模拟试题与答案十

《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=SVRFRF1故VVSSVaRRRFRRR)(（1）2）已知Ra=7.5MFLOPSRs=1MFLOPSRv=10MFLOPS代入（1）：7.5=10)101(110FF=0.963