2023年本科计算机组成期末试题A卷答案及评分标准.doc

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2023/2023学年第一学期期末考试试题（A卷）计算机组成使用班级： 07060641,07060642 总分得分一、选择题（10分） [每小题1分] 1、从器件角度看，计算机经历了四代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于______型计算机。 A 并行 B 冯.诺依曼 C 智能 D 实时解决 2、以下各项中不属于系统软件的是______。 A 操作系统 B 数据库管理系统 C 游戏软件 D 语言解决程序 3、在机器数______中，零的表达形式是唯一的。 A 原码 B 补码 C 移码 D 反码 4、某计算机字长为32位，其存储容量为16M×32位，其地址线和数据线的总和是______。 A 16 B 32 C 64 D 56 5、在多级存储体系中，“cache—主存”结构的作用是解决______的问题。 A 主存容量局限性 B主存与辅存速度不匹配 C 辅存与CPU速度不匹配 D主存与CPU速度不匹配 6、用某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。 A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接 7、当代CPU涉及______。 A 控制器 B 控制器、运算器、cache C 运算器和主存 D 控制器、ALU和主存 8、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。 A 每一条机器指令由一条微指令来执行 B 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 C 一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D 一条微指令由若干条机器指令组成 9、描述流水CPU基本概念不对的的句子是______。 A 流水CPU是以空间并行性为原理构造的解决器 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 10、在集中式总线仲裁中，______方式响应时间最快，______方式对电路故障最敏感。 A 菊花链 B 独立请求 C 计数器定期查询 D 都同样得分二、填空题（25分） [每个空1分] 1、为了实现运算器的速度，采用了______进位、______乘除法等并行技术。 2、形成指令地址的方式（即指令寻址方式）有______寻址和______寻址。 3、半导体SRAM靠______存贮信息，半导体DRAM则是靠______存贮信息。 4、计算机系统中，下列部件都可以存储信息：①主存②CPU内的通用寄存器③cache④磁带⑤磁盘。按照CPU存取速度排列，由快到慢依次为__________________________，其中，内存涉及______；属于外存的是______。 5、根据地址格式不同，虚拟存贮器分为_________、_________和_________三种。 6、在CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为_________，保存当前正在执行的指令的地址的寄存器为______，保存CPU访存地址的寄存器为______。 7、硬布线控制器的基本思想是:某一微操作控制信号是______译码输出, ______信号和______信号的逻辑函数. 8、在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为______。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息涉及数据、______、______信息。 9、总线有______特性、______特性、______特性、______特性，因此必须标准化。得分三、简答题（18分）[每小题6分] 1、DRAM为什么要进行定期刷新？刷新操作方式有哪两种？有何区别？本题分为三个小问题，分值及答案要点（1）DRAM为什么要进行定期刷新？（2）刷新操作方式有哪两种？（3）两种刷新操作方式有何区别？ 2、画出微程序控制器的原理框图，简述其各组成部分的作用。 3、简述中断解决过程。得分四、[本题10分] 设x= -16，y= -12，用原码（或补码）一位乘法或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。解法一：采用带求补器的补码阵列乘法器。设最高位为符号位，输入数据用补码表达： [x]补= 110000 [y]补= 110100 乘积符号位单独运算：xf⊕yf = 1⊕1 = 0 尾数部分算前求补器输出：| x | = 10000, | y | = 01100 1 0 0 0 0 × 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ＋ 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 乘积符号为0，算后求补器输出为, 最后补码乘积值为： [x·y]补= 0 补码的二进制数真值是：x·y = 1×27+1×26 = (+192)10 十进制数乘法验证：x·y = （-16）×（-12）= +192 解法二：采用原码一位乘法。设最高位为符号位，输入数据用补码表达：得分五、[本题9分] CPU执行一段程序时，cache完毕存取的次数为5000次，主存完毕存取的次数为500次。已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为200ns。求：（1）Cache 命中率H。（2）Cache/主存系统的访问效率e。（3）平均访问时间Ta。例6： CPU执行一段程序时，cache完毕存取的次数为1900次，主存完毕存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。解：命中率h = Nc /（Nc+Nm）= 5000/(5000+500) ≈ 0.91 r = tm / tc = 200ns/50ns = 4 cache/主存系统的效率e =1 / (r+(1- r)h) = 1/(4+(1-4)×0.91) ≈78.74% 平均访问时间ta= tc / e = 50ns / 0.7874 ≈ 63.5 ns 得分六、[本题9分] 一台解决机具有如下指令格式：。 5位 2位 4位 4位 OP X 源寄存器目的寄存器地址码其格式表白有16个通用寄存器（长度16位），X为指定的寻址模式，主存最大容量为128 K字。（1）假设不用通用寄存器也能直接访问主存的每一个操作数，并假设操作码域OP=5位，请问地址码域应当分派多少位？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作基址寄存器，请提出一种寻址方案，使得被指定的通用寄存器能访问1M的主存空间中的每一个单元。（9分）一台解决机具有如下指令格式：。 6位 2位 3位 3位 OP X 源寄存器目的寄存器地址其格式表白有8个通用寄存器（长度16位），X为指定的寻址模式，主存最大容量为256 K字 1）假设不用通用寄存器也能直接访问主存的每一个操作数，并假设操作码域OP=6位，请问地址码域应当分派多少位？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作基址寄存器，请提出一个硬件设计规则，使得被指定的通用寄存器能访问1M的主存空间中的每一个单元。解： 1）由于217=128K字，地址域=17位操作码域=5位指令长度=17+5+2+4+4=32位 2）此时指定的通用寄存器作为基值寄存器（16）位。但16位长度局限性以覆盖1M字地址空间，为此可将通用寄存器左移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地址空间的任意单元。得分七、[本题10分] 某机共有55个微命令，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含5、8、2、15、25个微命令。已知可鉴定的外部条件有三个，微指令字长28位。按水平型微指令格式设计微指令（规定微指令的下址字段直接给出后继微地址），并指出控制存储器的容量。例：某机共有52个微命令，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含5、8、2、15、22个微命令。已知可鉴定的外部条件有两个，微指令字长28位。（1）按水平型微指令格式设计微指令，规定微指令的下址字段直接给出后继微地址；（2）指出控制存储器的容量。解：（1）根据已知条件，应设5个控制字段，需分别提供6、9、3、16、26种状态，故应分别采用3、4、2、4、5位进行编码（共18位）；条件测试字段需要4种状态，使用2位编码。因此下址字段应取28-18-2=8位。微指令格式如下： 5个微命令 8个 2个 15个 25个 3个鉴定条件条件测试下址字段 3位 4位 2位 4位 5位 2位 8位（2）控制存储器容量为：256 × 28位得分八、[本题9分] 某磁盘存贮器转速为3500转/分，可用记录面6个，每毫米5道，每道记录信息为12KB，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：（1）磁盘存贮器的容量是多少？（2）磁盘数据传输率是多少？（3）平均等待时间是多少？（9分）某磁盘存贮器转速为3000转 / 分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：（3）磁盘存贮器的容量是多少？（4）磁盘数据传输率是多少？（5）平均等待时间是多少？解：（1）每道记录信息容量 = 12 KB 每个记录面信息容量 = 275×12KB 共有6个记录面，所以磁盘存储器总容量为： 6 ×275×12KB = 19800KB (3) 磁盘数据传输率 C = r · N r = 3500 / 60 ≈ 58.33 周 / 秒 N = 12 KB（信道信息容量） C = r · N = 350/6 × 12 KB = 700 KB / 秒（4）平均等待时间 = 1/(2r) = 1 / (2×3500/60) ≈ 0.00857 秒 = 8.57毫秒

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