计算机组成原理试卷(B)答案.doc
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姓名
一、密封线内不准答题。
二、姓名、准考证号不许涂改，否则试卷无效。
三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。
四、试卷印刷不清楚。
可举手向监考教师询问。
学号
所在年级、班级
密
封
注意意：
卷号：
B
总分
核分人
二OO九—二O一O学年第一学期期末考试
计算机组成原理试题
（07计算机专业用）
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
题分
20
16
10
10
11
11
11
11
得分
注意：
学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。
一．选择题（每小题2分，共20分）
1．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是__B____。
A多指令流单数据流
B按地址访问并顺序执行指令
C堆栈操作
D存贮器按内容选择地址
2．若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是__C____。
A阶符与数符相同为规格化数
B阶符与数符相异为规格化数
C数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数
D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数
3．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是___A___。
A-215~+（215-1）B-（215–1）~+（215–1）
C-（215+1）~+215D-215~+215
4．双端口存储器在__B____情况下会发生读/写冲突。
A.左端口与右端口的地址码不同
B.左端口与右端口的地址码相同
C.左端口与右端口的数据码不同
D.左端口与右端口的数据码相同
5．用某个寄存器中操作数的寻址方式称为___C___寻址。
A直接B间接C寄存器直接D寄存器间接
6．以下四种类型指令中，执行时间最长的是___C___。
A.RR型指令B.RS型指令C.SS型指令D.程序控制指令
7.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是___C___。
AHOST总线不仅连接主存，还可以连接多个CPU
BPCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI设备
C从桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作
D桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上
8．计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时__C____。
A减少了信息传输量
B提高了信息传输的速度
C减少了信息传输线的条数
D加重了CPU的工作量
9．计算机的外围设备是指___D___。
A输入/输出设备B外存储器
C远程通信设备D除了CPU和内存以外的其它设备
10.中断向量地址是：
__C____。
A子程序入口地址B中断服务例行程序入口地址
C中断服务例行程序入口地址的指示器D中断返回地址
二.填空题（每题2分，共16分）
1．按照总线仲裁电路的A___位置___不同，总线仲裁有B__集中式____仲裁和C__分布式____仲裁两种方式。
2．在计算机术语中，将运算器、控制器、cache合在一起，称为A__中央处理器（CPU）____，而将B__CPU____和存储器合在一起，成为C__中央处理机（主机）____。
3.指令格式是指令用A___二进制代码___表示的结构形式，通常由B__操作友____字段和C___地址码___字段组成。
4.条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是A__转移____指令。
这类指令在指令格式中所表示的地址，表示要转移的是B__下一条指令____而不是C__操作数____。
5．CPU从A___主存___取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B__指令周期____。
由于各种指令的操作功能不同，各种指令的时间和是不同的，但在流水线CPU中要力求做到C___一致___。
6．磁表面存储器主要技术指标有A.__存储密度____，B.__存储容量____，C.__平均存取时间____，数据传输率。
7．RISC机器一定是A__流水线____CPU，但后者不一定是RISC机器。
奔腾CPU是B___流水线___CPU，但奔腾机是C__CISC____机器。
8．{（26）16or（63）16}nor（135）8的值为A._（80）16_____。
三．（10分）设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问：
（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？
最大负数是多少？
（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？
最大负数是多少？
解：
（1）定点原码整数表示：
01111111111111111111111111111111
最大正数：
数值=（231–1）10
00000000000000000000000000000000
最大负数：
数值=-（0）10
（2）定点原码小数表示：
最大正数值=（1–2-31）10
最大负数值=-（0）10
四.（10分）某16位字长机器的指令结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15109540
OP
目标寄存器
源寄存器
解：
指令格式及寻址方式特点如下：
（1）二地址指令。
（2）操作码OP可指定26=64条指令。
（3）源和目标都是通用寄存器（可分别指定32个寄存器），所以是RR型指令，两个操作数均在寄存器中
（4）这种指令格式常用于算术逻辑类指令。
五．（11分）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？
解：
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节的信息总量都是：
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节所需的时间分别是：
顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：
说明：
由于题中并未明确说明连续读多少字节，所以字节数量不一定是4，只要公式正确，计算无误便可以。
六．（11分）在流水CPU中，将一条指令从取指到执行结束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地执行，从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
请用时空图法证明这个结论的正确性。
解：
假设指令周期包含四个子过程：
取指令（IF）、指令译码（ID）、取操作数（EX）、进行运算（WB），每个子过程称为过程段（Si），这样，一个流水线由一系列串连的过程段组成。
在统一时钟信号控制下，数据从一个过程段流向相邻的过程段。
S1S2S3S4
WB
EX
IF
ID
入→→→→出
图B18.4
图B18.4（B）表示非流水CPU的时空图。
由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。
图B18.4（C）表示非流水CPU的时空图。
由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。
比较后发现：
流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令，而非流水CPU仅执行了2条指令，因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
七（11分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用（低电平有效）作访存控制信号，作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。
现有下列存储芯片：
ROM（2K´8位，4K´4位，8K´8位），
RAM（1K´4位，2K´8位，4K´8位）
及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。
试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。
要求：
（1）最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为用户程序区；
（2）指出选用的存储芯片类型及数量；
（3）详细画出片选逻辑。
答：
4k系统程序区选用2片2K´8位ROM
用户程序区选用3片4K´8位RAM
片选逻辑图如下：
八．（11分）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．ache命中率H，
2．Cache/主存系统的访问效率e，
3．平均访问时间Ta。
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）×０.９６］
＝８９.３℅
③ 平均访问时间Ｔａ＝Ｔｃ／ｅ＝４０／０.８９３＝４５nｓ
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