计算机组成原理练习 (1)-

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1、简答题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
(1 简述冯.诺依曼计算机的特点。
计算机由运算器存储器、控制器和输入设备输出设备五大部件组成 .指令和数据以不同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访 .指令和数据均用二进制码表示
.指令由操作码地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数所在存储器中的位置
.指令在存储器内按顺序存放。通常,指令是顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序
.机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器的数据通过运算器
2)列出计算机的主要硬件。 CPU I/O设备 及主存储器

3)简述总线的性能指标。
总线宽度 总线带宽 时钟同步/异步 总线复用 信号线数 总线控制方式 其他指标
4)请解释存储器的层次结构原理。

5)说明指令并行执行和串行执行的区别。
CPU计算机在宏观上是并行,微观上还是串行的。DOS是单任务的计算机,如果有2个以上的程序,只能等一个先执行完再执行下一个。WINDOWS是多任务的系统,它的并行也只是逻辑上的概念,任何一个时刻只有一个程序在执行,但是2个或2个以上的程序可以交替间隔的得到CPU处理时间,给人造成CPU并行处理2个程序的错觉。之所以设计成并行,是应为方面CPU速度太快。形象的说你听mp3的时候CPU在某一时刻已经为你准备好了可以播放5秒钟的数据并送到声卡,下面的5秒你可以用WORD打字修改字体,你边听音乐边打字的时候CPU就被交替处理这两个程序的数据,这种间隔你是感觉不出来的。
6)何谓奇偶校验?对于10110111奇校验如何使实现?
偶校验是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验,反之,称为偶校验

7)说明CPUI/O设备之间数据传送采用中断控制方式的特点。


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8)根据一条指令中地址码的数量,可将指令分为哪几种指令?

9)指令周期的基本概念?

10)将 10110001B 化为十进制数和十六进制数。

2、填空题 (每空1分,共20分)
1)运算器和控制器合称为( ,又称为计算机的( 2若十进制数为65则其对应的二进制数为( 16进制数为 3ALU RAM 分别是指( )和( )类型的存储器。
4)对于容量为8KB的存储器,寻址所需最小地址位数为( 。如果是按1字节数据传送,则数据线需要( )位。
5)一条机器指令中通常包含的信息有( )和( 6)运算器的技术指标一般用( )和( )表示。 7高速缓存Cache是设在 之间的一种存储器,其速度与
匹配,其容量与( )有关。
8 然后将计算机加工好的 还原为人能够读懂的(

3、计算题 (每小题4分,共20分)
1)某计算机字长16位,存储容量是64KB,按字节编址,则它的寻址范围是多少?


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2)求下列数中最小一个的:A.100101B B.508C.00100011BCD D.625H

3)设计器字长16,符号位1位。对于整数,当其分别代表无符号数、原码、补码和反码时,其对应的二进制数的表示范围是多少?

4在一个32位的总线系统中,总线的时钟频率为66MHz,假设总线最短传输周期为4个时钟周期,试计算总线的最大传输率。若想提高数据传输率,可采取什么措施?

5)若计算机的主存储器容量为1GB 也就等于多少个字节,需要多少根地址线寻址?


4、分析题 (共20分)
指令流水线有取指IF译码ID执行EX访存MEM写回寄存器WB五个过程段,共有10条指令连续输入此流水线。(1画出非流水处理的时空图,假设时钟周期为20ns 5分)(2 画出指令周期流程;5分) (3 画出流水处理的时空图(5分)(4 计算: 非流水线时执行10条指令的时间和流水线式完成10条指令的时间。效率提高多少?5分)



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一. 择题 (每小题1分,共10
1.计算机系统中的存贮器系统是指___D___ A RAM存贮器 B ROM存贮器 C 主存贮器
D cache、主存贮器和外存贮器
2.某机字长32位,其中1位符号位,31位表示尾数。若用定点小数表示,则最大正小数___B___
A +1 2-32 B +1 2-31 C 2-32 D 2-31 3.算术 / 逻辑运算单元74181ALU可完成__C____ A 16种算术运算功能 B 16种逻辑运算功能
C 16种算术运算功能和16种逻辑运算功能 D 4位乘法运算和除法运算功能 4.存储单元是指__B____
A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合 C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合;
5.相联存贮器是按____C__进行寻址的存贮器。
A 地址方式 B 堆栈方式 C 内容指定方式 D 地址方式与堆栈方式 6.变址寻址方式中,操作数的有效地址等于___C___ A 基值寄存器内容加上形式地址(位移量) B 堆栈指示器内容加上形式地址(位移量) C 变址寄存器内容加上形式地址(位移量) D 程序记数器内容加上形式地址(位移量) 7.以下叙述中正确描述的句子是:_AD_____
A 同一个CPU周期中,可以并行执行的微操作叫相容性微操作 B 同一个CPU周期中,不可以并行执行的微操作叫相容性微操作 C 同一个CPU周期中,可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 D 同一个CPU周期中,不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 8.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时_C_____ A 减少了信息传输量 B 提高了信息传输的速度 C 减少了信息传输线的条数 D 加重了CPU的工作量
9.带有处理器的设备一般称为__A____设备。
A 智能化 B 交互式 C 远程通信 D 过程控制

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10.某中断系统中,每抽取一个输入数据就要中断CPU一次,中断处理程序接收取样的数 据,并将其保存到主存缓冲区内。该中断处理需要X秒。另一方面,缓冲区内每存储 N 个数据,主程序就将其取出进行处理,这种处理需要Y秒,因此该系统可以跟踪到每 __A____次中断请求。
AN / NX + Y B. N / X + YN C .min[1 / X ,1 / Y] D. max[1 / X ,1 / Y]
二. 空题(每小题3分,共15分)
1.存储A.程序并按B.地址顺序执行,这是C.冯·诺依曼型计算机的工作原理。 2.移码表示法主要用于表示A. 浮点数的阶码E,以利于比较两个B. 指数的大小和 C. 对阶操作。
3.闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及A. 瞬时启动能力,为现有的B. 存储器体系结构带来巨大变化,因此作为C. 固态盘用于便携式电脑中。
4.微程序设计技术是利用A. 软件方法设计B. 操作控制的一门技术。具有规整性、可维护 性、C . 灵活性等一系列优点。
5衡量总线性能的重要指标是A. 总线带宽它定义为总线本身所能达到的最高B. 传输速PCI总线的带宽可达C. 264MB / S
. 10分)设机器字长32位,定点表示,尾数31位,数符1位,问:
1)定点原码整数表示时,最大正数是多少?最小负数是多少? 2)定点原码小数表示时,最大正数是多少?最小负数是多少? 解:1)定点原码整数表示:
最大正数: 0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111
数值 = 231 110

最小负数: 1 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 数值 = -231 110 2)定点原码小数表示: 最大正数值 = 1 2-31 10 最小负数值 = -1 2-31 10 3
四.9分)设存储器容量为32字,字长64位,模块数m = 4,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64位,总线周期τ = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
解:信息总量: q = 64 ×4 =256
顺序存储器和交叉存储器读出4个字的时间分别是:

t2 = m T = 4×200ns =8×107 (s
t1 = T + (m 1τ = 200 + 3×50 = 3.5 ×107 (s 顺序存储器带宽是:
W1 = q / t2 = 32 ×107 (位/ S 交叉存储器带宽是:
W2 = q / t1 = 73 ×107 (位/ S
五.9分)指令格式如下所示,OP为操作码字段,试分析指令格式特点。

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31 26 22 18 17 16 15 0
OP

源寄存器
变址寄存器
偏移量


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。



六.9分)已知某机采用微程序控制方式,其控制存储器容量为512×48(位),微程序在整个控制存储器中实现转移,可控制的条件共4个,微指令采用水平型格式,后继微指令地址采用断定方式,如图所示: 微命令字段 判别测试字段 下地址字段

←操作控制→ ←—————— 顺序控制 ————————→ 1 微指令中的三个字段分别应多少位?
2 画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。 解:1)假设判别测试字段中每一位为一个判别标志,那么由于有4个转移条件, 故该字段为4位(如采用字段译码只需3位),下地址字段为9位,因此控制存储器容量为512个单元,微命令字段是( 48 4 - 9 = 35 位。
2)对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如B1.2如下:其中微地址寄存器对应下地址字段,P字段即为判别测试字段,控制字段即为微命令子段,后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码,各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志(某一位为1,转移逻辑输出修改微地址寄存器的适当位数,从而实现微程序的分支转移。



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9分)画出PCI总线结构图,说明三种桥的功能。
解:PCI总线结构框图如图B1.3所示:
PCI总线有三种桥,即HOST / PCI桥(简称HOST桥)PCI / PCI桥,PCI / LAGACY桥。在PCI总线体系结构中,桥起着重要作用: 1 它连接两条总线,使总线间相互通信。
2
桥是一个总线转换部件,可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上,从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。
3)利用桥可以实现总线间的猝发式传送。


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9分)某机用于生产过程中的温度数据采集, 每个采集器含有8位数据缓冲寄存器一个,比较器一个,能与给定范围比较,可发出“温度过低”或“温度过高”的信号,如图B1.1所示。主机采用外设单独编址,四个采集器公用一个设备码,共用一个接口,允许采用两种方式访问:
1 定期巡回检测方式,主机可编程指定访问该设备中的某一采集器。
2 中断方式,当采集温度比给定范围过底或过高时能提出随机中断请求,主机应能判别是哪一个采集器请求,是温度过低或过高。
请拟定该接口中有哪些主要部件(不要求画出完整的连线图),并概略说明在两 种方式下的工作原理。
解:数据采集接口方案设计如图B1.4所示。 现结合两种工作方式说明上述部件的工作。 1)定期巡检方式
主机定期以输出指令DOA、设备码;(或传送指令)送出控制字到A寄存器,其中用四位分别指定选中的缓冲寄存器(四个B寄存器分别与四个采集器相应)。然后,主机以输入指令DIA、设备码;(或传送指令)取走数据。 2)中断方式
' 比较结果形成状态字A ,共8位,每二位表示一个采集器状态:00 正常 01 ' 10 过高。有任一处不正常(A 中有一位以上为“1)都将通过中断请求逻辑(内含
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请求触发器、屏蔽触发器)发出中断请求。中断响应后,服务程序以DIA、设备码;或传送指令)取走状态字。可判明有几处采集数据越限、是过高或过低,从而转入相应处理。

九.10分)机动题 十.10分)机动题


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本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/b79ef042f18583d0496459f9.html

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