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《计算机组成原理》本科生期末试卷十一、选择题1.下列数中最小的数是______。A.(100101)2B.(50)8C.(100010)BCDD.(625)162.从下面浮点运算器的描述中选出两个描述正确的句子______。A.浮点运算器可用两个松散连接的定点运算部件—阶码部件和尾数部件。B.阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算。C.阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作。D.尾数部件只进行乘法和除法运算。3.一个8位的二进制整数,采用补码表示,且由3个“1”和5个“0”组成,则最小值为______。A.-127B.-32C.-125D.-34.计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程,但从系统结构上来看,至今绝大多数计算机仍属于______型计算机。A.实时处理B.智能化C.并行D.冯.诺依曼5.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.采用虚拟存贮器的主要目的是______。A.提高主存贮器的存取速度B.扩大主存贮器的存贮空间,并能进行自动管理和调度C.提高外存贮器的存取速度D.扩大外存贮器的存贮空间7.以下四种类型指令中,执行时间最长的是______。A.RR型指令B.RS型指令C.SS型指令D.程序控制指令8.在以下描述PCI总线的基本概念中,不正确的是______。A.PCI总线是一个与处理器无关的高速外围总线B.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送C.PCI设备一定是主设备D.系统中只允许有一条PCI总线9.CRT的分辨率为1024*1024像素,像素的颜色数为256,则刷新存储器的容量为______。A.512KBB.1MBC.256KBD.2MB10.MP-1阵列机是一台SIMD计算机,它的处理机有各种配置,最多可达______个A.1024B.4096C.8192D.16384二、填空题1、在计算机术语中,将运算器、控制器、cache合在一起,称为A______,而将B______和存储器合在一起,成为C______。2、半导体SRAM靠A______存贮信息,半导体DRAM则是靠B______存贮信息。3、CPUA______取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B______。由于各种指令的操作功能不同,各种指令的指令周期是C______。4、总线是构成计算机系统的A______,是多个B______部件之间进行数据传送的C______通道。5、DMA控制器按其A______结构,分为B______型和C______型两种。6.目前应用的机群有两种类型,一种是A______机群,代表产品是B______,它是为代替传统的中大型或巨型机而设计的,另一种是C______机群,为了充分利用各个结点的空闲资源而设计的。三、将十进制数20.59375转换成32位浮点数的二进制格式来存储。四、已知某16位机的主存采用半导体存贮器,地址码为18位,若使用8K×8位SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用模块板结构形式。问:(1)若每个模板为32K×16位,共需几个模块板?(2)每个模块内共有多少片RAM芯片?(3)主存共需多少RAM芯片?CPU如何选择模块板?五、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)都是通用寄存器,M是主存中的一个单元。三种指令的操作码分别是MOV(OP)=(A)H,STA(OP)=(1B)H,LDA(OP)=(3C)H。MOV是传送指令,STA为写数指令,LDA为读数指令如图B20.1图20。1要求:(1)分析三种指令的指令格式与寻址方式特点。(2)CPU完成哪一种操作所花的时间最短?哪一种操作所花时间最长?第二种指令的执行时间有时会等于第三种指令的执行时间吗?(3)下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作?其中如果有编码不正确,如何改正才能成为合法指令?○1(F0F1)H(3CD2)H○2(2856)H○3(6FD6)H○4(1C2)H六、在流水处理中,把输入的任务分割为一系列子任务,并使各子任务在流水线的各个过程段并发执行,从而使流水处理具有更强大的数据吞吐能力。请用定量分析法证明这个结论LDAM,D的正确性。七、画出PCI总线结构框图,说明HOST总线、PCI总线、LAGACY总线的功能。八、某机用于生产过程中的温度数据采集,每个采集器含有8位数据缓冲寄存器一个,比较器一个,能与给定范围比较,可发出“温度过低”或“温度过高”信号,如图2所示。主机采用外设单独编址方式,四个采集器公用一个设备码,共一个接口,允许采用两种方式访问:(1)定期巡回检测方式,主机可编程指定访问该设备码中的某一采集器。(2)中断方式,当采集数据比给定范围过低或过高时能提出随机中断请求,主机应能判别是哪一个采集器请求,是温度过低或过高。请拟定该接口中有哪些主要部件(不要求画出完整的连线),并概略说明在两种方式下的工作原理。图2九、一台向量处理机一次只能采用下述二种方式中的一种进行运算:一是向量方式,执行速度为Rv=10MFLOPS;标量方式,执行速度Rs=1MFLOPS。设F是该处理机的典型程序代码中可向量化部分的百分比。1)推导出该向量机平均执行速度Ra的公式。2)要使Ra达到7.5MFLOPS,问可向量化是分比F是多少?本科生期末试卷十答案一、选择题1.B2.AC3.C4.D5.D6.B7.C8.CD9.B10.D二、填空题1.A.CPUB.CPUC.主机2.A.触发器B.栅极电容3.A.存储器B.指令周期C.不相同的4.A.互连机构B.系统功能C.公共5.A.组成结构B.选择C.多路6.A.专用B.IBMSP2C.企业三、解:先将十进制数转换为二进制数:(20.59375)10=(10100.10011)2然后移动小数点,使其在1,2位之间10100.10011=1.0010011×24,e=4于是得到S=0,E=4+127=131M=01001011最后得到32位浮点数的二进制格式为:010000010101001001100000000000000=(41A4C000)16四、解:(1)由于主存地址码给定18位,所以最大空间为218=256K,主存的最大容量为256K。现在每个模块板的存贮容量为32KB,所以主存共需256KB/32KB=8块板。(2)每个模块板的存贮容量为32KB,现用4K×4位的SRAM芯片。每块板采用位并联与地址串联相结合的方式:即用2片SRAM芯片拼成4K×8位(共8组),用地址码的低12位(A0~A11)直接接到芯片地址输入端,然后用地址码的高3位(A14~A12)通过3:8译码器输出分别接到8组芯片的片选端。共8×2=16个SRAM(3)根据前面所得,共有8个模板,每个模板上有16片芯片,故主存共需8×16=128片芯片(SRAM)。CPU选择各模块板的方法是:各模块板均用地址码A0~A14译码,而各模块的选择用地址码最高三位A17,A16,A15通过3:8译码器输出进行选择。五、解:(1)第一种指令是单字长二地址指令,RR型;第二种指令是双字长二地址指令,RS型,其中S采用基址寻址或变址寻址,R由源寄存器决定;第三种也是双字长二地址指令,RS型,R由目标寄存器决定,S由20位地址(直接寻址)决定。(2)处理机完成第一种指令所花的时间最短,因为RR型指令,不需要访问存储器。第二种指令所花的时间最长,因为RS型指令,需要访问存储器。同时要进行寻址方式的变换运算(基址或变址),这也需要时间。第二指令的执行时间不会等于第三种指令,因为第三种指令虽然也访问存储器,但节省了求有效地址运算的时间开销。(3)根据以知条件: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,其含义是把主存(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,含义是把5号源寄存器的内容传送至6目标寄存器。○3(6DC6)H是单字长指令,一定是MOV指令,但编码错误,可改正为(28D6)H。○4(1C2)H是单字长指令,代表MOV指令,但编码错误,可改正为(28D6)H。六、解:设P1是有总延迟时间t1的非流水线处理器,故其最大吞吐量(数据带宽)为1/t1。又设Pm是相当于Pi的m段流水线处理器。其中每一段处理线路具有同样的延迟时间tc,和缓冲寄存器延迟时间tr,这样Pm的每段总延迟时间为tc+tr,故Pm的带宽为Wm=1/(tc+tr)。如果Pm是将Pi划分成延迟相同的若干段形成的,则t1≈mti,因此Pi的带宽为W1=1/(mtc)。由此可得出结论:条件mtc(tc+tr)满足,则Pm比Pi有更强的吞吐能力。七、解:PCI总线结构框图如图B20.3所示:图B20.31)HOST总线:该总线又称CPU总线、系统总线、主存总线等,它不仅连接主存,还可以连接多个CPU2)PCI总线:连接各种高速的PCI设备。PCI设备可以是主设备也可以是从设备,或者兼而有之。系统中允许有多余的PCI总线。它们可以使用HOST桥与HOST总线相连,也可以使用PCI/PCI桥与已经同HOST桥连接的PCI总线相连。从而可扩充整个系统的PCI总线负载能力。3)LAGACY总线:可以是ISA、EISA、MCA等性能较低的传统总线,以便充分利用市场上现有的适配器卡,支持中低速I/O设备。八、解:数据采集接口方案如图B20.4所示。图B20.4现在结合两种工作方式说明上述部件的作用。(1)定期巡检方式主机定期输出指令DOA、设备码;(或传送指令)送出控制字到A寄存器,其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器(四个B寄存器分别与四个采集器相应)。然后主机以输入指令DIA、设备码;(或传送指令)取走数据。(2)中断方式比较结果形成状态字A’,共8位,每两位表示一个采集器状态:00正常,01过低,10过高,有任一处不正常(A’中有一位以上为“1”)都通过中断请求逻辑(内含请求触发器、屏蔽触发器)发出中断请求。中断响应后,服务程序以DIA、设备码;(或传送指令)取走状态字,可判明有几处采集数据越限、是过高或过低,从而转入相应处理。九、解:1)aR1=SVRFRF1故VVSSVaRRRFRRR)((1)2)已知Ra=7.5MFLOPSRs=1MFLOPSRv=10MFLOPS代入(1):7.5=10)101(110FF=0.963
本文标题:模拟试题与答案十
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