北邮考研计算机组成原理专业课试卷4
- 格式：pdf
- 大小：178.69 KB
- 文档页数：11
研究生入学试卷三一.填空题（每小题3分，共18分）。
1.直接使用西文键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。
为此要解决汉字的A.___编码，汉字B.___,C. ___码等三种不同用途的编码。
2.多个用户共享主存时，系统应提供A.___。
通常采用的方法是B.___保护和C.___保护，并用硬件来实现。
3.多媒体CPU是带有A.___技术的处理器，它是一种B._______技术，特别适用于C.___处理。
4.衡量总线性能的重要指标是 A.___，它定义为总线本身所能达到的最高 B.___速率。
PCI总线的总线带宽可达C.___。
5.光盘是多媒体计算机不可缺少的外存设备。
按读写性质分，光盘有A.___,B. ___,C.___型三类光盘。
6.DMA技术的出现，使得A.___可以通过B.___直接访问C.___,同时，CPU可以继续执行程序。
二.（10分）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数x,其表示为x = (-1)S×(1.M)×2E-128问：它所能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？三．（11分）。
设X=X×2Xe ,Y=Y m×2Yem(1)写出浮点数四则运算的基本公式；（2）画出浮点运算器的逻辑结构图，并简要说明。
四．（10分）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：（1）cache/主存系统的效率。
（2）平均访问时间。
五．（10分）一台处理机具有如下指令格式２位６位３位３位X OP 源寄存器目标寄存器地址格式表明有８位通用寄存器（长度１６位），X指定寻址模式，主存实际容量为２５６k 字。
（１）假设不用通用寄存器也能直接访问主存中的每一个单元，并假设操作码域OP=6位，请问地址码域应分配多少位？指令字长度应有多少位？（２）假设X=11时，指定的那个通用寄存器用做基值寄存器，请提出一个硬件设计规划，使得被指定的通用寄存器能访问1M主存空间中的每一个单元。
六．（11分）图A3.1所示为双总线结构机器的数据通路，IR为指令寄存器，PC为程序计数器（具有自增功能），M为主存（受R/W信号控制），AR为主存地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器。
ALU由加减控制信号决定完成何种操作。
控制信号G控制的是一个门电路。
另外，线上标注有控制信号，例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号，R1o示寄存器R1的输出控制信号。
未标注的线为直通线，不受控制。
现有“ADD R2, R0”指令完成(R0) + (R2) →R0的功能操作。
请画出该指令的指令周期流程图，并列出相应的微命令控制信号序列。
假设该指令的地址已放入PC中。
图A3.1七．（10分）总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，请画出读数据的同步时序图。
八．（10分）刷新存储器（简称刷存）的重要性能指标是它的带宽。
实际工作中，显示适配器的几个功能部分要争取刷存的带宽。
假设总带宽50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。
（１）若显示工作方式采用分辨率为1024×768,颜色深度为3B，刷新频率为７２HZ,计算刷存总带宽应为多少？( 2 )为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施？九．（10分）请在下表中第二列、第三列填写简要文字对CISC和RISC的主要特征进行对比。
比较内容CISC RISC(1)指令系统(2)指令数目(3)指令格式(4)寻址方式(5)指令字长(6)可访存指令(7)各种指令使用频率(8)各种指令执行时间(9)优化编译实现(10)程序源代码长度(11)控制器实现方式(12)软件系统开发时间研究生入学试卷三答案一. 填空题1. A.输入 B.内码 C.字模2.A.存储保护 B.存储区域 C.访问方式3.A.MMX B.多媒体扩展结构 C.图象数据4.A.总线带宽 B.传输 C.264MB/S5.A.只读 B.一次 C.重写6.A.外围设备 B.DMA控制器 C.内存二. 解：（１）最大正数0 11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11X = [1+(1-2-23)]×2127（２）最小正数0 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00X=1.0×2-128（３）最小负数１111 111 11 111 111 111 111 111 111 111 11X== -[1+(1-2-23)]×2127（４）最大负数１00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00X=-1.0×2-128三．解：（1）浮点数四则运算基本公式：加法：X＋Y= (X m 2Xe-Ye + Y m)×2Ye (X e≤Y e)减法：X－Y= (X m 2Xe-Ye- Y m)×2Ye (X e≤Y e)乘法：X×Y= (X m×Y m) ×2Xe+ Ye除法：X÷Y=(X m÷Y m) ×2Xe-Ye(2)浮点运算器的逻辑结构图如图A3.2所示。
图A3.2为浮点运算器的结构图。
输入数据总线图A3.2该运算器由两个相对独立的定点运算器组成。
阶码部件只进行加、减操作，实现对阶（求阶差）和阶码加减法操作（E1±E2）。
尾数部分可进行加、减、乘、除运算，并与阶码部件协同完成对阶和规格化等功能。
尾数的加、减由加法器完成，尾数乘除由高速乘除部件完成。
寄存器M1,M2,M和积商寄存器本身具有移位功能，以便完成对阶和规格化等操作。
四．解：（１）命中率H = Nc / (Nc + Nm) = 1900 / (1900 + 100) = 0.95主存慢于cache的倍率r = tm / tc = 250ns / 50ns = 5访问效率 e = 1 / [r+(1-r)H] = 1 / [5+(1-5)]×0.95 = 83.3%（２）平均访问时间ta = tc / e = 50ns / 0.833 = 60 ns五．解：（１）因为218=256K，所以地址码域＝１８位, 操作码域＝６位指令长度＝18 + 3 + 3 + 6 + 2 = 32位（２）此时指定的通用寄存器用作基值寄存器（１６位），但１６位长度不足以覆盖1M字地址空间，为此将通用寄存器左移，４位低位补０形成２０位基地址。
然后与指令字形式地址相加得有效地址，可访问主存1M地址空间中任何单元。
六．解：ADD指令是加法指令，参与运算的二数放在R0和R2中，相加结果放在R0中。
指令周期流程图图A3.3包括取指令阶段和执行指令阶段两部分。
每一方框表示一个CPU周期。
其中框内表示数据传送路径，框外列出微操作控制信号。
o,G取R/W=1o,G2o,G0o,G，G七．解：总线的一次信息传送过程，大致分为如下五个阶段：请求指令，总线仲裁，寻址（目的地址），信息传送，状态返回（或错误报告）。
在同步定时协议中，事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定。
如图A3.4所示，总线周期从t0开始到t3结束。
在t0时刻，由CPU产生设备地址放在地址总线上，同时经控制线指出操作的性质（如读内存或读I/O设备）。
有关设备接到地址码和控制信号后，在t1时刻，按CPU要求把数据放到数据总线上，然后，CPU在时刻t2进行数据选通，将数据接收到自己的寄存器。
此后，经过一段恢复时间，到t3时刻，总线周期结束，可以开始另一个新的数据传送。
图A3.4八．解：（１）因为刷新所需带宽＝分辨率×每个像素点颜色深度×刷新速率所以1024×768×3B×72/S = 165888 KB/S = 162 MB/S刷新总带宽应为162MB/S × 100/50 = 324MB/S（２）为达到这样高的刷存带宽，可采取如下技术措施：使用高速DRAM芯片组成刷存刷存采用多体交叉结构刷存至显示控制器的内部总线宽度由３２位提高到６４位，甚至１２８位刷存采用双端口存储器，将刷新端口与更新端口分开。
九．解：比较内容CISC RISC⑴指令系统复杂、庞大简单、精简⑵指令数目一般大于200 一般小于100⑶指令格式一般大于4 一般小于4⑷寻址方式一般大于4 一般小于4⑸指令字长不固定等长⑹可访存指令不加限制只有LOAD/STORE指令⑺各种指令使用频率相差很大相差不大⑻各种指令执行时间相差很大绝大多数在一个周期内完成⑼优化编译实现很难较容易⑽程序源代码长度较短较长⑾控制器实现方式绝大多数为微程序控制绝大多数为硬布线控制⑿软件系统开发时间较短较长研究生入学试卷四一．填空题（每小题3分，共1８分）1.为了运算器构造的简单性，运算方法中算术运算通常采用A.___加减法，B.___乘除法或C.___乘除法。
2.相联存储器不是接地址而是按A.___访问的存储器，在cache中用来存放B.___在虚拟存储器中用来存放C.___。
3.RISC指令系统的最大特点是A.___，B.___固定，C.___种类少。
4.多媒体CPU以A.___为基础，极大地提高了计算机在B.___和C.___应用方面的功能。
5.磁盘存储器主要技术指标有存储密度，A.___，B.___，C.___。
6.ＤＭＡ方式采用以下三种方法A.___，B.___，C.___交替访存。
二．（10分）证明[x+y]移=[x]移+[y]补（mod 2n+1）三．（11分）已知x＝0.10011101, y＝0.1110，用不恢复余数阵列除法器求x／y＝？四．（10分）已知cache命中率Ｈ＝0.98，主存比cache慢４倍，已知主存存取周期为200ns，求cahce／主存系统的效率和平均访问时间五．（10分）某机的16位单字长访内指令格式如下：４２１１８ＯＰＭＩＸＤ其中Ｄ为形式地址，补码表示（其中一位符号位）；Ｉ为直接／间接寻址方式：Ｉ＝１为间接寻址方式，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，基地址寄存器，Ｅ为有效地址，请回答以下问题：（１）该指令格式能定义多少种不同的操作？立即寻址操作数的范围是多少？（２）在非间接寻址情况下，写出各计算有效地址的表达式；（３）设基址寄存器为１４位，在非变址直接基地址寻址时，确定存储器可寻址的地址范围；（４）间接寻址时，寻址范围是多少？（５）指出间接寻址的缺点。
