计算机组成原理常考计算题(共26页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上1. 机器数字长为8位(含1位符号位),当X= -127 (十进制)时,其对应的二进制表示,(X)原表示,(X)反表示,(X)补表示,(X)移表示分别是多少?二进制表示为 -X原 = X反 = X补 = X移 = 2. 已知x=0.1011,y=-0.0101,求x+y=?,x-y=? x补=00.1011 x补=00.1011 +y补=11.1011 +-y补=00.010100.0110 01.0000 x+y=+0.0110 x-y产生溢出3. 用16k8位的SRAM芯片构成64K16位的存储器,要求画出该存储器的组成逻辑框图。存储器容量为64K16位,其地址线
2、为16位(A15A0),数据线也是16位(D15D0)SRAM芯片容量为16K8位,其地址线为14位,数据线为8位,因此组成存储器时须字位同时扩展。字扩展采用2 :4译码器,以16K为一个模块,共4个模块。位扩展采用两片串接。4. 提高存储器速度可采用哪些措施,请说出至少五种措施。措施有:采用高速器件,采用cache (高速缓冲存储器),采用多体交叉存储器,采用双端口存储器,加长存储器的字长。5. 若机器字长36位,采用三地址格式访存指令,共完成54种操作,操作数可在1K地址范围内寻找,画出该机器的指令格式。操作码需用6位,操作数地址码需用10位。格式如下 6 10 10 10OPD1 D2
3、D3OP:操作码6位D1 :第一操作数地址,10位D2 :第二操作数地址,10位D3 :第三操作数地址,10位6. 举例说明存储器堆栈的原理及入栈、出栈的过程。所谓存储器堆栈,是把存储器的一部分用作堆栈区,用SP表示堆栈指示器,MSP表示堆栈指示器指定的存储器的单元,A表示通用寄存器。入栈操作可描述为(A)MSP,(SP-1)SP出栈操作可描述为(SP+1)SP,(MSP)A7. 试画出三总线系统的结构图。8. 若显示工作方式采用分辨率为1024768,颜色深度为3B,桢频为72Hz,计算刷新存储器带宽应是多少?解:刷存所需带宽=分辨率每个像素点颜色深度刷新速率,故刷存带宽为:10247683
4、B72/s=KB/s=162MB/s.1. 求十进制数-113的原码表示,反码表示,补码表示和移码表示(用8位二进制表示,并设最高位为符号位,真值为7位)。 原码 反码 补码 移码 2. 某机指令格式如图所示:OP X D 15 10 9 8 7 0 图中X为寻址特征位,且X=0时,不变址;X=1时,用变址寄存器X1进行变址;X=2时,用变址寄存器X2进行变址;X=3时,相对寻址。设(PC)=1234H,(X1)=0037H, (X2)=1122H,请确定下列指令的有效地址(均用十六进制表示,H表示十六进制) (1)4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)672
5、3H(1)0020H (2)1166H (3)1256H (4)0058H (5)1257H3. 将十进制数354 转换成二进制数、八进制数、十六进制数和BCD数。(1)(354 )10=(162.A)16 (2)(354 )10=(.1010)2 (3)(354 )10=(542.5)8 (4)(354 )10=(0.1)BCD4. 浮点数格式如下:1位阶符,6位阶码,1位数符,8位尾数,请写出浮点数所能表示的范围(只考虑正数值)。 最小值2-0. 最大值0.5. 现有一64K2位的存储器芯片,欲设计具有同样存储容量的存储器,应如何安排地址线和数据线引脚的数目,使两者之和最小。并说明有几种解
6、答。设地址线x根,数据线y根,则 2xy=64K2 若 y=1 x=17 y=2 x=16 y=4 x=15 y=8 x=14 因此,当数据线为1或2时,引脚之和为18 共有2种解答6. 异步通信方式传送ASCII码,数据位8位,奇校验1位,停止位1位。计算当波特率为4800时,字符传送的速率是多少?每个数据位的时间长度是多少?数据位的传送速率是多少?每个字符格式包含十个位,因此字符传送速率 4800波特/10=480字符/秒 每个数据位时间长度T=1/4800=0.208ms 数据位传送速率8480=3840位/秒7. 已知某8位机的主存采用半导体存储器,地址码为18位,采用4K4位的SRA
7、M芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用模块条形式,问:(1) 若每个模块条为32K8位,共需几个模块条?(2) 每个模块条内有多少片RAM芯片?(3) 主存共需多少RAM芯片?CPU需使用几根地址线来选择各模块?使用何种译码器?(2188)/(32k8)=8,故需8个模块(32k8)/(4k4)=16,故需16片芯片 共需816=128片芯片 为了选择各模块,需使用3:8译码器 即3根地址线选择模条。8. 画出中断处理过程流程图。中断处理过程流程图如图C2.1所示。 取指令 执行指令 否中断 是 响应中断关中断,即“中断屏蔽”置位 中 断转移到中断服务子程序 周 期 保存CPU现场 中设备
8、服务 断 服恢复CPU现场 务 子 程开中断,即“中断屏蔽”复位 序 图C2.11.# 已知:X=0.1011,Y=0.0101,求X/2补,X/4补X补,Y/2补,Y/4补,Y补解:X补 = 0.1011 X/2补 = 0.01011 X/4补 = 0. X补 = 1.0101Y 补 = 1.1011 Y/2补 = 1.11011 Y/4补 = 1. Y补 = 0.01012. 机器数字长8位(含1位符号位),若机器数为81(十六进制),当它分别表示原码、补码、反码和移码时,等价的十进制数分别是多少?原码: -1,补码: -127, 反码:-126,移码:+1。3. 用16K16位的SRAM
9、芯片构成64K32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。所需芯片总数(64K32)(16K16)= 8片 因此存储器可分为4个模块,每个模块16K32位,各模块通过A15、A14进行2:4译码 4. # 指令格式如下所示,其中OP为操作码,试分析指令格式特点: 15 10 7 4 3 0OP源寄存器目标寄存器 解:(1)操作数字段OP可以指定64种基本操作(2)单字长(16位)二地址指令(3)源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器(各指定16个),所以是RR型指令,两个操作数均在通用寄存器中(4)这种指令结构常用于算术/逻辑运算类运算指令,执行速度最快。5. CPU结构如图所示,其中一个累加
10、寄存器AC,一个状态条件寄存器和其它四个寄存器,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) 数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。 图C3.1答:(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)PCAR主存 缓冲寄存器DR 指令寄存器IR 操作控制器(3)存储器读:M DR ALU AC 存储器写:AC DR M6. 总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段?若采用同步定时协议,画出读数据的同步时序图。分五个阶段:总线请求,总线仲裁,寻址(目
11、的地址),信息传送,状态返回(或错误报告)。时序图:7. 举出三种中断向量产生的方法。(1)由编码电路实现,直接产生。 (2)由硬件产生一个“位移量”,再加上CPU某寄存器里存放的基地址 (3)向量地址转移法:由优先级编码电路产生对应的固定地址码,其地址中存放的是转移指令,通过转移指令可以转入设备各自的中断服务程序入口。8. CDROM光盘的外缘有5mm的范围因记录数据困难,一般不使用,故标准的播放时间为60分钟。请计算模式2情况下光盘存储容量是多少?解:扇区总数 = 60 60 75 = 模式2存放声音、图像等多媒体数据,其存储容量为 2336 /1024 /1024 = 601MB. 若浮
12、点数X的二进制存储格式为()16,求其32位浮点数的十进制值。解:将16进制数展开后,可得二进制格式为0 1000 0010 0110 1100 0000 0000 0000 000 S 阶码8位 尾数23位 指数e = 阶码-127 = - = = (3)10包括隐藏位1的尾数1.M = 1.011 0110 0000 0000 0000 0000 = 1.于是有 X =(-1)S1.M2e = +(1.)23 = +1011.011 = (11.375)102. 已知 X = -0.01111,Y = +0.11001, 求X补,-X 补,Y 补,-Y 补,X+Y=?,X-Y=?解:X补=
13、1.10001 -X 补=0.01111 Y 补=0.11001 -Y 补=1.00111 X补=11.10001 X补=11.10001 +Y补=00.11001 +-Y补=11.0011100.01010 10.11000X+Y=+0.01010 X-Y 结果发生溢出3. 设有一个具有20位地址和32位字长的存储器,问:(1)该存储器能存储多少个字节的信息?(2)如果存储器由512k8位的SRAM 芯片组成,需多少片?(3)需多少位地址作芯片选择? (1)应为32位字长为4B,220 = 1M = 1024K,存储器容量为2204B = 4MB,可存储4M字节的信息(2)SRAM芯片容量为
14、512K8位 = 512KB = 0.5MB 所需芯片数目为:4MB 0.5MB = 8片(3)因为219 = 512K,即芯片片内地址线19位,存储器容量为1M,地址线为20位,故需1位地址线作芯片片选选择(CS),用A19选第1个模块,用A19选第2个模块。4. 指令格式如下所是,其中OP为操作码字段,试分析指令格式特点。15 10 7 4 3 0 OP - 源寄存器基址存储器 位移量(16位)解:(1)双字长二地址指令,用于访问存储器(2)操作码字段OP为六位,可以指定64种操作(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(由基址寄存器和位移量决定),所以是RS型指令。
15、1. 用时空图法证明流水CPU比非流水CPU具有更高的吞吐率。5. 解: S1 S2 S3 S4WBEXIDIF 入 (a)指令周期流程图C4.1时空图法:假设指令周期包含四个子过程:取指令(IF)、指令译码(ID)、 执行运算(EX)、结果写回(WB),每个子过程称为过程段(Si),这样,一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下,数据从一个过程段流向相邻的过程段。 图C4.1(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C4.1(c)表示流水CPU的时空图。由于上一条指
16、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。2. 画出单机系统中采用的三种总线结构。6. 单总线结构:图C4.2双总线结构:图C4.3三总线结构:图C4.43. 某双面磁盘每面有220道,内层磁道周长70cm,位密度400位/cm,转速3000转/分,问:(1)磁盘存储容量是多少?(2)数据传输率是多少? 解:(1)每道信息量 = 400位/cm 70cm = 28000位 = 3500B 每面信
17、息量 = 3500B 220 = B 磁盘总容量 = B 2 = B(2)磁盘数据传输率(磁盘带宽)Dr = r N N为每条磁道容量 N = 3500B r为磁盘转速 r = 3000 转/60s = 50转/s 所以 Dr = 50/s 3500B = B/s4. 某刷新存储器所需的带宽为160MB/S。实际工作时,显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕,保留50%带宽用于其他非刷新功能。问刷存总带宽应为多少?为达到这样的刷存带宽,应采取何种技术措施? 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D
18、RAM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设X补 = X0.X1X2Xn,求证: X/2补 = X0.X0X1X2Xn 。证明: 因为 X = -X0 + Xi2-i所以 X/2 = -X0/2 + 1/2 Xi2-I = -X0 + X0/2 + 1/2 Xi2-i = -X0 + Xi2-(i+1) 由于X/2= -X0 + Xi2-(i+1)根据补码与真值的关系便有:X/2补 = X0.X0X1X2Xn 2. 某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1,低位来的进位信号为C0,请按串行进位方式
19、写出C4C3C2C1的逻辑表达式。 串行方式:C1 = G1 + P1C0 C2 = G1 + P2C1 C3 = G3 + P3C2 C4 = G4 + P4C3其中 G1 = A1B1 P1 = A1B1 G2 = A2B2 P2 = A2B2 G3 = A3B3 P3 = A3B3 G4 = A4B4 P4 = A4B43. 存储器容量为32字,字长64位,模块数m = 8,用交叉方式进行组织。存储周期T = 200ns, 数据总线宽度为64位,总线传输周期 = 50ns。问该存储器的带宽是多少?解:连续读出 m=8 个字的信息量是:q = 64位8 = 512位连续读出 8 个字所需的
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