本科生期末試卷十二一.選擇題（每小題1分，共10分）1．沒有外存貯器的計(jì)算機(jī)監(jiān)控程序可以存放在______。ARAMBROMCRAM和ROMDCPU2．如果浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)用補(bǔ)碼表示，則判斷下列哪一項(xiàng)的運(yùn)算結(jié)果是規(guī)格化數(shù)______。A1.11000B0.01110C1.00010D0.010103．在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算其中，減法運(yùn)算一般通過______來實(shí)現(xiàn)A原碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器B補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器C補(bǔ)碼運(yùn)算的十進(jìn)制加法器D補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器4．某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)32位，其存儲(chǔ)容量為4MB，若按半字編址，它的尋址范圍是______。A0——4MBB0——2MBC0——2MD0——1MB5．在虛擬存貯器中，當(dāng)程序正在執(zhí)行時(shí)，由______完成地址映射。A程序員B編譯器C裝入程序D操作系統(tǒng)6．指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是______。A實(shí)現(xiàn)存貯程序和程序控制B縮短指令長(zhǎng)度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性C可以直接訪問外存D提供擴(kuò)展操作碼的可能并降低指令譯碼難度7．同步控制是______。A只適用于CPU控制的方式B只適用于外圍設(shè)備控制的方式C由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制的方式D所有指令執(zhí)行時(shí)間都相同的方式8．以下描述中基本概念不正確的句子是______。APCI總線不是層次總線BPCI總線采用異步時(shí)序協(xié)議和分布仲裁策略CFUTUREBUS+總線能支持64位地址DFUTUREBUS+總線適合于高成本的較大規(guī)模計(jì)算機(jī)系統(tǒng)9．用于筆記本電腦的外存儲(chǔ)器一般是______。A軟磁盤B硬磁盤C固態(tài)盤D光盤10．周期挪用方式常用于______方式的輸入/輸出中。ADMAB中斷C程序傳送D通道二填空題（每小題3分，共15分）1.2000年，超級(jí)計(jì)算機(jī)最高運(yùn)算速度達(dá)到A______次。我國(guó)的B______號(hào)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度達(dá)到C______次，使我國(guó)成為美國(guó)日本之后第三個(gè)擁有高速計(jì)算機(jī)的國(guó)家。2.當(dāng)今的CPU芯片除了包括定點(diǎn)運(yùn)算器和控制器外，還包括A______、B______運(yùn)算器和C______管理等部件。3.當(dāng)代流行的標(biāo)準(zhǔn)總線內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：A______總線，B______總線，C______總線和公用線。4.每一種外設(shè)都是在它自己的A______控制下進(jìn)行工作，而A則通過B______和C______相連，并受C控制。5.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU對(duì)外圍設(shè)備的管理處程序查詢方式、程序中斷方式外，還有A______方式，B______方式，和C______方式。三.（9分）證明-[Y]補(bǔ)=+[-Y]補(bǔ)四．（9分）設(shè)A=anan-1…aa是已知的（n+1=5）位的二進(jìn)制原碼，其中最高字位為符號(hào)位，畫出原10碼轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼的電路圖。五．（9分）用定量分析方法證明交叉存儲(chǔ)器帶寬大于順序存儲(chǔ)器帶寬。六．（10分）參見圖B12.1的數(shù)據(jù)通路，畫出指令“STA,R1,(R2)”的指令周期流程圖，其含義是將寄存器R1的內(nèi)容傳送至（R2）地址的存儲(chǔ)器單元中。標(biāo)出各微操作信號(hào)序列。圖B12.1七．（9分）磁盤、磁帶、打印機(jī)三個(gè)設(shè)備同時(shí)工作，磁盤以30μs的間隔向控制器發(fā)DMA請(qǐng)求，磁帶以45μs的間隔發(fā)DMA請(qǐng)求，打印機(jī)以150μs間隔發(fā)DMA請(qǐng)求。假定DMA控制器每完成一次DMA傳送所需時(shí)間為5μS，畫出DMA控制器工作時(shí)空?qǐng)D。八．（10分）有一臺(tái)磁盤機(jī)，其平均尋道時(shí)間為了30ms,平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間為120ms，數(shù)據(jù)傳輸速率為500B/ms，磁盤機(jī)上存放著1000件每件3000B的數(shù)據(jù)。現(xiàn)欲把一件數(shù)據(jù)取走，更新后在放回原地，假設(shè)一次取出或?qū)懭胨钑r(shí)間為：平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。另外，使用CPU更新信息所需時(shí)間為4ms,,并且更新時(shí)間同輸入輸出操作不相重疊。試問：（1）磁盤上全部數(shù)據(jù)需要多少時(shí)間？（2）若磁盤及旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，更新全部數(shù)據(jù)需要多少間？九．(10分)機(jī)器字長(zhǎng)32位，主存容量為1MB，16個(gè)通用寄存器，共32條指令，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)雙地址指令格式，要求有立即數(shù)、直接、寄存器、寄存器間接、變址、相對(duì)六種尋址方式。十．（9分）請(qǐng)?jiān)谙卤碇刑顚慍ISC和RISC的主要特征對(duì)比比較內(nèi)容CISCRISC指令系統(tǒng)指令數(shù)目指令格式尋址方式指令字長(zhǎng)可訪存指令各種指令使用頻率各種指令執(zhí)行時(shí)間優(yōu)化編譯實(shí)現(xiàn)程序源代碼長(zhǎng)度控制器實(shí)現(xiàn)方式本科生期末試卷十二答案一．選擇題。1．B2．C3．D4．C5．D6．B7．C8．A，B9．C10．A二．填空題。1．A．10000億B．神威C．3840億；2．A．CacheB．浮點(diǎn)C．存儲(chǔ)；3．A．?dāng)?shù)據(jù)傳送B．仲裁C．中斷和同步；4．A．設(shè)備控制器B．適配器C．主機(jī)；5．A．DMAB．通道C．外圍處理機(jī)；三、證明：因?yàn)閇x–y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)所以[-y]補(bǔ)=[x-y]補(bǔ)-[x]補(bǔ)又因?yàn)閇y]補(bǔ)+[x]補(bǔ)=[x+y]補(bǔ)所以[y]補(bǔ)=[x+y]補(bǔ)-[x]補(bǔ)(1)(2)(1)+(2):[y]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=[x–y]補(bǔ)+[x+y]補(bǔ)-[x]補(bǔ)-[x]補(bǔ)=[x]補(bǔ)-[y]補(bǔ)+[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)-[x]補(bǔ)-[x]補(bǔ)=0所以：-[y]補(bǔ)=[-y]補(bǔ)四、邏輯圖如圖B12.2：圖B12.2五、解：假設(shè)（1）存儲(chǔ)器模塊字長(zhǎng)等于數(shù)據(jù)總線寬度（2）模塊存取一個(gè)字的存儲(chǔ)周期等于T.（3）總線傳送周期為τ（4）交叉存儲(chǔ)器的交叉模塊數(shù)為m.交叉存儲(chǔ)器為了實(shí)現(xiàn)流水線方式存儲(chǔ)，即每通過τ時(shí)間延遲后啟動(dòng)下一模快，應(yīng)滿足T=mτ,(1)交叉存儲(chǔ)器要求其模快數(shù)>=m,以保證啟動(dòng)某模快后經(jīng)過mτ時(shí)間后再次啟動(dòng)該模快時(shí)，它的上次存取操作已經(jīng)完成。這樣連續(xù)讀取m個(gè)字所需要時(shí)間為t1=T+(m–1)τ=mг+mτ–τ=(2m–1)τ(2)故交叉存儲(chǔ)器帶寬為W1=1/t1=1/(2m-1)τ而順序方式存儲(chǔ)器連續(xù)讀取m個(gè)字所需時(shí)間為(3)t2=mT=m2×τ(4)存儲(chǔ)器帶寬為W2=1/t2=1/m2×τ(5)比較(3)和(2)式可知，交叉存儲(chǔ)器帶寬>順序存儲(chǔ)器帶寬。六、PCO，G，ARi取R/W=1(讀)指DRO，G，IRi譯碼R2O，G，ARi執(zhí)令行指R1O,G,DRiR/W=0(寫)圖B12.3七、解：根據(jù)傳輸速率，磁盤優(yōu)先權(quán)最高，磁帶次之，打印機(jī)最低。如下圖：圖12.4八、解：（1）磁盤上總數(shù)據(jù)量=1000×3000B=3000000B讀出全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間為3000000B÷500B/ms=6000ms重新寫入全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間=6000ms所以，更新磁盤上全部數(shù)據(jù)所需的時(shí)間為：2×（平均找道時(shí)間+平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳送時(shí)間）+CPU更新時(shí)間=2（30+120+6000）ms+4ms=12304ms(2)磁盤機(jī)旋轉(zhuǎn)速度提高一倍后，平均等待時(shí)間為60ms，數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍后，數(shù)據(jù)傳送時(shí)間變?yōu)椋?000000B÷1000B/ms=3000ms更新全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間為：2×（30+60+3000）ms+4ms=6184ms九、解：根據(jù)題意，有32種操作碼，故OP字段占5位，16個(gè)通用寄存器各占4位（源、目的）；尋址模式字段X占3位；剩余字段D為立即數(shù)和直接尋址使用，指令格式如下：5位3位4位4位16位OPX源目的D尋址模式定義如下：X=000,立即數(shù)=DX=001,直接尋址，E=DX=010,寄存器直接尋址X=011,寄存器間接尋址,E=(R)X=100,變址尋址，E=(R)+DX=101,相對(duì)尋址，E=(PC)+D十、解：根據(jù)傳輸速率，磁盤優(yōu)先權(quán)最高，磁帶次之，打印機(jī)最低。如下圖：、比較內(nèi)容CISCRISC指令系統(tǒng)指令