计算机组成原理习题及答案.docx
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1、_简答题1.什么是存储程序原理?按此原理,计算机应具有哪几大功能?1.答:存储程序原理是用户事先编号的程序先存入主存中,然后CPU在从主存中取出指令、运行指令。按此原理,计算机应具有输入输出设备,即能把程序和数据通过输入输出设备送入主存中;还应具有存储设备,即内存能存储程序和数据;最后应具有控制器和运算器,即CPU能从主存中取出程序和数据,并按顺序一条一条取出、执行。2.存储器与CPU连接时,应考虑哪些问题?2.答:应考虑(1)合理选择存储芯片,要考虑芯片的类型和数量尽量使连线简单方便;(2)地址线的连接,将CPU地址线的低位与存储芯片的地址线相连,以选择芯片中的某一单元,儿高位则在扩充存储芯
2、片时用,用来选择存储芯片;(3)数据线的连接,CPU的数据线与存储芯片的数据线不一定相等,相等时可直接连接,不相等时要对存储芯片进行扩位,使其相等连接;(4)读/写控制线的连接,高电平为读,低电平为写;(5)片选线的连接,CPU的高位地址来产生片选信号。3.什么叫地址重叠区,什么情况下会产生地址重叠区?3.答:存储系统中的某些存储单元有多个地址,这种现象叫地址重叠区。原因是,存储系统是由多个芯片组成的,在产生片选信号时,如果只用部分高位地址来产生片选信号,则有一部分高位地址线没用,这样这部分地址线的值就不确定,可以为0也可以为1,所以存储芯片的地址空间也不确定了,出现了重复值,产生了地址重叠区
3、。4.什么叫“对准字”和“未对准字”,CPU对二者的访问有何不同?4.答:CPU访问的数据类型有字节,半字,字和双字。若字长为32位,则字节8位,半字16位,字32位,双字64位。对准字就是存储这四种数据类型时,字节的起始地址任意,半字的起始地址为2的倍数,字的起始地址为4的倍数,双字的起始地址为8的倍数。未对准字就是四种数据类型在存储时都任意,无论从哪个存储单元开始都可以。CPU访问对准字只要一个存储周期就行了,因为对准字都在同一行,能同时选中;访问未对准字需要多个存取周期,引文他们对应的存储单元可能不在同一行。5.中断周期的前和后各是CPU的什么工作周期,如何工作?5.答:中断周期的前一周
4、期是指令的执行周期,CPU根据指令的操作码,发出不同的操作指令完成指令的执行;中断周期的后一周期是取指周期,因为中断周期是指令周期的最后一个周期,若执行周期结束,有中断请求且符合中断执行的条件则进入中断周期,当中断周期结束时,就进入的下一条指令的取指周期,取指周期主要是根据程序计数器的值,从主存中把要执行的指令取到cpu中来分析、执行。6.为什么要设置总线标准,你知道目前流行的总线标准有哪些?6.答:总线标准可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。如果没有总线标准,各个设备之间如果要传送数据,就必须相互了解特征、属性,计算机系统内有多种设备,每个设备的特征都各不想通过,相互之间
5、传送数据都要有独立的数据线,这样数据线就很复杂,且设备的接口多。使用了总线标准,每个设备就只有一个接口接向总线,而不需要了解其他设备的接口特点。目前流行的总线标准有:EISAPCIUSBAGPRS232等等。计算器1.设某机有4个中断源A、B、C、D,其硬件排队优先次序为ABCD,现要求将中断处理次序改为DACB。(1)写出每个中断源对应的屏蔽字(2)按图时间轴给出的四个中断源的请求时刻,画出CPU执行程序的轨迹。设每个中断源的中断服务程序时间均为20us。1.答:(1)在中断处理次序改为DACB后,每个中断源新的屏蔽字如下:中断源屏蔽字A 1 1 1 0B 0 1 0 0C 0 1 1 0D
6、 1 1 1 12.请写出数据10110100110的海明码,用4位校验位,采用偶校验。根据海明码的定义有:D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 P4 D4 D3 D2 P3 D1 P2 P11 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0P1=D1D2D4D5D7D9D11=0100011=1P2=D1D3VD4D6D7D10D11=0101001=1P3=D2D3D4D8D9D10D11=1101101=1P4=D5D6D7D8D9D10D11=0101101=0所以,数据10110100110的海明码为1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1加上下划线为校验位。3.C
7、PU执行一段程序时,Cache完成存取次数为3800次,主存完成存取的次数为200次,已知Cache存取周期为50ns,主存为250ns,求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。3.解:命中率H=3800/(3800+200)=0.95平均访问时间为Ta=50*0.95+250*(1-0.95)=60ns效率e=50/60*100%=83.33%4.已知某8位机的主存采用半导体存储器,地址码为18位,若使用4K*4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用模块条的形式,问:(1)若每个模块条为32k*8位,共需几个模块条(2)每个模块内共有多少片RAM芯片(3)主存共需多少RAM芯片
8、?CPU如何选择各模块条?4.地址线为18位的8位机主存容量为218*8=256KB(1)共需8个模块板(2)每个模块板内有16片RAM芯片(3)主存共需128片RAM芯片,18根地址线分配如下:A11-A0作为4K*4位芯片本身的地址线;A14-A12作为模块板内片选地址,采用74LS138译码器,共8个输出,每个输出选择2片4K*4位的RAM芯片;A17-A15作为模块板的地址,用74LS138译码器,每个输出选8个模块板中的任一块。5.CPU执行一段程序时,Cache完成存取次数为5000次,主存完成存取的次数为200次,已知Cache存取周期为40,主存为160,求命中率,Cache/
9、主存系统的效率和平均访问时间。解:命中率H=Nc/(Nc+Nm)=5000/(5000+2000)=5000/5200=0.96主存慢于cache的倍率R=Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率:()+()./:2分平均访问时间.n6某磁盘存储器转速为3000 rpm,共有4个记录盘面,道密度为5 tpm,每道记录信息12288 B,最小磁道直径为230 mm,共有275道,求:(1)磁盘存储器的存储容量(2)最高位密度和最低位密度(3)磁盘数据传输率(4)平均等待时间(1)每道记录信息容量=12288B每个记录面信息容量=12288B*2754个记录面信息容量=12288B*275*4
10、=13516800B(2)最高位密度D1按最小磁道半径R1=115mm计算D1=12288/(2*3.14*115)=17 Bpm最低位密度D2按最大磁道半径R2计算R2=R1+(275/5)=115+55=170mmD2=12288/(2*3.14*170)=11.5 Bpm(3)磁盘数据传输率C=NrN为每道信息容量12288Br=3000 rpm=50r/sC=Nr=12288*50=614400Bps(4)平均等待时间=(1/50)/2=1/100 s=10ms7要求用128K16的SRAM芯片组成512K16随机存储器,用64K16的EPROM芯片组成128K16的只读存储器。试问:
11、(1)数据寄存器多少位?(2)地址寄存器多少位?(3)两种芯片各需多少片?(4)若EPROM的地址从00000H开始,RAM的地址从A0000H开始,写出各芯片的地址分配情况(1)芯片都是*16的,数据寄存器的位数为16位(2)存储器的总容量为512K+128K=640K,则需要220=1024K的地址才能把所有存储单元都能寻址。地址寄存器是20位;(3)128k*16组成512k*16,需要4片,64k*16组成128k*16,需要2片(4)按照题目的要求,地址信号和地址分配如下:A19 A18 A17 A16 A15-A00 0 0 0 0-0 EPROM1:00000H1FFFFH0 0
12、 0 1 1-10 0 1 0 0-0 EPROM2:20000H3FFFFH0 0 1 1 1-10 1 0 0 0-0 EPROM3:40000H5FFFFH0 1 0 1 1-10 1 1 0 0-0 EPROM3:60000H7FFFFH0 1 1 1 1-11 0 1 0 0-0 RAM1:A0000HAFFFFH1 0 1 0 1-11 0 1 1 0-0 RAM2:B0000HBFFFFH1 0 1 1 1-18CPU内有32个32位的通用寄存器,设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设指令字长等于机器字长,回答下列问题:(1)如果主存可直接或间接寻址,采用寄存器-存储器型指令,
13、能直接寻址的最大存储董建是多少?画出指令格式并说出各字段的含义。(2)在满足(1)的前提下,如果采用通用寄存器作基址寄存器,则上述寄存器-存储器型指令的指令格式有何特点?画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间?寄存器是32位,则机器字长为32位,指令字长等于机器字长为32位(1)指令格式为:OP 6寄存器号R 5形式地址A 2164种操作,则操作码需要6位;32个寄存器,则寄存器号需要5位;剩下21位为形式地址。直接寻址的最大空间为221=2M字(2)满足(1),采用寄存器-存储器型指令,寻址方式用基址寻址方式,则需要加上寄存器号,指令格式为:OP 6寄存器号1R 5寄存器号2R 5形
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