2024年本科计算机组成期末试题A卷答案及评分标准.doc

/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 实时处理
2、如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 语言处理程序
3、在机器数______中，零的表示形式是唯一的。
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”结构的作用是处理______的问题。
A 主存容量不足 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、用某个存储器中操作数的寻址方式称为______寻址。
A 直接 B 间接 C 存储器直接 D 存储器间接
7、当代CPU包括______。
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基本概念不正确的句子是______。
A 流水CPU是以空间并行性为原理结构的处理器
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是一个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 独立祈求 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，采取了______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，下列部件都能够存储信息：①主存②CPU内的通用存储器③cache④磁带⑤磁盘。按照CPU存取速度排列，由快到慢依次为__________________________，其中，内存包括______；属于外存的是______。
5、 依照地址格式不一样，虚拟存贮器分为_________、_________和_________三种。
6、在CPU中，保存目前正在执行的指令的存储器为_________，保存目前正在执行的指令的地址的存储器为______，保存CPU访存地址的存储器为______。
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包括数据、______、______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）[每题6分]
1、DRAM为何要进行定期刷新？刷新操作方式有哪两种？有何区分？
本题分为三个小问题，分值及答案要点
（1）DRAM为何要进行定期刷新？

（2）刷新操作方式有哪两种？

（3）两种刷新操作方式有何区分？

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、简述中断处理过程。

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：采取带求补器的补码阵列乘法器。
设最高位为符号位，输入数据用补码表示：
[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：采取原码一位乘法。
设最高位为符号位，输入数据用补码表示：

得分

五、[本题9分] CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次数为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。
（2Cache/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] 一台处理机具备如下指令格式：。
5位 2位 4位 4位
OP
X
源存储器
目标存储器
地址码
其格式表白有16个通用存储器（长度16位），X为指定的寻址模式，主存最大容量为128 K字。
（1） 假设不用通用存储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，指定的那个通用存储器用作基址存储器，请提出一个寻址方案，使得被指定的通用存储器能访问1M的主存空间中的每一个单元。

（9分）一台处理机具备如下指令格式：。
6位 2位 3位 3位
OP
X
源存储器
目标存储器
地址
其格式表白有8个通用存储器（长度16位），X为指定的寻址模式，主存最大容量为256 K字
1） 假设不用通用存储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，指定的那个通用存储器用作基址存储器，请提出一个硬件设计规则，使得被指定的通用存储器能访问1M的主存空间中的每一个单元。

解：
1） 因为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）此时指定的通用存储器作为基值存储器（16）位。但16位长度不足以覆盖1M字地址空间，为此可将通用存储器左移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，组成5个相斥类的微命令组，各组分别包括5、8、2、15、25个微命令。已知可判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（要求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，组成5个相斥类的微命令组，各组分别包括5、8、2、15、22个微命令。已知可判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，要求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）依照已知条件，应设5个控制字段，需分别提供6、9、3、16、26种状态，故应分别采取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个判定条件

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，可用统计面6个，每毫米5道，每道统计信息为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）平均等候时间是多少？

（9分）某磁盘存贮器转速为3000转 / 分，共有4个统计面，每毫米5道，每道统计信息为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） 平均等候时间是多少？

解：
（1） 每道统计信息容量 = 12 KB
每个统计面信息容量 = 275×12KB
共有6个统计面，因此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）平均等候时间 = 1/(2r) = 1 / (2×3500/60) ≈ 0.00857 秒 = 8.57毫秒