计算机组成原理2003秋试卷

哈工大 2003 年 秋 季学期题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数一、 填空题（24分）1．DMA 的数据块传送可分为 、 和 阶段。

2．设 n = 16 （不包括符号位），机器完成一次加和移位各需100ns ，则原码一位乘最多需 ns,补码Booth 算法最多需 ns 。

3．设相对寻址的转移指令占2个字节，第一字节为操作码，第二字节是位移量（用补码表示），每当CPU 从存储器取出一个字节时，即自动完成（pc ）+ 1→ pc 。

设当前指令地址为3008H ，要求转移到300FH ，则该转移指令第二字节的内容应为 。

若当前指令地址为300FH ，要求转移到3004H ，则该转移指令第二字节的内容为 。

4．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），用移码表示，尾数为24位（含1位数符），用补码规格化表示，则对应其最大正数的机器数形式为 ，真值为 （十进制表示）；对应其绝对值最小负数的机器数形式为 ，真值为（十进制表示）。

5．利用 指令进行输入输出操作的I/O 编址方式为统一编址。

班号 姓名计算机组成原理 试 题6．一个组相联映像的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共位，其中主存字块标记应为位，组地址应为位，Cache地址共位。

7．和组成存储系统的层次结构。

8．在总线集中式判优控制中，方式对故障很敏感，方式速度最快。

对于同步通信而言，影响其效率的主要因素是，它一般用于场合。

二、解释下列概念（20分）1．机器周期和时钟周期2．周期挪用和向量地址3．中断隐指令及其功能4．双重分组跳跃进位5．水平型微指令6．超标量和超流水线三、（6分）x已知x= 0.1001 y = –0.1101 计算（机器数形式自定）。

y某模型机共有64种操作，操作码位数固定，且具有以下特点：（1）采用一地址或二地址格式；（2）有寄存器寻址、直接寻址和相对寻址（位移量为-128 ~ 127）三种寻址方式；（3）有16个通用寄存器，算术运算和逻辑运算指令的操作数均在寄存器中，结果也在寄存器中；（4）取数/存数指令在通用寄存器和存储器之间传送；（5）存储器容量为1MB、按字节编址。

要求设计：算逻指令，取数/存数指令和相对转移指令的格式，并简述理由。

户程序区；（2）合理选用上述存储芯片，并写出每片存储芯片的地址范围；（3）详细画出存储芯片的片选逻辑。

六、（14分）（1）画出主机框图（要求画到寄存器级）；（2）若存储器容量为64K×32位，指出图中各寄存器的位数；（3）写出组合逻辑控制器完成STA X （X为主存地址）指令发出的全部微操作命令及节拍安排；（4）若采用微程序控制，还需增加哪些微操作？哈工大2003－2004学年秋季学期计算机组成原理试题答案一、填空（24分）1．预处理；数据传送；后处理。

2．3200；3300。

3．05H；F3H。

4．1,1111111;0.11……1（23个1）；2127ⅹ(1-2-23)；0,0000000;1.01……1（22个1）；-2-128ⅹ(2-1+2-23)。

5．访存。

6．20；9；5；13。

7．Cache-主存；主存-辅存。

8．链式查询；独立请求；以最慢速度的部件设计公共时钟；各部件存取时间比较一致的。

1．机器周期和时钟周期答：机器周期：基准，存取周期。

时钟周期：节拍，时钟频率的倒数，机器基本操作的最小单位。

2．周期挪用和向量地址答：周期挪用：DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期。

向量地址：中断方式中由硬件产生向量地址，可由向量地址找到入口地址。

3．中断隐指令及其功能答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。

4．双重分组跳跃进位答：n位全加器分成若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送。

5．水平型微指令答：水平型微指令的特点是一次能定义并执行多个并行操作的微命令。

从编码方式看，直接编码、字段直接编码、字段间接编码以及直接编码和字段直接和间接混合编码都属水平型微指令。

其中直接编码速度最快，字段编码要经过译码，故速度受影响。

6．超标量和超流水线答：超标量（Super scalar）技术是指在每个时钟周期内可同时并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或两条以上指令编译并执行，在一个时钟周期内需要多个功能部件。

超流水线（Super pipe lining）技术是将一些流水线寄存器插入到流水线段中，好比将流水线再分道，提高了原来流水线的速度，在一个时钟周期内一个功能部件被使用多次。

三、计算题（6分）[X]补=0.1001，[Y]补=1.0011，[X/Y]补=10101，X/Y= —0.1011，[-Y]补=0.1101，补码：0.1001+ 1.00111.1100 11.1000 1+ 0.11010.0101 100.1010 10+ 1.00111.1101 1011.1010 101+ 0.11010.0111 10100.1110 10101原码：[X]原=0.1001，[Y]原=1.1101，0.1001+ 1.00111.1100 01.1000 0+ 0.11010.0101 010.1010 01+ 1.00111.1101 0101.1010 010+ 0.11010.0111 01010.1110 0101+ 1.00110.0001 01011四、（6分）答：算逻指令相对转移指令取数/存数指令双字长指令直接寻址20位地址答：15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4K ⅹ8 ROM 两片 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4K ⅹ4 RAM 两片1111111111111（2）（3）T0 PC →MAR1→RT1 M(MAR)→MDR (PC)+1→PC T2 MDR →IR OP(IR)→IDT0 Ad(IR)→MAR 1→W T1 ACC →MDR T2MDR →M(MAR)(4)取指 Ad(CMDR)→CMAR OP(IR)→CMAR 执行Ad(CMDR)→CMAR哈工大 2003 年 秋 季学期计算机组成原理 试 题二、填空题（24分）1．DMA的数据块传送可分为、和阶段。

2．设n = 16 （不包括符号位），机器完成一次加和移位各需100ns，则原码一位乘最多需ns,补码Booth算法最多需ns。

3．设相对寻址的转移指令占2个字节，第一字节为操作码，第二字节是位移量（用补码表示），每当CPU从存储器取出一个字节时，即自动完成（pc）+ 1→pc。

设当前指令地址为3008H，要求转移到300FH，则该转移指令第二字节的内容应为。

若当前指令地址为300FH，要求转移到3004H，则该转移指令第二字节的内容为。

4．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），用移码表示，尾数为24位（含1位数符），用补码规格化表示，则对应其最大正数的机器数形式为，真值为（十进制表示）；对应其绝对值最小负数的机器数形式为，真值为（十进制表示）。

5．利用指令进行输入输出操作的I/O编址方式为统一编址。

第 1 页（共7 页）试题：计算机组成原理班号：姓名：6．一个组相联映像的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共位，其中主存字块标记应为位，组地址应为位，Cache地址共位。

7．和组成存储系统的层次结构。

8．在总线集中式判优控制中，方式对故障很敏感，方式速度最快。

对于同步通信而言，影响其效率的主要因素是，它一般用于场合。

二、解释下列概念（20分）1．机器周期和时钟周期2．周期挪用和向量地址3．中断隐指令及其功能4．双重分组跳跃进位第 2 页（共7 页）试题：计算机组成原理班号：姓名：5．水平型微指令6．超标量和超流水线三、（6分）已知x = 0.1001 y = –0.1101 计算 （机器数形式自定）。

第 3 页 （共 7 页）试 题：计算机组成原理 班号： 姓名：四、（6分）某模型机共有64种操作，操作码位数固定，且具有以下特点： （6） 采用一地址或二地址格式；yx（7）有寄存器寻址、直接寻址和相对寻址（位移量为-128 ~ 127）三种寻址方式；（8）有16个通用寄存器，算术运算和逻辑运算指令的操作数均在寄存器中，结果也在寄存器中；（9）取数/存数指令在通用寄存器和存储器之间传送；（10）存储器容量为1MB、按字节编址。

要求设计：算逻指令，取数/存数指令和相对转移指令的格式，并简述理由。

第 4 页（共7 页）试题：计算机组成原理班号：姓名：户程序区；（5）合理选用上述存储芯片，并写出每片存储芯片的地址范围；（6）详细画出存储芯片的片选逻辑。

第 5 页（共7 页）试题：计算机组成原理班号：姓名：第 6 页（共7 页）试题：计算机组成原理班号：姓名：六、（14分）（1）画出主机框图（要求画到寄存器级）；（2）若存储器容量为64K×32位，指出图中各寄存器的位数；（3）写出组合逻辑控制器完成STA X （X为主存地址）指令发出的全部微操作命令及节拍安排；（4）若采用微程序控制，还需增加哪些微操作？哈工大2003－2004学年秋季学期计算机组成原理试题答案一、填空（24分）1．预处理；数据传送；后处理。

2．3200；3300。

3．05H；F3H。

4．1,1111111;0.11……1（23个1）；2127ⅹ(1-2-23)；0,0000000;1.01……1（22个1）；-2-128ⅹ(2-1+2-23)。

5．访存。

6．20；9；5；13。

7．Cache-主存；主存-辅存。

8．链式查询；独立请求；以最慢速度的部件设计公共时钟；各部件存取时间比较一致的。

二、名词解释(20分)1．机器周期和时钟周期答：机器周期：基准，存取周期。

时钟周期：节拍，时钟频率的倒数，机器基本操作的最小单位。

2．周期挪用和向量地址答：周期挪用：DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期。

向量地址：中断方式中由硬件产生向量地址，可由向量地址找到入口地址。

3．中断隐指令及其功能答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。