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1、计算机组成原理本科生期末试卷 二一 选择题1 我国在_年研制成功了第一台电子数字计算机,第一台晶体管数字计算机于_年完成。A 1946, 1958 B 1950, 1968 C 1958,1961 D 1959, 19652 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_。A - 215 +(215 1) B -(215 1) +(215 1)C -(215 + 1) +215 D -215 +2153 定点计算机用来进行_。A 十进制数加法运算 ; B 定点数运算 ; C 浮点数运算 ; D 既进行定点数运算也进行浮点数运算;4 某DRAM芯片,其存储容量为512K8
2、位,该芯片的地址线和数据线数目为_。A 8, 512 B 512, 8 C 18, 8 D 19, 85 双端口存储器所以能高速进行读 / 写,是因为采用_。A 高速芯片 B 两套相互独立的读写电路 C 流水技术 D 新型器件6 二地址指令中,操作数的物理位置可安排在_。A 栈顶和次栈顶 B 两个主存单元 C 一个主存单元和一个寄存器 D 两个寄存器7. 描述流水CPU基本概念不正确的句子是_。 A.流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器 B.流水CPU一定是RISC机器 C.流水CPU一定是多媒体CPU D.流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术8描述Future bus+总线中基
3、本概念不正确的句子是_。A Future bus+ 总线是一个高性能的同步总线标准 ;B 基本上是一个异步数据定时协议 ;C 它是一个与结构、处理器、技术有关的开发标准 ;D 数据线的规模在32位、64位、128位、256位中动态可变 ;9CDROM光盘是_型光盘,可用做计算机的_存储器和数字化多媒体设备。 A 重写, 内 B 只读, 外 C 一次, 外 D 多次, 内10CRAY X-MP向量处理机采用了_个CPU。 A. 1 B. 4 C. 8 D.16二1对存储器的要求是A._,B._,C._。为了解决这方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构。2指令系统是表征一台计算机A._的重要因素,
4、它的B._和C._不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。3CPU中至少有如下六类寄存器A._寄存器,B._计数器,C._寄存器,通用寄存器,状态条件寄存器,缓冲寄存器。4.VESA标准是一个可扩展的标准,它除兼容传统的A._等显示方式外,还支持B._ 象素光栅,每像素点C._颜色深度。5中断处理要求有中断A._,中断B._产生,中断C._等硬件支持。6. 向量处理机属于A_级并行的机器,它能较好的发挥B_技术的特性,新型向量处理机采用了C_的体系结构。三假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数x,其中M=23位,E=8位,S=1位,其值表示为 :x =
5、 ( -1 )S ( 1.M ) 2E 128 问:其所表示的规格化的最大正数、 最小正数、 最大负数、 最小负数是多少? 四. 已知cache / 主存系统效率为85% ,平均访问时间为60ns,cache 比主存快4倍,求主存储器周期是多少?cache命中率是多少?五.某计算机的数据通路如图2所示,其中M主存, MBR主存数据寄存器, MAR主存地址寄存器, R0-R3通用寄存器, IR指令寄存器, PC程序计数器(具有自增能力), C、D-暂存器, ALU算术逻辑单元(此处做加法器看待), 移位器左移、右移、直通传送。所有双向箭头表示信息可以双向传送。请按数据通路图画出“ADD(R1),
6、(R2)+”指令的指令周期流程图。该指令的含义是两个数进行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中,目的操作数寻址方式为自增型寄存器间接寻址(先取地址后加1)。 图 2六.如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画出时序产生器逻辑图。七.某I / O系统有四个设备:磁盘(传输速率为500000位/ 秒),磁带(200000位/秒), 打印机(2000位/秒), CRT(1000位/秒),试用中断方式,DMA方式组织此I / O系统。(画出包括CPU部分总线控制在内的I / O方式示意图,并略作文字说明)。八下表列出某机的寻址方
7、式有效地址E的算法,请在第2行中填写寻址方式名称。序号寻址方式名称有效地址E算法说明(1)操作数在指令中(2)操作数在某寄存器内,指令给出寄存器号(3)E = DispDisp 为偏移量(4)E = (B)B为基址寄存器(5)E = (B) + Disp(6)E = (I) *S+ DispI为变址寄存器,S为比例因子(1,2,4,8)(7)E = (B) + (I) +Disp(8)E = (B)+(I)*S+Disp(9)指令地址=(PC)+DispPC为程序计数器九设有K(=4)段指令流水线,它们是取指令、译码、指令执行、存回结果,分别用S1、S2 、S3、S4过程段表示,各段延迟时间均
8、为t。1) 输入n条指令,画出指令流水线的时空图。标出执行第一条指令和执行后续各条指令的时间。2)推导流水线的加速比S,效率E的表达式。 本科生期末试卷二 答案 一选择题 1D 2A 3B 4D 5B 6B 7A B C 8A、C 9B 10B二填空题 1.A.容量大 B.速度快 C.成本低 ; 2.A.性能 B.格式 C.功能 ; 3.A.指令 B.程序 C.地址 ; 4 A.VGA B.12801024 C.24位 ;5.A.优先级仲裁 B.向量 C.控制逻辑 ;6. A. 指令 B. 流水线 C.多处理机0 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1
9、1三.解:(1)最大正数 x = 1 +(1 2-23 ) 21270 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00 (2)最小正数 x = 102-1281 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00 (3)最大负数 x = -102-1281 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11 (4)最小负数 x = - 1 + (1 2-23 ) 2127四、解:因为:ta = tc / e 所以 :tc = tae = 600.85 = 510ns (cache存取周期) tm
10、 = tcr =510 4 = 204ns (主存存取周期) 因为:e = 1 / r + (1 r )H 所以: H = 2.4 / 2.55 = 0.94五、解:“ADD (R1),(R2)+”指令是SS型指令,两个操作数均在主存中。其中源操作数地址在R1中,所以是R1间接寻址。目的操作数地址在R2中,由R2间接寻址,但R2的内容在取出操作数以后要加1进行修改。指令周期流程图如图B10.4 图B10.4六、解:节拍脉冲T1 ,T2 ,T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数,此时T1 = T2 =200ns ,T3 = 400 ns ,所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =
11、5MHZ 为了消除节拍脉冲上的毛刺,环型脉冲发生器采用移位寄存器形式。图B10.5画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关系,节拍脉冲T1 ,T2 ,T3 的逻辑表达式如下: T1 = C1C2 ,T2 = C2 ,T3 = C1 图 B 10.5七、解:I / O系统组成如图B10.6所示: 图 B 10.6根据设备传输速率不同,磁盘、磁带采用DMA方式,打印机、CRT 采用中断方式;因而使用了独立请求与链式询问相结合的二维总线控制方式。DMA 请求的优先权高于中断请求线。每一对请求线与响应线又是一对链式查询电路。八、1 立即2 寄存器3 直接4 基址5 基址+偏移量6 比例娈址+偏移量7 基址+变址+偏移量8 基址+比例变址+偏移量9 相对九解:1)n条指令进入流水线的时空图如下:2)顺序方式执行n条指令的总时间T0为 T0=ktn流水方式n条指令所需的总时间Tk为:Tk=(k+n-1)t 加速比S的表达式为S= = =效率E的表达式为 E= 式中分子部分是完成n条指令实际占用的时空图有效面积,分母部分是n条指令所用的总时间同k个流水段所围成的时空图总面积。1