南昌大学计算机组织与结构历年试题

第1页共7页南昌大学2007～2008学年第一学期期末考试试卷试卷编号：12041(A)卷课程编号：H61030007课程名称：计算机组成原理考试形式：闭卷适用班级：计算机、网工姓名：学号：班级：学院：信息工程专业：考试日期：题号一二三四五六七八九十总分题分20203030100累分人签名得分考生注意事项：1、本试卷共5页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。一、单项选择题(每题2分，共20分)得分评阅人1．在底数为2而尾数是原码的浮点数表示中，下列符合传统规格化要求的是（　）。A．0.0000110×20B．0.0100011×2-2C．1.0100011×2-4D．1.1100110×212．若使用变形补码进行运算，则发生上溢的特征是，双符号位为（　）。A．00B．01C．10D．113．某计算机字长64位，存储容量为1MB，若按半字编址，它的寻址范围是（　）。A．128KB．256KC．512KD．1M4．在常用磁盘的各磁道中（　）。A．所有磁道的位密度一样大B．中间磁道的位密度最大C．最外圈磁道的位密度最大D．最内圈磁道的位密度最大5．在微程序控制器中，执行部件接受微指令后所进行的操作是（　）。A．微指令B．微操作C．节拍周期D．微命令第2页共7页6．在总线集中式仲裁中，计数器定时查询方式下，若计数从0开始，则（　）。A．设备号小的优先权高B．设备号大的优先权高C．每个设备使用总线的机会相等D．以上都不对7．CPU组成中不包括（　）。A．指令译码器B．指令寄存器C．地址译码器D．地址寄存器8．不具有自同步能力的记录方式是______。A．NRZ1B．PMC．FMD．MFM9．DMA方式中数据传输的单位是（　）。A．位B．字节C．字D．数据块10．中断与调用指令的主要区别在于中断是（　）。A．程序安排的B．随机的C．程序请求的D．执行输入/输出指令二、填空题(每空1分，共20分)得分评阅人1．计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由、、、汇编语言级和高级语言级组成。2．DRAM存储单元，由于存储的信息电荷有泄漏，在一定时间内，会丢失信息，需要设法充电补充信息电荷，这就是所谓的。3．为了解决存储器容量大、速度快、价格低这三方面要求的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，分别是、和。4．CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做____________，它常用若干个____________来表示，而后者又包含有若干个____________。5．一般说来，硬磁盘机由磁记录介质、和三个基本部分组成。6．和属于并行存储器结构。前者采用空间并行技术，后者采用并行技术。7．当代流行的总线标准追求与结构、、无关的开发标准。其总线内部结构包含：、、和公用线。第3页共7页三、计算题(每题10分，共30分)得分评阅人1、设阶码2位，阶符1位，数符1位，尾数4位，用补码运算规则，按浮点数运算方法计算X+Y。其中X=2+010.1011，Y=2+11(-0.0101)。2、指令格式如下所示。OP为操作码字段，E代表有效地址。并设R1为基址寄存器，R2为变址寄存器，PC为程序计数器。312120191816150(1)试分析该指令格式的特点；(2)写出E=（R1）+D，E=（R2）+D，E=（PC）+D，E=（（R2）+D）的寻址方式；(3)写出直接寻址、间接寻址这两种寻址方式中有效地址E和形式地址D之间的计算关系。OPI（间接特征）X（寻址模式）D（形式地址）第4页共7页3、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为4750次，主存完成存取的次数为250次。已知cache存取周期为40ns，主存存取周期为200ns。求Cache命中率H、Cache/主存系统的访问效率e和平均访问时间Ta。四、综合题(每题15分，共30分)得分评阅人1、假设一条指令流水线由以下五段组成：取指令（IF）→指令译码（ID）→计算地址或执行（EX）→访存取数（MEM）→写结果寄存器（WB）。其中，IF和MEM存在存储器资源相关问题，采用错开操作执行流水线，现共有5条指令连续输入此流水线至执行完毕。(1)画出实际的流水处理时空图，假设时钟周期为150ns；(2)求流水线的实际吞吐率；(3)求流水线的加速比；(4)现假设有一种CPU模型，包含寄存器IR，AR，DR，PC，AC等，内部有数据、地址、控制三类总线以及ALU单元，请描述采用该模型时，取指令周期的数据通路的操作过程。第5页共7页2、用256×4位/片的SRAM存储器芯片设计一个总容量为1K字节(即1024×8)存储器，CPU地址总线为A15～A0(低位)，双向数据总线D7～D0(低位)，读写控制信号为R/W，芯片的片选控制信号为CE。（1）请问需要多少片这样的SRAM存储器芯片；（写出计算的过程）（2）请问16位地址该存储器需要用到多少位？如何分配？（3）请写出片选信号逻辑表达式；（4）绘出该存储器逻辑框图，注明各信号线。第6页共7页南昌大学2007～2008学年第一学期期末考试试卷计算机组成A卷答案五、选择题(每题2分，共20分)12345678910CBBDBACADC六、填空题(每空1分，共20分)1、微程序设计级一般机器级（机器语言级）操作系统级2、刷新（再生）3、cache主存辅存4、指令周期机器周期时钟周期（T周期）5、硬盘控制器硬盘驱动器6、双端口存储器多模块交叉存储器时间7、CPU技术数据传送总线仲裁总线中断和同步总线七、计算题(每题10分，共30分)1、解：1）（2分）设Sx为x的尾数，Sy为y的尾数，则Sx=(+0.1011)2[Sx]补=0.1011Sy=(-0.0101)2[Sy]补=1.1011又设Ex为x的阶码，Ey为y的阶码，则Ex=(+01)2，[Ex]补=001Ey=(+11)2，[Ey]补=0112）（2分）对阶：Ex-Ey=(01)2-(11)2=（-10）2，阶码不相等，故小阶的尾数Sx右移两位，Sx=(0.0010[11])2，Ex阶码加2，则Ex=(11)2=Ey，对阶完毕。x的补码浮点格式：011，00010[11]y的补码浮点格式：011，110113）（2分）尾数相加[Sx]补=00.0010[11]+[Sy]补=11.1011[Sx+Sy]补=11.1101[11]4)（4分）规格化与舍入判溢尾数左移2位，最低有效位舍掉，阶码减2（左规）则[Sx+Sy]补=11.0111[Ex]补=[Ey]补=001规格化结果：001，10111无溢出2、解：（1）双字节（1分）单地址（1分）指令（2）分别是基址寻址方式（1分）、变址寻址方式（1分）、相对寻址方式（1分）、变质间接寻址方式（1分）（3）直接寻址方式为E=D（2分），间接寻址方式为E=（D）（2分）3、解：命中率H=Ne/（NC+Nm）=4750/(4750+250)=0.95（2分）主存慢于cache的倍率：r=tm/tc=200ns/40ns=5（2分）访问效率：e=1/[r+(1–r)H]=1/[5+(1–5)×0.95]=83.3%（3分）平均访问时间：ta=tc/e=50ns/0.833=60ns（3分）第7页共7页四、综合题(每题15分，共30分)1、解：（1）（4分）（2）（3分）5/13T=5/（13*150ns）=500000000/195=2564102.56条/秒（3）（3分）(5*5)/13=1.923（4）（5分）PC→AR→ABUS、DBUS→DR→IR、PC+12、解：1）（2分）共需要8片1024/256*（8/4）=82）（4分）地址线需要用到10位A7-A0用于片内寻址，A9A8用于做片选逻辑3）（4分）CS0=!A9^!A8CS1=!A9^A8CS2=A9^!A8CS3=A9^A84）（5分）存储器的组成原理如图A9A8A7—A0D7—D0D3—D0D7—D4CS0CS1CS2CS3SRAM2564数据总线地址总线2564CPU2:4译码器8位16位CS0···CS3第1页共7页南昌大学2007～2008学年第一学期期末考试试卷试卷编号：12041(B)卷课程编号：课程名称：计算机组成考试形式：闭卷适用班级：计算机、网络工程姓名：学号：班级：学院：专业：考试日期：题号一二三四五六七八九十总分题分20303020100累分人签名得分考生注意事项：1、本试卷共4页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。一、选择题(每题2分，共20分)得分评阅人1.在机器数______中，零的表示是唯一的。A原码B补码C移码D反码2.定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围______。A-215—+（215–1）B-（215–1）—+（215–1）C-（215+1）—+215D-215—+2153.某机字长32位，存储容量64MB，若按字编址，它的寻址范围是______。A8MB16MBC16MD8MB4.四片74181ALU和1片74182CLA器件相配合，具有如下进位传递功能______。A行波进位；B组内先行进位，组间先行进位；C组内先行进位，组间行波进位；D组内行波进位，组间先行进位；5.指令周期是指______。ACPU从主存取出一条指令的时间；BCPU执行一条指令的时间；CCPU从主存取出一条指令加上CPU执行这条指令的时间；D时钟周期时间；6.双端口存储器所以能高速进行读/写，是因为采用______。A高速芯片B两套相互独立的读写电路C流水技术D新型器件7.在微型机系统中，外围设备通过______与主板的系统总线相连接。A适配器B设备控制器C计数器D寄存器第2页共7页8.为确定下一条微指令的地址，通常采用断定方式，其基本思想是______。A用程序计数器PC来产生后继微指令地址B用微程序计数器μPC来产生后继微指令地址C通过微指令顺序控制字段或判别字段控制产生后继微指令地址D通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址9.具有自同步能力的记录方式是______。ANRZ0BNRZ1CRZDMFM10.在单级中断系统中，CPU一旦响应中断，则立即关闭______标志，以防本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。A中断允许B中断请求C中断屏蔽D中断保护二、填空题(每空2分，共30分)得分评阅人1.移码表示法主要用于表示______数的阶码E，以利于比较两个______数的大小和______操作。2.对存储器的要求是______，______，______。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。3.CPU中至少有如下六类寄存器______寄存器，______计数器，______寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。4.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为______。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、______、______信息。5.并行处理技术已成为计算计技术发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段。概括起来，主要有三种形式______并行；______并行；______并行。三、计算题(每题10分，共30分)得分评阅人1、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知cache存取周期为50ns，主存为250ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。第3页共7页2、设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns,数据总线宽度为64位，总线周期τ=50ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？3、假设由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浮点数x，其中M=23位，E=8位，S=1位，其值表示为：x=（-1）S×（1.M）×2E–12