2022年长江大学软件工程408计算机学科专业基础综合之计算机组成

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2017年长江大学软件工程408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研题库（一） (2)

2017年长江大学软件工程408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研题库（二） (9)

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第 2 页，共 36 页 2017年长江大学软件工程408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研题库

（一）

说明：①本资料为VIP 包过学员内部使用资料。涵盖了历年考研常考题型和重点题型。

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一、分析题

1． CTU 结构如图所示，其中有一个累加寄存器AC 、一个状态条件寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

（1）标明图中四个寄存器的名称。

（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。

（3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

【答案】（1））a 为数据缓冲寄存器DR , b 为指令寄存器IR ，c 为主存地址寄存器AR , d 为程序计数器PC 。

（2）主存M —缓冲寄存器DR —指令寄存器IR —操作控制器。

（3）存储器读：AR 先置数据地址，

图

存储器写：AR 先置数据地址，

2． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。

（1）指令顺序执行方式；

（2）指令流水执行方式。

【答案】（1）指令顺序执行方式如图1所示。

第 3 页，共 36 页 图1指令顺序执行方式

执行n 条指令的总时间为：

（2）指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水

线中同时有3 条指令在执行，故其中2T 是填满流水线的时间。

图2指令流水执行方式

3． 某光栅扫描显示器的分辨率为帧频为75Hz （逐行扫描），颜色为真彩色（24位），显示存储器为双端口存储器。回归和消隐时间忽略不计。

（1）每一像素允许的读出时间是多少？

（2）刷新带宽是多少？

（3）显示总带宽是多少？

【答案】（1）每一像素允许的读出时间为

（2）刷新带宽一分辨率×颜色深度×帧频

（3）显示总带宽=刷新带宽

4． 某计算机系统的内存储器由cache 和主存构成，cache 的存取周期为45ns ,主存的存取周期为200ns 。已知在一段给定的时间内，CPU 共访问内存4500次，其中340次访问主存。问：

（1）cache 的命中率是多少？

（2）CPU 访问内存的平均时间是多少纳秒？

（3）cache-主存系统的效率是多少？

【答案】（1）cache 的命中率

（2）CPU 访存的平均时间

（3）cache-主存系统的效率

第 4 页，共 36 页 5． 如图1所示的系统是A 、B 、C 三个设备组成的单级中断结构，它要求CPU 在执行完当前指令时转向对中断请求进行服务。现假设：

图 1

为查询链中每个设备的延迟时间；

分别为设备A 、B 、C 的服务程序所需的执行时间；

为保存现场和恢复现

场所需时间主存的工作周期TM 。试问：

①分析CPU 处理设备A 、B 、C 的服务程序所需的执行时间。

注意：“中断允许”机构在确认一个新中断之前，先要让即将被中断的程序的一条指令执行完毕。

②就这个中断请求环境来说，系统在什么情况下达到中断饱和？也就是说，在确保请求服务的三个设备都不会丢失信息的条件下，允许出现中断的极限频率有多高？

③如果将系统改为多级中断系统，极限频率如何变化

【答案】①中断处理过程和各时间段如图2所示。假定三个设备同时发出中断请求，那么依次分别处理设备C 、B 、A 时间如下：

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