计算机专业硕士研究生入学试题(组成原理)中国科学院计算技术研究所1998.1999.2000.2001

中国科学院计算技术研究所

一九九八年招收硕士学位研究生入学考试试题

试题名称：计算机原理及系统结构

一、填空（每空1分，共30分）

1、三种基本的逻辑运算是 与 、 或 和 非 运算，但从逻辑运算功能完备性看，仅需要单一的一种逻辑门电路就可以实现了，这种门电路是 与非 或 或非 。

2、动态MOS存储器的刷新方式通常可分为 集中式 和 分布式 两类。

3、主频为 16MHz的微处理器，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成，则存储器为“零等待”时，机器运行速度为 4 MIPS；若两个机器周期有一个访问存储器周期，需要插入两个时钟的等待时间，则机器运行速度为 2.67 MIPS。

4、Intel 80386处理器中主要功能部件包括 、 、 等；该处理器的指令预取队列长度为 字节。

5、计算机在存取和传送数据的过程中，常用的数据校验方法有 奇偶校验 、 海明码校验 和 CRC码校验 等。

6、有一字长为24位的浮点数，阶码6位用移码表示，尾 数18位用补码表示，基数为2，则非规格化数所能表示的数的范围为 - 263 ~ (1-2 -7 )*2 63 ，规格化正数所能表示的数的范围为 - 263 ~ (1-2 -7 )*2 63 。

7、设基址寄存器的内容为2000H，变址寄存器的内容为03A0H，指令的地址码部分为3FH，当前正在执行的指令所在地址为2B00H，则在考虑基址的前提下，变址寻址方式下访存的有效地址为 23DFH ，相对寻址方式访存的有效地址为 2B3FH 。

8、从数据流和指令流的角度来分类，计算机可分为

单指令流单数据流方式SISD 、 单指令流多数据流方式SIMD 、 多指令流单数据流方式MISD 和 多指令流单数据流方式MIMD 四种类型。

9、在多级存储体系中，虚拟存储器的主要功能是

解决容量与成本之间的矛盾（使计算机具有辅存的容量，接近于主存的速度和辅存的成本） ，Cache的主要功能是 解决速度与成本之间的矛盾（匹配主存与CPU之间的速度） 。

10、输入输出系统的数据传送控制方式包括 程序直接控制方式 、 程序中断控制方式 、 DMA控制方式 和 I/O通道控制方式 等。

二、选择题（四选一）（每题2分，共20分）

1、冯.诺依曼型计算机的基本工作方式是 a 。

a.控制流驱动方式

b.多指令流多数据流方式

C.微程序控制方式

d.数据流驱动方式

2、从用户观点看，评价计算机系统性能的综合参数是 b 。

a.指令系统

b.吞吐率

c.主存容量

d.主频率

3、适合于科学计算的数据表示形式为 d 。

a.字符串

b.定点数

c.二- 十进制数

d.浮点数

4、设浮点数阶的基数为8，尾数用模4补码表示。试指出 下列浮点数中哪个是规格化数。

a． 11.111000

b． 00.0001ll

c． 11.101010

d． 11.111101

c

5、在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是 a 。 a. 程序状态寄存器

b.累加寄存器

c.程序计数器

d.中断寄存器

6、磁盘存储器的记录方式一般采用 a 。

a.调频制

b.不归零制

c.调相制

d.归零制

7、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 b 。

a.一段机器指令组成的程序由一条微指令来执行

b.每条机器指令由一段微指令组成的微程序解释执行

c.每条机器指令由一条微指令来执行

d.一条微指令由若干条机器指令解释执行

8．在多道程序设计中，最重要的寻址方式是 a 。

a.相对寻址

b.间接寻址

c.立即寻址

d.按内容寻址

9、相联存储器的访问方式是 d 。

a．先进先出顺序访问

b．按地址访问

c．无地址访问

d．按内容访问 10、从以下有关RISC的描述中，选择正确的描述 d 。

a.为了实现兼容，各公司新设计的RISC计算机，是从 原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的。

b．早期的计算机比较简单，采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到了早期的情况。

c. RISC的主要目标是减少指令数，因此允许以增加每条指令的功能的方法来减少指令系统所包含的指令数。

d.以上说法都不对。

三、综合题（共50分）

1、现代高性能计算机的运算速度越来越高，其实现高性能的关键技术主要有两方面，它们是什么？并举例说明。（6分）

答：⑴ 改进器件工艺，减少芯片线宽，提高集成度与工作频率。

⑵ 改进计算机系统结构，并使各部件之间的速度匹配。

例如：采用多体交叉存储器和Cache，以协调cpu与存储器之间的速度匹配；采用操作重叠的流水线工作方式，以加快运算速度；采用多个通用寄存器组，以减少访存次数。

2、试设计出计算机指令系统中的八种指令操作，使得该指令操作集合具有基本算术运算、逻辑运算和控制功能的完备性，并加以简要说明。（8分）

算术运算可设计：1条加运算指令 1条减运算指令

1条左移指令 1条右移指令

算术乘可通过加运算和移位操作来实现

算术除可通过减运算和移位操作来实现

逻辑运算可设计：1条逻辑与指令 1条逻辑或指令 1条逻辑非指令

控制功能可设计：1条条件转移指令

3、某机的 16位单字长访内指令格式如下：（ 8分）

其中D为形式地址，用补码表示（其中一位为符号 位），I为直接/间接寻址方式：I＝1为间址，I＝0为直接寻址方式；M为寻址模式：0为绝对地址，1为基地址寻址，2为相对寻址，3为立即寻址；X为变址寻址。

设PC、Rx、Rb分别为指令计数器、变址寄存器和基址寄存器，E表示有效地址。试解答如下问题。

（1）在非间址情况下，写出各寻址方式计算有效地址的表达式。

答：直接寻址：E=D 相对寻址：E=PC+D 基址寻址：E=RB+D 立即寻址：D为操作数

（2）设基址寄存器为14位，在非变址直接基址寻址时，确定可寻址的存储器地址范围是多少？

答：可寻址范围为：214+27-1

（3）间接寻址时，若不允许多重间址，寻址范围是多少？若允许多重间址，寻址范围又是多少？

答：若不允许多重间址，寻址范围是216。

若允许多重间址，寻址范围是215。（有1位用来区分操作数和地址）

4、表一给出8条微指令I1～I8所包含的微命令控制信号。试设计微指令控制字段格式，要求所用控制位最少，而且保持微指令本身内在的并行性。（8分）

可设计为：

5、试用全加器和与非门，设计一种8421码十进制加法器。（10分）

可设计为：

6、设被除数绝对值小于除数绝对值，即|X| < |Y| ，商采用“末位恒置1”的舍入法。即[Q]补 = Q0Q1Q2...Qn-1，Rn为除法规则最后得到的余数。求证

[X]补 = [YQ]补 + [2-n Rn]补 （10分）

∵ |X| < |Y|

∴ 商无溢出，X = YQ + 2-n Rn [X]补 = [YQ]补 + [2-n Rn]补

中国科学院计算技术研究所

一九九九年招收硕士学位研究生入学考试试题

试题名称：计算机原理及系统结构

一、填空（每空1分，共30分）

1．为了实现中央处理器(CPU)对主存储器的读写访问，它们之间的连接线按功能划分应当包含 地址线 、 数据线 、 控制线 。

2．在浮点加法运算中，主要的操作内容及步骤是 对阶 、 尾数相加 和

规格化 。 3．从计算机系统结构的发展和演变来看，早期的计算机是以 运算器 为中心的系统结构，而近代的计算机是以 存储器 为中心的系统结构。

4．一条微指令可划分为 控制 字段和 下址 字段：微指令的基本格式可分为 水平型微指令 和 垂直性微指令 。

5．从广义上讲，计算机中引入并行性有三种基本途径，分别是 时间重叠 、 资源重复 和 资源共享 。

6．在多级存储体系中，Cache存储器的主要功能是 解决速度与成本之间的矛盾（匹配主存与CPU之间的速度） ，虚拟存储器的主要功能是

解决容量与成本之间的矛盾（使计算机具有辅存的容量，接近于主存的速度和辅存的成本） 。

7．设阶码8位（最左一位为符号位），用移码表示，尾数为24位（最左一位为符号位）。用规格化补码表示，则它所能表示的最大正数的阶码为

11111111 ，尾数为 011111111111111111111111 ：绝对值最小的负数的阶码为

00000000 ，尾数为 110000000000000000000000 。（以上回答均用二进制书写）。

8．在下列常用术语后面，写出相应的中文名称：

VLSI 超大规模集成电路

MPP 位平面阵列处理机

RISC 精简指令计算机

DMA 直接存储器存取

9．外设接口的主要功能是 在系统总线和1／O设备之间传输信号，提供缓冲作用，以满足接口两边的时序要求 。

10．在由n台计算机构成的并行计算机中，其运行程序的加速比一般都小于 n，其主要原因是

和

。

二、选择一个最恰当答案（每题2分，共20分）

l．在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目的是

（l）减少指令字长度

（2）增加指令子长度

（3）保持指令字长度不变而增加指令操作的数量 （4）保持指令字长度不变而增加寻址空间

2．用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是

（l）提高CPU主频

（2）扩大主存容量

（3）采用非冯·诺依蔓结构

（4）采用并行处理技术

3．下列体系结构中，最适合多个任务并行执行的体系结构是

（1）流水线向量机结构

（2）堆栈处理机结构

（3）共享存储多处理机结构

（4）分布存储多计算机结构

4．对于低速输入输出设备，应当选用的通道是

（l）数组多路通道

（2）字节多路通道

（3）选择通道

（4）DMA专用通道

5．在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是

（l）程序计数器

（2）累加寄存器

（3）中断寄存器