计算机组成原理试题答案0.docx

1、计算机组成原理试题答案0计算机组成原理试题1答案一、选择题（共20分，每题1分）1C CCAA 6ADACB 11BBABC 16BBACA二、填空题（共20分，每空1分）1A停止 CPU访问主存 B周期挪用 CDMA和CPU交替访问主存2A8 B8 C8 D93A2127(1-223) B2129 C2128(-21-223) D-21274A申请分配阶段 B寻址阶段 C传输阶段 D结束阶段5A机器周期 B节拍6A指令操作码 B时序 C状态条件三、名词解释（共10 每题2分）1机器周期 基准，存取周期。2周期挪用 DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期。3双重分组跳跃

2、进位 n位全加器分成若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送。4水平型微指令 水平型微指令的特点是一次能定义并执行多个并行操作的微命令。从编码方式看，直接编码、字段直接编码、字段间接编码以及直接编码和字段直接和间接混合编码都属水平型微指令。其中直接编码速度最快，字段编码要经过译码，故速度受影响。5超标量 （Super scalar）技术是指在每个时钟周期内可同时并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或两条以上指令编译并执行，在一个时钟周期内需要多个功能部件。四、计算题（共5分）答：由A = = -0.1011，B = = -0.0111 （1分

3、） 得 A补 = 1.0101，B补 = 1.1001 （1分） （2分）两操作数符号均为1，结果的符号为0，故为溢出。（1分）五、简答题（共15分）1（5分）答：（1） 一地址指令格式为（1分）OPMAOP 操作码字段，共7位，可反映120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 7 3 = 6位 （1分）（2） 直接寻址的最大范围为26 = 64 （1分）（3） 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 （1分）（4） 相对寻址的位移量为 32 + 31 （1分）2（5分）答：控制器常采用同步控制、异步控制和联合控制。（

4、1分）同步控制即微操作序列由基准时标系统控制，每一个操作出现的时间与基准时标保持一致。异步控制不存在基准时标信号，微操作的时序是由专用的应答线路控制的，即控制器发出某一个微操作控制信号后，等待执行部件完成该操作时所发回的“回答”或“终了”信号，再开始下一个微操作。联合控制是同步控制和异步控制相结合的方式，即大多数微操作在同步时序信号控制下进行，而对那些时间难以确定的微操作，如涉及到 I/O操作，则采用异步控制。（4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：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 1 0 0 0 0 1 0

5、 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1六、问答题（共20分）（1）（5分）（2）（5分）ACCMQALUXIRMDRPCMAR3232323232321616（3）（5分）T0PCMAR1RT1M(MAR)MDR(PC)+1PCT2MDRIROP(IR)IDT0Ad(IR)MAR1WT1ACMDRT2MDRM(MAR)(4)（5分）取指Ad(CMDR)CMAROP(IR)微地址形成部件CMAR执行Ad(CMDR)CMAR七、设计题（共10分）（1）根据主存地址空间分配为： （2分）A15 A11 A7 A3 A02K8位1K4位（2）选出所用芯片类型及数量2K8位

6、ROM 1片 （1分） 1K4位RAM 2片 （1分）CPU与存储芯片的连接图如图所示（6分）计算机组成原理试题2答案一、选择题（共20分，每题1分）1BC ABB 6CCACC 11CCCBA 16BBACC二、填空题（共20分，每空1分）1A取指 B执行 C取指令和分析指令 D执行指令2A7 B3 C 214 D 2243A垂直 B水平 C垂直4A写直达法 B写回法5A程序查询方式 B中断方式 C程序查询方式8A-0 B-1 C-127/128三、名词解释（共10分，每题2分）1时钟周期 节拍，时钟频率的倒数，机器基本操作的最小单位。2向量地址 中断方式中由硬件产生向量地址，可由向量地址找

7、到入口地址。3系统总线 指CPU、主存、I/O（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。按传输信息的不同，又分数据总线、地址总线和控制总线。4机器指令 由0、1代码组成，能被机器直接识别。机器指令可由有序微指令组成的微程序来解释，微指令也是由0、1代码组成，也能被机器直接识别。5超流水线 （Super pipe lining）技术是将一些流水线寄存器插入到流水线段中，好比将流水线再分道，提高了原来流水线的速度，在一个时钟周期内一个功能部件被使用多次。四、计算题（5分）答： A = +15 = +，B = +24 = + （1分） A补 = 0,，B补 = 0,，-B补 = 1, （1分） （

8、1分） A-B补 = 1, （1分） 故A-B = - = -9 （1分）五、简答题（共15分）1答：补码 0.（1分） 移码 1.（1分）2答：存储器：采用多体交叉存储器（1分） 运算器：采用快速进位链（1分） 控制器：采用指令流水（1分） I/O系统：采用DMA方式（1分）3答：同步通信：通信双方由统一时标控制数据传送（1分） 异步通信：采用应答方式通信。（1分）半同步通信：统一时钟，可插入等待信号（1分） 分离式通信：都是主设备，充分发挥总线的有效占用。（1分）4答：一次程序中断大致可分为五个阶段。中断请求（1分）中断判优（1分）中断响应（1分）中断服务（1分）中断返回（1分）六、问答题

9、（共20分）1（8分）答 取指阶段T0 PCMAR，1R （1分）T1 M(MAR) MDR，(PC) + 1PC（1分）T2 MDRIR，OP(IR) ID （1分）由图可见，带返转指令执行阶段需完成将返回地址M+1，存入指令的地址码字段K所指示的存储单元中，从K+1号单元开始才是子程序的真正内容，故执行阶段的微操作命令及节拍安排为： T0 Ad(IR) MAR，1W （1分）T1 PCMDR （1分）T2 MDRM(MAR)，Ad(IR) + 1PC （1分）如果采用微程序控制，需增加给出下条微指令地址的命令，即Ad(CMDR) CMAR （1分） OP(IR) 微地址形成部件CMAR （

10、1分）（1）800（1分） （2）300（1分） （3）600（1分） （4）500（1分） （5）700（1分） （6）200（1分）3答：（1）在中断处理次序改为D A C B后，每个中断源新的屏蔽字如表所示。（4分）中断源屏蔽字ABCDA1110B0100C0110D1111（2）根据新的处理次序，CPU执行程序的轨迹如图所示（2分） 七、（共10分）（1）二进制地址（2分）A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A04K4位0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

11、 1 1 1 1 1 1 4K4位0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4K4位0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4K4位0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 （2）需要2片4K4位ROM（1分）3片4K8位RAM（1分）（3）存储芯片的片选逻辑（6分）计算机组成原理试题3的答案一、选择题（共20分，每题1分）1CD B C

12、 B 6D CCCB 11BBBCA 16ABBAA二、填空（共20分，每空1分）1A231(1-217) B233 C-231 D231(-21-217)2A基地址 B偏移量 C偏移量 D基地址3A访存冲突 B相关问题4A机器字长 B运算速度5ACPU B主存 C与CPU速度 D缓存中数据的命中率6APC内容 B寄存器内容 C硬件自动（或中断隐指令）D软件编程三、名词解释(共10分，每题2分)1微程序控制 采用与存储程序类似的方法来解决微操作命令序列的形成，将一条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条指令包含一个或多个微操作命令。2存储器带宽 每秒从存储器进出信息的最

13、大数量，单位可以用字/秒或字节/秒或位/秒来表示。3RISC RISC是精简指令系统计算机，通过有限的指令条数简化处理器设计，已达到提高系统执行速度的目的。4中断隐指令及功能 是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。5机器字长 CPU一次能处理的数据位数，它与CPU中寄存器的位数有关。四、（共5分）计算题 答：x、y在机器中以补码表示为（1分） x补 = 00,10; 00.1101 y补 = 00,01; 00.1011 对阶 （2分） j补 = jx补- jy补 = 00,10 + 11

14、,11 = 00,01即j = 1，表示y的阶码比x的阶码小1，因此将y的尾数向右移1位，阶码相应加1,即 = 00,10; 00.0101这时的阶码与x补的阶码相等，阶差为0，表示对阶完毕。 求和 （2分）即x+y补 = 00,10; 01.0010 右规（1分） 运算结果两符号位不等，表示尾数之和绝对值大于1，需右规，即将尾数之和向右移1位，阶码加1，故得 x+y补 = 00,11; 00.1001则 x+y = 0.1001211五、简答题（共20分）1（4分）答：总线在完成一次传输周期时，可分为四个阶段： 申请分配阶段：由需要使用总线的主模块（或主设备）提出申请，经总线仲裁机构决定下一

15、传输周期的总线使用权授于某一申请者；（1分）寻址阶段：取得了使用权的主模块，通过总线发出本次打算访问的从模块（或从设备）的存储地址或设备地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块；（1分）传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出经数据总线流入目的模块；（1分）结束阶段：主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。（1分）2（6分，每写出一种给1分，最多6分）答：针对存储器，采用高速芯片针对存储器，可以采用Cache-主存层次的设计和管理提高整机的速度；针对存储器，可以采用多体并行结构提高整机的速度；针对控制器，可以通过指令流水设计技术提高整机的速度；针对控制器，可以通过超标

16、量设计技术提高整机的速度；针对运算器，可以对运算方法加以改进，如两位乘，或用快速进位链；针对I/O系统，可以运用DMA技术不中断现行程序，提高CPU的效率。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：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 14（5分）答：一地址指令格式为（1分）OPMAOP 操作码字段，共7位，可反映120种操作；M 寻址方式特征字段，共2位，可反映4种寻址方式；A 形式地址字段，共16 7 2 = 7位 （1分）（5

17、） 直接寻址的最大范围为27 = 128 （1分）（6） 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 （1分）（7） 相对寻址的位移量为 64 + 63 （1分）六、 （共15分）问答题1（8分）答：假设进栈操作是先修改堆栈指针后存数，则出栈操作是先读数后修改堆栈指针。（1）完成中断返回指令组合逻辑控制的微操作命令及节拍安排（4分）取指阶段T0 PCMAR，1RT1 M(MAR) MDR，(PC) + 1PCT2 MDRIR，OP(IR) ID执行阶段T0 SPMAR，1RT1 M(MAR) MDRT2 MDRPC，(SP) + 1SP（2）完成中断返回指令微程序控制的

18、微操作命令及节拍安排（4分）取指阶段T0 PCMAR，1RT1 Ad(CMDR) CMART2 M(MAR) MDR，(PC) + 1PCT3 Ad(CMDR) CMART4 MDRIRT5 OP(IR) 微地址形成部件CMAR执行阶段T0 SPMAR，1RT1 Ad(CMDR) CMART2 M(MAR) MDRT3 Ad(CMDR) CMART4 MDRPC，(SP) + 1SPT5 Ad(CMDR) CMAR2（7分）答：DMA方式接口电路的基本组成框图如下：（3分）以数据输入为例，具体操作如下：（4分） 从设备读入一个字到 DMA 的数据缓冲寄存器 BR 中，表示数据缓冲寄存器“满”（

19、如果I/O 设备是面向字符的，则一次读入一个字节，组装成一个字）； 设备向DMA接口发请求（DREQ）； DMA接口向CPU申请总线控制权（HRQ）； CPU发回HLDA信号，表示允许将总线控制权交给DMA接口； 将DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址总线； 通知设备已被授予一个 DMA 周期（DACK），并为交换下一个字做准备； 将DMA数据缓冲寄存器的内容送数据总线； 命令存储器作写操作； 修改主存地址和字计数值； 判断数据块是否传送结束，若未结束，则继续传送；若己结束，（字计数器溢出），则向CPU申请程序中断，标志数据块传送结束。七、设计题（共10分） 答：（1）将16进制地址范围写成

20、二进制地址码，并确定其总容量。（2分）用户程序区 1K8位系统程序区2K8位 （2）根据地址范围的容量以及该范围在计算机系统中的作用，选择存储芯片。由6000H67FFH系统程序区的范围，应选1片2K8位的ROM（1分）由6800H6BFFH用户程序区的范围，应选2片1K4位的RAM芯片（1分）（3）存储芯片的片选逻辑图（6分）计算机组成原理试题4答案一、选择题（共20分，每题1分）1CCCCA 6BCBCA 11BBCBB 16BBBDC二、填空题（共20分，每空1分）1A预处理 B数据传送 C后处理2A3200 B33003A05H BF3H4A1,;0.111（23个1） B2127(1

21、-2-23) C0,;1.011（22个1）D-2-128(2-1+2-23)5A不统一编址 B统一编址 C访存6A电容存储电荷 B2ms C行 D刷新地址计数器7A微程序 B38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：单重分组跳跃进位：n位全加器分

22、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：寻址方式：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 = 0.125s，机器周期为0.1252 = 0.25s，指令周期为0.252.5 = 0.625s。（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0.12545 = 2.5s ，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：

23、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

24、的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 14（5分）答：（8） 一地址指令格式为（1分）OPMAOP 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）（9） 直接寻址的最大范围为27 = 128 （1分）（10） 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 （1分）（11） 相对寻址的位移量为 64 + 63 （1分）六、问答题（共15分）1

25、（8分）组合逻辑控制器完成ADD 指令的微操作命令及节拍安排为：取指周期 （2分）T0 PCMAR，1RT1 M(MAR) MDR，(PC) + 1PC T2 MDRIR，OP(IR) ID执行周期（2分）T0 Ad(IR) MAR，1R（即MAR）T1 M(MAR) MDRT2 (ACC) + (MDR)ACC微程序控制器完成ADD 指令的微操作命令及节拍安排为：取指周期（2分）T0 PCMAR，1RT1 Ad(CMDR) CMART2 M(MAR) MDR，(PC) + 1PCT3 Ad(CMDR) CMART4 MDRIRT5 OP(IR) 微地址形成部件CMAR执行周期（2分）T0 A

26、d(IR) MAR，1R（即MAR）T1 Ad(CMDR) CMART2 M(MAR) MDRT3 Ad(CMDR) CMART4 (ACC) + (MDR) ACCT5 Ad(CMDR) CMAR2（7分）DMA传送过程包括预处理、数据传送和后处理三个阶段。传送4KB的数据长度需4KB/2MB/s = 0.002 秒 （2分）如果磁盘不断进行传输，每秒所需DMA辅助操作的时钟周期数为:(1000 + 500)/0.002 = （2分）故DMA辅助操作占用CPU的时间比率为: /(50 106) 100% = 1.5 %（3分）七、设计题（10分）（1）二进制地址码（2分）A15 A11 A7

27、 A002047 2K8位20488191 2K8位（2）根据主存地址空间分配，02047为系统程序区，选用1片2K8位ROM芯片（1分）20488191为用户程序区，选用3片2K8位RAM芯片（1分）（3）存储器片选逻辑图（6分）计算机组成原理试题5答案一、选择题（共20分，每题1分）1C CBBD 6CCBBB 11BCBBC 16ABCAC二、填空题（共20分，每空1分）1A2(1-2) B22 C22 D-22A指令周期 B机器周期 C节拍 D机器周期 E节拍3A18 B3 C192 4A 5A程序查询 BDMA C程序中断 6A8 B9 C16 D17三、名词解释（共10 每题2分）

28、1.同步控制方式 任何一条指令或指令中的任何一个微操作的执行，都由事先确定且有统一基准时标的时序信号所控制的方式，叫做同步控制方式。2周期窃取 DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期。3双重分组跳跃进位 ：n位全加器分成若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送。4直接编码 ：在微指令的操作控制字段中，每一位代表一个微命令，这种编码方式即为直接编码方式。5硬件向量法 ：硬件向量法就是利用硬件产生向量地址，再由向量地址找到中断服务程序的入口地址。四、计算题（共5分）答： x = + = 0.1011，y = + = 0.0111 = 00.1011， = 00.0111 （1分） （2分）此时，符号位为“01”，表示溢出，又因第一位符号位为“0”，表示结果的真正符号，故“01”表示正溢出。 （2分）五、简答题（共15分