计算机组成原理考研试卷(四)及答案.doc
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计算机组成原理考研试卷(四)及答案
一、选择题(共20分,每题1分)
1.一条指令中包含的信息有______。
A.操作码、控制码;
B.操作码、向量地址;
C.操作码、地址码。
2.在各种异步通信方式中,______速度最快。
A.全互锁;
B.半互锁;
C.不互锁。
3.一个512KB的存储器,其地址线和数据线的总和是______。
A.17;
B.19;
C.27。
4.在下列因素中,与Cache的命中率无关的是______。
A.Cache块的大小;
B.Cache的容量;
C.主存的存取时间。
5.在计数器定时查询方式下,若计数从0开始,则______。
A.设备号小的优先级高;
B.每个设备使用总线的机会相等;
C.设备号大的优先级高。
6.Cache的地址映象中,若主存中的任一块均可映射到Cache内的任一块的位置上,称作______。
A.直接映象;
B.全相联映象;
C.组相联映象。
7.中断服务程序的最后一条指令是______。
A.转移指令;
B.出栈指令;
C.中断返回指令。
8.微指令操作控制字段的每一位代表一个控制信号,这种微程序的控制(编码)方式是______。
A.字段直接编码;
B.直接编码;
C.混合编码。
9.在取指令操作之后,程序计数器中存放的是______。
A.当前指令的地址;
B.程序中指令的数量;
C.下一条指令的地址。
10.以下叙述中______是正确的。
A.RISC机一定采用流水技术;
B.采用流水技术的机器一定是RISC机;
C.CISC机一定不采用流水技术。
11.在一地址格式的指令中,下列______是正确的。
A.仅有一个操作数,其地址由指令的地址码提供;
B.可能有一个操作数,也可能有两个操作数;
C.一定有两个操作数,另一个是隐含的。
12.在浮点机中,判断原码规格化形式的原则是______。
A.尾数的符号位与第一数位不同;
B.尾数的第一数位为1,数符任意;
C.尾数的符号位与第一数位相同;
D.阶符与数符不同。
13.I/O采用不统一编址时,进行输入输出操作的指令是______。
A.控制指令;
B.访存指令;
C.输入输出指令。
14.设机器字长为64位,存储容量为128MB,若按字编址,它的寻址范围是______。
A.16MB;
B.16M;
C.32M。
15.______寻址便于处理数组问题。
A.间接寻址;
B.变址寻址;
C.相对寻址。
16.超标量技术是______。
A.缩短原来流水线的处理器周期;
B.在每个时钟周期内同时并发多条指令;
C.把多条能并行操作的指令组合成一条具有多个操作码字段的指令。
17.以下叙述中______是错误的。
A.取指令操作是控制器固有的功能,不需要在操作码控制下完成;
B.所有指令的取指令操作都是相同的;
C.在指令长度相同的情况下,所有指令的取指操作都是相同的。
18.I/O与主机交换信息的方式中,中断方式的特点是______。
A.CPU与设备串行工作,传送与主程序串行工作;
B.CPU与设备并行工作,传送与主程序串行工作;
C.CPU与设备并行工作,传送与主程序并行工作。
19.设寄存器内容为11111111,若它等于+127,则为______。
A.原码;
B.补码;
C.反码;
D.移码。
20.设机器数采用补码形式(含l位符号位),若寄存器内容为9BH,则对应的十进制数为______。
A.-27;
B.-97;
C.-101;
D.155。
二、填空题(共20分,每空1分)
1.DMA的数据块传送可分为A______、B______和C______阶段。
2.设n=16(不包括符号位),机器完成一次加和移位各需100ns,则原码一位乘最多需A______ns,补码Booth算法最多需B______ns。
3.设相对寻址的转移指令占2个字节,第一字节为操作码,第二字节是位移量(用补码表示),每当CPU从存储器取出一个字节时,即自动完成(pc)+1→pc。
设当前指令地址为3008H,要求转移到300FH,则该转移指令第二字节的内容应为A______。
若当前指令地址为300FH,要求转移到3004H,则该转移指令第二字节的内容为B______。
4.设浮点数阶码为8位(含1位阶符),用移码表示,尾数为24位(含1位数符),用补码规格化表示,则对应其最大正数的机器数形式为A______,真值为B______(十进制表示);对应其绝对值最小负数的机器数形式为C______,真值为D______(十进制表示)。
5.I/O的编址方式可分为A______和B______两大类,前者需有独立的I/O指令,后者可通过C______指令和设备交换信息。
6.动态RAM靠A______的原理存储信息,因此一般在B______时间内必须刷新一次,刷新与C______址有关,该地址由D______给出。
7.在微程序控制器中,一条机器指令对应一个A______,若某机有35条机器指令,通常可对应B______。
三、解释下列概念(共10分,每题2分)
1.CMAR
2.总线
3.指令流水
4.单重分组跳跃进位
5.寻址方式
四、计算题(6分)
设某机主频为8MHz,每个机器周期平均含2个时钟周期,每条指令平均有2.5个机器周期,试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS?
若机器主频不变,但每个机器周期平均含4个时钟周期,每条指令平均有5个机器周期,则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS?
五、简答题(共20分)
1.CPU包括哪几个工作周期?
每个工作周期的作用是什么。
(4分)
2.什么是指令周期、机器周期和时钟周期?
三者有何关系?
(6分)
3.某机有五个中断源,按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4,现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L1,L0,写出各中断源的屏蔽字。
(5分)
4.某机主存容量为4M×16位,且存储字长等于指令字长,若该机的指令系统具备56种操作。
操作码位数固定,且具有直接、间接、立即、相对、变址五种寻址方式。
(5分)
(1)画出一地址指令格式并指出各字段的作用;
(2)该指令直接寻址的最大范围(十进制表示);
(3)一次间址的寻址范围(十进制表示);
(4)相对寻址的位移量(十进制表示)。
六、问答题(共15分)
1.按序写出完成一条加法指令ADDα(α为主存地址)两种控制器所发出的微操作命令及节拍安排。
(8分)
2.假设磁盘采用DMA方式与主机交换信息,其传输速率为2MB/s,而且DMA的预处理需1000个时钟周期,DMA完成传送后处理中断需500个时钟周期。
如果平均传输的数据长度为4KB,试问在硬盘工作时,50MHz的处理器需用多少时间比率进行DMA辅助操作(预处理和后处理)。
(7分)(输入输出4)
七、设计题(10分)
设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用作访存控制信号(低电平有效),用作读写控制信号(高电平为读,低电平为写)。
现有下列芯片及各种门电路(门电路自定),如图所示。
画出CPU与存储器的连接图,要求:
(1)存储芯片地址空间分配为:
0~2047为系统程序区;2048~8191为用户程序区。
(2)指出选用的存储芯片类型及数量;
(3)详细画出片选逻辑。
一、选择题(共20分,每题1分)
1.C2.C3.C4.C5.A6.B7.C
8.B9.C10.A11.B12.B13.C14.B
15.B16.B17.B18.B19.D20.C
二、填空题(共20分,每空1分)
1.A.预处理B.数据传送C.后处理
2.A.3200B.3300
3.A.05HB.F3H
4.A.1,1111111;0.11……1(23个1)
B.
C.0,0000000;1.01……1(22个1)
D.
5.A.不统一编址B.统一编址C.访存
6.A.电容存储电荷B.2msC.行D.刷新地址计数器
7.A.微程序B.38个微程序。
三、名词解释(20分)
1.答:
CMAR控制存储器地址寄存器,用于存放微指令的地址,当采用增量计数器法形成后继微指令地址时,CMAR有计数功能。
2.答:
总线是连接多个部件(模块)的信息传输线,是各部件共享的传输介质。
3.答:
指令流水就是改变各条指令按顺序串行执行的规则,使机器在执行上一条指令的同时,取出下一条指令,即上一条指令的执行周期和下一条指令的取指周期同时进行。
4.答:
n位全加器分成若干小组,小组内的进位同时产生,小组与小组之间采用串行进位。
5.答:
是指确定本条指令的数据地址,以及下一条将要执行的指令地址的方法。
四、计算题(共5分)
答:
根据主频为8MHz,得时钟周期为1/8=0.125,机器周期为0.125×2=0.25,指令周期为0.25×2.5=0.625。
(2分)
(1)平均指令执行速度为1/0.625=1.6MIPS。
(1分)
(2)若机器主频不变,机器周期含4个时钟周期,每条指令平均含5个机器周期,则指令周期为0.125×4×5=2.5?
s,故平均指令执行速度为1/2.5=0.4MIPS。
(2分)
五、简答题(共20分)
1.(4分)答:
取指周期是为了取指令(1分)
间址周期是为了取有效地址(1分)
执行周期是为了取操作数(1分)
中断周期是为了保存程序断点(1分)
2.(6分)答:
指令周期是CPU取出并执行一条指令所需的全部时间,即完成一条指令的时间。
(1分)
机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间,通常以存取周期作为机器周期。
(1分)
时钟周期是机器主频的倒数,也可称为节拍,它是控制计算机操作的最小单位时间。
(1分)
一个指令周期包含若干个机器周期,一个机器周期又包含若干个时钟周期,每个指令周期内的机器周期数可以不等,每个机器周期内的时钟周期数也可以不等。
(3分)
3.(5分)答:
(每写对一个屏蔽字1分)
设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽,屏蔽字排列如下:
4.(5分)答:
(1)一地址指令格式为(1分)
OP操作码字段,共6位,可反映56种操作;M寻址方式特征字段,共3位,可反映5种寻址方式;A形式地址字段,共16–6–3=7位(1分)
(2)直接寻址的最大范围为=128(1分)
(3)由于存储字长为16位,故一次间址的寻址范围为=65536(1分)
(4)相对寻址的位移量为–64~+63(1分)
六、问答题