2009-2010计算机组成原理试卷A参考答案

第1页共4页[考生信息栏系专业级班级姓名学号装订线厦门理工学院试卷2009－2010学年第1学期课程名称计算机组成原理试卷卷别AB□计算机科学与技术（专升本）专业2009级班级考试方式闭卷开卷□本试卷共七大题(3页)，满分100分，考试时间120分钟。请在答题纸上作答，在试卷上作答无效。一、选择题：（本题共19小题，每题1分，共19分）12345678910AACBCCDCACB11121314151617181920BCBCBACAB第2页共4页二、填空题（每个空格1分，共18分）1直接使用西文键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，要解决汉字的（输入码）、（内码）和（字模码）三种不同用途的编码。2数的真值变成机器码时有四种表示方法，即（原码）表示法，（反码）表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。3主存储器的技术指标有（存取时间），（存储周期），（存储容量），（存储器带宽）。4某系统总线的一个存取周期最快为3个总线时钟周期，总线在一个总线周期中可以存取32位数据。如总线的时钟频率为8.33MHz，则总线的带宽是（33MB/S）。5字符信息是符号数据，属于处理（非数值数据）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCII）码。6CPU从内存取出一条指令并执行该指令的时间称为（指令周期），它常用若干个（机器周期）来表示。7衡量总线性能的重要指标是（总线带宽），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/S）。三、简答题（每小题5分，共15分）1简要总结一下，采用哪几种技术手段可以加快存储系统的访问速度？采用更高速的技术来缩短读出时间，还可采用并行技术的存储器。2一台机器的指令系统有哪几类典型指令？列出其名称。数据传送类控制类运算类逻辑类输入输出类字符串处理类特权类3画图说明现代计算机系统的层次结构。高级语言级汇编语言级操作系统级一般机器级微程序设计级第3页共4页考生信息栏系专业级班级姓名学号装订线四、计算题（10分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为200ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。解：命中率h＝2420/(2420+80)=96.8%平均访问时间Ta＝h*Tc+(1-h)*Tm=0.968*40+0.032*200=38.72+7.68=46.4cache/主存系统的效率＝Tc/Ta=40/45.12=86.2%五、设计题（12分）某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有40条指令，试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。解：40条指令需占用操作码字段（OP）6位，这样指令余下长度为10位。为了覆盖主存640K字的地址空间，设寻址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下：寻址模式定义如下：X=00直接寻址有效地址E=D（直接寻址为256个存储单元）X=01立即寻址D字段为操作数X=10变址寻址有效地址E=(RX)＋D（可寻址64K个存储单元）X=11相对寻址有效地址E=（PC）＋D（可寻址64K个存储单元）其中RX为变址寄存器（16位），PC为程序计数器（16位），在变址和相对寻址时，位移量D可正可负。六、证明题（10分）求证：[-y]补=-[y]补(mod2n+1)∵[ｘ＋ｙ]补＝[ｘ]补＋[ｙ]补(mod2)∴[ｙ]补＝[ｘ＋ｙ]补－[ｘ]补(2.19a)∵[ｘ－ｙ]补＝[ｘ＋(－ｙ)]补＝[ｘ]补＋[－ｙ]补∴[－ｙ]补＝[ｘ－ｙ]补－[ｘ]补(2.19b)将式(2.19a)与(2.19b)相加,得[－ｙ]补＋[ｙ]补＝[ｘ＋ｙ]补＋[ｘ－ｙ]补－[ｘ]补－[ｘ]补＝[ｘ＋ｙ＋ｘ－ｙ]补－[ｘ]补－[ｘ]补＝[ｘ＋ｘ]补－[ｘ]补－[ｘ]补＝0故[－ｙ]补＝－[ｙ]补(mod2)(2.20)第4页共4页七、设计题（14分）CPU的数据通路如图1所示。运算器中R0～R3为通用寄存器，DR为数据缓冲寄存器，PSW为状态字寄存器。D-cache为数据存储器，I-cache为指令存储器，PC为程序计数器（具有加1功能），IR为指令寄存器。单线箭头信号均为微操作控制信号（电位或脉冲），如LR0表示读出R0寄存器，SR0表示写入R0寄存器。机器指令“STOR1,(R2)”实现的功能是：将寄存器R1中的数据写入到以（R2）为地址的数存单元中。请画出该存数指令周期流程图，并在CPU周期框外写出所需的微操作控制信号。（一个CPU周期含T1～T4四个时钟信号，寄存器打入信号必须注明时钟序号）取指令：PC－I-cache－IBUS－IR－操作控制器IR/WSIR+1PC+1执行指令：R2－DBUS－ARLR2C2SARR1－DBUS－D-cacheLR1C1DR/W