DOC《一、选择题（共20 分,每题1 分）》

一、选择题(共20 分,每题1 分) 1.

一条指令中包含的信息有______. A.操作码、控制码;

B.操作码、向量地址;

C.操作码、地址码. 2.在各种异步通信方式中,______速度最快. A.全互锁;

B.半互锁;

C.不互锁. 3.一个512KB 的存储器,其地址线和数据线的总和是______ . A.17;

B.19;

C.27. 4.在下列因素中,与Cache 的命中率无关的是______. A.Cache 块的大小;

B.Cache 的容量;

C.主存的存取时间. 5.在计数器定时查询方式下,若计数从0 开始,则______ . A.设备号小的优先级高;

B.每个设备使用总线的机会相等;

C.设备号大的优先级高. 6.Cache 的地址映象中,若主存中的任一块均可映射到Cache 内的任一块的位置上,称作______. A.直接映象;

B.全相联映象;

C.组相联映象. 7.中断服务程序的最后一条指令是______. A.转移指令;

B.出栈指令;

C.中断返回指令. 8.微指令操作控制字段的每一位代表一个控制信号,这种微程序的控制(编码)方式是______. A.字段直接编码;

B.直接编码;

C.混合编码. 9.在取指令操作之后,程序计数器中存放的是______. A.当前指令的地址;

B.程序中指令的数量;

C.下一条指令的地址. 10.以下叙述中______是正确的. A.RISC 机一定采用流水技术;

B.采用流水技术的机器一定是RISC 机;

C.CISC 机一定不采用流水技术. 11.在一地址格式的指令中,下列______是正确的. A.仅有一个操作数,其地址由指令的地址码提供;

B.可能有一个操作数,也可能有两个操作数;

C.一定有两个操作数,另一个是隐含的. 12.在浮点机中,判断原码规格化形式的原则是______. A.尾数的符号位与第一数位不同;

B.尾数的第一数位为1,数符任意;

C.尾数的符号位与第一数位相同;

D.阶符与数符不同. 13.I/O 采用不统一编址时,进行输入输出操作的指令是______. A.控制指令;

B.访存指令;

C.输入输出指令. 14.设机器字长为64 位,存储容量为128MB,若按字编址,它的寻址范围是______. A.16MB;

B.16M;

C.32M. 15. ______寻址便于处理数组问题. A.间接寻址;

B.变址寻址;

C.相对寻址. 16.超标量技术是______ . A.缩短原来流水线的处理器周期;

B.在每个时钟周期内同时并发多条指令;

C.把多条能并行操作的指令组合成一条具有多个操作码字段的指令. 17.以下叙述中______是错误的. A.取指令操作是控制器固有的功能,不需要在操作码控制下完成;

B.所有指令的取指令操作都是相同的;

C.在指令长度相同的情况下,所有指令的取指操作都是相同的. 18.I/O 与主机交换信息的方式中,中断方式的特点是______ . A.CPU 与设备串行工作,传送与主程序串行工作;

B.CPU 与设备并行工作,传送与主程序串行工作;

C.CPU 与设备并行工作,传送与主程序并行工作. 19.设寄存器内容为11111111,若它等于+127,则为______ . A.原码;

B.补码;

C.反码;

D.移码. 20.设机器数采用补码形式(含l 位符号位),若寄存器内容为9BH,则对应的十进制数为______ . A.-27;

B.-97;

C.-101;

D.155.

二、填空题(共20 分,每空1 分) 1.DMA 的数据块传送可分为 A______、 B______ 和C______ 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 A______ ns,补码Booth 算法最多需 B______ 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 A______ .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 B______. 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 A______ ,真值为 B______ (十进制表示);

对应其绝对值最小负数的机器数形式为 C______ ,真值为 D______ (十进制表示). 5.I/O 的编址方式可分为 A______ 和B______ 两大类,前者需有独立的I/O 指令,后者可通过C______ 指令和设备交换信息. 6.动态RAM 靠A______ 的原理存储信息,因此一般在 B______ 时间内必须刷新一次,刷新与 C______ 址有关,该地址由 D______ 给出. 7.在微程序控制器中,一条机器指令对应一个 A______ ,若某机有35 条机器指令,通常可对应 B______ .

三、解释下列概念(共10 分,每题2 分) 1.CMAR 2.总线 3.指令流水 4.单重分组跳跃进位 5.寻址方式

四、计算题 (6 分) 设某机主频为8MHz,每个机器周期平均含2 个时钟周期,每条指令平均有2.5 个机器周期,试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS?若机器主频不变,但每个机器周期平均含4 个时钟周期,每条指令平均有5 个机器周期,则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS?

五、简答题(共20 分) 1.CPU 包括哪几个工作周期?每个工作周期的作用是什么.(4 分) 2.什么是指令周期、机器周期和时钟周期?三者有何关系? (6 分)

3 .某机有五个中断源,按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4 ,现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L1,L0,写出各中断源的屏蔽字.(5 分) 4.某机主存容量为4M*16 位,且存储字长等于指令字长,若该机的指令系统具备56 种操作.操作码位数固定,且具有直接、间接、立即、相对、变址五种寻址方式.(5 分) (1)画出一地址指令格式并指出各字段的作用;

(2)该指令直接寻址的最大范围(十进制表示);

(3)一次间址的寻址范围(十进制表示);

(4 )相对寻址的位移量(十进制表示).

六、问答题(共15 分) 1.按序写出完成一条加法指令ADD α(α为主存地址)两种控制器所发出的微操作命令及节拍安排.(8 分) 2.假设磁盘采用DMA 方式与主机交换信息,其传输速率为2MB/s,而且DMA的预处理需1000 个时钟周期,DMA完成传送后处理中断需500 个时钟周期.如果平均传输的数据长度为4KB,试问在硬盘工作时,50MHz 的处理器需用多少时间比率进行DMA 辅助操作(预处理和后处理).(7 分)(输入输出

4 )

七、设计题(10 分) 设CPU 共有16 根地址线,8 根数据线,并用作访存控制信号(低电平有效),用作读写控制信号(高电平为读,低电平为写).现有下列芯片及各种门电路(门电路自定),如图所示. 画出CPU 与存储器的连接图,要求: (1)存储芯片地址空间分配为:0~2047 为系统程序区;

2048~8191 为用户程序区. (2 )指出选用的存储芯片类型及数量;

(3)详细画出片选逻辑. 答案:

一、选择题(共20 分,每题1 分) 1.C 2.C 3.C 4.C 5.A 6.B 7.C 8.B 9.C 10.A 11.B 12.B 13.C 14.B 15.B 16.B 17.B 18.B 19.D 20.C

二、填空题(共20 分,每空1 分) 1.A.预处理 B.数据传送 C.后处理 2.A.3200 B.3300 3.A.05H B.F3H 4.A.1,1111111;

0.11……1 (23 个1) B. C.0,0000000;

1.01……1 (22 个1) D. 5.A.不统一编址 B.统一编址 C.访存 6.A.电容存储电荷 B.2ms C.行D.刷新地址计数器 7.A.微程序 B.38 个微程序.

三、名词解释(20 分) 1.答:CMAR 控制存储器地址寄存器,用于存放微指令的地址,当采用增量计数器法形成后继微指令地址时,CMAR 有计数功能. 2.答:总线是连接多个部件(模块)的信息传输线,是各部件共享的传输介质. 3.答:指令流水就是改变各条指令按顺序串行执行的规则,使机器在执行上一条指令的同时,取出下一条指令,即上一条指令的执行周期和下一条指令的取指周期同时进行. 4.答:n 位全加器分成若干小组,小组内的进位同时产生,小组与小组之间采用串行进位. 5.答:是指确定本条指令的数据地址,以及下一条将要执行的指令地址的方法.

四、计算题 (共5 分) 答:根据主频为8MHz ,得时钟周期为1/8 = 0.125,机器周期为0.125*2 = 0.25,指令周期为0.25*2.5 = 0.625.(2 分) (1)平均指令执行速度为1/0.625 = 1.6MIPS.(1 分) (2)若机器主频不变,机器周期含4 个时钟周期,每条指令平均含5 个机器周期,则指令周期为0.125*4*5 = 2.5?s ,故平均指令执行速度为1/2.5 = 0.4MIPS.(2 分)

五、简答题(共20 分) 1.(4 分)答:取指周期是为了取指令 (1 分) 间址周期是为了取有效地址 (1 分) 执行周期是为了取操作数 (1 分) 中断周期是为了保存程序断点 (1 分) 2.(6 分)答:指令周期是CPU 取出并执行一条指令所需的全部时间,即完成一条指令的时间.(1 分) 机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间,通常以存取周期作为机器周期.(1分) 时钟周期是机器主频的倒数,也可称为节拍,它是控制计算机操作的最小单位时间.(1分) 一个指令周期包含若干个机器周期,一个机器周期又包含若干个时钟周期,每个指令周期内的机器周期数可以不等,每个机器周期内的时钟周期数也可以不等.(3 分) 3.(5 分)答:(每写对一个屏蔽字1 分) 设屏蔽位为

1 时表示对应的中断源被屏蔽,屏蔽字排列如下: 4.(5 分)答: (1)一地址指令格式为 (1 分) OP 操作码字段,共6 位,可反映56 种操作;

M 寻址方式特征字段,共3 位,可反映5 种寻址方式;

A 形式地址字段,共16C6 C3 =

7 位(1 分) (2)直接寻址的最大范围为 =

128 (1 分) (3)由于存储字长为16 位,故一次间址的寻址范围为 =

65536 (1 分) (4 )相对寻址的位移量为C64 ~ +

63 (1 分)

六、问答题(共15 分) 1.(8 分)组合逻辑控制器完成ADD α指令的微操作命令及节拍安排为: 取指周期 (2 分) T0 PC→MAR,1→R T1 M(MAR) →MDR,(PC)+ 1→PC T2 MDR→IR,OP(IR) →ID 执行周期 (2 分) T0 Ad(IR) →MAR,1→R (即α→MAR) T1 M(MAR) →MDR T2 (ACC)+ (MDR)→ACC 微程序控制器完成ADD α指令的微操作命令及节拍安排为: 取指周期(2 分) T0 PC→MAR,1→R T1 Ad(CMDR) →CMAR T2 M(MAR) →MDR,(PC)+ 1→PC T3 Ad(CMDR) →CMAR T4 MDR→IR T5 OP(IR) →微地址形成部件→CMAR 执行周期(2 分) T0 Ad(IR) →MAR,1→R (即α→MAR) T1 Ad(CMDR) →CMAR T2 M(MAR) →MDR T3 Ad(CMDR) →CMAR T4 (ACC)+ (MDR) →ACC T5 Ad(CMDR) →CMAR 2.(7分)DMA 传送过程包括预处理、数据传送和后处理三个阶段.传送4KB 的数据长度需4KB/2MB/s = 0.002 秒(2 分) 如果磁盘不断进行传输,每秒所需DMA 辅助操作的时钟周期数为(1000 + 500)/0.002 =

750000 (2 分) 故DMA 辅助操作占用CPU 的时间比率为[750000 /(50 *? )] *100% = 1.5 % (3 分)

七、设计题(10 分) (1)二进制地址码(2 分) (2)根据主存地址空间分配,0~2047 为系统程序区,选用1 片2K *8 位ROM 芯片(1 分) 2048~8191 为用户程序区,选用3 片2K *8 位RAM 芯片(1 分) (3)存储器片选逻辑图(6 分) ........