計(jì)算機(jī)組成原理10-11年考試卷A卷答案

PAGEPAGE1計(jì)算機(jī)組成原理(E)課程參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題（每空1分，共18分）1運(yùn)算器10存在死區(qū)2存儲(chǔ)器11內(nèi)容31.X1X2…XN12水平40.X1X2…XN13單5N14數(shù)據(jù)總線6N15地址總線7616控制總線813DFH17獨(dú)立（單獨(dú)）92B3FH18精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)注：14、15、16的內(nèi)容可以交換順序選擇題(每題2分，共26分)12345678910111213CBADCBBDDCADD三、簡(jiǎn)答題(每題5分，共20分)1、存儲(chǔ)系統(tǒng)可分為三個(gè)層次：Cache-主存-輔存。（1分）在計(jì)算機(jī)中，主存是必不可少的，當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)都必須放在主存中。Cache的引入，是為了解決速度與價(jià)格之間的矛盾，加快存儲(chǔ)系統(tǒng)提供給CPU指令和數(shù)據(jù)的速度，讓計(jì)算機(jī)擁有Cache的速度和主存的容量。（2分）輔存用來(lái)存放大量的暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)。它的引入，是為了解決容量與價(jià)格之間的矛盾，。（2分）2、組合邏輯控制器采用邏輯門電路組合產(chǎn)生操作控制的信號(hào)（1分），修改與增加都較困難（1分）；微程序控制器采用存放微程序的控制存儲(chǔ)器和存放當(dāng)前正在執(zhí)行的微指令的寄存器直接控制產(chǎn)生操作控制的信號(hào)（2分），修改與增加都容易（1分）。3、中斷處理過程如下（3分）：（1）關(guān)中斷。（2）保存斷點(diǎn)。（3）將中斷服務(wù)程序入口地址送PC,轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。（4）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，置屏蔽字，開中斷，即保護(hù)CPU中某些寄存器的內(nèi)容，設(shè)置中斷處理次序，允許更高級(jí)的中斷請(qǐng)求得到響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，由軟件實(shí)現(xiàn)。（5）中斷服務(wù)。（6）退出中斷。在此時(shí)間段內(nèi)不允許中斷。即關(guān)中斷、恢復(fù)屏蔽字、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開中斷、中斷返回。硬件實(shí)現(xiàn)：關(guān)中斷，保存斷點(diǎn)，開中斷，恢復(fù)斷點(diǎn)。軟件實(shí)現(xiàn)：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，中斷服務(wù)。判別中斷源既可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件確定。(2分)4、CPU在與I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)存在速度不匹配、時(shí)序不匹配、信息格式不匹配、信息類型不匹配等問題。（2分）基于以上原因，CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換必須通過接口來(lái)完成，通常接口有以下一些功能：（1）實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送控制。其中，包括同步控制，設(shè)備選擇和中斷控制等。DMA設(shè)備還應(yīng)具有直接訪問存儲(chǔ)器的功能，并給出存儲(chǔ)器地址。CPU發(fā)I/O數(shù)據(jù)傳送命令時(shí)，必須指明設(shè)備地址碼，經(jīng)各設(shè)備接口譯碼后，讓選中設(shè)備參加數(shù)據(jù)傳送。（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，以達(dá)到主機(jī)同外圍設(shè)備之間的速度匹配。在接口電路中，一般設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器。在傳送過程中，先將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩沖寄存器，然后再送到目的設(shè)備（輸出）或主機(jī)（輸入）。（3）接受主機(jī)的命令，提供設(shè)備接口的狀態(tài)，并按照主機(jī)的命令控制設(shè)備。（3分）四、分析及計(jì)算題（8+6=14分）1、解：設(shè)X的尾數(shù)為MX,階碼為EX

;設(shè)Y的尾數(shù)為My,階碼為Ey。[MX]補(bǔ)=00.100100（雙符號(hào)補(bǔ)碼）（1分）[My]補(bǔ)=11.010100（雙符號(hào)補(bǔ)碼）（1分）階符階碼數(shù)符尾數(shù)X：0010100100100Y：0010011010100（1分）計(jì)算步驟：（1）對(duì)階(1分)△E=[EX]補(bǔ)+[-Ey]補(bǔ)=00101+11100=00001即△E=1，則y的尾數(shù)向右移一位，階碼相應(yīng)加1，保留階碼E=00101，即[My]補(bǔ)=11.1010100（2）尾數(shù)相加（1分）[MX]補(bǔ)+[My]補(bǔ)=00.100100+11.1010100=00.0011100即 [X+Y]補(bǔ)=00,101;00.001110尾數(shù)出現(xiàn)“00.0”，需左規(guī)。（3）規(guī)格化（1分）左規(guī),移2位，結(jié)果=00.111000，階碼-2=00011（4）舍入由于結(jié)果尾數(shù)除符號(hào)位只有6位，無(wú)需舍入。（1分）（5）判溢出階碼符號(hào)為00，故不溢出，最終結(jié)果為：X+Y=0.111000*2011（（1分）2、（1）順序執(zhí)行方式連續(xù)執(zhí)行n條指令所需要的時(shí)間=N*（△t+2△t+3△t）=6△t*N(3分)“取指令”、“分析”和“執(zhí)行”重疊?！鱰+2△t+3△t*（N-2）+3△t+3△t=9△t+3*N*△t-6△t=3△t*(N+1)（3分）五、設(shè)計(jì)、綜合題（10+12=22分）（1）主存地址的格式：（3分）3bit1bit4bit主存字塊標(biāo)記組號(hào)塊內(nèi)地址（2）Cache地址的格式：（1分）1bit1bit4bit組號(hào)塊號(hào)塊內(nèi)地址（3）主存與Cache之間各個(gè)塊的映像對(duì)應(yīng)關(guān)系（2分）主存中偶數(shù)號(hào)塊映射到Cache的第0組，奇數(shù)號(hào)塊映射到Cache的第1組。001234567891011121314150第0組12第1組