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第1页共5页中国民航学院2010－2011学年第1学期《计算机组成原理》期末考试A卷答案课程编号：03412022试卷类型：A卷考试形式：笔试考试日期：2011年1月3日一．选择题答案(总20分)：12345678910DCCABBADBC二．填空题答案(总10分)1：10011002：10011103：(1-2-15)×21274：2-1×2-128或2-1295：C6=G6+P6G5+P6P5CI6：（中间结果+X补）后右移一位7：商Qi补为0，下步做2Ri补+Y补8：0.00195ms或1.95us992.2710：83.06（或83.057）三．简答题（总22分）1．简述计算机从开机到等待接收用户程序的引导过程。（本题5分）答：(1)电源系统将外电转化为计算机系统所需的各类电压信号,并发出启动引导信号“RESET”。(2)计算机各个部分收到启动信号后进行自己电路的启动与初始化。(3)CPU收到启动信号后，由硬件电路直接形成调用存储于主板上的ROM_BIOS存储器中的上电自检程序，检查各个子工作系统部分（主存、中断控制电路、总线控制电路、各类外设接口电路）是否正常，否则报警。(4)将存于ROM_BIOS上的各类基础参数装入到各类子工作系统中。(5)执行硬盘的固定地址的引导程序，逐步装入操作系统，之后系统可以征程正常的开始工作。2.关于中断服务（本题8分）1说明中断与DMA技术的区别（2分）答：(1)DMA基本有独立硬件完成，速度快量大。中断基本由软件中断服务程序完成，速度慢。(2)DMA得到数据地址与长度后由DMA控制器执行数据传送操作，不占用CPU；而中断需要CPU负责全局的运行，占用CPU执行中断服务程序。(3)DMA控制器从CPU接管总线的控制后单独使用，中断需要CPU占用总线资源。2对可屏蔽中断为什么要进行中断保护（3分）答：如果不在保存中断现场数据与断点时时进行开关中断的的保护性处理，那么就可能在新的优先级更强的中断到来时无法完整的保存原先被中断的用户程序的现场数据，因而会导致无法恢复原先被中断的用户程序。3简述发生中断时系统是如何找到相应的中断服务程序的（3分）答：（1）中断请求号码的确定由编码器电路自动完成并通过导线传给CPU。第2页共5页（2）CPU取得中断请求号码后，对中大型计算机操作系统查找中断服务程序地址定位表，取得中断服务程序的入口地址后修改PC寄存器，达到转向执行中断服务程序的目的。（3）对微型计算机查找中断向量表完成取得中断服务程序的入口地址，入口地址=中断号*4。3.简述计算机执行程序的主要过程：(本题9分)答：1可执行程序有两种方式保存到计算机系统的磁盘系统中：①用户在终端上使用高级语言开发一体化程序录入源程序、经编译后生成.EXE可执行文件，自动保存到磁盘系统中。②使用移动存储设备或网络将.EXE可执行文件COPY到磁盘系统中。(1分)2每当操作系统的外壳程序接收到用户键入的.EXE可执行文件的运行命令后，操作系统开始接手执行此.EXE文件：做法是生成用户进程并分配到运行队列中等待运行，其中最主要的工作是使用段页式存储系统的调度机制，将此.EXE可执行文件分页调入到内存准备运行。(1分)3当该进程得到CPU的运行机会时，就开始执行此用户的.EXE程序，将此程序在内存中的首地址交给PC，控制器开始从新的PC地址执行该程序直到结束。程序由指令组成，CPU执行程序实际上是执行程序中的每条指令。(2分)而执行指令的具体做法是：根据指令周期中的4个CPU周期完成一条指令的计算与操控，4个CPU周期为：T1取指令、T2取数据、T3指令功能执行、T4回送结果与相应中断。T1取指令周期是根据当前的PC地址数值到内存中取得，同时执行PC+1的操作指向下一条指令，完成程序的顺序控制；T2取数据周期是根据指令中的寻址方式编码启动不同的取数据方式的电路来完成；T3执行周期是根据指令中的OP操作数编码将数据送到不同的运算电路中完成本条指令的运算功能；T4CPU周期完成回送结果与响应中断的功能，一旦有外设请求则转向中断服务程序完成数据I/O。如此在时序系统的驱动下，CPU将用户程序按照指令的执行过程循环往复一直执行到完毕。(4分)4经过操作系统的五大调度程序的运作，此程序运行结束。之后根据程序自己制定的输出方式将运算结果输出出来，主要包括显示到终端、生成数据文件保留到磁盘、将运算结果保存到数据库系统中、将运算结果打印出来等几种方式。(1分)四．分析设计题(总28分，答案写在答题页纸上)1.分析指令格式的特点。（本题6分）答：（1）单字总长为32位的二地址指令。（1分）（2）操作码字段为6位，可指定26=64种操作，即64条指令。（2分）（3）一个操作数在原寄存器（共32个），另一个操作数在存储器中（由变址寄存器内容+偏移量决定），所以是RS型指令。（2分）（4）这种指令结构用于访问存储器。（1分）2.关于Cache的计算（本题11分）1采用4路组相连映像方式的主存与Cache的地址组织格式。（5分）答：4路组相连方式：主存地址24位，tag标记占10位，Cache地址16位，格式如下：主存地址格式：Cache地址格式：主存字块标记10位块号7位块内字号6位字内字节1位组号2位组内块号7位位块内字号6位字内字节1位Tag标志寄存器10位第3页共5页2求Cache的命中率和“Cache-主存系统”的效率（6分）答：Cache命中率H=（4500–320）/4500=92.89%（3分）Cache效率=（4500*25）/(（4500–320）*25+（320*200）)=66.77%（3分）3.内存扩展（本题8分）1地址范围（2分）答：ROM区4K：地址范围：0000H至0FFFH。RAM区10K：地址范围：1000H至37FFH。2画出扩展逻辑图（6分）4.画出磁盘的PE、FM和MFM制式的写电流波形图。（本题3分）答：10111001NRZNRZ1PEFMMFM1OECPU45236D0-D7D0-D7D0-D7D0-D7D0-D7CSCSCSCS0CSA0-A11A0-A11A0-A10A0-A10A0-A10++ABDBR0M：2K×8RWR0M：2K×8RW3-8码译器RAM：4K×8RWRAM：2K×8RWA0-A11D0-D7A13A12A11MemoryR/WRAM：4K×8RW第4页共5页五．综合题（总20分）1.指令的微指令的流程和控制信号设计答：1在T2和T3周期的微指令的流程2在T2和T3周期中每个节拍的功能控制信号第5页共5页2．微程序设计(13分)1设计微指令格式：（5分）2画出微程序控制器中下地址转移电路的逻辑图设计图。（8分）从微程序的流程图可以看出：P（1）处微程序出现四个分支，对应四个微地址。为此用OP码修改微地址寄存器的最后两个触发器即可。在P（2）处微程序出现2路分支，对应两个微地址，此时的测试条件是进位触发器Cj的状态。为此可以用Cj修改μA2即可。转移逻辑表达式如下：μA0=P1·T4·IR6μA1=P1·T4·IR7μA2=P2·T4·Cj由此可画出微下地址转移电路的逻辑设计图，具体如下图所示：微控制信号存储字段：n位下地址控制字段：P1、P2共2位下地址字段：共4位