北邮考研计算机组成原理专业课试卷13

研究生入学试卷十三

一．填空题（每小题3分，共18分）

1.为了运算器的高速性，采用了A.___进位，B.___乘除法，C.___等并行技术措施。

2.广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体A.___存储器。前者的速度比后者快，B.___

不如后者高。它们的共同缺点是断电后C.___保存信息。

3.完成某些有限的，但经常反复使用的一组指令序列，通常称为A.___。一个给定的A

在B.___执行期间可以多次被调用，甚至A可以调用A。实现这种调用的最好方法是使用C.___。

4.微程序控制器主要由控制存储器，A.___，B.___三大部分组成，其中控制存储器是

只读型存储器,用来存放C.___。

5.总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻由A.___信号确定，B.___周期的长度

是C.___的。

6.光盘是近年发展起来的一种是外设，是A.___不可缺少的设备，按读写性质分，光盘

有只读型，B.___型，C.___型三类。

二．（10分）求证：[x]补=[x]反+2-n

三. （11分）有浮点数x=2-5×0.0110110,y=23×(-0.1110010),阶码用４位移码表示，尾数（含符号位）用８位原码表示，求（x×y）浮，要求尾数用原码阵列乘法器实现。

四．（10分）某机中，已知配有一个地址空间为0000H~3FFFH的ROM区域，现在再用RAM

芯片8K×8形成16K×8的RAM区域，起始地址为8000H,假设RAM芯片有CS和WE信号控制端,CPU的地址总线为A15—A0,数据总线D7—D0,控制信号为R/ W, MREQ,要求:(1)画出地址译码方案(2)将RAM和ROM用CPU连接

五．（10分）设机器字长16位，主存容量128K字节，指令字长度16位或32位，共78条指令，设计计算机指令格式，要求有直接，立即数，相对，变址四种寻址方式。六．（11分）设有一运算器数据通路,如图A13.1所示。假设操作数a和b（补码），已分别

放在通用寄存器R1和R2中，ALU有＋，－，M（传送）三种操作功能。

(1)指出相容性微操作和相斥性微操作

(2)用字段直接译码法设计适用此运算器的微指令格式。

七．（10分）一台活动头磁盘机的盘片组共有２０个可用的盘面。每个盘面存储区域外径

18英寸，内径10英寸，已知道密度为１００道／英寸，位密度为１０００位/英寸（最内道）并假定各磁道记录的信息位数相同。试问：

(1)盘片组总容量是多少兆(106)位？

若要求数据传输率为１MB/S，磁盘机转速每分钟应多少转？

八．（10分）磁盘，磁带，打印机三个设备同时工作，磁盘以20μs的间隔向控制器发DMA

请求，磁带以30μs的间隔发DMA请求，打印机以120μs间隔发DMA请求。假定DMA 控制器每完成一次DMA传送所需时间为２μs，画出多路DMA控制器工作时空图。

图A13.1

九．（10分）设计一个启停控制逻辑电路，其功能是在启动机器运行的情况下，才允许时

序发生器发出的原始节拍脉冲T1°~T5°发送出去，并在启动和关闭时要保证T1的前沿和T5的后沿波形完整。

研究生入学试卷十三答案

一．填空题

1.A.先行 B.阵列C.流水线

2.A.随机读写 B.集成度 C.不能

3.A.子程序 B.主程序 C.堆栈

4.A.微指令寄存器 B.地址转移逻辑 C.微程序

5.A.总线时钟 B.总线 C.固定

6.A.多媒体计算机 B.一次 C.重写

二．证：∵[x]反=2-2-n+x -1＜x≤0

[x]补=2+x -1＜x≤0

移项得x=[x]反-2+2-n

x=[x]补-2

∴[x]补-2=[x]反-2+2-n

故[x]补=[x]反+2-n

三. 解：移码采用双符号位，尾数原码采用单符号位，则有

Mx=0.0110110, My=1.1110010,

[Ex]移=00 011, [Ey]移=11 011, [Ey]补=00 011

[x]浮=00 011, 0.0110110, [y]浮=11 011, 1.1110010

(1)求阶码和

[Ex+Ey]移=[Ex]移+[Ey]补=00 011 + 00 011 = 00 110, 值为移码形式-2 （2）尾数乘法运算

0110110

×1110010

0000000

0110110

0000000

0000000

0110110

0110110

0110110

1100000001100

符号位为x0⊕y0 = 0⊕1 =1

∴[x×y]浮= 00 110, 1.1100000001100

四．解：CPU与芯片连接如图A13.2

D0

D7

R/W

D0D7D0D7D7D0

ROM RAM RAM

°°8K×8位°8K×8位

A0A13A0A13A0A13 A0

CS CS CS

A13

°°°°

Y0Y1Y2Y3

MREQ °2︰4译码器

A B

A14

A15

图A13.2

五．解：由已知条件，机器字长16位，主存容量128KB/16 = 64K字，因此MAR=16位，

共78条指令，故OP字段占7位。采用单字长和双字长两种指令格式，其中单字

长指令用于算术逻辑和I/O指令，双字长用于访问主存的指令。

15 9 8 6 5 3 2 0

O P R1 R2

15 98 7 6 2 0

OP X R2

D

寻址方式由寻址模式X定义如下：

X=00 直接寻址E=D（64K）

X=01 立即数D=操作数

X=10 相对寻址E=(PC)+D PC=16位

X=11 变址寻址E=(Rx)+D Rx=10位

六．解：（1）相斥性微操作有如下五组：

移位器（R，L，V）

ALU（+，-，M）

A选通门的4个控制信号

B选通门的7个控制信号

寄存器的输入与输出控制信号，即输入时不能输出，反之亦然

相容性微操作：

A选通门的任一信号与B选通门控制信号

B选通门的任一信号与A选通门控制信号

ALU的任一信号与加1控制信号

寄存器的4个输入控制信号可以是相容性的

五组控制信号中组与组之间是相容性的

（2）每一小组的控制信号由于是相斥性的，故可以采用字段直接译码法，微指令格式如下：

a b c d e f

X X X X X X X X X X X X X X X

3 3 2 2 1 4

001 MDR→A 001 PC→B 01 + 01 R +1 0001 Pcout