中石油大学 计算机组成原理A卷 -参考 答案
中国石油大学（北京）远程教育学院计算机组成原理试卷A学习中心：_姓名：_学号：_ 请按照学号尾数选答试卷:学号尾号为0、1、2、3的同学做A卷 学号尾号为4、5、6的同学做B卷学号尾号为7、8、9的同学做C卷一、选择题（共20分，每小题2分）1float 类型（即IEEE754单精度浮点数格式）能表示的最大正整数是_D_。A. 21262103 B. 21272104 C. 21272103 D. 212821042定点 16 位字长的字，采用原码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是_A_ 。A -32767+32767 B -32768+32767C -32769+32768 D -32768+327683如果浮点数用补码表示，则判断下列哪一项的运算结果是规格化数_C_。A. 1.11000 B. 0.01110 C. 0.01010 D. 1.010104 -19/64 的补码表示是_A_。A.1.101101 B.1.011111 C.1.000001 D.0.0111015. 相对寻址方式中，操作数的有效地址等于_A_ 。A 基址寄存器内容加上形式地址(位移量)B 变址寄存器内容加上形式地址C 堆栈指示器内容加上形式地址D 程序计数器内容加上形式地址6. 程序控制类指令的功能是_D_。A.进行算术运算和逻辑运算 B.进行主存与 CPU 之间的数据传送C.进行 CPU 和 I/O 设备之间的数据传送 D.改变程序执行的顺序7. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_B_。A. 每一条机器指令由一条微指令来执行B. 每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行C. 每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D. 一条微指令由若干条机器指令组成8 CPU 内通用寄存器的位数取决于_B_。A.存储器容量 B.机器字长 C.指令的长度 D.CPU 的管脚数9. 采用虚拟存储器的主要目的是_B_。A.提高主存储器的存取速度B.扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度C.提高外存储器的存取速度D.扩大外存储器的存储空间10周期挪用方式常用于_A_方式的输入/输出中 。ADMA B中断 C程序传送 D通道二、简答题（共30分，每小题3分）1.冯诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？它们各起什么作用？答：冯·诺依曼型计算机的思想是“存储程序”。按此思想设计的计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备与输出设备5大基本部件组成。2一个定点数有哪两部分组成，根据小数位置的不同，定点数有哪两种表示方法答：一个定点数有数符和数值位两部分组成，根据小数位置的不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。3. 为提高运算器的运行速度，可采用哪几种并行技术措施答：为了提高运算器的速度，可以采用（先行）进位、（阵列）乘除法、流水线等并行措施。4. 什么是指令周期答：指令周期是指一条微指令从控制存储器中取出来到执行完毕所需要的时间。5. 什么是微程序答：在微程序控制的计算机中，将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称为微指令。所以微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程序，而一个微程序就对应了一条机器指令。因此，一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简言之，一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。微指令格式大体分成两类:水平型微指令和垂直型微指令。6. 解释流水线答：流水线技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。在CPU中由56个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条指令分成56步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。7主存储器性能的主要参数有哪些答：主存储器性能的主要参数包括存储容量、存储速度（包括带宽、存取时间、存储周期等）。8简述虚拟存储器的工作原理答：（1）虚拟存储器是一个容量非常大的存储器的逻辑模型，不是任何实际的物理存储器。（2）它借助磁盘等辅助存储器来扩大主存容量，使之为更大或更多的程序所使用；（3）它指的是主存-外存层次（用硬盘充当主存），以透明的方式给用户提供了一个比实际主存空间大得多的程序地址空间。此时程序的逻辑地址叫作虚拟地址（虚地址），程序的逻辑地址空间叫作虚拟地址空间。9总线上的信息传送方式主要有哪两种答：串行传送，并行传送。10比较 DMA 和中断答：DAM方式和程序中断方式的区别为：从数据传送看程序中断方式靠程序传送DMA方式靠硬件传送；从CPU响应时间看程序中断方式在一条指令执行结束时响应而DMA方式在存取周期结束时CPU才能响应即将总线控制权让给DMA传送；程序中断方式有处理异常事件的能力DMA方式没有这种能力；程序中断方式需要中断现行程序故需保护现场DMA方式不必中断现行程序无需保护现场；DMA的优先级比程序中断高。三、应用题（共50分）1.（8分）计算：已知 x=0.10011， y= -0.10101，求：（1） x补， y补答： x补0.10011, y补=1.01011（2）用补码计算 x-y，同时指出结果是否溢出答：x补0.10011, -y补=0.10101 x-y补=x补+-y补 x补 00.10011 -y补 00.10101 x-y补 01.01000溢出判断：设X的符号为即00，y的符号为即00，运算结果的符号为即01，。则溢出逻辑表达式：V=XfYf, 若V0则无溢出；若V1有溢出,现在为1，故溢出。这里V1,所以溢出,结果大于等于+12.（7分）设机器字长16位，指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。15 12 11 9 8 6 5 3 2 0OP寻址方式寄存器寻址方式寄存器答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型； (2) 因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。3.（8分）解释流水线中都有哪些主要问题，其中数据相关有哪几种，举一例说明。答：流水线中有资源相关，数据相关、控制相关三种。其中数据相关包括：写后读（RAW）,读后写（WAR），写后写（WAW）三种，例如：指令1：ADD R1,R2,R3 ;(R2) + (R3)(R1)指令2：SUB R4,R1,R5 ; (R1) - (R5)(R4) 上述两条指令构成了写后读（RAW）相关。4.（12分）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？ CPU 如何选择各模块条？答：(218×8）/（32k×8）=8，故需8个模块(32k×8）/（4k×4）=16，故需16片芯片 共需8×16=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。5.（15分）某机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微指令控制信号如表所示，a-j分别对应10种不同性质的微命令信号，假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指令的控制字段格式。 微指令微命令信号abcdefghijI1I2I3I4I5I6I7I8答：经分析，（e ,f ,h）和（b, i, j）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：7
