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计算机组成原理本科生期末试卷二一．选择题（每小题1分，共10分）1六七十年代，在美国的______州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是______它也是______的发源地。A马萨诸塞，硅矿产地，通用计算机B加利福尼亚，微电子工业，通用计算机C加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机D加利福尼亚，微电子工业，微处理机2若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______。A阶符与数符相同为规格化数B阶符与数符相异为规格化数C数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数3定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是______。A-215~+（215-1）B-（215–1）~+（215–1）C-（215+1）~+215D-215~+2154某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为______。A64，16B16，64C64，8D16，16。5交叉存贮器实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。A模块式，并行，多个B模块式串行，多个C整体式，并行，一个D整体式，串行，多个6用某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。A直接B间接C寄存器直接D寄存器间接7流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路所组成，和具有m个并行部件的CPU相比，一个m段流水CPU______。A具备同等水平的吞吐能力B不具备同等水平的吞吐能力C吞吐能力大于前者的吞吐能力D吞吐能力小于前者的吞吐能力8描述PCI总线中基本概念不正确的句子是______。AHOST总线不仅连接主存，还可以连接多个CPUBPCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI设备C以桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作D桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上9计算机的外围设备是指______。A输入/输出设备B外存储器C远程通信设备D除了CPU和内存以外的其它设备10中断向量地址是：______。A子程序入口地址B中断服务例行程序入口地址C中断服务例行程序入口地址的指示器D中断返回地址二.填空题（每题3分，共15分）1为了运算器的A._____，采用了B._____进位，C._____乘除法和流水线等并行措施。2相联存储器不按地址而是按A.______访问的存储器，在cache中用来存放B.______，在虚拟存储器中用来存放C.______。3硬布线控制器的设计方法是：先画出A.______流程图，再利用B.______写出综合逻辑表达式，然后用C.______等器件实现。4磁表面存储器主要技术指标有A.______，B.______，C.______，和数据传输率。5DMA控制器按其A.______结构，分为B.______型和C.______型两种。三．（9分）求证：[X]补+[Y]补=[X+Y]补（mod2）四．（9分）某计算机字长32位，有16个通用寄存器，主存容量为1M字，采用单字长二地址指令，共有64条指令，试采用四种寻址方式（寄存器、直接、变址、相对）设计指令格式。五．（9分）如图B2.1表示使用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表存放在相联存贮器中，其中容量为8个存贮单元。问：（1）当CPU按虚拟地址1去访问主存时，主存的实地址码是多少？（2）当CPU按虚拟地址2去访问主存时，主存的实地址码是多少？（3）当CPU按虚拟地址3去访问主存时，主存的实地址码是多少？页号该页在主存中的起始地址虚拟地址页号页内地址332576415530420003800096000600004000080000500007000012315032470128480516图B2.1六．（10分）假设某计算机的运算器框图如图B2.2所示，其中ALU为16位的加法器，SA、SB为16位暂存器，4个通用寄存器由D触发器组成，Q端输出，其读写控制如下表所示：读控制写控制R0RA0RA1选择WWA0WA1选择111100011x0101xR0R1R2R3不读出111100011x0101xR0R1R2R3不写入要求：（1）设计微指令格式。（2）画出ADD，SUB两条指令微程序流程图。七．（9分）画出单机系统中采用的三种总线结构。八．（9分）试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。图B2.2九．（10分）机动题十．（10分）机动题本科生期末试卷二答案一．选择题1.D2.C3.A4.D5.A6.C7.A8.C9.D10.C二．填空题1.A.高速性B.先行C.阵列。2.A.内容B.行地址表C.页表和段表。3.A.指令周期B.布尔代数C.门电路、触发器或可编程逻辑。4.A.存储密度B.存储容量C.平均存取时间。5.A.组成结构B.选择C.多路。三．解：（1）x0,y0,则x+y0[X]补+[Y]补=x+y=[X+Y]补（mod2）(2)x0,y0,则x+y0或x+y0因为[X]补=x,[Y]补=2+y所以[X]补+[Y]补=x+2+y=2+（x+y）当x+y0时，2+(x+y)2，进位2必丢失，又因(x+y)0,所以[X]补+[Y]补=x+y=[X+Y]补（mod2）当x+y0时，2+(x+y)2，又因(x+y)0,所以[X]补+[Y]补=x+y=[X+Y]补（mod2）（3）x0,y0,则x+y0或x+y0这种情况和第2种情况一样，把x和y的位置对调即得证。（4）x0,y0,则x+y0因为[X]补=2+x,[Y]补=2+y所以[X]补+[Y]补=2+x+2+y=2+（2+x+y）上式第二部分一定是小于2大于1的数，进位2必丢失，又因（x+y）0所以[X]补+[Y]补=2+（x+y）=[X+Y]补（mod2）四．解：64条指令需占用操作码字段（OP）6位，源寄存器和目标寄存器各4位，寻址模式（X）2位，形式地址（D）16位，其指令格式如下：3126252221181716150OP目标源XD寻址模式定义如下：X=00寄存器寻址操作数由源寄存器号和目标寄存器号指定X=01直接寻址有效地址E=(D)X=10变址寻址有效地址E=(Rx)＋DX=11相对寻址有效地址E=（PC）＋D其中Rx为变址寄存器（10位），PC为程序计数器（20位），位移量D可正可负。该指令格式可以实现RR型，RS型寻址功能。五．解：（1）用虚拟地址为1的页号15作为快表检索项，查得页号为15的页在主存中的起始地址为80000，故将80000与虚拟地址中的页内地址码0324相加，求得主存实地址码为80324。（2）主存实地址码=96000+0128=96128（3）虚拟地址3的页号为48，当用48作检索项在快表中检索时，没有检索到页号为48的页面，此时操作系统暂停用户作业程序的执行，转去执行查页表程序。如该页面在主存中，则将该页号及该页在主存中的起始地址写入主存；如该页面不存在，则操作系统要将该页面从外存调入主存，然后将页号及其在主存中的起始地址写入快表。六．解：微命令字段共12位，微指令格式如下：1212111111RRA0RA1wWA0WA1LDSALDSBSB-ALUCLR~P字段下址字段各字段意义如下：R—通用寄存器读命令W—通用寄存器写命令.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—打开非反向三态门的控制信号。SB-ALU—打开反向三态门的控制信号，并使加法器最低位加1。CLR－暂存器SB清零信号。~——一段微程序结束，转入取机器指令的控制信号。（2）ADD、SUB两条指令的微程序流程图见图B2.3所示。七．三种系统总线结构如图B2.4所示，从上到下为单总线，双总线，三总线：SB-ALU图B2.4八．解：设读写一块信息所需总时间为T，平均找到时间为Ts，平均等待时间为TL，读写一块信息的传输时间为Tm，则：T=Ts＋TL＋Tm。假设磁盘以每秒r转速率旋转，每条磁道容量为N个字，则数据传输率=rN个字/秒。又假设每块的字数为n，因而一旦读写头定位在该块始端，就能在Tm≈（n/rN）秒的时间中传输完毕。TL是磁盘旋转半周的时间，TL=（1/2r）秒，由此可得：T=Ts＋1/2r＋n/rN秒本科生期末试卷二二．选择题（每小题1分，共10分）1六七十年代，在美国的______州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是______它也是______的发源地。A马萨诸塞，硅矿产地，通用计算机B加利福尼亚，微电子工业，通用计算机C加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机D加利福尼亚，微电子工业，微处理机2若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______。A阶符与数符相同为规格化数B阶符与数符相异为规格化数C数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数3定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是______。A-215~+（215-1）B-（215–1）~+（215–1）C-（215+1）~+215D-215~+2154某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为______。A64，16B16，64C64，8D16，16。5交叉存贮器实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。A模块式，并行，多个B模块式串行，多个C整体式，并行，一个D整体式，串行，多个6用某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。A直接B间接C寄存器直接D寄存器间接7流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路所组成，和具有m个并行部件的CPU相比，一个m段流水CPU______。A具备同等水平的吞吐能力B不具备同等水平的吞吐能力C吞吐能力大于前者的吞吐能力D吞吐能力小于前者的吞吐能力8描述PCI总线中基本概念不正确的句子是______。AHOST总线不仅连接主存，还可以连接多个CPUBPCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI设备C以桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作D桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上9计算机的外围设备是指______。A输入/输出设备B外存储器C远程通信设备D除了CPU和内存以外的其它设备10中断向量地址是：______。A子程序入口地址B中断服务例行程序入口地址C中断服务例行程序入口地址的指示器D中断返回地址二.填空题（每题3分，共15分）1为了运算器的A._____，采用了B._____进位，C._____乘除法和流水线等并行措施。2相联存储器不按地址而是按A.______访问的存储器，在cache中用来存放B.______，在虚拟存储器中用来存放C.______。3硬布线控制器的设计方法是：先画出A.______流程图，再利用B.______写出综合逻辑表达式，然后用C.______等器件实现。4磁表面存储器主要技术指标有A.______，B.______，C.______，和数据传输率。5DMA控制器按其A.______结构，分为B.______型和C.______型两种。十一．（9分）求证：[X]补+[Y]补=[X+Y]补（mod2）十二．（9分）某计算机字长32位，有16个通用寄存器，主存容量为1M字，采用单字长二地址指令，共有64条指令，试采用四种寻址方式（寄存器、直接、变址、相对）设计指令格式。十三．（9分）如图B2.1表示使用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表存放在相联存贮器中，其中容量为8个存贮单元。问：（4）当CPU按虚拟地址1去访问主存时，主存的实地址码是多少？（5）当CPU按虚拟地址2去访问主存时，主存的实地址码是多少？（6）当CPU按虚拟地址3去访问主存时，主存的实地址码是多少？页号该页在主存中的起始地址虚拟地址页号页内地址33420001150324257641553038000960006