计算机组成与系统结构+操作系统+计算机网络.docx
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计算机组成与系统结构+操作系统+计算机网络
计算机组成与系统结构+操作系统+计算机网络
2008-20091计算机组成与系统结构
信息科学技术学院
集成电路设计与集成系统
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
一、填空题（共25分，每空1分）
1、计算机硬件系统由、、、输入设备、输出设备五部分构成。
2、CPU性能公式是：
程序执行时间T=××。
3、十进制数20转换为二进制数是，转换为十六进制数是。
4、十进制数-75的原码是，反码是，补码是。
（用八位二进制编码表示）。
5、奇偶校验码的原理是在k位数据码之外增加1位校验位，使K+1位码字中取值为1的位数总保持为（偶校验）或（奇校验）。
6、通常可以将计算机系统的结构划分为7个层次：
应用层、高级语言层、汇编语言层、操作系统层、、微体系结构层、。
7、指令中应该包括下列信息：
、、、下一条指令的地址。
8、当指令采用立即数寻址方式时，所需的操作数位于，当指令采用寄存器寻址方式时，所需的操作数位于，当指令采用直接寻址方式时，所需的操作数位于。
9、常用的存储器扩展方法有：
、、存储器位/字扩展。
10、流水线中的相关可以分为三种类型：
、、控制相关（或转移相关）。
二、解释下列概念（共15分，每小题3分）
1、RISC2、CISC3、VLSI4、寻址方式5、虚拟存储器
三、简答题（共30分，每小题5分）
1、多周期处理机的设计思想是什么？
2、流水线有哪些特点？
3、何为内部数据前推法？
4、处理机有哪些基本组成部分？
各部分的功能如何？
5、设计处理机控制电路有哪两种常用的方法？
两者之间的区别是什么？
6、CACHE存储器通常使用哪3种映像方式？
并简述每种映像方式的原理和特点。
四、计算题（共15分，每小题5分）
1、假设某个计算机程序中，各种指令出现的频率以及执行该种指令所需的CPU时钟周期数如下表所示：
指令类型
指令出现的频率
执行周期数
存储器访问指令
30%
4
整数加减指令
20%
2
整数乘法指令
10%
4
逻辑操作指令
10%
1
移位指令
10%
1
转移指令
20%
2
（1）试计算平均执行一条指令所需的时钟周期数CPI。
（2）假定该程序共有100条指令，时钟周期为10ns，试计算该程序的执行时间。
2、设CACHE的访问时间为5ns,主存的访问时间为50ns,若要求CACHE－主存系统的平均访问时间为6ns，则CACHE的命中率应该达到多少？
3、下面数据是符合IEEE754浮点标准的单精度浮点数：
11000000100011000000000000000000
试求其表示的十进制数值。
五、设计题（15分）
利用VerilogHDL设计一个ALU，要求该ALU的字长为32位，能够实现加法、减法、逻辑与、逻辑或四种运算，并产生N（结果为负）、Z（结果为零）、V（结果溢出）、C（进位）四个标志位。
要求采用层次化的建模方法，即先搭建低层模块，然后再逐级搭建高层模块。
2008-20091计算机组成与系统结构
信息科学技术学院
集成电路设计与集成系统
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
一、填空题（共25分，每空1分）
1、按照MichaelFlynn对计算机系统结构的分类方法，计算机系统结构可以分为、、多指令流单数据流MISD、四种类型。
2、计算机系统由多级层次组成，从哪一层开始设计就构成了“由下往上”
、和三种设计方法。
3、十进制数21转换为二进制数是，转换为十六进制数是。
4、十进制数-72的原码是，反码是，补码是。
（用八位二进制编码表示）。
5、Cache存储单元由字段、字段、有效位字段构成。
6、指令系统应该满足下述要求：
、高效性、、兼容性。
7、按地址码个数划分可将指令分为、、二地址指令、四种类型。
8、消除流水线中数据相关的常用方法有：
、、等。
9、常用的Cache替换算法有随机替换（RAND）、、。
10、所谓是指控制信号由硬件逻辑电路实时产生；所谓是指控制信号事先已经保存在控制存储器中，使用时由控制存储器读出。
11、半导体存储器可以分为和只读存储器ROM两大类。
二、解释下列概念（共15分，每小题3分）
1、计算机体系结构2、计算机流水线3、组合逻辑电路
4、时序逻辑电路5、ULSI
三、简答题（共30分，每小题5分）
1、计算机硬件系统由哪些功能部件构成？
各部件的功能如何？
2、常用的存储器扩展方法有哪些？
3、指令应该包括哪些信息？
4、多级结构存储器之间应满足哪些原则？
5、何为程序运行的局部性原理？
6、虚拟存储器经常使用哪三种基本管理技术？
简述每种管理技术的思想。
四、计算题（共15分，每小题5分）
1、假定某个处理机在执行某个程序时，各种指令出现的频率和执行该种指令所需的时钟周期数如下表所示：
指令类型
指令出现的频率
执行周期数
存储器访问指令
20%
2
整数加减指令
30%
1
整数乘除指令
5%
4
逻辑操作指令
15%
1
移位指令
10%
1
转移指令
20%
2
（1）试计算平均的CPI。
（2）假定时钟周期为10ns，计算MIPS。
（保留2位小数）
2、设CACHE的访问时间为5ns,存储器的访问时间为50ns,CACHE命中率为98%,求访问存储器的平均时间。
3、下面数据是符合IEEE754浮点标准的单精度浮点数：
01000001001100000000000000000000
试求其表示的十进制数值。
五、设计题（15分）
利用VerilogHDL设计一个寄存器堆，要求该寄存器堆具有32个32位的寄存器，并具有2个读端口和1个写端口。
要求采用层次化的建模方法，即先搭建低层模块，然后再逐级搭建高层模块。
2009-20101计算机组成与系统结构
信息科学技术学院
集成电路设计与集成系统
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
一、填空题（共25分，每空1分）
1、计算机是一种信息处理系统，它能够接收信息，根据事先编好的，对信息进行，并给出处理结果。
2、是计算机中控制指令执行的部件，向计算机各功能部件提供每一时刻协同运行所需要的。
3、由、、等所组成的多级存储器系统，是计算机中用于存储程序和数据的部件。
4、8位原码、反码的表数范围是，补码的表数范围是。
5、当运算结果超出机器数所能表示的范围时，称为。
6、是一种具有发现某些错误或自动改错能力的数据编码。
它的实现原理是加进一些，使合法数据编码出现某些错误时，就成为。
这样，就可以通过检测编码的合法性来达到发现错误的目的。
7、指连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。
8、一台计算机支持（或称使用）的全部指令构成的集合称为该计算机的。
9、一条指令实际上包括两种信息，即和。
10、算术移位和逻辑移位的主要差别在于右移时，填入最高位的数据不同。
右移保持最高位（符号位）不变，而右移最高位补零。
11、字符串处理指令是一种非数值处理指俤，一般包括字符串、字符串、字符串、字符串转换等指令。
12、堆栈是由若干个存储单元组成的的存储区。
13、计算机中的是把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行进行。
二、解释下列概念（共15分，每小题3分）
1、RAM2、寄存器寻址方式3、流水线中的数据相关
4、虚拟存储器5、计算机体系结构
三、简答题（共30分，每小题6分）
1、冯·诺依曼计算机具有哪些基本特点？
2、简述RISC和CISC的主要思想，并对二者进行比较。
3、简述计算机控制器的功能。
4、何谓水平型微指令？
何谓垂直型微指令？
二者有何区别？
5、CACHE与主存储器之间通常使用哪3种映像方式？
简述每种映像方式的原理和特点。
四、计算题（共15分，每小题5分）
1、将十进制数20分别转换为二进制数、八进制数和十六进制数。
2、分别求十进制数-75的原码、反码和补码（用八位二进制编码表示）。
3、设CACHE的访问时间为5ns,主存储器的访问时间为50ns,CACHE的命中率为98%,求由CACHE和主存构成的存储系统的平均访问时间。
五、设计题（15分）
利用VerilogHDL设计一个寄存器堆，该寄存器堆具有16个32位的寄存器，并具有2个读端口和1个写端口。
要求画出电路结构图，并给出Verilog模型。
2009-20101计算机组成与系统结构
信息科学技术学院曲英杰
集成电路设计与集成系统肖传伟
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
一、填空题（共25分，每空1分）
1、是计算机中进行数据加工的部件，其主要功能包括：
执行运算和运算，暂时存放参加运算的数据和中间结果。
2、是向计算机中送入程序和数据的具有一定独立功能的设备，通过和与计算机主机连通，用于人机交互联系，如计算机键盘和鼠标等。
3、通常用高级语言编写的程序首先由编译器或解释器翻译成，然后由汇编器翻译成，再由连接器连接构成，最后才能在计算机硬件上执行。
4、计算机系统的两个主要评价指标是、，通常用来衡量一个计算机系统的优劣。
5、电路输出为时，相当于与所连接的电路断开，便于实现从多个数据输入中选择其一。
6、16位原码、反码的表数范围是，补码的表数范围是。
7、浮点数加减法运算的步骤如下：
（1）
（2）（3）（4）舍入（5）判溢出。
8、是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
9、是计算机硬件能够直接实现并提供给用户编程使用的最小功能单位。
10、循环移位按是否与一起循环，分为小循环和大循环两种。
11、用于访问堆栈的指令只有和两种，它们实际上是一种特殊的数据传送指令。
12、通常可以从两个方面来提高处理机内部的并行性，一个是所谓的
并行性，即在一个处理机内设置多个独立的操作部件，并且使这些部件并行工作；另一个是所谓的并行性，就是采用流水线技术。
二、解释下列概念（共15分，每小题3分）
1、RISC2、CISC3、ROM
4、微程序5、流水线中的控制相关
三、简答题（共30分，每小题6分）
1、计算机流水线有哪些特点？
2、指令应该包括哪些信息？
3、虚拟存储器经常使用哪三种基本管理技术？
简述每种管理技术的思想。
4、简述计算机控制器的组成。
5、微指令的编译法有哪几种？
分别简述其原理。
四、计算题（共15分，每小题5分）
1、将十进制数21分别转换为二进制数、八进制数和十六进制数。
2、分别求十进制数-72的原码、反码和补码（用八位二进制编码表示）。
3、下面数据是符合IEEE754浮点标准的单精度浮点数：
11000001001100000000000000000000
试求其表示的十进制数值。
五、设计题（15分）
利用VerilogHDL设计一个ALU，该ALU的字长为16位，能够实现加法、减法、逻辑与、逻辑或四种运算，并产生N（结果为负）、Z（结果为零）、V（结果溢出）、C（进位）四个标志位。
要求画出电路结构图，并给出Verilog模型。
2010-20111计算机组成与系统结构
信息科学技术学院
集成电路设计与集成系统
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
1、存储器是计算机系统的记忆设备，它主要用来____。
A存放数据B存放程序C存放数据和程序D存放微程序
2、运算器的主要功能是进行______。
A逻辑运算B算术运算
C逻辑运算与算术运算D初等函数的运算
3、假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是_____。
A11001011B11010110C11000001D11001001
4、已知X为整数，且[X]补=10011011，则X的十进制数值是______。
A+155B-101C-155D+101
5、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
6、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是______。
A解决CPU和主存之间的速度匹配问题
B扩大主存贮器容量
C扩大CPU中通用寄存器的数量
D既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量
7、寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。
A通用寄存器B主存单元C程序计数器D堆栈
8、程序控制类指令的功能是______。
A进行算术运算和逻辑运算
B进行主存与CPU之间的数据传送
C进行CPU和I/O设备之间的数据传送
D改变程序执行顺序
9、变址寻址方式中，操作数的有效地址等于______。
A基值寄存器内容加上形式地址（位移量）
B堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）
C变址寄存器内容加上形式地址（位移量）
D程序记数器内容加上形式地址（位移量）
10、中断向量是______。
A子程序入口地址B中断服务程序入口地址
C中断服务程序入口地址的地址D中断返回地址
11、十进制数36.875转换成二进制数是。
A110100.01B100100.111C100110.11D100101.101
12、十进制数59转换成八进制数是。
A73QB37QC59QD112Q
13、与十进制数58.75等值的十六进制数是。
AA3.CHB3A.CHC3A.23HDC.3AH
14、十进制负数-61的八位二进制原码是。
A10101111B10111101C10101011D00110101
15、十进制负数-38的八位二进制补码是。
A01011011B10100110C10011001D11011010
16、有一个八位二进制数补码是11111101，其对应的十进制数是。
A-3B-2C509D253
17、补码01010101表示的真值为。
A93B43C42D85
18、8位二进制补码表示的整数数据范围是。
A-128~127B-127~127C-128~128D-127~128
19、立即数寻址方式中，操作数在中。
A指令B寄存器C内存单元D硬盘
20、直接寻址方式中，操作数在中。
A指令B寄存器C内存单元D硬盘
二、填空题（每小题2分，共30分）
1．计算机的硬件包括，存储器，，输入设备,输出设备。
2、数的真值变成机器码可采用表示法、表示法、反码表示法、移码表示法。
3、按IEEE754标准，一个浮点数由，阶码E，尾数m三部分组成。
其中阶码E的值等于指数的加上一个固定的偏移量。
4、广泛使用的和都是半导体随机读写存储器。
前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。
5、对存储器的要求是，，成本低。
为了解决这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。
6、主存与cache的地址映射有、、组相联三种方式。
其中组相联方式适度地兼顾了前二者的优点，又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想。
7、一个较完善的指令系统应包含数据传送类指令，类指令，逻辑运算类指令，类指令，I/O类指令，字符串类指令，系统控制类指令。
8、指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的
和不仅影响到机器的硬件结构，而且也影响到系统软件。
9、指令操作码字段表征指令的，而地址码字段指示。
10、CPU性能公式是：
程序执行时间T=××每个周期的时间长度TPC。
11、按照MichaelFlynn对计算机系统结构的分类方法，计算机系统结构可以分为单指令流单数据流、、多指令流单数据流、
四种类型。
12、通常用高级语言编写的程序首先由编译器或解释器翻译成，然后由汇编器翻译成，再由连接器连接构成目标代码，最后才能在计算机硬件上执行。
13、计算机系统的两个主要评价指标是和价格，通常用
来衡量一个计算机系统的优劣。
14、浮点数加减法运算的步骤如下：
（1）
（2）（3）规格化（4）舍入（5）判溢出。
15、用于访问堆栈的指令只有和两种，它们实际上是一种特殊的数据传送指令。
三、简答题（每小题10分，共30分）
1、什么叫计算机流水线？
它有哪些特点？
2、什么叫硬布线控制？
什么叫微程序控制？
二者的区别是什么？
3、什么叫多周期处理机？
其设计思想是什么？
四、设计题（20分）
利用VerilogHDL设计一个ALU，该ALU的字长为16位，能够实现加法、减法、逻辑与、逻辑或四种运算，并产生N、Z、V、C四个标志位。
要求画出电路结构图，并给出Verilog模型。
要求采用层次化的建模方法，即先搭建低层模块，然后再逐级搭建高层模块。
2010-20111计算机组成与系统结构
信息科学技术学院
集成电路设计与集成系统
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
一、选择题（每小题1分，共20分）
1、直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序
为。
（A）直接、立即、间接（B）直接、间接、立即
（C）立即、直接、间接（D）不一定
2、CPU指的是。
（A）控制器（B）运算器和控制器
（C）运算器、控制器和主存（D）运算器
3、与十进制数56等值的二进制数是。
（A）111000（B）111001（C）101111（D）110110
4、十进制小数0.6875转换成八进制小数是。
（A）0.045Q（B）0.054Q（C）0.54Q（D）0.45Q
5、二进制数10101转换成十进制数是。
（A）25（B）23（C）21（D）22
6、十进制正数38的八位二进制补码是。
（A）00011001（B）10100110（C）10011001（D）00100110
7、补码10000000表示的真值为。
（A）＋0（B）－0（C）－128（D）＋128
8、BCD码011110010011表示的十进制数为。
（A）1939（B）383（C）793（D）397
9、已知[X]补=00010100B，则[-2X]补=。
（A）10110000（B）11011000（C）11010010（D）溢出
10、寄存器寻址方式中，操作数在中。
（A）指令（B）寄存器（C）内存单元（D）硬盘
11、寄存器间接寻址方式中，操作数在中。
（A）通用寄存器（B）堆栈（C）主存单元（D）段寄存器
12、十进制数21转换成十六进制数是。
（A）14H（B）15H（C）16H（D）17H
13、十进制数-76的八位二进制补码是。
（A）10110011（B）10110010（C）10110100（D）11001100
14、1KB等于个字节。
（A）8（B）128（C）1000（D）1024
15、程序计数器用于存储。
（A）指令（B）数据（C）指令地址（D）数据地址
16、RISC的含义是。
（A）精简指令计算机（B）复杂指令计算机
（C）高性能计算机（D）低功耗计算机
17、CISC的含义是。
（A）精简指令计算机（B）复杂指令计算机
（C）高性能计算机（D）低功耗计算机
18、VLSI的含义是。
（A）小规模集成电路（B）中规模集成电路
（C）大规模集成电路（D）超大规模集成电路
19、DRAM的含义是。
（A）动态随机访问存储器（B）只读存储器
（C）可编程只读存储器（D）静态随机访问存储器
20、SIMD的含义是。
（A）单指令流单数据流（B）单指令流多数据流
（C）多指令流单数据流（D）多指令流多数据流
二、填空题（每小题2分，共30分）
1、通常可以从两个方面来提高处理机内部的并行性，一个是所谓的并行性，即在一个处理机内设置多个独立的操作部件，并且使这些部件并行工作；另一个是所谓的并行性，就是采用流水线技术。
2、是向计算机中送入程序和数据的具有一定独立功能的设备，通过接口和与计算机主机连通，用于人机交互联系，如计算机键盘和鼠标等。
3、奇偶校验码的原理是在k位数据码之外增加1位校验位，使K+1位码字中取值为1的位数总保持为（偶校验）或（奇校验）。
4、通常可以将计算机系统的结构划分为7个层次：
应用层、高级语言层、汇编语言层、操作系统层、、微体系结构层、。
5、指令中应该包括下列信息：
、源操作数地址、、下一条指令的地址。
6、寻址方式是确定地址及地址的方法。
7、常用的存储器扩展方法有：
、、存储器位/字扩展。
8、流水线中的相关可以分为三种类型：
、、控制相关。
9、计算机系统由多级层次组成，从哪一层开始设计就构成了、“由下往上”和三种设计方法。
10、Cache存储单元由字段、字段、有效位字段构成。
11、指令系统应该满足下述要求：
、高效性、、兼容性。
12、程序计数器用于存储指令地址，可以从0开始计数（每次加1或加一个固定的数），以支持程序的执行；也可以将外部数据装入其中，以支持程序的操作。
13、消除流水线中数据相关的常用方法有：
、暂停流水线、等。
14、常用的Cache替换算法有随机替换、、。
15、所谓是指控制信号由硬件逻辑电路实时产生；所谓是指控制信号事先已经保存在控制存储器中，使用时由控制存储器读出。
三、简答题（每小题10分，共30分）
1、计算机硬件系统由哪些功能部件构成？
各部件的功能如何？
2、多级结构存储器系统的设计思想是什么？
多级结构存储器之间应满足哪些原则？
3、主存与CACHE之间通常使用哪3种地址映像方式？
简述每种映像方式的原理和特点。
四、设计题（20分）
利用VerilogHDL设计一个寄存器堆，该寄存器堆具有8个16位的寄存器，并具有2个读端口和1个写端口。
要求画出电路结构图，并给出Verilog模型。
要求采用层次化的建模方法，即先搭建低层模块，然后再逐级搭建高层模块。
2011-20121计算机组成原理
信息科学技术学院
计算0961、计专0961
（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）
一、选择题（每小题1分，共10分）
1、存储器是计算机系统的记忆设备，它主要用来____。
A存放数据B存放程序C存放数据和程序D存放微程序
2、运算器的主要功能是进行______。
A.逻辑运算B.算术运算
C.逻辑运算与算术运算D.初等函数的运算
3、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______。
A64，16B16，64C64，8D16，1
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