1、中 原 工 学 院 2009 2010 学年 第 1 学期 计科、网络、软件专业计算机组成原理课程期末试卷 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 一、填空 :（ 19 分） 1、计算机硬件系统包括 运算器 、 控制器 、 存储器 和 输入输出 设备。 2、某机器的字长为 16 位，若采用定点小数原码表示，则所能表示的数的范围是 (1 2 15)+(1 2 15) ；若采用定点小数补码表示，则所能表示的数的范围是 1+(1 2 15) ；若 采用定点整数补码表示，则所能表示的数的范围是 215+（ 2151） ；若采用无符号整数表示，则所能表示的数的范围是 0+（ 216 1） 。
2、 3、 CPU 内部设置多种寄存器，用来保存当前正在执行的指令的寄存器是 指令寄存器/IR ，用来保存下一条将要执行的指令地址的寄存器是 程序计数器 /PC ，用来指示堆栈栈顶位置的寄存器是 堆栈指针 /SP 。 4、控制器基本功能主要体现在 _指令控制 _、 _操作控制 _、 _时间控制_三个方面。 5、实现 n n 位运算的不带符号阵列乘法器需要 _ n (n 1)个全加器和 _ n n _与门。 6、机器指令是由 _操作码 _和 _地址码 /操作数 _两部分组成；水平型微指令是由 _操作控制 字段和 _顺序控制 _字段组成。 二、选择题：（ 10 分） 1、使用 74LS181 构成一个
3、 16 位的 ALU，需要使用（ B ）片 74LS181。 A、 2 B、 4 C、 8 D、 16 2、基于 IEEE754 标准单精度浮点数所能表示的最大规格化正数是（ A ） A、 +（ 2-2-23） 2+127 B、 +（ 1-2-23） 2+127 C、 +（ 2-2-23） 2+255 D、 +（ 1-2-23） 2+255 3、 CPU 从主存中取出一条指令并执行该指令的所有时间称为（ D ） A、时钟周期 B、机器周期 C、节拍 D、指令周期 4、 某 SRAM 芯片，其容量为 1M 8 位，除电源 、 地端 、片选 CE 和 读写 R/W#外，该芯片的管脚数目是（ B ）
4、。 A、 20 B、 28 C、 30 D、 32 5、对于微程序控制器，机器指令与微指令的关系是（ B ） A、一条机器指令是由一条微指令来解释执行。 B、一条机器指令是由一段用微指令编成的微程序来解释执行。 C、一段机器指令组成的程序是由一条微指令来解释执行。 D、一条微指令是由若干条机器指令组成。 三、名词解释： (8 分 ) 1、微指令： 微指令是指一个 CPU周期中，能实现某种操作功能的一组微命令，其格式包括操作控制和顺序控制 2、周期挪用： 周期挪用是 DMA传送方式之一，由外围设备挪用一个或几个内存周期，实现外围设备和内存之间的数据传输。 A卷 重修标识 四、简答题：（ 17 分
5、） 1、（ 7 分）试简述精简指令系统（ RIS）的特点。 答： 指令条数少，且所选指令是使用频率较高的简单指令 2 指令字长固定，且指令格式种类少 2 只有取数和存数指令可以访问存储器，其他指令只能对寄存器操作，因此，内部寄存器数量较多。 3 2、（ 10 分）试述微程序控制器的基本组成和工作原理。 答： 控制存储器、微程序计数器、微地址寄存器、微指令寄存器、后继微地址逻辑 2 其原理： 执行 0#微地址处取指令微指令：该微指令实现将机 器指令从主存中取出并放入指令寄存器，根据其指令的操作码，形成该机器指令的微程序入口地址并送入微地址寄存器。 3 执行该机器指令相应的微程序：从控制存储器中取
6、出微程序中的第一条微指令并装入 IR，在执行该微指令时，操作控制字段产生微命令，顺序控制字段形成后续微地址，依此读取下一条微指令并执行。如此重复，直到微程序中的最后一条微指令。 3 实现返回：执行完微程序中的最后一条微指令后，返回 0#微地址单元，再读取并执行 0#微地址处取指令微指令。 2 五、计算题：（ 12 分） 已知 x=-0.1101， y=0.1011，利用补码的一位乘法计算 x y 解： x补 =11.0011， y补 =00.1011， -x补 =00.1101 2 8 x y补 =11.01110001， x y 的真值为 -0.10001111B 2 六、分析题：（ 21
7、分） 1、下图为双总线结构机器的数据通路，图中带有小圆圈标注的地方表示有控制信号，无标注的地方不受控制。 （ 1）试分析并画出指令 ADD R1， R2 的指令流程图，并列出相应微操作控制信号序列，假设该指令的地址已存入在 PC 中。（ 10 分） 指令 ADD R1， R2 的功能是 R1 的内容与 R2 的内容相加，结果送 R1 （ 2）若取指令阶段包含两个以上 CPU 周期，如何修改双总线结构机器的数据通路，使取指令阶段只需一个 CPU 周期。（ 5 分） 1、解：指令周期流程如下图所示，图中每一个方框表示一个 CPU周期，框外列出微操作控制信号。 PCo ,G ,ARi 2 R/W=1
8、 2 DRo， G ， IRi 2 R1o ， G ， Xi 2 R2o ， G ， Yi 2 + ， G ， R1i 2 5 PC AR， PC+1 DR IR R1 x R2 y R1+R2 R1 2、在一个页式虚拟存储器系统中，用户虚地址空间为 50 页，页长 1KB，主存实地址空间为 16KB。若用户程序有 18 页，虚页号为 4、 8、 12、 15 的页已被分别调入到主存的 10、 2、8、 7 页中，试分析虚地址 32A8H、 58C6H、 21F7H对应的主存实地址是多少？（ 6 分） 解： （ 1）虚地址 32A8H的虚页号为 12，在实页的第 8 页，其物理地址为 22A8
9、H 2 （ 2）虚地址 58C6H的虚页号为 22，未调入主存。 2 （ 3）虚地址 21F7H的虚页号为 8，在实页的第 2 页，其物理地址为 09F7H 2 七、设计题：（ 13 分）答案可以写在试卷的背后 用 512K 16 位的 FLASH 存储器芯片组成一个 2M 32 位的半导体只读存储器，试问： （ 1）数据寄存器多少位？地址寄存器多少位？ （ 2）共需要多少 512K 16 位的 FLASH 存储器芯片？ （ 3）画出此存储器的硬件连接图。 解： 数据寄存器 32 位，地址寄存器 22 位 4 共需 8 片 FLASH 4 存储器的硬件连接图 (答案不唯一，且形式多样，所以略 ) 5
