【正文】 PU周期_____8．___系統(tǒng)功能部件_____，____數(shù)據(jù)傳送____9．__小______10．_停止CPU訪問內(nèi)存__，__DMA與CPU交替訪內(nèi)__十二． 計算題（共27分）1． 解：x= y=－[X]補＝, [Y]補＝, [Y]補＝ [X+Y]補＝+＝ 無溢出 X+Y＝ [XY]補＝+＝ 溢出 XY＝+ 12． （1）%， （2）60ns3． 流水線的時鐘周期T=max{120，80，90，100，60}=120ns 加速比C=（405）/（5+401）=50/11十三． 問答題（共12分）1． 解：馮. 諾依曼型計算機的主要設(shè)計思想是：存儲程序和程序控制。指出3條指令間存在哪些類型的數(shù)據(jù)相關(guān)。(4分)3.(12分) 設(shè)某處理器具有四段指令流水線：IF（取指令）、ID（指令譯碼及取操作數(shù)）、EXE（ALU執(zhí)行）和WB（結(jié)果寫回）。畫出修改通路后，指令周期中取指階段的流程圖，假設(shè)指令的地址已放入PC中。并在每一個CPU周期右邊列出相應(yīng)的微操作控制信號序列。假設(shè)該模型機規(guī)定所有寄存器的數(shù)據(jù)打入都只能在一個CPU周期的最后一個時鐘周期完成。(6分)? (2) 某指令編碼為(6EF1)16(3CD2)16，分析其為題目中三種指令中的哪種指令？(6分)2. (10分)如圖1所示為雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路，IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器(具有自增功能)，M為主存(受信號控制)，AR為地址寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，ALU由加、減控制信號決定完成何種操作，控制信號G控制的是一個門電路。其中MOV指令是單字長二地址指令，STO和LAD為雙字長二地址指令。三種指令的操作碼字段OP都可以指定64條指令。四、分析題（本大題共3小題，共34分）1．(12分)某16位機器所使用的指令格式和尋址方式如下所示，該機有兩個20位基址寄存器，四個16位變址寄存器，十六個16位通用寄存器，指令匯編格式中的S（源），D（目標(biāo)）都是通用寄存器，M是主存中的一個單元。(1)交叉存儲器的帶寬是多少？(2)如果其它條件不變，總線傳送周期提速到τ＝10ns，則交叉存儲器的帶寬是多少？3. 一臺有3個盤片的磁盤組，共有4個記錄面，轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，盤面有效記錄區(qū)域的外直徑為30cm，內(nèi)直徑為20cm，內(nèi)層位密度為300位/mm，磁道密度為8道/mm，盤面分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)有1024個字節(jié)。存儲周期T＝160ns，數(shù)據(jù)總線寬度為128位，總線傳送周期τ＝40ns。三、計算題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）1. 已知二進制數(shù)X=210()，Y=211()，設(shè)階為5位（包括2位階符），用補碼表示，尾數(shù)為8位（包括2位尾符），用補碼表示，按浮點運算方法，求XY的值，運算過程階和尾數(shù)均用雙符號進行，舍入采用0舍1入法。若CPU現(xiàn)執(zhí)行設(shè)備C的中斷服務(wù)程序，IMIMIM0的狀態(tài)__________；如果CPU執(zhí)行設(shè)備H的中斷服務(wù)程序，IMIMIM0的狀態(tài)是_________。則存取一個扇區(qū)的時間Ta=_______________________。10. 在總線的三種集中式仲裁方式中，響應(yīng)速度最快的是______________；對詢問鏈的電路故障很敏感的是______________。8. 主存有1024個數(shù)據(jù)塊（B0～B1023），cache有8行（L0～L7），現(xiàn)采用全相聯(lián)的地址映射方式，則第200號數(shù)據(jù)塊可映射到cache的 行。7. 某計算機的存儲器系統(tǒng)采用LL2 Cache和主存3級分層結(jié)構(gòu)，訪問第一級命中率95％，訪問第二級時命中率50％，其余50％訪問主存，假定訪問L1 Cache需要1個時鐘周期，訪問L2 Cache和主存分別需要10個和100個時鐘周期。8位存儲器，總共需要______片DRAM芯片；地址線中需要______位作為芯片的選擇。5. 假定用若干個1K180。4. 對存儲器的要求是容量大，速度快，成本低。2．?dāng)?shù)的真值變成機器碼時有四種表示方法，分別是____________________________。 16． 下列各項中，_______是同步傳輸?shù)奶攸c。A. 3和8 B. 6和9 C. 3和9 D. 6和814． 程序計數(shù)器屬于_______部分。20102011學(xué)年第 2學(xué)期　 一、選擇題（本大題共5小題，每小題2分，共10分）12． 下列關(guān)于直接尋址方式操作數(shù)所在位置的說法正確的是____。3． （9分）某指令流水線有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪存（MEM）和寫回寄存器堆（WB）5個過程段，各功能段所用的時間分別為120ns、80ns、90ns、100ns和60ns。CPU的控制信號為R/(讀/寫)。2． （14分）有一個512K16位的存儲器，由128K8位DRAM芯片構(gòu)成。4． （9分）考慮一個單片磁盤，它有如下參數(shù)：旋轉(zhuǎn)速率是7200轉(zhuǎn)/分，一面上的磁道數(shù)是30000，每道扇區(qū)數(shù)是600，找道時間是每橫越百條磁道花費1ms。某采用交叉方式編址的存儲器容量為64字，存儲模塊數(shù)為8，每個模塊8個字，起始地址為000000，存儲周期為200ns，總線傳送周期為50ns。3． （8分）得分三、計算題（本大題共4小題，共33分）1． （8分）設(shè)機器字長為8位（運算時為9位），已知二進制數(shù)X＝－101101，Y＝100110，, 用變形補碼（雙符號位）計算X+Y和XY, 同時指出運算結(jié)果是否溢出。11．CPU響應(yīng)中斷時應(yīng)保護的兩個關(guān)鍵的硬件狀態(tài)是 ⑿ 。下面程序中存在 ⑽ 數(shù)據(jù)相關(guān)。請?zhí)顚懴卤碇兄噶钊≈鸽A段TT3時鐘周期的功能所對應(yīng)的有效控制信號。R1和R2為通用寄存器，MDR為內(nèi)存數(shù)據(jù)寄存器，MAR為內(nèi)存地址寄存器，PC為程序計數(shù)器，IR為指令寄存器。7． CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫做指令周期，它常常用若干個 ⑺ 來表示，而后者又包含有若干個時鐘周期。5． 主存有1024個數(shù)據(jù)塊（B0～B1023），cache有16行（L0～L15），現(xiàn)采用2路組相聯(lián)地址映射方式（每組2行），則第200號數(shù)據(jù)塊可映射到cache的 ⑸ 行。8位的DRAM芯片，其存儲體結(jié)構(gòu)中，每行256180。為了解決這方面的矛盾，計算機采用多級存儲體系結(jié)構(gòu)，即使用 ⑶ 。2． 有一字長為64位的浮點數(shù)，符號位1位；階碼11位，用移碼表示；尾數(shù)52位，用補碼表示，則它所能表示的最大規(guī)格化正數(shù)為 ⑵ 。A．每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行B．一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行C．一條微指令由若干條機器指令組成D．每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行5．為了便于實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的方法是采用____。10． 下列關(guān)于寄存器間接尋址方式操作數(shù)所在位置的說法正確的是____。C. 在cache中，任意主存塊均可映射到cache中任意一行，該方法稱為全相聯(lián)映射方式。A. 指令周期是指CPU取出一條指令加上執(zhí)行這條指令的時間。前者完成 (R1)+(R3) → R3的操作；后者完成 (R3) (R5) → R5的操作，問是否發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)？如果發(fā)生了數(shù)據(jù)相關(guān)，是哪種類型的數(shù)據(jù)相關(guān)？假設(shè)在硬件上不采取措施，那么第I+1條指令要推遲多少時間進行？（6分）(3) 如果在硬件設(shè)計上加以改進，至少需推遲多少時間？（3分）2010 2011學(xué)年第 1 學(xué)期　 得分一、選擇題（本大題共5小題，每小題2分，共10分）8． 浮點加法運算中，如下規(guī)格化處理正確的是____。請問：(1) 流水線操作的時鐘周期應(yīng)設(shè)計為多少？（3分）(2) 流水線中有三類可能存在的數(shù)據(jù)相關(guān)沖突：寫后讀（RAW）相關(guān)；讀后寫（WAR）相關(guān)；寫后寫（WAW）相關(guān)。（6分）3. 今有4級指令流水線，分別完成取指、指令譯碼并且取數(shù)、運算、送結(jié)果四步操作。當(dāng)=1時執(zhí)行讀操作，當(dāng)=0時執(zhí)行寫操作。（12分）2. 有一個1024K32位的存儲器，由128K16位DRAM芯片構(gòu)成。 “ADD （R2），R0”指令完成寄存器R0的內(nèi)容與(R2)為地址的主存單元的數(shù)相加后，結(jié)果送至R0中的功能操作，畫出其指令周期流程圖，假設(shè)該指令的地址已放入PC中。（12分）得分四、綜合題（本大題共3小題，共36分）1. 如下圖所示為雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路，IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器(具有自增功能)，M為主存(受信號控制)，AR為地址寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，ALU由加、減控制信號決定完成何種操作，控制信號G控制的是一個門電路。得分三、計算題（本大題共2小題，共24分）1. 存儲器容量為32M字，字長64位，模塊數(shù)m = 8，分別用順序方式和交叉方式進行組織。14. DMA采用三種傳送方式，即：停止CPU訪問內(nèi)存方式、 方式和 方式。假設(shè)一次取出或者寫入所需時間為T=TS+TL+T數(shù)據(jù)傳送，則檢查并更新所有文件需要占用的時間為 。磁盤機上存放著250個文件，每個文件的平均長度為10MB。11. 總線是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的互聯(lián)機構(gòu)，是多個 之間進行 的公共通路。9. 某指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，操作碼OP可指定 條指令。7. cache地址映射方式， 方式命中率最高但比較電路很復(fù)雜，而 方式比較電路與cache容量大小無關(guān)，適合于大容量cache。5.