内容发布更新时间 : 2024/12/24 20:26:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

…东北大学考试试卷（A卷）

总分 一 二 三 四 五 六 七 八 学 … … 2013—2014学年第 一 学期

院 … …课程名称： 计算机组成原理（共4页，七个大题，卷面满分70分） ○ …┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ … … 一、 （ 20 分）填空题（每个空 1 分，直接填在每小题下面） 得分 得分 … 班 …级 密… ………学 …○号 …… ………封姓 ……名 …… …○……… …线……………………………… 1．计算机的中央处理器CPU包含 A 和 B ，而计算机的主机则包含 了 C 和 D 。 A：运算器 B：控制器 C：中央处理器（CPU） D：主存储器（内存） 2．16位（包括1位符号位）的定点小数，若用补码表示，其表示的真值 范围是 A 。 A：-1～+（1-2-15） 3．三级存储系统由 A 、 B 和 C 组成。 A：Cache B：主存 C：辅存 4．某SRAM芯片，其容量为512×8位，除电源端和接地端外，该芯片引 出线的最小数目是 A 。 A： 19 5 ． 存储器堆栈中，需要一个 A 。它是CPU中的一个专用寄存器，它指定的 B 就叫做堆栈的 C 。 A：堆栈指示器（ SP） B：主存单元 C：栈顶 6．微指令的编码表示法中分段编码的原则是，可以把 A 的微命令编在 同一字段内，而 B 的微命令应该编在不同的字段内。 A：相斥性（互斥的） B：相容性（相容的） 7．微程序存放在 A 存储器中。 A：控制 8．CPU响应中断时保护的两个关键的硬件状态是 A 和 B 。 A：程序断点（PC） B：程序状态字（PSW） 9．DMA数据传送过程可分为 A ，数据块传送和 B 三个阶段。 A：传输前预处理（初始化） B：传输后处理 10．在统一编址方式下，访问I/O设备和内存将使用 A 的控制总线。 A：相同的 ： 1 二、（6分）设有足够的74181和74182芯片可用，现在要用它们设计一个32位的ALU，希望在不采用其他方法的情况下达到尽可能快的运算速度。请给出你的设计方案：说明用多少片74181和多少片74182，并作出这些芯片之间的连接图。 解答： 需要8片74181和3片74182（2分）。

74181每组四片使用一片74182，构成16位并行进位ALU；这样的两组ALU再使用一片74182实现三级先行进位的结构，即可得到最快速度的32位ALU。连接图略，该图只要表达出上述方案的思想即可（4分）。 ………得分 … …○……………密……………○……………封……………○…………线……………………………… 三、 （8分）设有一个具有24位地址和8位字长的存储器，问：

（1）该存储器能够存储多少字节的信息？

（2）如果该存储器由4M×1位的SRAM芯片组成，需要多少片？如何组织？请作图表示其组织方法。可以使用必要的译码器。 解答：

（1） 该存储器能存储16M字节的信息。（1分） （2） 需要32片。（2分）

首先并联：用8片4M×1位的SRAM芯片并连成1个4M×8位 的存储器，位扩展的连接；

然后用四组这样的4M×8位的存储器进行地址串联，得到 16M×8的存储器；这四组使用一个2-4译码器进行选择。 图略。

（组织方法5分）

得分 2

四、（8分）今有一计算机，含有地址长度为32位的主存储器，其cache容量为16KB，字块长度为4个32位的字，采用直接映射方案；该主存系统按字节编址。要求： （1）分别给出主存地址和cache地址各个字段的名称和长度； （2）当访问主存的地址为9A9BE8F8H（请注意按字节编址），给出该单元在cache中的位置（字块号）。 解答：（1） 31 14 13 4 3 2 1 0主存地址：Tag（区号）块号块内字字节地址地址18位10位2位2位13 4 3 2 1 0Cache地址：块号块号块内字字节地址地址10位2位2位 （2）9A9BE8F8H写成二进制即 1001 1010 1001 1011 1110 1000 1111 1000 划下划线的10位即该单元在cache中的位置（字块号）：第655块。或写成“第1010001111块”也可，只要划分出正确的块号位置即可。直接带出末四位即：10 1000 1111 1000为该单元的cache地址也算正确答案。 （1）占6分，（2）2分 …… 得分 CPU运行程序………○……………密……………○……………封……………○…………线……………………………… 五、（8分）某机中断分8级，其响应优先级从高到低的顺序是I0→I1→I2→I3

→I4→I5→I6→I7。某用户程序运行到t1时刻，发生了I3级的中断请求，如 右图时间轴所标示；在CPU为本次I3级中断服务过程中的t2时刻出现了I2级 的中断请求，在CPU为本次I2级中断服务过程中的t3时刻又发生了I1级中断 请求。回答以下问题： （1）如果该用户程序在这三个中断请求产生前，将中断屏蔽字改写为下表 所示的内容，请问按照改变后的屏蔽字，中断处理的优先级从高到低变成怎样 的顺序？ （2）在上述三个级的中断请求情况下（中断请求产生时间严格按照上述的 顺序），请在右图中从t1时刻接着画出CPU运行程序的轨迹，并在时间轴上如 t1时刻一样用箭头标示出t2和t3的位置。 解答：（1）顺序为：I0→I5→I3→I4→I1→I2→I6→I7 （2）见右图。 （1）和（2）各4分。 第五题表 改变后的中断屏蔽字 中断处理程序中断屏蔽字（“1” ---屏蔽，“0”---开放） I0级 I1级 I2级 I3级 I4级 I5级 I6级 I7级 I0级1 1 1 1 1 1 1 1 I1级0 1 1 0 0 0 1 1 I2 级 0 0 1 0 0 0 1 1 I3级0 1 1 1 1 0 1 1I4级0 1 1 0 1 0 1 1I5级0 1 1 1 1 1 1 1 I6级0 0 0 0 0 0 1 1I7级0 0 0 0 0 0 0 1 3

I7I6I5I4I3I2I1I0用户程序t1时刻：t2时刻：t3时刻：时间TI3级中断请求I2级中断请求I1级中断请求第五题图 请画出CPU运行程序的轨迹并在时间轴上标示出t2和t3的位置 得分 六、（8分）设某磁盘的平均找道时间是20ms，传输率是1MB/s，转速为5400rpm（转/分钟），一个扇区大小是512字节。如果不考虑磁盘控制器的时间延迟，求读写一个扇区的平均时间（以ms为单位）。题中所给传输率的1MB/s，1M按220或106进行计算均可。 解答：5400 rpm=90 rps

平均旋转等待时间为：(1/90)/2=5.6ms

传输512字节的时间为：0.5K/1M=0.5ms（或0.512ms） 读写一个扇区的平均时间是： 20+5.6+0.5=26.1ms （或26.112ms）

以列对公式“平均找道时间+平均等待时间+数据传输时间”为主要得

分点，可占5分。平均等待时间的计算方法2分。数值无误差得另1分。

……得分 ………○……………密……………○……………封……………○…………线……………………………… 七、（12分）某运算部件的基本结构如下图所示，假定其ALU只有加（+）和减（–）两种基本操作，图中已经用序号①、②和③标出该部件的3个微命令。要求： （1）指出控制该运算部件的其他微命令还有哪些？写出名称，然后在下图中接着用序号（④、?）标出来； （2）指出该运算部件的所有微命令中，哪些是相容的，哪些是相斥的？ （3）试用位数最少的操作控制字段表示全部微命令。 DBUS ①ALU→DBUS ② ③+ ALU - XY ⑥R1→XR1→Y⑦R2→Y⑧R1R2DBUS→R2④DBUS→R1⑤第七题图 某运算部件的基本结构图

4

解答：

（1） 还有5个微命令--

④：DBUS→R1，⑤：DBUS→R2，⑥：R1→X，⑦：R1→Y，⑧：R2→Y 见图中所标④、⑤、⑥、⑦和⑧。无顺序之分。 （2） ④和⑤理论上相容，设计时可以按相斥来处理； ②和③相斥；⑦和⑧相斥以上相斥的微命令算作同一组的话。不同组的命令间是两两相容的。如⑥

和⑦相容，⑥和⑧也相容；①和②相容，①和③也相容?

（3）经分析，8个微命令中相斥一组最多就 要分配 2位，还影响了速度，不如每个微命令 2个微命令，即使用字段译码法也需1个bit ，用直接控制方式。如

此操作控制字段用

8位即可。

以上每小题 4分。