计算机组成原理复习题15及答案.doc

本科生期末试卷十五
一、 选择题（每小题1分，共10分）
1． 下列数中最大的数为______。
A.（10010101）2 B.（227）8
C.（96）8 D.（143）5
2． 设 32位浮点数中，符号位为1位，阶码为8位，尾数位为23位，则它所能表示的最大规格化正数为______。
A．+（2 – 2-23）×2+127 B．[1+（1 – 2-23）]×2+127
C．+（2 – 223）×2+255 D．2+127 -223
3． 四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合，具有如下进位传送功能______。
A.行波进位 B.组内先行进位，组间先行进位
C.组内先行进位，组间行波进位 D.组内行波进位，组间先行进位
4． 某计算机字长32位，其存储容量为8MB，若按字编址，它的寻址范围是______。
A. 1M B. 4MB C.4M D. 2MB
5． 以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传
输率最高的是______。
A.DRAM B.SRAM C.闪速存储器 D.EPROM
6． 位操作类指令的功能是______。
A.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测（0或1）
B.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态强置（0或1）
C.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置
D.进行移位操作
7． 操作控制器的功能是______。
A.产生时序信号 B.从主存取出一条指令 C.完成指令操作的译码
D.从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生有关的操作控制信号，以解释执行该指令
8． 采用串行接口进行七位ASCⅡ码传送，带有一位奇偶校验位为1位起始位和1位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送速率为______。
A.960 B.873 C.1371 D.480
9． 3.5英寸软盘记录方式采用____________。
A.单面双密度 B.双面双密度
C.双面高密度 D.双面单密度
10．通道对CPU的请求形式是______。
A.自陷 B.中断 C.通道命令 D.跳转指令
二、 填空题（每小题3分，共15分）
1． Cache是一种A______存储器，是为了解决CPU和主存之间B______不匹配而采用的一项重要的硬件技术。现发展为C______体系。
2． 一个较完善的指令系统应包含A______类指令，B______类指令，C______类指令，程序控制类指令，I/O类指令，字符串类指令，系统控制类指令。
3． 并行处理技术已经成为计算机发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段概括起来，主要有三种形式：A______并行；B______并行；C______并行。
4． 为了解决多个A______同时竞争总线，B______必须具有C______部件。
5． 磁表面存储器主要技术指标有：A______，B______，C______和数据传输速率。
三、（10分）设[X]补=01111，[Y]补=11101，用带求补器的补码阵列乘法器求出乘积
X·Y=？并用十进制数乘法验证。
四、（9分）指令格式如下所示。OP为操作码字段，试分析指令格式的特点。
31 26 22 18 17 16 15 0
OP —— 源寄存器 变址寄存器 偏移量

五、（9分）如图B15.1（A）是某SRAM的写入时序图，其中R/是读写命令控制线，R/线为低电平时，存贮器按给定地址把数据线上的数据写入存贮器。请指出图中写入时
图B15.1
序的错误，并画出正确的写入时序图。
六、（10分）如图B15.2是从实时角度观察到的中断嵌套。试问，这个中断系统可以实
图B15.2
行几重？并分析图中的中断过程。
七、（9分）证明：一个m段流水线处理器和具有m个并行部件的处理器一样具有同等水平的吞吐能力。
八、（10分）软盘驱动器使用双面双密度软盘，每面有80道，每道15扇区，每个扇区存储512B。已知磁盘转速为360转/分，假设找道时间为10-40ms，今写入38040B，平均需要多少时间？最长时间是多少？
九、（9分）试分析图B15.3所示写电流波形属于何种记录方式。
图B15.3
十（10分）硬布线控制器的指令周期，流程图如图B15.4所示。请写出RD、WE、LDAR、LDDR、LDAC、（+）、LDPC各控制信号逻辑表达式。（其中W1—W6为节拍电位信号，每个节拍电位包含T1—T4四个时钟周期信号。）
ADD
STA
LDA
RD
WE
RD
W1

W2

W3

PCàAR
MàDR
DR(OP)àIR
PC+1

取指周期
W4

W5

W6

DR(ADR)àAR
MàDR
DRàAC
DR(ADR)àAR
ACàDR
DRàM
DR(ADR)àAR
MàDR
AC(+)DRàAC
译码
RD
图B15.4

本科生期末试卷十五答案
一、 选择题
1．B 2．B 3．B 4 D 5．C
6．C 7．D 8．A 9．C 10．B
二、 填空题
1．A．高速缓冲 B．速度 C．多级cache体系
2．A．数据传送 B．算术运算 C．逻辑运算
3．A．时间 B．空间 C．时间+空间
4．A．主设备 B．控制权 C．总线仲裁
5．A．存储密度 B．存储容量 C．平均存取时间
三、解：设最高位为符号位，输入数据为[ x ]补 = 01111 [ y ]原 = 11101
[ y ]补 = 10011
算前求补器输出后： x = 1111 y = 1101
1 1 1 1
×　1 1 0 1
1 1 1 1
0 0 0 0 乘积符号位运算：
1 1 1 1 x0⊕y0 = 0⊕1 = 1
+ 1 1 1 1
　 1 1 0 0 0 0 1 1
算后求补级输出为00111101，加上乘积符号位1，最后得补码乘积值为
10011101 。
利用补码与真值的换算公式，补码二进制数的真值是：
x×y = -1×28 + 1×25 + 1×24 + 1×23 + 1×22 + 1×20 = -195
十进制数乘法验证： x×y = （+15）×（-13）= -195
四、解：（1）操作码字段为6位，可指定26 = 64种操作，即64条指令。
（2）单字长（32）二地址指令。
（3）一个操作数在源寄存器（共有16个），另一个操作数在存储器中（由变址寄存器内容 + 偏移量 决定），所以是RS型指令。
（4）这种指令结构用于访问存储器。
五、解：写入存贮器时时序信号必须同步。通常，当R/线加负脉冲时，地址和数据线的电平必须是稳定的。当R/线一达到逻辑0电平时，数据立即被存贮。因此，当R/线处于低态时，如果数据线改变了数值，那么存贮器将存贮新的数据⑤。同样，当R/处于低态时地址线发生了变化，那么同样的数据将存贮到新的地址（②或③）。正确的写入如下图

图B15.3
六、解：该中断系统可以实行5重中断，中断优先级的顺序是，优先权1最高，主程序运行于最低优先权（优先权为6）。图B15.2中出现了4重中断。
图B15.2中中断过程如下：
主程序运行到T1时刻，响应优先权4的中断源的中断请求并进行中断服务；到T3时刻，优先权4的中断服务还未结束，但又出现了优先权3的中断源的中断请求；暂停优先权4的中断服务，而响应优先权3的中断。到T4时刻，又被优先权2的中断源所中断，直到T6时刻，返回优先权3的服务程序，到T7时刻，又被优先权1的中断源所中断，到T8时刻，优先权1的中断服务完毕，返回优先权3的服务程序，直到T10优先权3的中断服务结束，返回优先权4的服务程序，优先权4的服务程序到T11结束，最后返回主程序。图中，优先权3的服务程序被中断2次，而优先权5的中断又产生。
七、解：设P1是有总延迟时间t1的非流水线处理器，故其最大吞吐量（数据带宽）为1/t1。又设Pm是相当于P1的m段流水线处理器。其中每一段处理线路具有同样的延迟时间tc，和缓冲寄存器延迟时间tr，故Pm的带宽为
Wm=1/（tc+tr）。
如果Pm是将P1划分成延迟相同的若干段形成的，则t1≈mtc，因此P1的带宽为
W1=1/（mtc）。
由此可得出结论：条件mtc>(tc+tr)满足时，Wm>W1，即Pm比P1有更强的吞吐能力。
八、解：每道存储容量为：15×512B = 7680B
磁盘转速为：360转 / 分 = 6转 / 秒
访存时间为：1 / 6 ×1000ms ×1/2 = 83.3 ms
写入一道数据需用（平均）：（10 + 40）/ 2 + 83.3 = 108.3ms
写入一道数据需用（最多）：40 + 83.3 = 123.3ms
写入数据所用道数：38040 ÷ 7680 = 5（道）
平均所需时间：108.3ms×5 = 541.5ms
最长时间 ：123.3ms×5 = 616.5ms
九、解：（1）是调频制（FM）；
（2）是改进调频制（MFM）；
（3）是调相制（PE）；
（4）是调频制（FM）；
（5）是不归零制（NRZ）；
（6）是“见1就翻制”（NRZ1）。
十、解：RD=W1+W5(LDA+ADD) ；电位控制信号
WE=W6·STA·T3 ；脉冲控制信号
LDAR=W1•T4+W4(LDA+STA+ADD)T4 ；脉冲控制信号
LDDR=W2•T4+W5(LDA+STA+ADD)T4 ；脉冲控制信号
LDAC=W6•LDA•T4+W6•ADD•T4 ；脉冲控制信号
LDPC=W3•T4 ；脉冲控制信号
(+)=W6•ADD ；电位控制信号