電大計算機組成原理考試過小抄含答案

班號

姓名

哈工大學年秋季學期

計算機組成原理試題

題號一二三四五六七八得分

得分

一、填空（12分）

1.某浮點數(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)均用補碼表示，尾數(shù)采用規(guī)格化形式，用十進制數(shù)寫

出它所能表示的最大正數(shù)，非0最小正

注數(shù)，最大負數(shù)，最

意小負數(shù)。

行2.變址尋址和基址尋址的區(qū)別是：在基址尋址中，基址寄存器提

供，指令提供;而在變址尋址中，變址

為

寄存器提供，指令提供。

規(guī)

3.影響流水線性能的因素主要反映在和

范_________兩個方面。

，4.設(shè)機器數(shù)字長為16位（含1位符號位）。若1次移位需10ns,一

遵次加法需10ns,則補碼除法需時間,補碼BOOTH

守算法最多需要時間。

考5.CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間

試叫，它通常包含若干個，而

后者又包含若干個o組成

紀

多級時序系統(tǒng)。

律

！二、名詞解釋（8分）

1.微程序控制

2.存儲器帶寬

3.RISC

4.中斷隱指令及功能

—

第2頁（共7頁）

試題：學號：姓名

三、簡答（18分）

1.完整的總線傳輸周期包括哪幾個階段？簡要敘述每個階段的工作。

2.設(shè)主存容量為1MB,Cache容量為16KB,每字塊有16個字，每字32位。

(1)若Cache采用直接相聯(lián)映像，求出主存地址字段中各段的位數(shù)。

(2)若Cache采用四路組相聯(lián)映像，求出主存地址字段中各段的位數(shù)。

第2頁(共7頁)

試題：學號：姓名

3.某機有五個中斷源，按中斷響應的優(yōu)先順序由高到低為LO,L1,L2,L3,L4,W

求優(yōu)先順序改為L3,L2,L4,L0,Lh寫出各中斷源的屏蔽字。

屏蔽字

中斷源

01234

LO

LI

L2

L3

L4

4.某機主存容量為4Mxi6位，且存儲字長等于指令字長，若該機的指令系統(tǒng)

具備120種操作。操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、立即、相對四種尋址方

式。

(1)畫出一地址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；

(3)一次間址的尋址范圍；

(4)相對尋址的尋址范圍。

第3頁(共7頁)

試題：學號：姓名

四(6分)

設(shè)階碼取3位，尾數(shù)取6位(均不包括符號位)，按浮點補碼運算規(guī)則

5

計算[2x-^-J+[24X(--^-)J

D10

五、畫出DMA方式接口電路的基本組成框圖，并說明其工作過程（以輸入設(shè)備

為例）。（8分）

第4頁（共7頁）

試題:學號:姓名

六（10分）設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用例作訪存控制信

號，用R/而作讀寫控制信號，現(xiàn)有下列存儲芯片：

RAM：1KX8位、2KX4位、4KX8位

ROM：2KX8位、4KX8位

以及74138譯碼器和各種門電路（自定），畫出CPU與存儲器連接圖。要求:

（1）最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，與其相鄰2K地址空間為用戶

程序區(qū)。

（2）合理選用上述存儲芯片，說明各選幾片？寫出每片存儲芯片的地址范

圍。

（3）詳細畫出存儲芯片的片選邏輯。

AiAoAiAo

PD/Progr—ROM?—

WE

第5頁（共7頁）

試題:學號:姓名

第6頁（共7頁）

試題：學號：姓名

七、假設(shè)CPU在中斷周期用堆棧保存程序斷點，且進棧時棧指針減一，出棧時

棧指針加一。試寫出中斷返回指令（中斷服務程序的最后一條指令），在取指階

段和執(zhí)行階段所需的全部微操作命令及節(jié)拍安排。若采用微程序控制，則還需要

增加哪些微操作。（10分）

八、除了采用高速芯片外，從計算機的各個子系統(tǒng)的角度分析，指出6種以上提

高整機速度的措施。（8分）

第7頁（共7頁）

計算機組成原理試題答案

一、填空（12分）

1.127；1/512；-1/512-1/32768；-128。

2.基地址；形式地址；基地址；形式地址。

3.訪存沖突；相關(guān)問題。

4.300ns；310nso

5.指令周期；機器周期；節(jié)拍。

二、名詞解釋（8分）

I.微程序控制

答：采用與存儲程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機器指令編寫成一個

微程序，每一個微程序包含若干條微指令，每一條指令包含一個或多個微操作命令。

2.存儲器帶寬

答：每秒從存儲器進出信息的最大數(shù)量，單位可以用字/秒或字節(jié)/秒或位/秒來表示。

3.RISC

答：RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機，通過有限的指令條數(shù)簡化處理器設(shè)計，已達到提高系統(tǒng)

執(zhí)行速度的目的。

4.中斷隱指令及功能

答：中斷隱指令是在機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成

的一條指令，其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。

三、簡答（18分）

1.答：

總線在完成一次傳輸周期時，可分為四個階段：

?申請分配階段：由需要使用總線的主模塊（或主設(shè)備）提出申請，經(jīng)總線仲裁機構(gòu)決

定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）

的存儲地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動參與本次傳輸?shù)膹哪K；

?傳數(shù)階段：主模塊和從模塊進行數(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；

?結(jié)束階段：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)。

2.答:

（1）若Cache采用直接相聯(lián)映像：

字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。

Cache中含有256個字塊，所以字塊地址位數(shù)c=8。

主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。

主存字塊標記位數(shù)t=6。

（2）若Cache采用四路組相聯(lián)映像，

字塊中含64個字節(jié)，字塊的位數(shù)為b=6。

每組含有四個字塊，每組含256個字節(jié)。

Cache中含有64個字塊，所以組地址位數(shù)q=6。

主存容量為1M字節(jié)，總位數(shù)為20。

主存字塊標記位數(shù)t=8?

3.答：

設(shè)屏蔽位為“1”時表示對應的中斷源被屏蔽，屏蔽字排列如下:

屏蔽字

中斷源

23

L001000

L100000

L211001

L311101

L411000

4.答:

(1)指令字長16位，操作碼為7位，尋址特征位2位，地址碼7位;

(2)-64-63；

(3)216；

(4)216.

四(6分)

答：

被加數(shù)為0,101;0.100100,[x]fr=00,101;00.100100

加數(shù)為0,100;1.010100,[y]fr=00,100;11.010100

(1)對階：

[△j]fr=[jjfr-Uy]tt=00,101+11,100=00,001

即△j=l,則y的尾數(shù)向右移一位，階碼相應加1,即

[y]5^00,101;11.101010

②求和

+

[sxrtsyr=[sj+5兒

=00.100100+11.101010

=00.001110

即[x+y]tt=00,101;00.001110

尾數(shù)出現(xiàn)“00.0”，需左規(guī)。

③規(guī)格化

左規(guī)后得[x+y]tt=00,011;00.111000

.,?|x+y]fr=00,111;00.111000

五(8分)

答：DMA方式接口電路的基本組成框圖如下：

中^

1

斷數(shù)據(jù)線地址域

A

HLD請

⑦

求—⑤

DMA

中

主

控

斷

制

機

存

邏

構(gòu)

輯

接口

DMA

：

如下

操作

具體

例，

輸入為

以數(shù)據(jù)

”（如

器“滿

寄存

緩沖

示數(shù)據(jù)

中，表

BR

存器

沖寄

據(jù)緩

的數(shù)

DMA

字到

入一個

設(shè)備讀

①從

字）；

一個

裝成

，組

字節(jié)

一個

讀入

則一次

的，

向字符

是面

設(shè)備

果I/O

；

EQ）

求（DR

發(fā)請

接口

DMA

備向

②設(shè)

）；

（HRQ

制權(quán)

線控

請總

PU申

向C

接口

MA

③D

口；

A接

給DM

權(quán)交

控制

總線

許將

示允

，表

信號

DA

回HL

U發(fā)

④CP

線；

址總

送地

地址

主存

中的

寄存器

存地址

A主

DM

⑤將

：

準備

字做

下一個

為交換

,并

ACK）

期（D

A周

個DM

予一

已被授

知設(shè)備

@通

線；

數(shù)據(jù)總

內(nèi)容送

存器的

沖寄

據(jù)緩

A數(shù)

DM

⑦將

；

操作

作寫

儲器

令存

⑧命

值；

計數(shù)

和字

存地址

修改主

（9）

向

），則

溢出

數(shù)器

（字計

束，

己結(jié)

送；若

續(xù)傳

則繼

束，

未結(jié)