型D.程序控制指令９.某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用___B___作为存储芯片。A.SRAMB.闪速存储器C.cacheD.辅助存储器10.CPU主要包括__B____。A.控制器B.控制器、运算器、cacheC.运算器和主存D.控制器、ALU和主存五、分析计算题（40分）1、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求cache/主存系统的命中率、效率和平均访问时间。（9分）2、已知X=-0.01111，Y=+0.11001，求[X]补，[-X]补，[Y]补，[-Y]补，X+Y=？，X-Y=？（7分）3、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器且按字编址，问：（9分）(1)该存储器能存储多少个字节的信息？(2)如果存储器由512k×8位的SRAM芯片组成，需多少片？(3)需多少位地址作芯片选择？4、异步通信方式传送ASCII码，数据位8位，奇校验1位，停止位1位。计算当波特率为4800时，字符传送的速率是多少？每个数据位的时间长度是多少？数据位的传送速率是多少？（6分）5、指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。（9分）15OP107源寄存器位移量（16位）43基值寄存器答案（A）一、填空题（19分）答：1、程序员；属性；结构；功能。2、记忆；程序；数据。3、取指；分析；执行。4、结构（或资源）；数据；控制（或转移）。5、同步控制；异步控制；联合控制；人工控制。6、水平型；垂直型。二、简答题（21分）1、答：三类：数据；地址；控制。传输方式两种：串行；并行。（3+2分）2、答：列出微操作命令的操作时间表；写出微操作命令的最简单逻辑表达式；画出微操作命令的逻辑图。（3）3、答：早期阶段；接口模块和DMA阶段；具有通道结构的阶段；具有I/O处理机阶段；（4分）4、答：（每小题1分）（1）当位数相同时，浮点数范围大、定点数精度高。（2）当浮点数为规格化时，其相对精度远比定点数高。（3）浮点数运算步骤更多、运算速度更低、运算电路更复杂。（4）溢出判断时，定点数对本身进行，而浮点数对阶码进行判断，溢出比率大大减小。5、答：（每小题1分）（1）操作类型：包括指令数及操作的难易程度；（2）数据类型：确定哪些数据类型可以参与操作；（3）指令格式：字长、各部分位数以及地址（码）是否可变；（4）寻址方式：指令和数据的寻址方式；（5）寄存器个数：直接影响指令执行时间。三、名词解释（10分，每小题2分）1、总线：连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。2、DMA技术：DirectMemoryAccess；I/O设备和主存之间有一条直接交换数据的通路。3、硬件向量法：利用硬件产生向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址。4、CU的控制方式：如何形成控制不同微操作序列所采用的时序控制方式。5、流水加速比：指m段流水线的速度与等功能的非流水线的速度之比。四、选择题（10*1分）答：ACBDBADCBB五、分析计算题（40分）1、解：命中率：h=Nc/(Nc+Nm)=1900/(1900+100)=0.95（3分）r=tm/tc=250ns/50ns=5效率：e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)×0.95)=83.3%（3分）（另一种答案：e=1/(r(1-h)+1)=1/(5*(1-0.95)+1)=1/1.25=80%）平均访问时间：ta=tc/e=50ns/0.833=60ns（3分）（另一种答案：ta=tc/e=50ns/0.8=62.5ns）2、解：[X]补=1.10001X+Y=+0.01010X-Y=10.11000[-X]补=0.01111[Y]补=0.11001溢出[-Y]补=1.001113、解：（1）应为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（3分）（2）SRAM芯片容量为512K×8位=512KB=0.5MB所需芯片数目为：4MB÷0.5MB=8片（3分）（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。（3分）4、解：（1）每字符格式含十个位，因此字符传送速率=4800波特/10=480字符/秒（2分）（2）每个数据位时间长度T=1/4800=0.208ms（2分）（3）数据位传送速率8×480=3840位/秒（2分）5、解：（1）双字长二地址指令，用于访问存储器。（3分）（2）操作码字段OP为6位，可以指定64种操作。（3分）（3）一个操作数在源寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由基值寄存器和位移量决定），所以是RS型指令湖南科技大学2008——2009《计算机组成原理》考试试题（B）一、填空题（20分）1、计算机组成是指如何实现所体现的属性，它包含了许多对来说是透明的。2、通常，在接口中都设有和。接口起到作用，还能完成。3、总之，CPU必须具有控制程序的顺序执行（称）、产生完成每条指令所需的控、对各种操作加以时间上的控制（称）、对数据进行算术制命令（称）运算和逻辑运算（）以及等功能。、4、存储器一般包含、、、以及等5个层次。5、微指令格式包括微指令的、的地址形成方式和三方面。二、简答题（20分）1、总线的主要特性有哪些？（4分）2、请说出控制单元的外特性一般包含哪几种输入信号？（4分）3、输入输出系统软件的主要任务有哪些？（3分）4、请写出I/O设备与主机信息传送的5种控制方式。（5分）5、指令有哪些部分组成？各有什么作用？（4）三、名词解释（10分）1、机器字长2、总线带宽3、串行访问存储器4、超标量技术5、屏蔽字6、中断嵌套7、INTR8、流水吞吐率9、ALU10、机器零四、选择题（10分）1.信息只用一条传输线，且采用脉冲传送的方式称为______。A.串行传送B.并行传送C.并串型传送D.分时传送2.下列有关运算器的描述中，______是正确的。A.只做算术运算，不做逻辑运算B.只做加法C.能暂时存放运算结果D.既做算术运算，又做逻辑运算3.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方式是采用______。A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存4.周期挪用方式多用于______方式的输入输出中。A.DMAB.中断C.程序传送D.通道5.程序控制类指令的功能______。A.进行算术运算和逻辑运算B.进行主存和CPU之间的数据传送C.改变程序执行的顺序D.进行CPU和I/O设备之间的数据传送6.根据GB2312标准规定，每个汉字在计算机内占用______存储。A．一个字节B．二个字节C．三个字节D．四个字节7.存储单元是指______。A．存放一个机器字的所有存储元B．存放一个二进制信息位的存储元C．存放一个字节的所有存储元的集合D．存放两个字节的所有存储元的集合8.在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是______。A.主存地址寄存器B.程序计数器C.指令寄存器D.状态条件寄存器9.机器数______中,零的表示形式是唯一的。A.原码B.补码C.ASCII码D.反码10.寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。A.通用寄存器B.程序计数器C.堆栈D.主存单元五、分析计算题（40分）1、设x=0.1101×2，y=0.1011×2，求x+y（除阶符、数符外，阶码取3位，尾数取6位）（8分）。2、设流水线分取指（IF），译码（ID），执行（EX），回写（WR）四过程，共有10条指令进入流水。（12分）（1）画出指令流水周期；（2）设时钟周期为100ns，求流水线实际吞吐率；（3）求该流水线处理器的加速比；（4）求此时效率。3、8k*8位动态芯片，内部为256*256形式，存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新的各自刷新间隔是多少？（6分）4、设4个模块组成的四体存储器，每个体的存储字长32位，存取周期100ns。设数据总线宽度32位，总线传输周期25ns，试求读4字的顺序和交叉存储的带宽。（4分）5、若机器字长36位，采用三地址格式访存指令，共完成54种操作，操作数可在1K地址范围内寻找，画出该机器的指令格式。（4分）6、设CPU内部采用非总线结构，如图所示，写出取指周期微操作。（6分）答案（B）一、填空题（20分）答：1、计算机体系结构；程序员；硬件细节。2、数据通路；控制通路；缓冲；串-并转换。3、指令控制；操作控制；时间控制；数据加工；处理中断。4、寄存器；缓存；主存；磁盘；磁带。5、编码方式；后续微指令地址形成方式；微指令字长。二、简答题（20分）1、答：机械特性：机械连接的性能；电气特性；信号传递方向和电平有效范围；功能特性：每根传输线的功能；时间特性：每根传输线有效的时机。2、答：时钟：控制先后顺序，统一节奏；指令寄存器：操作码译码产生的信号；标志：标志寄存器的有关标志影响指令的执行顺序；来自系统总线（控制总线）的控制信号。3、答：将用户编制好的程序（或数据）输