计算机组成与结构试卷第一套

共8页第1页南京工程学院试卷/学年第学期课程所属部门：计算机工程学院课程名称：计算机组成与结构考试方式：闭卷使用班级：命题人：教研室主任审核：主管领导批准：题号一二三四五总分得分一、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案，共12小题；每小题1分，共12分)1.计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从系统结构来看，至今为止绝大多数计算机仍是（）A、实时处理BC、并行D、冯·诺依曼2.构成中央处理器的两个主要部分是（）。A、控制器和寄存器B、控制器和运算器C、运算器和寄存器D、控制器和存储器3.发送数据时，寄存器与总线之间主要是用（）来连接的。A、与门B、与门、或门C、MUXD、三态门4.若采用变形补码运算，则发生正溢的特征是：双符号位为（）。A、00B、01C、10D、115.运算器由许多部件组成，但核心部件应该是（）。A、数据总线B、数据选择器C、算术逻辑运算单元D、累加寄存器6.下列存储器中，（）速度最快。A、硬盘B、光盘C、磁带D、半导体存储器本题得分班级学号姓名南京工程学院试卷共8页第2页7.能够改变程序执行顺序的是（）。A、移位操作类指令B、输入输出类指令C、数据传送类指令D、转移类指令8.在变址寻址方式中，操作数的有效地址是（）。A、程序计数器的内容加上位移量B、基址寄存器内容加上位移量C、变址寄存器的内容加上位移量D、地址寄存器内容加上位移量9.在指令中直接给出所需的操作数，这种寻址方式称为（）。A、立即寻址B、直接寻址C、间接寻址D、相对寻址10.在微程序控制方式中，机器指令和微指令的关系是（）。A、每一条机器指令由一条微指令来解释执行B、每一条机器指令由一段(或一个)微程序来解释执行C、一段机器指令组成的工作程序可由一条微指令来解释执行D、一条微指令由若干条机器指令组成11.同步控制是（）。A、只适用于CPU控制的方式B、只适用于外设控制的方式C、由统一时序信号控制的方式D、所有指令执行时间都相同的方式12.一般微机中不使用的控制方式是（）。A、程序查询方式B、中断方式C、DMA方式D、通道方式二、填空题（本题12空,每空1分,共12分）1.将一种计算机的汇编语言源程序汇编成另一种计算机的机器语言的目标程序，这个过程称为交叉汇编。2.某机器字长16位，无符号整数所能表示的最大数为216-1。3.DRAM典型的刷新方式有三种：集中刷新、分散刷新和异步刷新。4.如果零地址指令的操作数在主存中，则操作数地址隐式地由指令的操作码来指明。5.在查询方式的接口电路中必需具有两个端口：数据端口和状态端口。本题得分南京工程学院试卷共8页第3页6.造成流水线阻塞的因素有数据相关、转移相关、结构相关，设置专用的数据通路可以解决数据相关问题。7.I/O设备的编址方式有两种：独立编址、统一编址，前者需要专用指令访问I/O设备，后者可通过访存指令访问I/O设备。8.提高计算机系统并行性，一般采用时间重叠、空间重叠、资源重复三种方法。三、简答题(本题4小题,每小题5分，共20分)1说明硬布线控制器与微程序控制器的主要不同点。答：（1）指令执行步骤的控制方法不同硬布线控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤（机器周期、节拍、工作脉冲）；微程序控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤（微周期）。（2分）（2）提供微操作控制信号的方案不同硬布线控制器是用组合逻辑电路直接提供控制计算机各功能部件协同运行所需的控制信号；微程序控制器控制信号是以微程序的方式存放在控制存储器中，控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。（3分）2奔腾处理器在体系结构上有什么特点？答：超标量流水线；（1分）分立的指令Cache和数据Cache；（2分）高速的浮点运算部件；（1分）以转移目标缓冲器BTB实现的动态转移预测。（1分）3什么是DMA方式？简述DMA方式的特点。答：直接存储器存取方式简称DMA方式。（1分）DMA方式的特点：1）在主存与I/O设备间有着直接的数据传送通路，数据传送由称为DMAC的硬件控制实现的，无需CPU执行程序来控制干预。（2分）2）DMA方式无需占用CPU资源来保护现场和恢复现场，运行速度快，能满足高速I/O设备的要求。（2分）本题得分南京工程学院试卷共8页第4页4说明TEC-2教学机的运算器三组控制信号的作用及来源。答：TEC-2的运算器三组控制信号来源于微指令寄存器。（1分）I0～I2选择ALU两个输入数据的来源；（1分）I3～I5选择ALU的8种运算功能；（1分）I6～I8：①选择向外部送出的数据是来自A还是来自ALU，②选择通用寄存器组和Q寄存器如何接收数据（直送、左移、右移）。（2分）四、计算题(本题2小题,每小题6分，共12分)1.已知X=-0.1001B，Y=+0.1011B，，用补码一位乘法计算X×Y，写出运算过程。1、解：[X]补=11.0111（双符号），[-X]补=00.1001，[Y]补=0.1011（单符号）(1分)部分积乘数YnYn+1说明00.00000.10110+00.1001加[-x]补00.100100.010010.1011右移1位+00.0000加000.0100100.0010010.101右移1位+11.0111加[X]补11.10010111.11001010.10右移1位+00.1001加[-X]补00.010110100.001011010.1右移1位+11.0111加[-X]补11.10011101所以[X•Y]补=1.10011101，X•Y=-0.01100011。(5分)本题得分南京工程学院试卷共8页第5页2.已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面道数为200道，平均查找时间为60ms，每道存储容量为96Kbit，求磁盘的平均存取时间与数据传输率。解：2400转/分=40转/秒平均等待时间为：1/40×0.5=12.5（ms）磁盘平均存取时间为：60ms+12.5ms=72.5ms（3分）数据传播率：Dr=rN,N=96Kbit,r=40转/秒Dr=rN=40×96K=3840K(bit/s)（3分）五、应用题（本题5小题，共44分）1.如下图，某加法器采用组内并行、组间并行的进位链，4位一组，写出进位信号C8的逻辑表达式。（本题6分）/C16B4～B1CLA电路4位并行进位加法器C0C4C8C12P4*G1*A16～A13B16～B13A4～A1P1*G4*4位并行进位加法器4位并行进位加法器4位并行进位加法器G3*G2*P3*P2*……解：Gi=Ai×Bi、Pi=Ai+Bi（1分）P1*=P4P3P2P1G1*=G4+P4G4+P4P3G2+P4P3P2G1P2*=P8P7P6P5G2*=G8+P8G7+P8P7G6+P8P7P6G5（1分）C8=G2*+P2*G1*+P2*P1*C0（4分）2.设某机器指令长为16位，每个地址码长为4位，用扩展操作码方法设计指令格式，其中三地址指令14条，二地址指令28条，单地址指令60条，还有若干零地址指令，问零地址指令最多有多少条？要求给出计算过程。（本题8分）南京工程学院试卷共8页第6页解：三地址指令余下的可用高位编码个数：（24-14）=2（2分）用于两地址指令后再余下：2×24-28=4（2分）用于单地址指令后最终余下：4×24-60=4（2分）所以零地址指令最多有：4×24=64（条）（2分）3.某计算机的Cache采用直接映像，Cache容量为8KB，主存容量为1MB，每个字块有64字节。请给出主存地址的划分和Cache地址的划分。（本题8分）解：Cache地址划分（4分）：126507位块号6位块内地址主存地址划分（4分）：1913126507位组号7位组内块号6位块内地址4.某16位机采用单总线结构，地址总线16根(A15～A0)，双向数据总线16根(D15～D0)，控制总线中与主存有关的信号有#MREQ（低电平有效允许访存）、R/＃W（高电平为读命令，低电平为写命令）。主存地址空间分配如下：最小8K字地址空间为系统程序区，相邻的32K字地址空间为用户程序区，最大8K字地址空间为系统程序工作区。存储器按字编址。现有如下存储器芯片：ROM：8K16bit，SRAM：16K16bit，2K8bit，4K8bit，8K8bit。请从上述芯片中选择适当芯片设计该机的主存储器。要求：1)说明选择哪些芯片，各需多少片？2)写出各组芯片的地址空间范围；3)画出主存储器逻辑框图（译码器选用74LS138）。（本题10分）解：1）选用1片8K16bitROM芯片；2片16K16bitSRAM芯片；2片8K8bitSRAM芯片。（2分）2）系统程序区ROM组：0000H～1FFFH；(1片8K16bitROM)用户程序区SRAM0组：2000H～5FFFH；(1片16K16bitSRAM)用户程序区SRAM1组：6000H～9FFFH；(1片16K16bitSRAM)南京工程学院试卷共8页第7页系统程序工作区SRAM2组：E000H～FFFFH；（2片8K8bitSRAM，位扩展）（2分）3）（6分）D15D0A12A0ROM#OE#CSA#Y0#Y1#Y2#Y3#Y4#Y7B74LS1348C#G2A#G2BG1器Y0A12A0D15D0A13R/#WA13A14A15#MREQD15D0A13A0SRAM0#WE#CSD15D0A13A0SRAM1#WE#CSD7D0A12A0SRAM2-0#WE#CSD7D0A12A0SRAM2-1#WE#CSD7D0D15D8+5v&&5.下图所示的数据通路中，GR为通用寄存器组，存储器图中没有画出（访存控制信号包括：ADS、M/#IO、W/#R，ADS=1表示访存控制信号有效）。数据通路中的控制信号及序号在表中示出。设机器指令格式为：操作码RS、RDRS1DISP若取数指令LOAD采用取指、计算有效地址、取数、送结果四个机器周期完成，其功能是：((RS1)+DISP)RD。（1）写出LOAD指令各机器周期所需的控制信号；（2）若采用微程序控制，控存容量为512*34位，微指令采用水平格式，设计微指令格式并给出实现LOAD指令的各微指令编码。（本题12分）南京工程学院试卷共8页第8页ALUPCDISPALU(RS1)ALUALUDR(PC)+1ALUGR（RS）ALUABDBALUGRNZVCARDR(AR)ABDBDRRS、RDGRRS1GR(DR)DBPCOPIRDBIR(PC)AB(DR)ALUALUAR0ALU（PC）ALU序号控制信号序号控制信号序号控制信号1(PC)AB10(RS1)ALU19ALUGR2ALUPC11(RS)ALU20ALUDR3(PC)+1120ALU21ALUAR4DISPALU13(DR)ALU22(AR)AB5DBIR14(PC)ALU23ADS6DBDR15+24M/#IO7(DR)DB16-25W/#R8RS1GR179RS、RDGR18