计算机组成原理题库.docx

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计算机组成原理题库

概论

●以加法指令ADDM为例，写出完成该指令的信息流程，从取指开始

●指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们。

设主存容量为64KX32位，并且指令字长、存储字长、机器字长三者相等。

写出图1.11中各寄存器的位数。

总线

●在数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器，画出满足下列要求的电路框图

–1）在同一时间实现D→A，D→B、D→C寄存器之间的传送。

–2）要求：

T0时刻完成D→总线；T1时刻完成总线→A；T2时刻完成A→总线；T3时刻完成总线→B。

●在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz，总线传输周期为5个时钟周期，每个总线传输周期可传送一个字，试计算总线的数据传输率

设一个32位微处理器配有16位的外部数据总线，时钟频率为50MHz，若总线传输的最短周期为4个时钟周期，试问处理器的最大数据传输率是多少？

若想提高一倍数据传输率，可采用什么措施？

●试比较链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式各自的特点

–控制线数量

–灵活性

–速度

–可靠性

例1CPU16根地址线，8根数据线

利用存储芯片2K×8ROM和1K×4RAM设计存储器，要求：

1）系统程序区6000H—67FFH

2）用户程序区6800H—6BFFH

例1解:

求0101按“偶校验”配置的海明码

按配偶原则配置0011的海明码

按配奇原则配置0011的海明码

配奇的海明码为0101011

某PC主存容量分2048块,每块512B,Cache容量8KB,分为16块,每块512B。

用直相联映象时，画出主存地址字段中各段的位数，并给出Cache标记位数

某PC主存容量分2048块,每块512B,Cache容量8KB,分为16块,每块512B。

用全相联映象时，画出主存地址字段中各段的位数，并给出Cache标记位数

设主存容量16MB，Cache容量16KB，

每字块8个字，每个字32位。

设计四路

组相联映像的Cache，并

1）画出主存地址字段中各段的位数

2）设Cache初态为空，CPU连续读取0-

99地址的100个字，并反复读8次，命中

率为多少？

3）Cache速度是主存的6倍，则有无Cache

速度提升多少倍？

●现有三个设备ABC，它们的优先级按降序排列，此三个设备的向量地址分别是001010、001011、001000.设计一个链式排队电路和产生三个向量地址的设备编码器

程序查询方式和程序中断方式都要由程序实现外围设备的输入/输出，它们有何不同？

●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）

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？

●设机器A的主频为8MHz，机器周期含4个时钟周期，且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS，试求该机的平均指令周期和机器周期。

每个指令周期包含几个机器周期？

如果机器B的主频为12MHz，且机器周期也含4个时钟周期，试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS？

●假设CPU在中断周期用堆栈保存程序断点，而且进栈时指针减1，出栈时指针加1。

写出组合逻辑控制在完成中断返回指令时，取指阶段和执行阶段所需的全部微操作命令及节拍安排

●写出组合逻辑控制器完成ADDa（a为主存地址）指令发出的全部微操作命令及节拍安排

设数据块首地址为D，求N个数的平均值

●设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第二个字节是相对位移量，用补码表示，每当CPU从存储器取出一个字节时，即完成（PC）+1->（PC）

–设当前PC值为3000H，问转移后的目标地址范围是什么

–设当前PC值为2000H，要转移到201BH，则转移指令第二个字节的内容是什么

–设当前PC值为3000H，指令JMP*-9的第二个字节的内容是什么

●某机主存容量为4MX16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统能完成97种操作，操作码位数固定，且具有直接，间接，变址，基址，相对，立即六种寻址方式

–画出一地址指令格式并指出各字段的作用

–该指令直接寻址的最大范围

–一次间址和多次间址的寻址范围

–立即数的范围

–相对寻址的位移量

–六种寻址方式中哪种执行时间最短，哪种执行时间最长，哪种便于处理数组问题，哪种便于程序浮动

–如何修改指令格式，使指令的直接寻址范围可扩大到4M

–为使一条转移指令能转移到主存的任意位置，可采取什么措施

●某机字长16位，存储器直接寻址空间为128字，变址时位移量为-64~+63，16个通用寄存器均可作为变址寄存器，设计一套指令系统格式，满足

–直接寻址的二地址指令3条

–变址寻址的一地址指令6条

–寄存器寻址的二地址指令8条

–直接寻址的一地址指令12条

–零地址指令32条

–还有多少种代码未使用，若安排寄存器寻址的一地址指令可以有多少条

●

●

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●某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址。

机器配备有如下硬件：

ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器RX和基址寄存器RB，均为16位。

●

（1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？

一次间址的寻址范围是多少？

画出其指令格式并说明各字段的含义。

●

（2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围又是多少？

画出其指令格式并说明各字段的含义。

●（3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？

需增设那些硬件？

●在小数定点机中，若机器字长为8位（含1位符号位），分别用原码、补码和反码表示时，写出它们对应的十进制数范围。

●原码表示范围：

-（1-2-7）~1-2-7􀁺补码表示范围：

-1~1-2-7􀁺反码表示范围：

-（1-2-7）~1-2-7

例6.13写出+在定点机和浮点机中的三种机器数形式（原补反）。

其中数值部分均取10位，数符取1位，浮点数阶码取5位（含1位阶符）。

将–58表示成定点机和浮点机中的三种机器数及阶码为移码，尾数为补码的形式（其他要求同上例）。

●设浮点数字长为32位，欲表示±6万的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取1位外，阶码和尾数各取几位？

按这样分配，该浮点数溢出的条件是什么？

设机器数字长为8位（含一位符号位），写出

A=+26时，三种机器数左、右移一位和两位后的表示形式及对应的真值，并分析结果的正确性。

已知x=–0.1011y=-0.1101求[x•y]补

n=16的并行进位链延迟时间分析

n=32单重分组跳跃进位链延迟时间分析