【正文】 1111 1111 1110 1000 0000 0000 選擇 ROM 芯片為 4K 8 位的一片， RAM 芯片為 2K 4 位的兩片 CPUR/WM REQA1 5A1 4A1 3A1 2A1 1A1 0A0D7D0amp。G1G2AG2BABCROM RAMRAMD3D4Y7Y6Y5Y3Y4Y2Y1Y0amp。A11 A0 A10 A0 A10 A0D7D4D7D0 D0D3 七、（ 10 分） 答： 組合邏輯設(shè)計的微操作命令： 取指： T0： PC → MAR T1： M[MAR] → MDR, PC+1 → PC T2： MDR → IR, OP[IR] → 微操作形成部件 執(zhí)行： T0： SP → MAR T1： M[MAR] → MDR T2： MDR → PC, SP+1 → SP 微程序設(shè)計的微操作命令： 取指微程序： T0： PC → MAR T1： Ad[CMIR] → CMAR T2： M[MAR] → MDR, PC+1 → PC T3： Ad[CMIR] → CMAR T4： MDR → IR, OP[IR] → 微操作形成部件 T5： OP[IR] → CMAR 中斷返回微程序： T0： SP → MAR T1： Ad[CMIR] → CMAR T2： M[MAR] → MDR T3： Ad[CMIR] → CMAR T4： MDR → PC, SP+1 → SP T5： Ad[CMIR] → CMAR 八、（ 8 分） 答： 針對存儲器，可以采用 Cache主存層次的設(shè)計和管理提高整機的速度； 針對存儲器，可以采用主存 輔存層次的設(shè)計和管理提高整機的速度； 針對控制器，可以 通過指令流水或超標(biāo)量設(shè)計技術(shù)提高整機的速度； 針對控制器，可以通過超標(biāo)量設(shè)計技術(shù)提高整機的速度； 針對運算器，可以對運算方法加以改進，如進位鏈、兩位乘除法； 針對 I/O系統(tǒng)，可以運用 DMA技術(shù)來減少 CPU對外設(shè)訪問的干預(yù)。 《計算機組成原理》試題 一、（共 30 分） 1.(10分 ) (1)將十進制數(shù) +107/128化成二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)（ 3分） (2)請回答什么是二 十進制編碼 ?什么是有權(quán)碼、什么是無權(quán)碼、各舉一個你熟悉的有權(quán)碼和無權(quán)碼的例子？（ 7分） X=,Y=,用原碼一位乘法計算 X*Y=?要求寫出計算過程。 (10分 ) ?為什么能發(fā)現(xiàn)并改正一位錯、也能發(fā)現(xiàn)二位錯，校驗位和數(shù)據(jù)位在位數(shù)上應(yīng)滿足什么條件？（ 5 分） ALU 通?？梢蕴峁┑闹辽?5 種運算功能 ?運算器中使用多累加器的好處是什么 ?乘商寄存器的基本功能是什么 ?(5 分 ) 二、 (共 30 分 ) ,通常應(yīng)從哪 4個方面考慮 ?(每個 2分 ,共 8分 ) SUB R3,R2 和子程序調(diào)用指令的執(zhí)行步驟 (每個 4分，共 8 分 ) 微程序的控制器中，通常有哪 5種得到下一條指令地址的方式。 (第個 2 分，共 10 分） ？ (4分） 三、（共 22 分） ？各自主要應(yīng)用在什么地方？（ 7分） 3種基本映象方式，各自的主要特點是什么？衡量高速緩沖存儲器（ CACHE）性能的最重要的指標(biāo)是什么？（ 10分） ？陣列磁盤中的 RAID0、 RAID RAID RAID5各有什么樣的容錯能力？（ 5 分） 四、（共 18 分） 、程序中斷方式、直接存儲器訪問方式，在完成輸入 /輸出操作時的優(yōu)缺點。（ 9 分） 、噴墨式、激光 3 類打印機各自的優(yōu)缺點和主要應(yīng)用場所。（ 9 分） 答 案 一、（共 30 分） 1.(10分 ) (1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+)2 = (+)8 = (+6B)16 (2) 二 十進制碼即 8421碼，即 4 個基 2 碼位的權(quán)從高到低分別為 1，使用基碼的 0000， 0001， 0010， …… ， 1001這 十種組合分別表示 0 至 9這十個值。 4 位基二碼之間滿足二進制的規(guī)則，而十進制數(shù)位之間則滿足十進制規(guī)則。 有權(quán)碼是指一個十進制數(shù)位的 4 位基 2 碼的每一位有確定的權(quán)。無權(quán)碼是指一個十進制數(shù)位的 4 位基二碼沒有確定的權(quán)。前者的例子為二 十進制編碼（ BCD）碼，后者的例子為余 3 碼。 X=,Y=,用原碼一位乘法計算 X*Y=?要求寫出計算過程。 (10分 ) 高位部分積 低位部分積 /乘數(shù) 說明 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 起始情況 +） 0 0 1 1 0 1 乘數(shù)最低位為 1，加乘數(shù) 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1（丟失） 右移部分積和乘數(shù) +） 0 0 0 0 0 0 乘數(shù)最低位為 1，加 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0（丟失） 右移部分積和乘數(shù) +） 0 0 1 1 0 1 乘數(shù)最低位為 1，加乘數(shù) 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1（丟失） 右移部分積和乘數(shù) +） 0 0 0 0 0 0 乘數(shù)最低位為 0，加 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0（丟失） 右移部分積和乘數(shù) 結(jié)果符號位為正， X*Y= 3. 答案： 基本原理： k個數(shù)據(jù)之外加上 r 個校驗位，從而形成 k+r 位的新的碼字，使新的碼字的碼距均勻的拉大。把數(shù)據(jù)的每一個二進制位分配到幾個不同的偶校驗位的組合中，當(dāng)一位出錯，會引起相 關(guān)的幾個校驗位的值發(fā)生變化，從而可能發(fā)現(xiàn)出錯，還能指出是哪一位錯，進而進行糾錯。 校驗位和數(shù)據(jù)位應(yīng)滿足條件 2 r1k+r 在此條件下，不但能發(fā)現(xiàn)并改進一位錯，并能同時發(fā)現(xiàn)二位錯。 ： 運算器中的 ALU通常至少可以提供算術(shù)加運算、算術(shù)減運算、邏輯或運算、邏輯與運算、邏輯異或運算 5 種功能。運算器采用多累加器可以簡化指令的執(zhí)行步驟。 乘商寄存器的基本功能是在完成乘除運算時能自行左右移位。 二、 (共 30 分 ) ： （ 1）指令系統(tǒng)的完備性 ，常用指令齊全，編程方便； （ 2）指令系統(tǒng)的高效性，程序占用內(nèi)存空間少，運行速度快。 （ 3）指令系統(tǒng)的規(guī)整性，指令和數(shù)據(jù)使用規(guī)則統(tǒng)一簡化，易學(xué)易記； （ 4）指令系統(tǒng)的兼容性，同一系列的低檔計算機的程序能放到新的高檔機上直接運行。 2. 答：（ 1） 減法指令 SUB R3,R2 的執(zhí)行步驟 ： ① AR← PC ② 讀內(nèi)存， IR←讀出的內(nèi)容， PC← PC+1 ③ R3← R3—R2，保存狀態(tài)信息 結(jié)束，檢查中斷請求，無中斷請求，進入下一條指令的執(zhí)行過程。 （ 2）子程序調(diào)用指令 CALL 執(zhí)行流程； ① AR← PC ② 讀內(nèi)存， IR←讀出的內(nèi)容， PC← PC+1 ③ AR← SP—1 ④ 寫內(nèi)存， PC內(nèi)容進棧保存 ⑤ PC← ZI程序入口地址 結(jié)束，檢查中斷請求，無中斷請求，進入下一條指令的執(zhí)行過程。 ：在微程序控制系統(tǒng)中，通常有以下 5 種得到下一條微指令地址的方式： （ 1）微程序順序執(zhí)行時，下地址為本條微地址加 1。 （ 2）在微程序必定轉(zhuǎn)向某一微地址時，可以在微指令中的相關(guān)字段中給出該地址值。 （ 3）按微指令（上一條或本條）的某一執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)，選擇順序執(zhí)行或轉(zhuǎn)向某一地址。 （ 4）從微堆棧中取出從微子程序返回到微主程 序斷點的返回地址，用于微子程序返回處理。 （ 5）依條件判斷轉(zhuǎn)向多條微指令地址中的某一地址控制。 :組合邏輯控制器應(yīng)由 4 個功能部件組成： （ 1）程序計數(shù)器 PC，用于保存一條指令在內(nèi)存中的地址； （ 2）指令寄存器 IR，用于保存從內(nèi)存讀出的指令內(nèi)容； （ 3）脈沖源和啟停控制邏輯、節(jié)拍發(fā)生器，前者向計算機各部件提供連續(xù)（單個）的主振脈沖，后者用于標(biāo)記每個指令的執(zhí)行步驟的相對次序關(guān)系。 （ 4）時序控制信號產(chǎn)生部件，用于形成并提供計算機各部件當(dāng)前時刻要用到的控制信號。 三、（共 22分） ：靜態(tài)存儲器和 動態(tài)存儲器器件的特性有的主要區(qū)別見下表： 低 高 存儲成本 小 大 發(fā)熱量 高 低 集成度 慢 快 運行速度 分兩次送 同時送 行列地址 需要 非 需要刷新 是 非 破壞性讀出 電容 觸發(fā)器 存儲信息 DRAM SRAM 主要性能 靜態(tài)存儲器 SRAM主要用于高速緩沖存儲器 Cache，動態(tài)存儲器主要用于主存儲器。 2. 答 ： Cache 有三種映像方式：全相聯(lián)映像方式，直接映像方式，多路組相聯(lián)映像方式。 全相聯(lián)映像方式是指主存中任一個字（字塊）可以寫入 Cache 中的任何一個字（字塊）中。其優(yōu)點是有最大的靈活性。缺點是要確定讀的信息是否在 Cache 中，必須用原本讀主存的地址與整個 Cacha 每一個單元的標(biāo)志字段比較，電路過于復(fù)雜，成本較高。 直接映像方式是指主存的一個字（字塊 ）只能映像到 Cache 的字和字塊中。優(yōu)點是要確定讀的信息是否在 Cache 中時原本讀主存的地址與標(biāo)志字段比較的線路簡單，成本低；缺點是 Cache 的使用缺乏靈活性，影響命中率。 多路組相聯(lián)映相方式是對全相聯(lián)映相方式和直接映像方式的一種折中的處理方案。它與直接相聯(lián)映像方式的區(qū)別在于每個主存字塊可以從多個（例如 2， 4， 8 個，而不是一個）體中選擇其一完成寫入 Cache的操作，它與全相聯(lián)映像的類同之處是把一個主存字寫進 Cache時，可以在 Cache 的多個（而不是任何一個）個體中選擇。既有較高的命中率，又使比較線路也不會 太復(fù)雜。 衡量 Cache 性能的最重要的指標(biāo)是命中率。 3. 答：采用磁盤陣列技術(shù)的目的： ① 通過多個磁盤的并列操作來提高設(shè)備總體的性能和可靠性。 ②通過合理在多個磁盤之間組織數(shù)據(jù)，得到比較理想的容錯能力，即額外拿出一定的存儲容量（冗余）用于保存檢錯糾錯的信息。 RAID0 模式（數(shù)據(jù)散放）只用于擴展容量，并發(fā)讀寫，提高數(shù)據(jù)輸入 /輸出能力。沒有容錯措施，故沒有容錯能力。 RAID1 模式（磁盤鏡像）是實現(xiàn)兩個磁盤互為備份的用法，把相同的數(shù)據(jù)分別寫到配對使用的兩個磁盤中。它用于備份數(shù)據(jù)，即使一個磁盤出現(xiàn)故障， 還可以從另一磁盤讀出數(shù)據(jù)。 RAID4 模式（數(shù)據(jù)保護） 提供了容錯能力， N+1 個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余 N 個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)。 RAID5 模式 （分布式數(shù)據(jù)保護）是對 RAID4 的改進。同 RAID4一樣， 供了容錯能力，N+1 個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余 N 個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)。 四、（共 18分） 1. 答： 程序直接控制方式在用戶程序中直接使用 I/O 指令完成輸入輸出操作，它是由CPU 通過查詢設(shè)備的運行狀態(tài)，來控制數(shù)據(jù)傳送過程。其優(yōu)點是控制簡單，容易實現(xiàn)。缺點是 CPU工作效率低，實時性差，計算機系統(tǒng)可靠性不高 程序中斷方式是指由被讀寫的設(shè)備主動 “報告 ”CPU它是否已進入準(zhǔn)備好狀態(tài)， CPU 就不必花費時間去循環(huán)測試，而是在接收到外設(shè)的中斷請求后轉(zhuǎn)去進行輸入輸出處理的。其優(yōu)點是實現(xiàn) CPU與外設(shè)并行工作，大大提高了 CPU的工作效率，增強計算機系統(tǒng)的實時性，提高了計算機系統(tǒng)的可靠性。 直接存儲器訪問方式是一種由硬件執(zhí)行 I/O 操作的傳送方式。其優(yōu)點是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳送，又減少了對 CPU 的打擾，提高了 CPU 的工作效率。 、噴墨式、激光 3類打印機各自的優(yōu)缺點和主要應(yīng)用場所 見下表 。 計算機組成原理試題 一 、選擇題（共 20 分，每題 1 分） 1．零地址運算指令在指令格式中不給出操作數(shù)地址，它的操作數(shù)來自 ____