组成原理考研练习19

一、 选择题（每小题1分，共10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．下列数中最大的数是______。

A.（10011001）2 B.（227）8 C.（98）16 D.（152）10 3． 有关运算器的描述，______是正确的。

A.只做加法 B.只做算术运算 C.既做算术运算又做逻辑运算 D.只做逻辑运算 4． EPROM是指______。

A.读写存储器 B.只读存储器 C.闪速存储器 D.光擦除可编程只读存储器

5． 常用的虚拟存储系统由______两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表石存储器。

A.cache—主存 B.主存—辅存 C.cache—辅存 D.通用寄存器—主存 6． 二地址指令中，操作数的物理位置可以安排在______。

A.栈顶和次栈顶 B.两个主存单元 C.一个主存单元和一个通用寄存器 D.两个通用寄存器 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． 流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路所组成。和具备m个并行部件的CPU相

比，一个m段流水CPU______。

A.具备同等水平的吞吐能力 B.不具备同等水平的吞吐能力 C.吞吐能力小于前者的吞吐能力 D.吞吐能力大于前者的吞吐能力

9． 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.计数器定时查询

10．CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256色，则刷新存储器的容量是______。

A. 256KB B.2MB C.512KB D.1MB

二、 填空题（每小题3分，共15分）

1． 字符信息是A______数据，它处理B______领域的问题。国际上采用的字符系统是

七单元的C______码。 2． 闪速存储器能提供高性能、低功耗、字可靠性以及A______能力，为现有的B______

体系结构带来巨大变化，因此作为C______用于便携式电脑中。

3． 指令格式中，操作码字段表征指令的A______，地址码字段指示B______。微型机

中多采用C______混合方式的指令格式。

4． 并行处理技术已经成为计算机技术发展的主流。从原理上概括，主要有三种形式：

A______并行，B______并行，C______并行。

5． 总线有A______特性、B______特性、C______特性、D______特性，因此必须标准

化。

三、（10分）有两个浮点数

x=2(+01)2 ?(-0.111)2 Y=2(+01)2 ?(+0.101)2

设阶码2位，阶符1位，数符1位，尾数3位，用补码运算规则计算x-y的值。

四、（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200次。已知cache存取周期为40ns，主存存取周期为160ns。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。

五、（9分）某微机指令格式如下所示：

15 10 9 8 7 0 OP X D 格式中 D 为位移量，X为寻址方式特征值： X=00 , 直接寻址；

X=01, 用变址寄存器R1进行变址 X=10, 用变址寄存器R2进行变址 X=11, 相对寻址 设（PC）=1234H，（R1）=0037H,(R2)=1122H,(.H代表十六进制数)，请确定如下指令的有效地址：

（1）4420H (2) 2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H

六、（10分）某计算机的数据通路如图B19.1所示，其中M—主存， MBR—主存数据

寄存器， MAR—主存地址寄存器， R0-R3—通用寄存器， IR—指令寄存器， PC—程序计数器（具有自增能力）， C、D--暂存器， ALU—算术逻辑单元（此处做加法器看待）， 移位器—左移、右移、直通传送。所有双向箭头表示信息可以双向传送。 请按数据通路图画出“ADD（R1），（R2）+”指令的指令周期流程图。该指令的含义是两个数进行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中，目的操作数寻址方式为自增型寄存器间接寻址（先取地址后加1）。

图B19.1

七、（9分）某机器的中断系统采用一级链路排队，优先级别由设备距CPU的物理位置

决定（近高远低），如图B19.2所示。DVC0是扫描仪，DVC1是打印机，。如在某一时刻，

扫描仪和打印机均产生一个事件，试问IRQ线上的请求是由谁发出的？为什么？这个结论总是成立吗？

图B19.2

八、（9分）刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。实际工作时，显示适配器的几个功

能部件要采用刷新存储器的带宽。假定总带宽60%用于刷新屏幕，保留40%带宽用于其他非刷新功能。若显示工作方式采用分辨率为1024×1024，颜色深度为3B，刷新速率为72Hz，计算刷新存储器总带宽是多少？

九、（10分）设计一个启停控制电路，要求在一个CPU周期中产生T1—T4四个时钟周

期信号。(提示，机器一启动就会自动产生原始的节拍脉冲信号T1*-- T4*,但是只有在启动机器运行的的情况下，才允许时序发生器发出CPU工作所需的节拍脉冲T1—T4。)

十、（9分） 在流水处理中，把输入的任务分割为一系列子任务，并使各子任务在流水

线的各个过程段并发地执行，从而使流水处理具有更强大的数据吞吐能力。请用定量分析法证明这个结论的正确性。

一、 选择题

1．B 2．A 3．C 4．D 5．B 6．B，C， D 7．B 8．A 9．A ，B 10．D

二．填空题

1．A．符号 B．非数值 C．ASCⅡ码 2．A．瞬时启动 B．存储器 C．固态盘

3．A．操作特性与功能 C．操作数的位置 C．二地址、单地址、零地址 4．A．时间 B．空间 C．时间+空间

5．A．物理 B．功能 C．电气 D．时间

三、解：

1) 设Sx为x的尾数，Sy为y的尾数，则

Sx=(-0.111)2 [Sx]补=1.001 Sy=(+0.101)2 [Sy]补=0.101

又设Ex为x的阶码，Ey为y的阶码，则 Ex=(+01)2 ， [Ex]补=001 Ey=(+10)2， [Ey]补=010 2）对阶： Ex-Ey=(01)2-(10)2=（-01）阶码不相等，故小阶的尾数Sx右移一位，Sx=(-0.0111)2，2，

Ex阶码加1，则Ex=(10)2=Ey ，Sx经舍入后得Sx=(-0.100)2，对阶完毕。 x的补码浮点格式： 010 ，1100 y的补码浮点格式： 010 ，0101 3）尾数相减

[Sy]补=11.100 [-Sy]补=11.011 [Sx]补=11.100 + [Sy]补=11.011 [Sx-Sy]补= 10.111 4)规格化与舍入

尾数右移1位，最低有效位舍掉，阶码加1（右规）则 [Sx-Sy]补=11.011 [Ex]补=[Ey]补=011 规格化结果： 011，1011

四、解：① 命中率 H = Nc/（Nc+Nm） = 5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96

② 主存慢于cache的倍率 R = Tm/Tc=160Ns/40Ns=4

访问效率：

ｅ＝ １／［ｒ＋（１－ｒ）Ｈ］＝１／［４+（１－４）×０.９６］ ＝８９.３℅

③ 平均访问时间 Ｔａ＝Ｔｃ／ｅ＝４０／０.８９３＝４５nｓ

五、解

1）X=00 , D=20H ,有效地址E=20H

2) X=10 , D=44H ,有效地址E=1122H+44H=1166H 3) X=11 , D=22H ,有效地址E=1234H+22H=1256H 4) X=01 , D=21H ,有效地址E=0037H+21H=0058H 5) X=11 , D=23H ,有效地址 E=1234H+23H=1257H

六、解：“ADD （R1），（R2）+”指令是

SS型指令，两个操作数均在主存中。其中源操作

数地址在R1中，所以是R1间接寻址。目的操作数地址在R2中，由R2间接寻址，但R2的内容在取出操作数以后要加1进行修改。指令周期流程图如下：

送指令地址

图B19。3

七、解：当扫描仪和打印机同时产生一个事件时，IRQ上的请求是扫描仪发出的。因为

这种链路中排队的设备只有当其IEI为高时才能发出中断请求，且该设备有中断请求时，其IEO为低，因此其后面的设备就不可能发出中断请求信号。因此，当扫描仪和打印机同时产生一个事件时，只有扫描仪才能发出中断请求。 但如果扫描仪接口中的屏蔽触发被置位（禁止中断），则IRQ 上的请求信号将 是打印机发出的 。

八、刷新存储器容量＝分辨率×每个像素点颜色深度

＝1024×1024×3B＝3MB

刷新存储器带宽＝刷新存储器容量×刷新速率 ＝3MB×72/S＝216MB/S

刷新存储器的总带宽应为 216MB/S×100/60＝360MB/S

九．详细的电路图见下面图B19.4

T04

T1 T2 T3 T4 T01 T02 T03 T04 Q Q Cr D .。 R T40 图B19.4 CLR 启动 停机

图B19.4

十、解：设P1是有总延迟时间t1的非流水线处理器，故其最大吞吐量（数据带宽）为1/t1。

又设Pm是相当于Pi的m段流水线处理器。其中每一段处理线路具有同样的延迟时间tc，和缓冲寄存器延迟时间tr，这样Pm的每段总延迟时间为tc+tr，故Pm的带宽为

Wm=1/（tc+tr）。

如果Pm是将Pi划分成延迟相同的若干段形成的，则t1≈mti，因此Pi的带宽为

W1=1/（mtc）。

由此可得出结论：条件mtc>(tc+tr)满足，则Pm比Pi有更强的吞吐能力。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rrgd.html