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计算机组成原理试题 8 的答案 一、选择题共 20 分，每题 1 分1C2C3B4B5A6B7C8C9C10A11D12B13B14D15B16A17D18C19B20C二、填空共 20 分，每空 1 分1AA2127(1-223)B2129C2128(-21-223)D-21272A 顺序B程序计数器 C跳跃D指令本身3A90nsB280ns4AA增加B加 15A地址B数据C模 mDm6A保护现场B开中断C设备效劳D恢复现场 三、名词解释(共 10 分，每题 2 分)1微操作命令和微操作 答：微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制实现的最基 本操作。2快速缓冲存储器答：快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在 CPU 和主存之间增设的高速存储器， 它对用户是透明的。只要将 CPU 最近期需用的信息从主存调入缓存，这样 CPU 每 次只须访问快速缓存就可到达访问主存的目的，从而提高了访存速度。3基址寻址 答：基址寻址有效地址等于形式地址加上基址存放器的内容。4流水线中的多发技术答：为了提高流水线的性能，设法在一个时钟周期机器主频的倒数内产生更多 条指令的结果，这就是流水线中的多发技术。5指令字长 答：指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。 四、共 5 分计算题 答：A+B补1.1011110， A+B -17/64A-B补1.1000110， A-B 35/64 五、简答题共 20 分14 分答： 同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有 公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、 半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可 靠性最高。26 分，每写出一种给 1 分，最多 6 分 答：外围设备要通过接口与 CPU 相连的原因主要有：1一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号地址，通过接口可 实现对设备的选择。2I/O 设备种类繁多，速度不一，与 CPU 速度相差可能很大，通过接口可 实现数据缓冲，到达速度匹配。3I/O 设备可能串行传送数据，而 CPU 一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。4I/O 设备的入/出电平可能与 CPU 的入/出电平不同，通过接口可实现电 平转换。5CPU 启动 I/O 设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。6I/O 设备需将其工作状况“忙、“就绪、“错误、“中断请求等及 时报告 CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供 CPU 查询。 可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能包括缓冲、数据格式及电平的转换。35 分答：1在中断处理次序改为 D > A > C > B 后，每个中断源新的屏蔽字如下表所示。表各中断源对应的屏蔽字断源中A屏B蔽字CDA1110B0100C0110D11112根据新的处理次序，CPU 执行程序的轨迹如下列图所示。程序D 程序C 程序 B 程序 A 程序5 1020 3040 50 60 70 80 90t (ms)B D A C45 分答：1根据 IR 和 MDR 均为 16 位，且采用单字长指令，得出指令字长 16 位。 根据 105 种操作，取操作码 7 位。因允许直接寻址和间接寻址，且有变址存放器和 基址存放器，因此取 2 位寻址特征，能反映四种寻址方式。最后得指令格式为：727OPMAD其中OP 操作码，可完成 105 种操作；M 寻址特征，可反映四种寻址方式；AD 形式地址。这种格式指令可直接寻址 27 = 128，一次间址的寻址范围是 216 = 65536。2双字长指令格式如下：7 2 7OPMAD1AD2其中OP、M 的含义同上；AD1AD2 为 23 位形式地址。 这种格式指令可直接寻址的范围为 223 = 8M。3容量为 8MB 的存储器，MDR 为 16 位，即对应 4M×16 位的存储器。可采用双字长指令，直接访问 4M 存储空间，此时 MAR 取 22 位；也可采用单字长指 令，但 RX 和 RB 取 22 位，用变址或基址寻址访问 4M 存储空间。六、 共 15 分问答题18 分答：1由于 (PC) + 1PC 需由 ALU 完成，因此 PC 的值可作为 ALU 的一个源操 作数，靠控制 ALU 做1 运算得到 (PC) + 1，结果送至与 ALU 输出端相连的 R2， 然后再送至 PC。此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0PCMAR，1RT1M(MAR)MDR，(PC) + 1R2T2MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3R2PC2立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0Ad(IR)R1；立即数R1T1(R1) + (ACC)R2 ；ACC 通过总线送 ALUT2R2ACC；结果ACC27 分答：DMA 接口主要由数据缓冲存放器、主存地址计数器、字计数器、设备地址存放器、中断机构和 DMA 控制逻辑等组成。在数据交换过程中，DMA 接口的功能有：1向 CPU 提出总线请求信号；2当 CPU 发出总线响应信号后， 接管对总线的控制；3向存储器发地址信号并能自动修改地址指针；4向 存储器发读/写等控制信号，进行数据传送；5修改字计数器，并根据传送字数， 判断 DMA 传送是否结束；6发 DMA 结束信号，向 CPU 申请程序中断，报告一 组数据传送完毕。DMA 工作过程流程如下图。DMA请求DMA响应发送主存地址传送一个字修改地址指针 和字计数器测试传送否 是否结束？是DMA结束七、设计题共 10 分答：1主存地址空间分配。2 分A15A11A7A01 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 10 0 0 01 1 10 0 01 1 100 0 01üï1111011111111111ýï1111000000000000ïþï 最大 4K 2K×8 位 ROM 2 片1 1 11 1 10 0 00 0 00 1 10 0 00 0 01 1 11 1 10 0 00 0 01 1 11 1 10 0 00 0 01 1 11 1 10 0 00 0 011 1 11ü 相邻 4K 4K×4 位 RAM 2 片ý0þ0üïï最小 16K 8K×8 位 RAM 2 片0010000000000000ýï0011111111111111ïþ2根据主存地址空间分配最大 4K 地址空间为系统程序区，选用 2 片 2K×8 位 ROM 芯片；1 分 相邻的 4K 地址空间为系统程序工作区，选用 2 片 4K×4 位 RAM 芯片；1 分最小 16K 地址空间为用户程序区，选用 2 片 8K×8 位 RAM 芯片。1 分3存储芯片的片选逻辑图5 分+5VMREQA15A14A13A12A11A10G1 Y7 &G 2AG 2B &C & &B Y1 1 &A Y0A0CPU8K×8位8K×8位4K×4位4K×4位2K×8位2K×8位RAMRAMRAMRAMROMROMD7D4D3D0WRA14A15MREQA13A12A11G1 Y5 & G2AG2BCY4B AA10A9A0A10 A0 A9 A0 A9 A02K´8 位ROM1K´4 位RAM1K´4 位RAMD7D0D7D4D3D0WRD7 D4D3 D0