计算机组成原理2010-2011(B)参考答案.doc

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1、课程名称计算机组成原理参考答案试卷卷别□AþBþ专业级班级考试方式闭卷开卷□本试卷共八大题(4页)，满分100分，考试时间120分钟。请在答题纸上作答，在试卷上作答无效。一、选择题：（本题共20小题，每题1分，共20分）12345678910AABBBADAAD11121314151617181920BDDCBADBCC二、简答题(本题共3小题，每题5分，共15分)1.简述提高计算机系统的运算速度的方法。答：改进器件工艺(1分)，减少芯片内部线宽(1分)，提高集成度与工作频率(1分)改进计算机系统结构(1分)，并使各部件之间的速度匹配(1分)。2.简述冯诺依曼计算机的

2、特点。答：冯•诺依曼计算机的特点：计算机由五大部件组成(1分)；指令和数据以同等地位存于存储器(1分)；指令和数据用二进制表示(1分)；指令由操作码和地址码组成(1分)；存储程序(1分)。3.简单比较Cache和虚拟存储器的原理。答：虚拟存储器和Cache都是基于程序局部性原理，它们的相同点在于：1） 把程序中最近常用的部分驻留在高速度的存储器中(1分)。2） 一旦这部分变的不常用了，把它们送回到低速的存储器中(1分)。3） 这种换入、换出操作是由硬件或是OS完成，对用户透明(1分)。4） 力图使存储系统的性能接近高速存储器，价格接近低速存储器。两者的不同点在于：1）

3、 Cache用硬件实现，对操作系统透明，而虚拟存储器是用软件、硬件相结合组成。(1分)2） 虚拟存储器对未命中更加明感。(1分)三、计算题一（本题10分）1．（10分）用变形补码计算X+Y和X-Y，并指出运算结果是否溢出。X=0.11011,Y=0.11111.答：[X]补=0.11011[Y]补=0.11111[-Y]补=1.000010.110110.111111.11010(两个正数相加得负，溢出)（5分）0.110111.000011.11100（无溢出）（5分）四、计算题二（本题8分）CPU执行一段时间后，Cache完成存取的次数为3900次，主存完成的存取

4、次数为100次，已知Cache的存取周期为40ns，主存的存取周期为240ns。试求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。解：命中率h=3900/(3900+100)=97.5%平均访问时间Ta=h*Tc+(1-h)*Tm=0.975*40+0.025*240=39+6=45nsCache/主存系统的效率=Tc/Ta=40/45=89%五、计算题三（本题9分）某处理器包含一个片内cache，容量为8KB,且采用4路组相联结构，块的大小为4个32位字。当Cache未命中时，以分组方式从主存读取4个字到Cache，假定主存容量为16MB，试说明：（1）（3分）Cach

5、e共分为多少组。（2）（6分）写出主存的字节地址的格式，并说明地址格式中的不同字段的作用和位数。解：块内地址4*32/8=16字节（1分）Cache容量8KB=213字节（1分）b=4（1分）c=9（1分）r=2（1分）可以划分为128组（1分）内存容量为16MB=224字节（1分）T=13（1分）主存标记组地址块内地址13位7位4位（1分）六、分析题一（本题10分）某机器字长16位，采用单字长指令，每个地址码6位。试采用操作码扩展技术，设计14条二地址指令，80条单地址指令，60条零地址指令。请给出指令编码示意图。答：操作码（4位）地址码1（6位）地址码2（6位）0

6、000~11011110111111111111地址码1（6位）000000001111010000010000地址码2（6位）地址码1（6位）地址码1（6位）000000111011七、分析题二（本题10分）Opcode(4位)寻址方式（2位）寄存器编号（2位）A地址（8位）如图所示的模型机结构和数据通路，指令格式如下：请用指令方框图写出指令JMP偏移量（指令完成PC+偏移量àPC），从取址到执行的全部微操作序列，说明该指令需要几个机器周期，需要访问内存几次及完成什么操作。PC用于存放当前指令的地址或下一条指令的地址，AR用于存放要访问存储器的地址，ALU为算术逻辑

7、运算单元，用于进行算术运算和逻辑运算。DA1和DA2为两个暂存器，用于存放要送给ALU运算的数据，R0~Rn为通用寄存器，可存放中间数据或结果；IR用于存放当前要运行的指令。八、分析题三（本题8分）假设有4个中断源A、B、C、D，硬件排队后，中断优先级从高到低依次为A"B"C"D。现在需要将4个中断源得到CPU响应的次序更改为C"A"D"B，写出各个中断源的中断服务程序中应该设置的中断屏蔽字。屏蔽码为1时表示可以屏蔽，为0时表示不可屏蔽。屏蔽码ABCDA1101B0100C1111D0101线订装