(新)計(jì)算機(jī)組成原理經(jīng)典大題及解析

1、(新)計(jì)算機(jī)組成原理經(jīng)典大題及解析(新)計(jì)算機(jī)組成原理經(jīng)典大題及解析7/7(新)計(jì)算機(jī)組成原理經(jīng)典大題及解析所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。1.某機(jī)主存容量為4M16位，且儲(chǔ)蓄字長等于指令字長，若該機(jī)的指令系統(tǒng)具備97種操作。操作碼位數(shù)固定，且擁有直接、間接、馬上、相對(duì)、基址五種尋址方式。1）畫出一地點(diǎn)指令格式并指出各字段的作用；2）該指令直接尋址的最大范圍（十進(jìn)制表示）；3）一次間址的尋址范圍（十進(jìn)制表示）；4）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）。（注意：答案原題為85種操作）2、主存容量16MB，Cache容量8KB，塊大小32B，CPU字長為4B、接

2、見的主存地點(diǎn)為字地點(diǎn)。4路組相聯(lián)映像方式時(shí)。（1）設(shè)Cache初態(tài)為空，CPU需從主存0#字單元起依次讀出100個(gè)字(每次1個(gè)字)，CPU接見Cache的命中率是多少？（2）對(duì)上一小題，若Cache速度是主存的5倍，相關(guān)于無Cache時(shí)，CPU訪存速度提高多少倍？#例4：CPU支持最大主存容量16MB、按字節(jié)編址，塊大小為32B，Cache容量為8KB。4路組相聯(lián)映像方式時(shí)，主存及Cache地點(diǎn)格式及參數(shù)？設(shè)Cache初態(tài)為空，CPU從0#主存單元起依次讀出200個(gè)字節(jié)(每次1個(gè)字節(jié))，CPU接見Cache的命中率是多少？對(duì)上一小題，若Cache速度是主存的5倍(包含地點(diǎn)變換時(shí)間)，相關(guān)于無C

3、ache時(shí)，CPU訪存速度提高多少倍？#同是寒窗苦讀，怎愿頂禮膜拜！1所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。3、設(shè)某機(jī)有5級(jí)中止：L0,L1,L2,L3,L4，其中止響應(yīng)優(yōu)先序次為：L0最高，L1次之，L4最低?，F(xiàn)在要求將中止辦理序次改為L1L3L0L4L2,請(qǐng)?zhí)顚懴卤?，設(shè)置各級(jí)中止辦理程序的各中止障蔽值（每級(jí)對(duì)應(yīng)一位，該位為“0”表示贊同中止，該位為“1”表示中止障蔽）。中止辦理級(jí)障蔽位中止辦理程序L0級(jí)L1級(jí)L2級(jí)L3級(jí)L4級(jí)L0中止辦理程序L1中止辦理程序L2中止辦理程序L3中止辦理程序L4中止辦理程序4、指令格式以下所示，OP為操作碼字段，試解析指令

4、格式特點(diǎn)。（10分）312622181716150OP源存放器變址存放器偏移量解：（1）操作碼字段為6位，可指定26=64種操作，即64條指令。（2）單字長（32）二地點(diǎn)指令。（3）一個(gè)操作數(shù)在原存放器（共16個(gè)），另一個(gè)操作數(shù)在儲(chǔ)蓄器中（由變址存放器內(nèi)容+偏移量決定），因此是RS型指令。（4）這種指令構(gòu)造用于接見儲(chǔ)蓄器。6、盤磁組有六片磁盤，每片有兩個(gè)記錄面，儲(chǔ)蓄地區(qū)內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm,轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分。問：（1）有多少個(gè)儲(chǔ)蓄面可用？（2）有多少柱面？（3）盤組總儲(chǔ)蓄容量是多少？（4）數(shù)據(jù)據(jù)傳輸率是多少？（5）如采用定長數(shù)據(jù)塊記錄格式，

5、直接尋址的最小單位是什么？解：(1)有效儲(chǔ)蓄地區(qū)16.5115.5(cm)由于道密度40道/cm，因此共有405.5220道，即220個(gè)圓柱面。內(nèi)層磁道周長為2R23.141169.08（cm）每道信息量400位/cm69.08cm27632位3454B每面信息量3454B220759880B盤組總?cè)萘?59880Bl07598800B7.25MB磁盤數(shù)據(jù)傳輸率DrrNN為每條磁道容量，N3454Br為磁盤轉(zhuǎn)速，r2400轉(zhuǎn)/60秒40轉(zhuǎn)/秒DrrN403454B13816B/s磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為同是寒窗苦讀，怎愿頂禮膜拜！2所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想

6、的偏執(zhí)。平均尋址時(shí)間Ta10ms25/2ms22.5ms采用定長數(shù)據(jù)塊格式，直接尋址的最小單位是一個(gè)扇區(qū)，7、用32K*8位的EPROM芯片組成128K*16位的只讀儲(chǔ)蓄器，試問：數(shù)據(jù)存放器多少位?地點(diǎn)存放器多少位?共需多少個(gè)EPROM芯片?畫出此儲(chǔ)蓄器組成框圖解：（1）32K8位的只讀儲(chǔ)蓄器芯片內(nèi)數(shù)據(jù)存放器應(yīng)為8位2）32K8位的只讀儲(chǔ)蓄器應(yīng)有32K個(gè)儲(chǔ)蓄單元，32K=215，因此有15位地點(diǎn)，芯片的地點(diǎn)存放器應(yīng)為15位。3）需要的芯片數(shù)=（128K16位）/（32K8位）=8（片）其中采用位擴(kuò)展方式，2片32K8位擴(kuò)展為32K16位芯片組，采用字?jǐn)U展方式，4組32K16位芯片組組成128K

7、16位的儲(chǔ)蓄器。（4）32K8位的儲(chǔ)蓄器芯片需要15位地點(diǎn)，128K16位儲(chǔ)蓄器需要17位地點(diǎn)，高2位地點(diǎn)進(jìn)行譯碼產(chǎn)生4個(gè)片選信號(hào)，可選擇4組芯片組一組進(jìn)行操作。CPU和儲(chǔ)蓄器的硬件接線圖以下：8、假定機(jī)器字長16位，主存容量為128K字節(jié)，指令字長度為16位或32位，共有128條指令，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)指令格式，要求有直接、馬上數(shù)、相對(duì)、基值、間接、變址六種尋址方式。解：由已知條件，機(jī)器字長16位，主存容量128KB/2=64KB字，因此MAR=18位，共128條指令，故OP字段占7位。采用單字長和雙字長兩種指令格式，其中單字長指令用于算術(shù)邏輯和I/O類指令，雙字長用于接見主存的指令。同是寒窗苦讀，

8、怎愿頂禮膜拜！3所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。尋址方式由尋址模式X定義以下：X=000直接尋址E=D（64K）X=001馬上數(shù)D=操作數(shù)X=010相對(duì)尋址E=PC+DPC=16位X=011基值尋址E=Rb+D，Rb=16位X=100間接尋址E=（D）X=101變址尋址E=RX+D，RX=10位64位機(jī)主存采用半導(dǎo)體儲(chǔ)蓄器，其地點(diǎn)碼為26位，若使用4M8位的DRAM芯片組成該機(jī)所贊同的最大主存空間，并采用內(nèi)存條構(gòu)造形式，問：若每個(gè)內(nèi)存條為16M64位，共需幾個(gè)內(nèi)存條？每個(gè)內(nèi)存條內(nèi)共有多少DRAM芯片？主存共需多少DRAM芯片？CPU怎樣選擇各內(nèi)存條10

9、、圖1是從實(shí)時(shí)角度察看到的中止嵌套。試問，這其中止系統(tǒng)能夠推行幾重中止？并解析圖1的中止過程。解：該中止系統(tǒng)能夠推行5重中止，中止優(yōu)先級(jí)的序次是，優(yōu)先權(quán)1最高，主程序運(yùn)行于最低優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先權(quán)為6）。圖B15.2中出現(xiàn)了4重中止。圖B15.2中中止過程以下：主程序運(yùn)行到T1時(shí)辰，響應(yīng)優(yōu)先權(quán)4的中止源的中止懇求并進(jìn)行中止服務(wù)；到T3時(shí)辰，優(yōu)先權(quán)4的中止服務(wù)還未結(jié)束，但又出現(xiàn)了優(yōu)先權(quán)3的中止源的中止懇求；暫停優(yōu)先權(quán)4同是寒窗苦讀，怎愿頂禮膜拜！4所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。的中止服務(wù)，而響應(yīng)優(yōu)先權(quán)3的中止。到T4時(shí)辰，又被優(yōu)先權(quán)2的中止源所中止，直到T6

10、時(shí)辰，返回優(yōu)先權(quán)3的服務(wù)程序，到T7時(shí)辰，又被優(yōu)先權(quán)1的中止源所中止，到T8時(shí)辰，優(yōu)先權(quán)1的中止服務(wù)完成，返回優(yōu)先權(quán)3的服務(wù)程序，直到T10優(yōu)先權(quán)3的中止服務(wù)結(jié)束，返回優(yōu)先權(quán)4的服務(wù)程序，優(yōu)先權(quán)4的服務(wù)程序到T11結(jié)束，最后返回主程序。圖中，優(yōu)先權(quán)3的服務(wù)程序被中止2次，而優(yōu)先權(quán)5的中止又產(chǎn)生。知某機(jī)采用微程序控制方式，其控制儲(chǔ)蓄器容量為51248（位），微程序在整個(gè)控制儲(chǔ)蓄器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制的條件共4個(gè)，微指令采用水平型格式，后繼微指令地點(diǎn)采用判斷方式，以下列圖：微命令字段鑒別測試字段下地點(diǎn)字段操作控制序次控制微指令中的三個(gè)字段分別應(yīng)多少位？畫出對(duì)應(yīng)這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。解

11、：（1）假定鑒別測試字段中每一位為一個(gè)鑒別標(biāo)志，那么由于有4個(gè)轉(zhuǎn)移條件，故該字段為4位，（如采用字段譯碼只要3位），下地點(diǎn)字段為9位，由于控制容量為512單元，微命令字段是（484-9）=35位。（2）對(duì)應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖B1.2以下：其中微地點(diǎn)存放器對(duì)應(yīng)下地址字段，P字段即為鑒別測試字段，控制字段即為微命令子段，后兩部分組成微指令存放器。地點(diǎn)轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令存放器OP碼，各狀態(tài)條件以及鑒別測試字段所給的鑒別標(biāo)志（某一位為1），其輸出更正微地點(diǎn)存放器的合適位數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移。圖B1.212、某磁盤存貯器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄面，每毫米5道，每道記

12、錄信息為12288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：磁盤存貯器的容量是多少？最高位密度與最低位密度是多少？磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？（4）平均等待時(shí)間是多少？解（1）每道記錄信息容量=12288字節(jié)同是寒窗苦讀，怎愿頂禮膜拜！5所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。每個(gè)記錄面信息容量=27512288字節(jié)共有4個(gè)記錄面，因此磁盤儲(chǔ)蓄器總?cè)萘繛椋?7512288字節(jié)=13516800字節(jié)2）最高位密度D1按最小磁道半徑R1計(jì)算（R1=115mm）：D1=12288字節(jié)/2R1=17字節(jié)/mm最低位密度D2按最大磁道半徑R2計(jì)算：R2=R1+（275

13、5）=115+55=170mmD2=12288字節(jié)/2R2=11.5字節(jié)/mm(3)磁盤傳輸率C=rNr=3000/60=50周/秒N=12288字節(jié)（信道信息容量）4）平均等待時(shí)間=1/2r=1/(250)=10毫秒13、某微機(jī)的指令格式以下所示：15109870操作碼XDD:位移量X:尋址特點(diǎn)位X=00：直接尋址；X=01：用變址存放器X1進(jìn)行變址；X=10：用變址存放器X2進(jìn)行變址；X=11：相對(duì)尋址設(shè)（PC）=1234H,(X1)=0037H,(X2)=1122H(H代表十六進(jìn)制數(shù)址。)，請(qǐng)確定以下指令的有效地4420H2244H1322H3521H6723H14、某16機(jī)機(jī)器所使用的

14、指令格式和尋址方式以下所示，該機(jī)有20位基值存放器，16個(gè)16位通用存放器。指令匯編格式中的一個(gè)單元。三種指令的操作碼分別是S（源），D（目標(biāo)）都是通用存放器，M是主存中的MOV（OP）=（A）H，STA（OP）=（1B）H，LDA（OP）=（3C）H。MOV是傳達(dá)指令，STA為寫數(shù)指令，LDA為讀數(shù)指令，如圖1：所謂的光芒歲月，其實(shí)不是此后，閃耀的日子，而是無人問津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。要求：以下情況下每個(gè)十六進(jìn)制指令字分別代表什么操作？其中假如有編碼不正確，怎樣更正才能成為合法指令？1（F0F1）H（3CD2）H2（2856）H3（6DC6）H解：依據(jù)以知條件：MOV（OP）=00010101，STA（OP）=011011，LDA（OP）=111100，將指令的十六進(jìn)制格式變換為二進(jìn)制代碼且比較后可知：1（F0F1）H（3CD2）H指令代表LDA指令，編碼正確，其含義是把主存（13CD2）H地點(diǎn)單元的內(nèi)容取至15號(hào)存放器。2（2856）H代表MOV指令，編碼正確，含義是把5號(hào)源存放器的內(nèi)容傳達(dá)至6目標(biāo)寄存器。3（6DC6）H是單字長指令，必定是MOV指令，但編碼錯(cuò)誤，可更正為（28D6）H。4（1C2）H是單字長指令，代表MOV指令，但編碼錯(cuò)誤，可更正為（28D6）H。16、設(shè)儲(chǔ)蓄器容量為32字，字長64位，