计算机组成原理期末试卷11-20答案.doc

本科生期末试卷十一答案一．选择题1．A2．C3．B4．A5．A6．C7．C8．C、D9．A10．B二．填空题1．A．符号位SB．真值eC．偏移值2．A．内容B．行地址表C．段表、页表和快表3．A．刷新B．显示C．ROMBIOS4．A．页式B．段式C．段页式5．A．指令周期B．机器周期C．时钟周期三、由移码定义有[x]移=2n+x2nx-2n,同时由补码的定义[y]补=2n+1+y[x]移+[y]补=2n+x+2n+1+y=2n+1+(2n+(x+y))即[x+y]移=[x]移+[y]补(mod2n+1)四、解：因为X+Y=2Ex×（Sx+Sy）（Ex=Ey），所以求X+Y要经过对阶、尾数求和及规格化等步骤。（1）对阶：△J=Ex－EY=（-10）2－（+10）2=（-100）2所以ExEY，则Sx右移4位，Ex+(100)2=(10)2=EY。SX右移四位后SX=0.00001001，经过舍入后SX=0001，经过对阶、舍入后，X=2（10）2×（0.0001）2（2）尾数求和：SX+SY0．0001（SX）+0.1011（SY）0.1100(SX+SY)结果为规格化数。所以：X+Y=2（10）2×（SX+SY）=2（10）2（0.1100）2=（11.00）2五．用多体交叉存取方案，即将主存分成8个相互独立、容量相同的模块M0，M1，M2…，M7，每个模块32M×32位。它们各自具备一套地址寄存器、数据缓冲器，各自以等同的方式与CPU传递信息，其组成如图图B11.208六、解：PCI总线结构框图如下所示：图B11.3PCI总线有三种桥，即HOST/PCI桥（简称HOST桥），PCI/PCI桥，PCI/LAGACY桥。在PCI总线体系结构中，桥起着重要作用：（1）它连接两条总线，使总线间相互通信。（2）桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。（3）利用桥可以实现总线间的猝发式传送。七、解：SCSI接口的特点有以下几方面：①SCSI接口总线由八条数据线、一条奇偶校验线，9条控制线组成。②总线时钟频率为5MHZ，其中异步传输率为2.5MB/S,同步传输数据传输率为5MB/S③SCSI接口总线以菊花链的方式最多连接8台设备。④每台SCSI设备都有自己的唯一的设备号ID0—ID7。⑤由于SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至主机屏蔽了实际外设的固有物理属性，各个SCSI设备之间可以用一套标准的命令来进行数据传送，也为设备的升级或系统的系列化提供了灵活的处理手段。⑥各个设备之间是对等的关系，而不是从属。2）配置图如下：八、解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位，（如采用字段译码只需3位），下地址字段为9位，因为控制容量为512图B11.4单元，微命令字段是（48–4-9）=35位。（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B11.5所示：其中微地址寄存器对应下地址字段，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。图B11.5九．解：指令功能替代指令实现方法MOV寄存器间传送数据ADD(加法)Rs+R0RdINC寄存器内容加1ADD(加法)立即数imm13=1,作为操作数DEC寄存器内容减1SUB(减法)立即数imm13=-1,作为操作数NEG取负数SUB(减法)R0-RsRdNOT取反码XOR(异或)立即数imm13=-1,作为操作数CLR清除寄存器ADD(加法)R0+R0Rd十、解：条件：（1）在CPU中的中断屏蔽触发器IM必须是开放的。(2）外设有中断请求时，中断请求触发器IR必须处于“1”状态，保持中断请求信号。（3）外设接口中中断允许触发器EI必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。（4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个机器周期响应中断。流程图如下：本科生期末试卷十二答案一．选择题。1．B2．C3．D4．C5．D6．B7．C8．A，B9．C10．A二．填空题。1．A．10000亿B．神威C．3840亿；2．A．CacheB．浮点C．存储；3．A．数据传送B．仲裁C．中断和同步；4．A．设备控制器B．适配器C．主机；5．A．DMAB．通道C．外围处理机；三、证明：因为[x–y]补=[x]补+[-y]补所以[-y]补=[x-y]补-[x]补又因为[y]补+[x]补=[x+y]补(1)所以[y]补=[x+y]补-[x]补(2)(1)+(2):[y]补+[-y]补=[x–y]补+[x+y]补-[x]补-[x]补=[x]补-[y]补+[x]补+[y]补-[x]补-[x]补=0所以：-[y]补=[-y]补四、逻辑图如图B12.2：图B12.2五、解：假设（1）存储器模块字长等于数据总线宽度（2）模块存取一个字的存储周期等于T.（3）总线传送周期为τ（4）交叉存储器的交叉模块数为m.c-1=0ci=ai+ci-1ai*=ai⊕Eci-10≤i≤na3*a2*a1*a2*a3a2a1a0交叉存储器为了实现流水线方式存储，即每通过τ时间延迟后启动下一模快，应满足T=mτ,(1)交叉存储器要求其模快数=m,以保证启动某模快后经过mτ时间后再次启动该模快时，它的上次存取操作已经完成。这样连续读取m个字所需要时间为t1=T+(m–1)τ=mг+mτ–τ=(2m–1)τ(2)故交叉存储器带宽为W1=1/t1=1/(2m-1)τ(3)而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为t2=mT=m2×τ(4)存储器带宽为W2=1/t2=1/m2×τ(5)比较(3)和(2)式可知，交叉存储器带宽顺序存储器带宽。六、PCO，G，ARi取R/W=1(读)指DRO，G，IRi译码R2O，G，ARi执行指R1O,G,DRi令R/W=0(写)图B12.3PC→ARM→DRDR→IRDR→MR1→DRR2→AR七、解：根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低。如下图：图12.4八、解：（1）磁盘上总数据量=1000×3000B=3000000B读出全部数据所需时间为3000000B÷500B/ms=6000ms重新写入全部数据所需时间=6000ms所以，更新磁盘上全部数据所需的时间为：2×（平均找道时间+平均等待时间+数据传送时间）+CPU更新时间=2（30+120+6000）ms+4ms=12304ms(2)磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为60ms，数据传输率提高一倍后，数据传送时间变为：3000000B÷1000B/ms=3000ms更新全部数据所需时间为：2×（30+60+3000）ms+4ms=6184ms九、解：根据题意，有32种操作码，故OP字段占5位，16个通用寄存器各占4位（源、目的）；寻址模式字段X占3位；剩余字段D为立即数和直接寻址使用，指令格式如下：5位3位4位4位16位OPX源目的D寻址模式定义如下：X=000,立即数=DX=001,直接寻址，E=DX=010,寄存器直接寻址X=011,寄存器间接寻址,E=(R)X=100,变址寻址，E=(R)+DX=101,相对寻址，E=(PC)+D十、解：根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低。如下图：、比较内容CISCRISC指令系统复杂、庞大简单、精简指令数目一般大于200一般小于100指令格式一般大于4一般小于4寻址方式一般大于4一般小于4指令字长不固定等长可访存指令不加限定只有LOAD/STORE指令各种指令使用频率相差很大相差不大各种指令执行时间相差很大绝大多数在一个周期内完成优化编译实现很难较容易程序源代码长度较短较长控制器实现方式绝大多数为微程序控制绝大部分为硬布线控制软件系统开发时间较短较长本科生期末试卷十三答案一、选择题1．B2．D3．C4．B5．A6．C7．A8．D9．A10．BCD二、填空题1．A．浮点B．指C．对阶2．A．存储容量B．存取时间C．存储周期3．A．物理B．RRC．RS4．A．CacheB．浮点C．存储管理5．A．同步定时B．集中式C．自动配置三、解：根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低。如下图：、解：为了便于直观理解，假设两数均以补码表示，阶码采用双符号位，尾数采用单符号位，则它们的浮点表示分别为：[X]浮=00010，0.11011011[Y]浮=00100，1.01010000（1）求阶差并对阶：ΔE=Ex–Ey=[Ex]补+[-Ey]补=00010+11100=11110即ΔE为–2，x的阶码小，应使Mx右移2位，Ex加2，[X]浮=00010，0.11011011（11）其中（11）表示Mx右移2位后移出的最低两位数。（2）尾数和0.00110110（11）1.010101002.10001010（11）（3）规格化处理尾数运算结果的符号位与最高数值位为同值，应执行左规处理，结果为1.00010101（10），阶码为00011。（4）舍入处理采用0舍1入法处理，则有1.00010101+11.00010110（5）判溢出阶码符号位为00，不溢出，故得最终结果为x+y=2011×(-0.11101010)四、解：根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低。如下图：、答：（1）串行进位方式：C1=G1+P1C0其中：G1=A1B1，P1=A1⊕B1C2=G2+P2C1G2=A2B2，P2=A2⊕B2+C3=G3+P3C2G3=A3B3，P3=A3⊕B3C4=G4+P4C3G4=A4B4，P4=A4⊕B4（2）并行进位方式：C1=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0其中G1-G4，P1-P4表达式与串行进位方式相同。五、解：根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低。如下图：、解：1）因为218=256K字，地址域=18位操作码域=6位指令长度=18+3+3+6+2=32位2）此时指定的通用寄存器作为基值寄存器（16）位。但16位长度不足以覆盖1M字地址空间，为此可将通用寄存器左移4位，低位补0形成20位基地址，然后与指令字形式地址相加得有效地址，可访问主存1M地址空间的任意单元。六、解：微指令字长12位，微指令格式如下：01234567891011RA0RA1WA0WA1RWLDSALDSBSBALUSBALUCLR~各字段意义如下：RA0RA1—读R0—R3的选择控制。WA0WA1—写R0—R3的选择控制。LDSA—打入SA的控制信号。LDSB—打入SB的控制信号。SBALU—传送SB的控制信号。SBALU—传送SB的控制信号。CLR－清暂存器SB为零的信号。~－一段微程序结束，转入取机器指令的控制信号。R—通用寄存器读命令W—通用寄存器写命令图B13.2(2)流程图如图B13.2。七、解：条件：（1）在CPU中的中断屏蔽触发器IM必须是开放的。(2）外设有中断请求时，中断请求触发器IR必须处于“1”状态，保持中断请求信号。（3）外设接口中中断允许触发器EI必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。（4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个机器周期响应中断。流程图如下：图B13.3八、解：①命中率H=Nc/（Nc+Nm）=5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96②主存慢于cache的倍率R=Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率：ｅ＝１／［ｒ＋（１－ｒ）Ｈ］＝１／［４+（１－４）×０.９６］＝８９.３℅③平均访问时间Ｔａ＝Ｔｃ／ｅ＝４０／０.８９３＝４５nｓ九、SCSI接口的特点有以下几方面：①SCSI接口总线由八条数据线、一条奇偶校验