計算機組成原理本科生期末試卷(一)完整答案

1、本科生期末試卷（一）一、選擇題（每小題 1 分，共 15分）1 從器件角度看，計算機經歷了五代變化。但從系統(tǒng)結構看，至今絕大多數(shù)計算機仍屬于 （馮諾依曼）計算機。2 某機字長 32 位，其中 1 位表示符號位。若用定點整數(shù)表示，則最小負整數(shù)為（ ）。A -（2 31-1） B -（2 30-1） C -（231+1） D -（2 30+1）3 以下有關運算器的描述，（ 算術運算與邏輯運算 ）是正確的。4 EEPROM是指（電擦除可編程只讀存儲器 ）。5 常用的虛擬存儲系統(tǒng)由 （ 主存 - 輔存 ）兩級存儲器組成， 其中輔存是大容量的磁表面存儲 器。6 RISC 訪內指令中，操作數(shù)的物理位置一般

2、安排在（ 兩個通用寄存器 ）。7當前的CPU由（控制器、運算器、cache ）組成。8流水CPU是由一系列叫做“段”的處理部件組成。和具備m個并行部件的CPU相比，-個m段流水CPU的吞吐能力是（具備同等水平）。9 在集中式總線仲裁中，（ 獨立請求 ）方式響應時間最快。10 CPU 中跟蹤指令后繼地址的寄存器是（ 程序計數(shù)器 ）。11 從信息流的傳輸速度來看，（ 單總線 ）系統(tǒng)工作效率最低。12 單級中斷系統(tǒng)中，CPU一旦響應中斷，立即關閉（ 中斷屏蔽）標志，以防止本次中斷服 務結束前同級的其他中斷源產生另一次中斷進行干擾。13 安騰處理機的典型指令格式為（ 41 位）位。14 下面操作中應該

3、由特權指令完成的是（ 從用戶模式切換到管理員模式 ）。15 下列各項中，不屬于安騰體系結構基本特征的是（ 超線程）。二、填空題（每小題 2 分，共 20 分）1 字符信息是符號數(shù)據，屬于處理（ 非數(shù)值 ）領域的問題，國際上采用的字符系統(tǒng)是七 單位的（ASCII）碼。2 按IEEE754標準，一個32位浮點數(shù)由符號位 S（ 1位）、階碼E （ 8位）、尾數(shù) M（ 23 位）三個域組成。其中階碼 E的值等于指數(shù)的真值（e）加上一個固定的偏移值（127）。3 雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于并行存儲器結構，其中前者采用（空間 ）并行技術，后者采用（ 時間 ）并行技術。4 虛擬存儲器分為頁式、（ 段

4、 ）式、（ 段頁 ）式三種。6 CPU 從內存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間稱為（ 指令周期 ），它常用若干個（ CPU 周期 ）來表示。7 安騰CPU中的主要寄存器除了 128個通用寄存器、128個浮點寄存器、128個應用寄存 器、 1 個指令指針寄存器（即程序計數(shù)器）外，還有 64 個（ 推斷寄存器 ）和 8 個（ 分支寄 存器 ）。8 衡量總線性能的重要指標是（ 總線寬度 ），它定義為總線本身所能達到的最高傳輸速 率，單位是（ MB/s）。9 DMA控制器按其結構，分為（選擇型）DMA控制器和（多路型）DM/控制器。前者適用 于高速設備，后者適用于慢速設備。10 64 位處理機的兩種典型

5、體系結構是（ 英特爾 64 位體系結構 ）和（ 安騰體系結構 ）。 前者保持了與 IA-32 的完全兼容，后者則是一種全新的體系結構。三、簡答題（每小題 8 分，共 16分）1 CPU 中有哪幾類主要寄存器，用一句話回答其功能。1. 數(shù)據寄存器：其主要功能是作為 CPU和主存、外設之間信息傳輸?shù)闹修D站，用以彌補CPU和主存、外設之間操作速度上的差異。2. 指令寄存器 ： 用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。3. 程序計數(shù)器 ： 用來指出下一條指令在主存儲器中的地址。4. 地址寄存器：用來保存CPU當前所訪問的主存單元的地址。5. 累加寄存器：當運算器的算術邏輯單元 ALU執(zhí)行算術或邏輯運算時，為A

6、LU提供一個工作 區(qū)，可以為ALU暫時保存一個操作數(shù)或運算結果。6. 程序狀態(tài)字寄存器 ： 用來表征當前運算的狀態(tài)及程序的工作方式。2 指令和數(shù)據都用二進制代碼存放在內存中，從時空觀角度回答CPU如何區(qū)分讀出的代碼是指令還是數(shù)據。 計算機可以從時間和空間兩方面來區(qū)分指令和數(shù)據，在時間上， 取指周期從內存中取出的是指令， 而執(zhí)行周期從內存取出或往內存中寫入的是數(shù)據， 在空間上， 從內存中取出指令送控制器， 而執(zhí)行周期從內存從取的數(shù)據送運算器、 往內存寫入的數(shù)據也是 來自于運算器四、計算題( 10 分)設x=-15 , y=+13，數(shù)據用補碼表示，用帶求補器的陣列乘法器求出乘積x X y,并用十進

7、制數(shù)乘法進行驗證。解：設最高位為符號位,輸入數(shù)據為： x 補=10001, y 補=10011, 算前求補器輸出后 |x|=1111,|y|=11011111X 1101=11000011 算后求補器輸出為 11000011,加上乘積符號 0,最后得補碼乘積值為 011000011, 利 用補碼與真值的換算公式,補碼二進制數(shù)的真值是 x Xy = 1 X27+1X26+1X21+1X 20=128+64+2+1 =+195 十進制數(shù)乘法驗證： xXy=(-15) X (-13) =+195五、證明題( 12 分)用定量分析方法證明多模塊交叉存儲器帶寬大于順序存儲器帶寬。解：假設( 1 )存儲器

8、模塊字長等于數(shù)據總線寬度；(2) 模塊存取一個字的存儲周期等于T；(3) 總線傳送周期為T ；( 4)交叉存儲器的交叉模塊數(shù)為m.。交叉存儲器為了實現(xiàn)流水線方式存儲，即每經過t時間延遲后啟動下一?？?，應滿足(1) 交叉存儲器要求其模快數(shù)m,以保證啟動某?？旌蠼涍^mr時間后再次啟動該?？鞎r,它的上次存取操作已經完成。這樣連續(xù)讀取m個字所需要時間為t1 = T + (m - 1) t = m t + m t - t = (2m- 1) t(2) 故存儲器帶寬為 W1 = 1/t1 = 1/(2m-1) t(3) 而順序方式存儲器連續(xù)讀取m個字所需時間為 t2 = mT = m2 X t(4) 存儲器帶寬為 W2 = 1/t2 = 1/m2 X t(5) 比較 (3) 和 (5) 式可知,交叉存儲器帶寬 W1 大于順序存儲器帶寬 W2七、分析