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1、湖南科技大学计算机组成原理考试&答案10 / 10 作者: 日期:个人收集整理,勿做商业用途湖南科技大学20082009计算机组成原理考试试题(A)一、填空题(19 分)1、 计算机体系结构是指那些能被 程序员 所见到的计算机系统的 属性 。 即概念性的 结构 与 功能 特性2、存储器是计算机系统中的 记忆 设备,用来存放 程序 和 数据 。 3、控制器的基本功能是 取指 、 分析 和 执行 。 4、影响流水的三种相关是 结构 、 数据 和 控制 。 5、CU 的常见控制方式有 同步控制 、 异步控制 、 联合控制 以及 人工控制 等 4 种。 6、微指令格式通常分为 水平型 和 垂直型 两种
2、。 二、简答题(21 分) 1、系统总线有哪几类?通信总线的传输方式有哪几种?(5 分) 答:三类,数据总线、地址总线、控制总线;两种传输方式,串行、并行。2、组合逻辑设计有哪几个步骤?(3) 答:列出微操作命令的操作时间表,写出操作命令的最简逻辑表达式,画出微操作命令的逻辑图。3、请写出输入输出系统发展的 4 个阶段。 (4) 答:早期阶段;接口模块和DMA阶段;具有通道结构的阶段;具有I/O处理机的阶段。4、请对定点数和浮点数进行比较。答:当位数相同时,浮点数范围大,定点数精度高 ;当浮点数为规格化时,其相对精度远比定点数高;浮点数运算步骤多,运算速度更低,运算电路更复杂;溢出判断时,定点
3、数是对本身进行,浮点数是对阶码进行,溢出比率大大减小。5、设计指令格式应考虑哪些具体因素?(5) 答:操作类型,指令数及操作的难易程度;数据类型,确定哪些数据类型可以参与操作;指令格式,字长及各部分位数,地址是否可变;寻址方式,指令和数据的寻址方式;寄存器个数,直接影响到指令执行时间。三、名词解释(10 分) 1、总线 :2、DMA 技术: 3、硬件向量法: 4、CU 的控制方式: 5、流水加速比 :6、指令周期 :7、中断 :8、IR :9、寻址方式:10、通道控制字: 四、选择题(10 分) 1. 下列数中最大的数是_A_。 A、(10011001)2 B、(227)8 C、(98)16
4、D、(152)10 2. 在主存和 CPU 之间增加 cache 存储器的目的是_C_。 A. 增加内存容量 B. 提高内存可靠性 C. 解决 CPU 和主存之间的速度匹配问题 D. 增加内存容量,同时加快存取速度 3. 在指令的地址字段中,直接指出操作数本身的寻址方式,称为_B_。 A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 4. _D_表示法主要用于表示浮点数中的阶码。A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码 5. 运算器虽有许多部件组成,但核心部分是_B_。 A数据总线 B算术逻辑运算单元 C多路开关 D累加寄存器 6. 当采用_A_对设备进行编址情况下,不需
5、要专门的 I/O 指令组。 A.统一编址法 B.单独编址法 C.两者都是 D.两者都不是 7. EPROM 是指_D_。 A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器 8. 以下四种类型指令中,执行时间最长的是_C_。 A. RR 型 B. RS 型 C. SS 型 D.程序控制指令 . 某单片机的系统程序,不允许用户在执行时改变,则可以选用_B_作为存储芯片。 A. SRAM B. 闪速存储器 C. cache D .辅助存储器 10. CPU 主要包括_B_。 A.控制器 B.控制器、 运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU
6、 和主存 五、分析计算题(40 分) 1、CPU 执行一段程序时,cache 完成存取的次数为 1900 次,主存完成存取的次数为 100 次,已知 cache 存取周期为 50ns,主存存取周期为 250ns,求 cache/主存系统的 命中率、效率和平均访问时间。(9 分) 2、已知 X = -0.01111,Y = +0.11001,求X补,-X 补,Y 补,-Y 补, X+Y=?, X-Y=?(7 分) 3、设有一个具有 20 位地址和 32 位字长的存储器且按字编址,问:(9分) (1)该存储器能存储多少个字节的信息? (2)如果存储器由 512k8 位的 SRAM 芯片组成,需多少
7、片? (3)需多少位地址作芯片选择? 4、异步通信方式传送 ASCII 码,数据位 8 位,奇校验 1 位,停止位 1 位。计算当波特率 为 4800 时, 字符传送的速率是多少?每个数据位的时间长度是多少?数据位的传送速 率是多少?(6 分) 5、指令格式如下所示,OP 为操作码字段,试分析指令格式特点。(9 分) 15 OP 10 7 源寄存器 位移量(16 位) 4 3 基值寄存器答案(A)一、填空题(19分)答:1、程序员; 属性; 结构; 功能。 2、记忆; 程序; 数据。 3、取指; 分析; 执行。 4、结构(或资源); 数据; 控制(或转移) 。 5、同步控制; 异步控制; 联合
8、控制; 人工控制。 6、水平型; 垂直型。 二、简答题(21 分)1、答:三类:数据;地址;控制。 传输方式两种:串行;并行。 (3+2 分) 2、答:列出微操作命令的操作时间表; 写出微操作命令的最简单逻辑表达式; 画出微操作 命令的逻辑图。 (3) 3、答:早期阶段;接口模块和 DMA 阶段;具有通道结构的阶段;具有 I/O 处理机阶段; (4 分) 4、答:(每小题 1 分) (1)当位数相同时,浮点数范围大、定点数精度高。 (2)当浮点数为规格化时,其相对精度远比定点数高。 (3)浮点数运算步骤更多、运算速度更低、运算电路更复杂。 (4)溢出判断时,定点数对本身进行,而浮点数对阶码进行
9、判断,溢出比率大大减小。 5、答: (每小题 1 分) (1)操作类型:包括指令数及操作的难易程度; (2)数据类型:确定哪些数据类型可以参与操作; (3)指令格式:字长、各部分位数以及地址(码)是否可变; (4)寻址方式:指令和数据的寻址方式; (5)寄存器个数:直接影响指令执行时间。 三、名词解释(10 分,每小题 2 分) 1、总线:连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。 2、DMA 技术:Direct Memory Access;I/O 设备和主存之间有一条直接交换数据的通路。 3、硬件向量法:利用硬件产生向量地址,再由向量地址找到中断服务程序入口地址。 4、CU 的控制方
10、式:如何形成控制不同微操作序列所采用的时序控制方式。 5、流水加速比:指 m 段流水线的速度与等功能的非流水线的速度之比。 四、选择题(10*1 分) 答: A C B D B A D C B B 五、分析计算题(40 分) 1、解:命中率:h=Nc/(Nc+Nm)=1900/(1900+100)=0.95(3 分) r=tm/tc=250ns/50ns=5 效率:e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)0.95)=83.3%(3 分) (另一种答案:e=1/(r(1-h)+1)=1/(5*(1-0.95)+1)=1/1.25=80%) 平均访问时间:ta=tc/e=50ns/0.8
11、33=60ns(3 分) (另一种答案:ta=tc/e=50ns/0.8=62.5ns) 2、解:X补=1.10001 X+Y=+0.01010 X-Y =10.11000 -X 补=0.01111 Y 补=0.11001 溢出 -Y 补=1.00111 3、解: (1)应为 32 位字长为 4B,220 = 1M = 1024K,存储器容量为 2204B = 4MB,可存储 4M 字 节的信息(3 分)(2)SRAM 芯片容量为 512K8 位 = 512KB = 0.5MB 所需芯片数目为:4MB 0.5MB = 8 片(3 分)(3)因为 219 = 512K,即芯片片内地址线 19 位,存储器容量为 1M,地址线为 20 位,故需 1 位地址线作芯片片选选择(CS) ,用 A19 选第 1 个模块,用 A19 选第 2 个模块。(3分 ) 4、解: (1)每字符格式含十个位,因此字符传送速率=4800 波特/10=480 字符/秒(2 分)(2)每个数据位时间长度 T=1/4800=0.208ms(2 分) (3)数据位传送速率 8480=3840 位/秒(2 分) 5、解: (1)双字长二地址指令,用于