計算機組成原理-期中測試題參考答案

五邑大學期中試卷參考答案學期：2014至2015學年度第1學期課程：計算機組成原理課程代號：0800200使用班級：130801~120802、130803一、單項選擇題1.計算機各組成部件的相互連接方式，從早期以運算器為中心，發(fā)展到現(xiàn)在的以D為中心。A．控制器B．運算器 C．存儲器 D．CPU2.下列不同進位計數(shù)制的數(shù)中，最大的數(shù)是B。A．(0.100)2 B．5)8 C．(0.61)10 D．(0.75)3.電子計算機技術(shù)在半個世紀中雖有很大的進步，但至今其運行仍遵循著一位科學家提出的基本原理。他就是D。A．牛頓 B．愛因斯坦 C．愛迪生 D．馮·諾依曼4.一個含符號16位的補碼機器數(shù)的表示范圍是（B）。A．-215-1~+215-1 B．-215~+215-1C．-216-1~+216-1 D．-216~+216-15.采用單符號法判定補碼加減運算溢出的法則是CA．進位是1溢出 B．進位是0無溢出C．符號位與次高位進位狀態(tài)相同無溢出 D．符號位與次高位進位狀態(tài)相異無溢出6.設在數(shù)據(jù)傳送中采用偶校驗，若接收到的代碼為10111011，則表明傳送中___D_____。A．未出現(xiàn)錯誤 B．最低位出錯 C．出現(xiàn)奇數(shù)位錯 D．未出現(xiàn)錯誤或出現(xiàn)偶數(shù)位錯7.尋址512K×8存儲器所需最少的地址線（C）A．9 B．11C．19 D．218.靜態(tài)RAM的特點是____C____。A．工作時存儲內(nèi)容不變 B．斷電后存儲內(nèi)容不變C．不需刷新 D．不需電源提供電流9.主存到cache的映射不需要替換策略的是（A）。A．直接映射方式 B．全相聯(lián)映射方式C．組相聯(lián)映射方式 D．以上三種映射方式10.用8K×8存儲芯片組成一個64K×32的存儲系統(tǒng)，需要芯片（C）片。A．8 B．16C．32 D．64二、判斷題1．_√由許多部件組成，其核心部分是算術(shù)邏輯運算單元（ALU）。2、√有符號陣列乘法可用無符號陣列乘法和三個求補器實現(xiàn)。3、×在機器運算中減法通常采用減法器來實現(xiàn)。4、×采用先行進位的加法器比采用行波進位的加法器結(jié)構(gòu)簡單。5、√當輸入任務數(shù)為n時，一個m級流水線的加速比是(m×n)/(m+n-1)。6．√主存的存取時間與Cache的命中率無關。7．√雙端口存儲器在左端口與右端口的地址碼相同情況下會發(fā)生讀寫沖突8．√相聯(lián)存儲器與傳統(tǒng)存儲器的主要區(qū)別是前者又叫按內(nèi)容尋址的存儲器。9．√在程序的執(zhí)行過程中，Cache與主存的地址映射是由硬件自動完成的。。10．×采用交叉存儲數(shù)據(jù)是連續(xù)地放在一個存儲模塊中。三、填空題CPU執(zhí)行一段程序時，Cache完成存取的次數(shù)為1800次，主存完成存取的次數(shù)為200次，Cache的命中率h=（90）%。一個五級的流水處理器，當任務飽滿時，它處理10條指令的加速比是（5）。8位二進制補碼表示整數(shù)的最大值為（127）10，最小值為（-128）10。在一個有四個過程段的浮點加法器流水線中，假設四個過程段的時間分別是T1=60ns、T2=50ns、T3=90ns、T4=80ns。則加法器流水線的時鐘周期至少為（90）ns。某數(shù)在計算機中用BCD碼表示為100110000111，其真值為（987）10。一個16K×32位的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是（46）根。一個四路組相聯(lián)的Cache共有64塊，主存共有8192塊，每塊32個字。則主存地址中的主存字塊標記為（9）位，組地址為（4）位，字塊內(nèi)地址為（5）位。四、機器碼填表已知一個數(shù)的真值，原碼，反碼或補碼，寫出其余的值及補碼的奇校驗位。真值(二進制)原碼反碼補碼補碼的奇校驗位（1位）57/641101100-0111五、機器定點運算題（10分）設x=-97，y=55,均采用8位二進制補碼表示（含1位符號位），按機器補碼加減法規(guī)則計算x+y和x-y,并根據(jù)雙符號法判斷計算結(jié)果是正常、上溢出或下溢出，對正常結(jié)果還原成十進制數(shù)真值。答案x=-97=-1100001y=55=110111[x]補=10011111[y]補=00110111[-y]補=11001001[x+y]補=[x]+[y]補=110011111+000110111=111010110110011111+）000110111111010110雙符號位為11，故結(jié)果正確，無溢出，真值=-101010=-42[x-y]補=[x]+[-y]補=110011111+111001001=111010110110011111+）111001001101101000雙符號位為10，故結(jié)果不正確，下溢出機器浮點運算題已知x=(-1001.11)2y=(10111.01)2求：（1）化x,y為標準規(guī)格化浮點數(shù)格式；（2）按機器浮點數(shù)計算步驟計算x+y。（指數(shù)按實際指數(shù)計算，不用按754標準+127）答案:寫出x，y的浮點表達式：x=2100×(-0.1001110)y=2101×(+0.1011101)浮點運算①對階：因x階碼小，所以調(diào)整x指數(shù)向y看齊（即階碼+1，尾數(shù)右移一位）x=2101×(-0.0100111)②尾數(shù)相加減x+y=2101×(-0.0100111)+2101×(+0.1011101)=2101×(0.0110110)③規(guī)格化處理x+y=2011×(1.1011000)④溢出檢查-126≤x+y的指數(shù)=3≤127,沒有溢出7、某計算機主存8MB，分成4096塊。Cache64KB，分成和主存同樣大小的塊，地址映像采用直接映像方式，見下圖。求：（1）Cache有多少塊？塊號為多少位？（2）Cache的塊內(nèi)地址為多少位？（3）設Cache中的主存標記如圖所示，當CPU送出地址為7F1057H時，能否在Cache命中？若送出地址為000000H時，能否在Cache中命中？上述兩個地址若不在Cache中，應映射到Cache中的哪一塊？Cache塊標記0塊1塊11111113塊2塊n-2塊n-1塊Cache塊標記0塊1塊11111113塊2塊n-2塊n-1塊1101000110100001011010101101000000000000001111001111100110001101000110答案：主存塊的容量=8M/4096=8M/4K=8×1024K/4K=2048字=2K主存有4096塊=4K=22×210=212故主存塊號s=12Cache塊的大小與主存塊相同即2K故Cache有64K/2K=32行=25（塊）Cache行號(塊號)位數(shù)為r=5Cache的塊內(nèi)地址與主存塊內(nèi)地址位數(shù)一致塊的大小=2K=2×210=211故塊內(nèi)地址位數(shù)w=11標記位數(shù)tag=s-r=12-5=7按直接英皇社s-r,r,w三個段長展開內(nèi)存單元7F1057H的二進制地址7F1057H=11111110001000001010111r=5Tag=7r=5Tag=7w=11由于該地址映射到00010即2塊，并且2塊的標志區(qū)為1111111所以命中。對于000000H地址0塊的標記不是0000000所以未命中，應該將內(nèi)存0塊映射到Cache的0塊，并且將現(xiàn)在cache0塊標記1101000更換為0000000。000000H=000000000000000000000000r=5Tag=7r=5Tag=7w=11八、存儲器設計題（10分） 某機器中，已知配有一個地址空間為0000H~1FFFH的ROM區(qū)域（8K×16）?，F(xiàn)在再用RAM芯片（8K×8）形成一個16K×16的RAM區(qū)域，起始地址為6000H。假設RAM芯片有片選CS和讀寫R/W信號控制端。CPU地址總線為A15~A0，數(shù)據(jù)總線為D15~D0，讀寫控制信號為R/W，要求：（1）需用幾片RAM芯片（8K×8）？給出ROM和RAM的地址空間分布表。（2）將ROM和RAM同CPU連接，畫出邏輯圖。解答：（1）存儲芯片數(shù)量計算 對于系統(tǒng)程序區(qū)ROM型存儲芯片，0000H~1FFFH，采用1片8K×16ROM對于數(shù)據(jù)區(qū)RAM型存儲芯片數(shù)量=（16K/8K）×(16/8)=2（片容量擴展）×2（片字長擴展）=4片（2）地址空間分配片內(nèi)地址A0~A12，占用13位，高3位A13，A14,A15，用于譯碼地址空間分配如下：A15A14A13對應的譯碼輸出對應的地址范圍對應的芯片000Y00000~1FFFHROM001Y12000~3FFFH010Y24000~5FFFH011Y36000~7FFFHRAM100Y48000~9FFFHRAM101Y5A000~BFFFH110Y6C000~DFFFH111Y7E000~FFFFH（3）存儲器邏輯電路設計Y74Y74Y6Y63-8譯碼器Y543-8譯碼器Y54Y4