二十套计算机组成原理期末试卷及答案

入→ IF ID EX (a) 指令周期流程

WB (b) 非流水CPU时空图

(c) 流水CPU时空图

图C5.1

图C5.1（b）表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。

图C5.1（c）表示流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。

比较后发现：流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令，而非流水CPU仅执行2条指令，因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。

6. 解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个周期传送的数据量用D表示，根据总线带宽定义，有：

Dr = D/T = D×f = 4B×33×10/s = 132MB/s

7. 答：应当包括：内存地址计数器 字计数器 数据缓冲寄存器

“DMA请求”标志 “控制/状态”逻辑 中断机构 等逻辑构件 8. 解：刷存总带宽 160MB/S × 100/50 = 320MB/S 可采用如下技术措施：

（1）使用高速的DRAM芯片组成刷存 （2）刷存采用多体交叉结构

（3）加大刷存至显示控制器的内部总线宽度

（4）刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开

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期末试卷六

一．选择题（每小题1分，共20分）

1. 我国在______年研制成功了第一台电子数字计算机，第一台晶体管数字计算机于______年完成。

A. 1946，1958 B. 1950，1968 C. 1958，1961 D. 1959，1965

2. 目前大多数集成电路生产中，所采用的基本材料为______。 A. 单晶硅 B. 非晶硅 C. 锑化钼 D. 硫化镉 3. 下列数中最大的数是______。

A. （100110001）2 B. （227）8 C. （98）16 D. （152）10

4. ______表示法主要用于表示浮点数中的阶码。 A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码

5. 用32位字长（其中1位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是______。

-32 -31

A. 0≤│N|≤1-2B. 0≤│N|≤1-2

-30 -29

C. 0≤│N|≤1-2 D. 0≤│N|≤1-2 6. 定点运算器用来进行______。

A. 十进制数加法运算 B. 定点数运算

C. 浮点数运算 D. 即进行定点数运算也进行浮点数运算

7. 某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为____。

A. 64，16 B. 16，64 C. 64，8 D. 16，16 8. 闪速存储器称为______。

A. 光盘 B. 固态盘 C. 硬盘 D. 软盘

9. 二地址指令中，操作数的物理位置不可能安排在______。 A. 栈顶和次栈顶 B. 两个主存单元 C. 一个主存和一个寄存器 D. 两个寄存器

10. 堆栈寻址方式中，设A为累加寄存器，SP为堆栈指示器，Msp为SP 指示器的栈顶单元，如果操作的动作是：（A）→Msp，（SP）－1→SP，那么出栈操作的动作为： A. （Msp）→A，（SP）+1→SP B. （SP）+1→SP，（Msp）→A C. （SP）－1→SP，（Msp）→A D. （Msp）→A，（SP）－1→SP 11. 中央处理器（CPU）是包含______。 A. 运算器 B. 控制器

C. 运算器. 控制器和cache D. 运算器、控制器和主存储器 12. 指令寄存器的作用是______。

A. 保存当前指令的地址 B. 保存当前正在执行的指令 C. 保存下一条指令 D. 保存上一条指令

13. 下面描述的RISC机器基本概念中正确的表达是______。 A. RISC机器不一定是流水CPU B. RISC机器一定是流水CPU

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C. RISC机器有复杂的指令系统 D. CPU配备很少的通用寄存器

14. 在______的微型计算机中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。

A. 单总线 B. 双总线 C. 三总线 D. 多总线

15. 描述当代流行总线结构中基本概念不正确的句子是______。

A. 当代流行总线结构是标准总线

B. 当代总线结构中，CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连 C. 系统中只允许有一个这样的模块

D. PCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI 设备

16. 磁盘驱动器向盘片磁层记录时采用______方式写入。 A. 并行 B. 串行 C. 并—串行 D. 串—并行

17. 一台计算机对n个数据源进行分时采集，送入主存，然后分时处理。采集数据 时最好方案是使用______。

A. 堆栈缓冲区 B. 一个指针的缓冲区

C. 两个指针的单缓冲区 D. n个指针的n个缓冲区

18. 为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用______。 A. 通用寄存器 B. 堆栈 C. 存储器 D. 外存 19. 下述I/O控制方式中，_____主要由程序实现。 A. PPU（外围处理机） B. 中断方式 C. DMA 方式 D. 通道方式

20. 在下述指令中，______指令包含的周期数最多。

A. RR型 B. RS型 C. SS型 D. 零地址指令

二．填空题（每空1分，共20分）

1. 计算机软件一般分为两大类：一类叫A.______，另一类叫B.______。操作系统属于C.______类。

2. 一位十进制数，用BCD码表示需要A.______位二进制码，用ASCⅡ码表示需要B.______位二进制码。

3. 虚拟存储器指的是A.______层次，它给用户提供了一个比实际B.______空间大的多C.______空间。

4. 不同机器有不同的A.______，RISC指令系统是B.______指令系统的改进。 5. 流水CPU中的主要问题是A.______相关、B.______相关和C.______相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。

6. 总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻由A.______信号确定，总线周期的长度是B.______的。

7. 不同的CRT显示标准所支持的最大A.______和B.______数目是不同的。 8. 数组多路通道允许A.______个设备进行B.______型操作，数据传送单位是C.______。

三．简答题（每小题5分，共20分）

1. 主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 2. 集中式仲裁有哪几种方式？

3. 在计算机中，CPU管理外围设备有几种方式？

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4. 简要说明通用I/O标准接口SCSI的性能特点。

四．应用题（每小题5分,共40分）

1．用补码运算方法求x+y=？x-y=?

（1） x=0.1001 y=0.1100 （2） x=-0.0100 y=0.1001 2．[x]补+[y]补=[x+y]补

求证 ： -[y]补=[-y]补

3．设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：

（3） 该存储器能存储多少个字节的信息？

（4） 如果用512k×8位的SRAM组成，需多少片？ （5） 需要多少位地址作芯片选择？

4．某双面磁盘，每面有220道，已知磁盘转速r = 3000转/分。数据传输率为175000B/s。求磁盘总容量。

5．指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析指令格式特点。 18 12 11 10 9 5 4 0 OP ---------- 源寄存器 目标寄存器

6． 比较水平微指令和垂直微指令的优缺点。

7． 某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个

时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？

8． 用多路DMA控制器控制磁盘、磁带、打印机三个设备同时工作。磁盘以30μs的间

隔向控制器发DMA请求，磁带以45μs的间隔向控制器发DMA请求，打印机以150μs的间隔发DMA请求。请画出多路DMA控制器的工作时空图。

期末试卷六答案

一. 选择题

1. D 2. A 3. A 4. D 5. B 6. B 7. D 8. B 9. A 10. B 11. C 12. B 13. B 14. A 15. C 16. B 17. D 18. B 19. B 20. C

二. 填空题

1. 系统软件 应用软件 系统软件 2. 4 7

3. 主存---外存 主存 虚拟地址 4. 指令系统 CISC

5. 资源 数据 控制 6. 总线时钟 固定 7. 分辨率 颜色

8. 1（单） 传输 数据块

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三. 简答题

1. 存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。

存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。

2. 有三种方式：链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式。 3. 解：CPU管理外围设备有五种方式：

（1）程序查询方式 （2）程序中断方式

（3）直接内存访问（DMA）方式 （4）通道方式

（5）外围处理机方式

4. 解：（1）SCSI接口总线有8条数据线、1条奇偶校验线、9条控制线组成。使用50

芯电缆，规定了两种电气条件：单端驱动和差分驱动。 （2）总线时钟频率高。

（3）SCSI接口总线以菊花链形式最多可接8台设备。

（4）每个SCSI设备有自己唯一的设备号ID=0—7。ID=7的设备有最高优先

权，ID=0的设备优先权最低。采用分布式总线仲裁策略。

（5）SCSI设备是指连接在SCSI总线上的智能设备，即除主适配器HBA外，

其他SCSI设备实际是外设的适配器或控制器。

（6）SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至主机屏蔽了实际外设的固有物

理属性，设备间可用一套标准命令进行数据传送。 (7) SCSI设备间是一种对等关系，而不是主从关系。

四. 应用题

1. （1） [X]补 = 00.1001 [X]补 = 00.1001 + [Y]补 = 00.1100 + [-Y]补 = 11.0100 [X+Y]补 = 01.0101 [X-Y]补 = 11.1101

因为双符号位相异，结果发生溢出。 X-Y = -0.0011

（2）

[X]补 = 11.1100 [X]补 = 11.1100 + [Y]补 = 00.1001 + [-Y]补 = 11.0111 [X+Y]补 = 00.0101 [X-Y]补 = 11.0011 X+Y = +0.0101 X-Y = -0.1101 2. 因为 [x]补+[y]补=[x+y]补

令x = -y 代入，则有 [-y]补+[y]补=[-y+y]补 = [0]补 = 0 所以 -[y]补=[-y]补

3. 解：（1）32位字长为4B，2 = 1M = 1024K,存储器容量为2×4B = 4MB，可存储4M

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