哈工大計(jì)算機(jī)組成原理試卷及答案

哈工大學(xué)年秋季學(xué)期計(jì)算機(jī)組成原理一、填空〔12分〕某浮點(diǎn)數(shù)基值為2，階符1位，階碼3位，數(shù)符1位，尾數(shù)7位，階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示，尾數(shù)承受規(guī)格化形式，用十進(jìn)制數(shù)寫出它所能表示的最大正數(shù) ，非0 最小正數(shù) 最大負(fù)數(shù) 最小負(fù)數(shù) 。變址尋址和基址尋址的區(qū)分是：在基址尋址中，基址存放器提供 ，指令供給 ；而在變址尋址中，變址存放器供給 ，指令供給 。影響流水線性能的因素主要反映在 兩個(gè)方面。設(shè)機(jī)器數(shù)字長為16位〔含1位符號位。假設(shè)1次移位需10ns，一次加法需10ns則補(bǔ)碼除法需 時(shí)間補(bǔ)碼算法最多需要 時(shí)間。CPU叫，而后者又包含假設(shè)干個(gè)。多級時(shí)序系統(tǒng)。二、名詞解釋(8微程序掌握存儲(chǔ)器帶寬RISC中斷隱指令及功能三、簡答〔18分〕完整的總線傳輸周期包括哪幾個(gè)階段？簡要表達(dá)每個(gè)階段的工作。16KB1632位。(1)Cache(2)CacheL3,L2,L4,L0,L1，寫出各中斷源的屏蔽字。中斷源中斷源0屏蔽字1 234L0L1L2L3L4120種操作。操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、馬上、相對四種尋址方式。畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；該指令直接尋址的最大范圍；一次間址的尋址范圍；相對尋址的尋址范圍?！?分〕9 36位〔均不包括符號位9 計(jì)算 [25 ]+[24( )]16 16五、畫出DMA方式接口電路的根本組成框圖，并說明其工作過程〔以輸入設(shè)備為例〔8分〕六〔10分〕設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ 作訪存掌握信號，用R/W作讀寫掌握信號，現(xiàn)有以下存儲(chǔ)芯片：RAM：1K×8位、2K×4位、4K×8位ROM：2K×8位、4K×8位74138譯碼器和各種門電路〔自定CPU與存儲(chǔ)器連接圖。要求：2K地址空間為用戶程序區(qū)。合理選用上述存儲(chǔ)芯片，說明各選幾片？寫出每片存儲(chǔ)芯片的地址范圍。具體畫出存儲(chǔ)芯片的片選規(guī)律。PD/Progr

Ai A0

CS OEWE

Ai A0RAMCSRAMROMG1G2AROMG1G2AG2BCBAY7Y6

Dn D0OE允許輸出WEOE允許輸出WE允許寫74138七、假設(shè)CPU在中斷周期用堆棧保存程序斷點(diǎn)，且進(jìn)棧時(shí)棧指針減一，出棧時(shí)棧指針加一。試寫〔中斷效勞程序的最終一條指令〔10分〕6〔8〕計(jì)算機(jī)組成原理試一、填空〔12分〕

1．127；1/512；-1/512-1/32768；-128?；刂?；形式地址；基地址；形式地址。訪存沖突；相關(guān)問題。4．300ns；310ns。5．指令周期；機(jī)器周期；節(jié)拍。(8微程序掌握答：承受與存儲(chǔ)程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機(jī)器指令編寫成一個(gè)微程序，每一個(gè)微程序包含假設(shè)干條微指令，每一條指令包含一個(gè)或多個(gè)微操作命令。存儲(chǔ)器帶寬答：每秒從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量，單位可以用字/秒或字節(jié)/秒或位/秒來表示。RISC答：RISC是精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，通過有限的指令條數(shù)簡化處理器設(shè)計(jì)，已到達(dá)提高系統(tǒng)執(zhí)行速度的目的。中斷隱指令及功能CPU包括保護(hù)程序斷點(diǎn)、查找中斷效勞程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。三、簡答〔18分〕答：總線在完成一次傳輸周期時(shí)，可分為四個(gè)階段： 申請安排階段：由需要使用總線的主模塊〔或主設(shè)備〕提出申請，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)打算下一傳輸周期的總線使用權(quán)授于某一申請者； 尋址階段：取得了使用權(quán)的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模塊〔或從設(shè)備〕的存儲(chǔ)地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動(dòng)參與本次傳輸?shù)膹哪K；傳數(shù)階段：主模塊和從模塊進(jìn)展數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊；完畢階段：主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權(quán)。答：假設(shè)Cache承受直接相聯(lián)映像：64個(gè)字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。Cache256個(gè)字塊，所以字塊地址位數(shù)c=8。1M20。主存字塊標(biāo)記位數(shù)t=6。假設(shè)Cache承受四路組相聯(lián)映像，64個(gè)字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。256個(gè)字節(jié)。Cache64個(gè)字塊，所以組地址位數(shù)q=6。1M20。主存字塊標(biāo)記位數(shù)t=8。3．答：設(shè)屏蔽位為“1”時(shí)表示對應(yīng)的中斷源被屏蔽，屏蔽字排列如下：L001000L100000L211001L311101L411000中斷源0屏蔽字中斷源0屏蔽字1 234〔1〕16727位；〔2〕-64~63；〔3〕216；〔4〕216．〔6分〕答：被加數(shù)為 0,101;0.100100，[x] =00,101;00.100100補(bǔ)加數(shù)為 0,100;1.010100，[y]補(bǔ)

=00,100;11.010100〔1〕對階：[△] =[j]-[j] =00,101+11,100=00,001j補(bǔ) x補(bǔ) y補(bǔ)即△1，則y1，即j[y]’=00,101;11.101010補(bǔ)②求和[S]+[S]=[Sx補(bǔ) y補(bǔ)

]+[S]x補(bǔ) y補(bǔ)即 [x+y]補(bǔ)

=00.100100+11.101010=00.001110=00,101;00.00111000.③規(guī)格化左規(guī)后得[x+y]補(bǔ)

=00,011;00.111000∴[x+y]補(bǔ)

=00,111;00.111000〔8分〕答：DMA方式接口電路的根本組成框圖如下：以數(shù)據(jù)輸入為例，具體操作如下：①從設(shè)備讀入一個(gè)字到DMA的數(shù)據(jù)緩沖存放器BR中，表示數(shù)據(jù)緩沖存放器“滿〔假設(shè)I/O字符的，則一次讀入一個(gè)字節(jié)，組裝成一個(gè)字；②設(shè)備向DMA接口發(fā)懇求DRE；③DMA接口向CPU申請總線掌握權(quán)HRQ；④CPU發(fā)回HLDA信號，表示允許將總線掌握權(quán)交給DMA接口；⑤將DMA主存地址存放器中的主存地址送地址總線；⑥通知設(shè)備已被授予一個(gè)DMA周期DAC，并為交換下一個(gè)字做預(yù)備；⑦將DMA數(shù)據(jù)緩沖存放器的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線；⑧命令存儲(chǔ)器作寫操作；⑨修改主存地址和字計(jì)數(shù)值；⑩推斷數(shù)據(jù)塊是否傳送完畢，假設(shè)未完畢，則連續(xù)傳送；假設(shè)己完畢〔字計(jì)數(shù)器溢出，則向CPU申請程序中斷，標(biāo)志數(shù)據(jù)塊傳送完畢?！?0分〕方法一：答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間：11111111111111111111000000000000RAM對應(yīng)的空間：11101111111111111110100000000000選擇ROM2K×8位的兩片，RAM2K×4位的兩片ROM1：11111111111111111111100000000000ROM2：11110111111111111111000000000000RAM芯片、2〔位擴(kuò)展〕11101111111111111110100000000000A15&GA14A15&GA141G2AY7Y6CSCSCSROM1ROM2OERAM1OERAM2D7-D0D7-D0D7-D0RDRDD7-D4WE D3-D0WEG2BA13CA12A11BA Y0CA10-A0PU方法二：答：地址空間描述如下：ROM對應(yīng)的空間：11111111111111111111000000000000RAM對應(yīng)的空間：11101111111111111110100000000000選擇ROM4K×8位的一片，RAM2K×4位的兩片R/WR/WMREQCA15A14A13A12A11A10&G1G2AG2BCBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0&PUA0A11 A0A10 A0A10 A0ROM RAMRAMD7D4D3D7 D0D7 D4D3 D0D0〔10分〕答：組合規(guī)律設(shè)計(jì)的微操作命令：取指：T0：PC→MART1：M[MAR]→MDR,PC+1→PCT2：MDR→IR,OP[IR]→微操作形成部件執(zhí)行：T0：SP→MART1：M[MAR]→MDRT2：MDR→PC,SP+1→SP微程序設(shè)計(jì)的微操作命令：取指微程序：T0：PC→MART1：Ad[CMIR]→CMART2：M[MAR]→MDR,PC+1→PCT3：Ad[CMIR]→CMART4：MDR→IR,OP[IR]→微操作形成部件T5：OP[IR]→CMAR中斷返回微程序：T0：SP→MART1：Ad[CMIR]→CMART2：M[MAR]→MDRT3：Ad[CMIR]→CMART4：MDR→PC,SP+1→SPT5：Ad[CMIR]→