1、 (07 计算机 专业用) 题号一二三四五六七八九十题分20161011得分 注意:学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者,试卷作废。一 选择题 (每小题2分,共20分)1冯诺依曼机工作的基本方式的特点是_ B _。A 多指令流单数据流B 按地址访问并顺序执行指令C 堆栈操作D 存贮器按内容选择地址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_C_。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
2、是_A_。A -215 +(215 -1) B -(215 1) +(215 1) C -(215 + 1) +215 D -215 +215 4 双端口存储器在_B_情况下会发生读/写冲突。 A. 左端口与右端口的地址码不同 B. 左端口与右端口的地址码相同 C. 左端口与右端口的数据码不 同 D. 左端口与右端口的数据码相同5 用某个寄存器中操作数的寻址方式称为_C_寻址。A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接6以下四种类型指令中,执行时间最长的是_C_。A.RR型指令 B.RS型指令 C.SS型指令 D.程序控制指令7. 描述PCI总线中基本概念不正确的句子是_C_。A HO
3、ST 总线不仅连接主存,还可以连接多个CPUB PCI 总线体系中有三种桥,它们都是PCI 设备C 从桥连接实现的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8计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时_C_。A 减少了信息传输量B 提高了信息传输的速度C 减少了信息传输线的条数D 加重了CPU的工作量9计算机的外围设备是指_D_。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:_C_。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
4、断返回地址二. 填空题 (每题2分,共16分)1按照总线仲裁电路的A_位置_不同,总线仲裁有B_集中式_仲裁和C_分布式_仲裁两种方式。2 在计算机术语中,将运算器、控制器、cache合在一起,称为A_中央处理器(CPU)_,而将B_CPU_和存储器合在一起,成为C_中央处理机(主机)_。3. 指令格式是指令用A_二进制代码_表示的结构形式,通常由B_操作友_字段和C_地址码_字段组成。4. 条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是A_转移_指令。这类指令在指令格式中所表示的地址,表示要转移的是B_下一条指令_而不是C_操作数_。5CPU从A_主存_取出一条指令并执
5、行这条指令的时间和称为B_指令周期_。由于各种指令的操作功能不同,各种指令的时间和是不同的,但在流水线CPU中要力求做到C_一致_。6 磁表面存储器主要技术指标有A._存储密度_,B. _存储容量_,C. _平均存取时间_,数据传输率。7 RISC机器一定是A_流水线_CPU,但后者不一定是RISC机器。奔腾CPU是B_流水线_CPU,但奔腾机是C_CISC_机器。8 (26)16 or(63)16 nor(135)8 的值为A. _(80)16_。三(10分)设机器字长32位,定点表示,尾数31位,数符1位,问:(1) 定点原码整数表示时,最大正数是多少?最大负数是多少?(2) 定点原码小数
6、表示时,最大正数是多少?解:(1)定点原码整数表示:0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 最大正数: 数值 = (231 1)100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 0000 最大负数: 数值 = -(0)10 (2)定点原码小数表示: 最大正数值 = (1 2-31 )10 最大负数值 = -(0 )10四.(10分)某16位字长机器的指令结构如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 5 4 0OP目标寄存器源寄存器指令格式及寻址方式特点如下:(1) 二地址指令。(2) 操作码OP可指定2
7、6=64条指令。(3) 源和目标都是通用寄存器(可分别指定32个寄存器),所以是RR型指令,两个操作数均在寄存器中(4) 这种指令格式常用于算术逻辑类指令。五(11分)设存储器容量为32字,字长64位,模块数m = 4,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64位,总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节的信息总量都是:顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节所需的时间分别是:顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是:说明:由于题中并未明确说明连续读多少字节,所以字节数量不一定是4,只要公式正
8、确,计算无误便可以。六(11分) 在流水CPU中,将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务,并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行,从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。请用时空图法证明这个结论的正确性。解 :假设指令周期包含四个子过程:取指令(IF)、指令译码(ID)、取操作数(EX)、进行运算(WB),每个子过程称为过程段(Si),这样,一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下,数据从一个过程段流向相邻的过程段。 S1 S2 S3 S4WBEXIF ID 入 出 图B18.4 图B18.4(B)表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令的四个子过程全部执行完
9、毕后才能开始下一条指令,因此每隔4个单位时间才有一个输出结果,即一条指令执行结束。图B18.4(C)表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行,因此,当流水线满载时,每一个单位时间就可以输出一个结果,即执行一条指令。比较后发现:流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令,而非流水CPU仅执行了2条指令,因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。七 (11分)设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用(低电平有效)作访存控制信号,作读写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有下列存储芯片:ROM(2K8位,4K4位,8K8位),RAM(1K4位,2K8位)及7
10、4138译码器和其他门电路(门电路自定)。试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求:(1)最小4K地址为系统程序区,409616383地址范围为用户程序区;(2)指出选用的存储芯片类型及数量;(3)详细画出片选逻辑。答:4k系统程序区选用2片2K8位ROM用户程序区选用3片4K8位RAM片选逻辑图如下: 八 (11分)CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为5000次,主存完成存取的次数为200次。已知cache存取周期为40ns,主存存取周期为160ns。求:1ache 命中率H,2Cache/主存系统的访问效率e,3平均访问时间Ta。 命中率 H = Nc/(Nc+Nm) = 5000/(5000+2000)=5000/5200=0.96 主存慢于cache的倍率 R = Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率:()+().平均访问时间 .n
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