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1、姓 名一、密封线内不准答题。二、姓名、准考证号不许涂改，否则试卷无效。三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。四、试卷印刷不清楚。可举手向监考教师询问。学 号所在年级、班级密封注意 意：卷号：B总分核分人 二OO九二O一O学年第一学期期末考试计算机组成原理 试题 （07 计算机 专业用） 题号一二三四五六七八九十题分2016101011111111得分 注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。一 选择题 (每小题2分，共20分)1冯诺依曼机工作的基本方式的特点是_ B _。A 多指令流单数据流B 按地址访问并顺序执行指令C 堆栈操作D 存贮
2、器按内容选择地址2 若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是_C_。A 阶符与数符相同为规格化数B 阶符与数符相异为规格化数C 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数3 定点16位字长的字，采用2的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是_A_。A -215 +（215 -1） B -（215 1） +（215 1） C -（215 + 1） +215 D -215 +215 4 双端口存储器在_B_情况下会发生读/写冲突。 A. 左端口与右端口的地址码不同 B. 左端口与右端口的地址码相同 C. 左端口与右端口的数据码不 同
3、D. 左端口与右端口的数据码相同5 用某个寄存器中操作数的寻址方式称为_C_寻址。A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接6以下四种类型指令中，执行时间最长的是_C_。A.RR型指令 B.RS型指令 C.SS型指令 D.程序控制指令7. 描述PCI总线中基本概念不正确的句子是_C_。A HOST 总线不仅连接主存，还可以连接多个CPUB PCI 总线体系中有三种桥，它们都是PCI 设备C 从桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作D 桥的作用可使所有的存取都按CPU 的需要出现在总线上8计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时_C_。A 减少了信息传输量B 提高了
4、信息传输的速度C 减少了信息传输线的条数D 加重了CPU的工作量9计算机的外围设备是指_D_。A 输入/输出设备 B 外存储器C 远程通信设备 D 除了CPU 和内存以外的其它设备10. 中断向量地址是：_C_。A 子程序入口地址 B 中断服务例行程序入口地址C中断服务例行程序入口地址的指示器 D 中断返回地址二. 填空题 （每题2分，共16分）1按照总线仲裁电路的A_位置_不同，总线仲裁有B_集中式_仲裁和C_分布式_仲裁两种方式。2 在计算机术语中，将运算器、控制器、cache合在一起，称为A_中央处理器（CPU）_，而将B_CPU_和存储器合在一起，成为C_中央处理机（主机）_。3. 指
5、令格式是指令用A_二进制代码_表示的结构形式，通常由B_操作友_字段和C_地址码_字段组成。4. 条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是A_转移_指令。这类指令在指令格式中所表示的地址，表示要转移的是B_下一条指令_而不是C_操作数_。5CPU从A_主存_取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B_指令周期_。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的时间和是不同的，但在流水线CPU中要力求做到C_一致_。6 磁表面存储器主要技术指标有A._存储密度_，B. _存储容量_，C. _平均存取时间_，数据传输率。7 RISC机器一定是A_流水线_CPU，但后者不一定是RIS
6、C机器。奔腾CPU是B_流水线_CPU，但奔腾机是C_CISC_机器。8 （26）16 or（63）16 nor（135）8 的值为A. _（80）16_。三（10分）设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问：（1） 定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？（2） 定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？解：（1）定点原码整数表示：0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 最大正数： 数值 = （231 1）100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 0000 最大负数： 数值
7、= -（0）10 （2）定点原码小数表示： 最大正数值 = （1 2-31 ）10 最大负数值 = -（0 ）10四.（10分）某16位字长机器的指令结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 5 4 0OP目标寄存器源寄存器解：指令格式及寻址方式特点如下：（1） 二地址指令。（2） 操作码OP可指定26=64条指令。（3） 源和目标都是通用寄存器（可分别指定32个寄存器），所以是RR型指令，两个操作数均在寄存器中（4） 这种指令格式常用于算术逻辑类指令。五（11分）设存储器容量为32字，字长64位，模块数m = 4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 200n
8、s,数据总线宽度为64位，总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节的信息总量都是：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字节所需的时间分别是：顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：说明：由于题中并未明确说明连续读多少字节，所以字节数量不一定是4，只要公式正确，计算无误便可以。六（11分） 在流水CPU中，将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务，并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行，从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。请用时空图法证明这个结论的正确性。解 ：假设指令周期包含四个子过程：取指令（IF）、指
9、令译码（ID）、取操作数（EX）、进行运算（WB），每个子过程称为过程段（Si），这样，一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下，数据从一个过程段流向相邻的过程段。 S1 S2 S3 S4WBEXIF ID 入 出 图B18.4 图B18.4（B）表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。图B18.4（C）表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。比较后发现：流水C
10、PU在八个单位时间中执行了5条指令，而非流水CPU仅执行了2条指令，因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。七 （11分）设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用（低电平有效）作访存控制信号，作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：ROM（2K8位，4K4位，8K8位），RAM（1K4位，2K8位，4K8位）及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。要求：（1）最小4K地址为系统程序区，409616383地址范围为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。答：4k系统程序区选用2片2K8位ROM用户程序区选用3片4K8位RAM片选逻辑图如下： 八 （11分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次数为200次。已知cache存取周期为40ns，主存存取周期为160ns。求：1ache 命中率H，2Cache/主存系统的访问效率e，3平均访问时间Ta。解： 命中率 H = Nc/（Nc+Nm） = 5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96 主存慢于cache的倍率 R = Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率：（）+（）.平均访问时间 .n
