1、卷号：B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
2、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 +（2 15 -1） B -（2 15 1） + （2 15 1） C -（2 15 + 1） +215 D -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总分核分人姓 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：B
3、. 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_。A HOST 总线不仅连接主存，还可以连接多个 CPUB PCI 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
4、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
5、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_。5CPU 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
6、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） 16 or（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：最大正数：数值 = （2 31 1） 10最大负数：
7、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。15 10 9 5 4 0OP 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0 1
8、11 111 111 111 111 111 111 111 111 11110 000 000 000 000 000 000 000 000 000 0000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 = 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：bq2564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： SnStmt 71080SnT 7105.3532)1( 顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是： SMbbtqW/20)8(56/2731.31
9、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（S i） ，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。 S1 S2 S3 S4IF ID EX
10、 WB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
11、（低MREQ电平有效）作访存控制信号， 作读写命令信号（高电平为读，低WR电平为写） 。现有下列存储芯片：ROM（2K8 位， 4K4 位，8K 8 位） ，RAM（1K4 位， 2K8 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， 409616383 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。Y0Y7为 变 量 输 出 端Y7G1G2AG2BCBA Y6Y074 138译 码 器G1, 2A, G2B,为 控 制 端C,B,
12、A为 变 量 输 入 端1 & &答：4k 系统程序区选用 2 片 2K8 位 ROM用户程序区选用 3 片 4K8 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：1ache 命中率 H，2Cache/主存系统的访问效率 e，3平均访问时间 Ta。解： 命中率 H = Nc/（Nc+Nm） = 5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96 主存慢于 cache 的倍率 R = Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率： （）+（）. 平均访问时间 .n
