班號班號姓名哈工大學年秋季學期計算機組成原理試題注意行為規注意行為規范，遵守考試紀律!題號—*二三四五六七ハ得分得分ー、填空（12分）.某浮點數基值為2,階符1位,階碼3位,數符1位,尾數7位,階碼和尾數均用補碼表示,尾數采用規格化形式,用十進制數寫出它所能表示的最大正數,非〇最小正數,最大負數（最小負數〇.變址尋址和基址尋址的區別是:在基址尋址中,基址寄存器提供,指令提供;而在變址尋址中,變址寄存器提供,指令提供〇.影響流水線性能的因素主要反映在 和 兩個方面。.設機器數字長為16位（含1位符號位）。若1次移位需10ns,-次加法需10ns,則補碼除法需時間,補碼BOOTH算法最多需要時間。.CPU從主存取出一條指令并執行該指令的時間叫,它通常包含若干個,而后者又包含若干個〇組成多級時序系統。二、名詞解釋（8分）.微程序控制.存儲器帶寬.RISC.中斷隱指令及功能第2頁（共7頁）試題:學號:姓名三、簡答（18分）.完整的總線傳輸周期包括哪兒個階段?簡要敘述每個階段的工作。.設主存容量為1MB,Cache容量為16KB,每字塊有16個字,每字32位。(1)若Cache采用直接相聯映像,求出主存地址字段中各段的位數。(2)若Cache采用四路組相聯映像,求出主存地址字段中各段的位數。第2頁(共7頁)試題: 學號: 姓名.某機有五個中斷源，按中斷響應的優先順序由高到低為LO,L1,L2,L3,L4,現要求優先順序改為L3,L2,L4,LO,L1,寫出各中斷源的屏蔽字。中斷源0屏蔽字1 234L0L1L2L3L4.某機主存容量為4MX16位,且存儲字長等于指令字長,若該機的指令系統具備120種操作。操作碼位數固定,且具有直接、間接、立即、相對四種尋址方式。(1)畫出??地址指令格式并指出各字段的作用;(2)該指令直接尋址的最大范圍;(3)一次間址的尋址范圍;(4)相對尋址的尋址范圍。第3頁(共7頁)試題: 學號: 姓名四、(6分)設階碼取3位,尾數取6位(均不包括符號位),按浮點補碼運算規則計算[25x-^]+[24x(-H)]五、畫出DMA方式接口電路的基本組成框圖,并說明其工作過程（以輸入設備為例）。（8分）第4頁（共7頁）試題: 學號: 姓名

六、（10分）設CPU共有16根地址線,8根數據線,并用MREQ作訪存控制信號,用R/W作讀寫控制信號,現有下列存儲芯片:RAM：1KX8位、2KX4位、4KX8位ROM：2K義8位、4K義8位以及74138譯碼器和各種門電路（自定）,畫出CPU與存儲器連接圖。要求:（1）最大4K地址空間為系統程序區,與其相鄰2K地址空間為用戶程序區。（2）合理選用上述存儲芯片,說明各選兒片?寫出每片存儲芯片的地址范圍。（3）詳細畫出存儲芯片的片選邏輯。7413874138試題:學號:試題:學號:第5頁（共7頁）

姓名第6頁（共7頁）試題: 學號: 姓名七、假設CPU在中斷周期用堆棧保存程序斷點,且進棧時棧指針減ー,出棧時棧指針加一。試寫出中斷返回指令（中斷服務程序的最后一條指令）,在取指階段和執行階段所需的全部微操作命令及節拍安排。若采用微程序控制,則還需要增加哪些微操作。（10分）ハ、除了采用高速芯片外,從計算機的各個子系統的角度分析,指出6種以上提高整機速度的措施。（8分）第7頁（共7頁）計算機組成原理試題答案ー、填空（12分）.127；1/512；-1/512-1/32768；-128。.基地址；形式地址;基地址;形式地址。.訪存沖突;相關問題。.300ns；310nso.指令周期;機器周期;節拍。二、名詞解釋（8分）.微程序控制答:采用與存儲程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成,將一條機器指令編寫成一個微程序,每ー個微程序包含若干條微指令,每?條指令包含ー個或多個微操作命令。.存儲器帶寬答:每秒從存儲器進出信息的最大數量,單位可以用字/秒或字節/秒或位/秒來表示。.RISC答:RISC是精簡指令系統計算機,通過有限的指令條數簡化處理器設計，已達到提髙系統執行速度的目的。.中斷隱指令及功能答：中斷隱指令是在機器指令系統中沒有的指令,它是CPU在中斷周期內由硬件自動完成的一條指令,其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務程序的入口地址、關中斷等功能。三、簡答（18分）.答:總線在完成一次傳輸周期時,可分為四個階段：申請分配階段：由需要使用總線的主模塊（或主設備）提出申請，經總線仲裁機構決定下ー傳輸周期的總線使用權授于某ー申請者;尋址階段：取得了使用權的主模塊，通過總線發出本次打算訪問的從模塊（或從設備）的存儲地址或設備地址及有關命令,啟動參與本次傳輸的從模塊:傳數階段：主模塊和從模塊進行數據交換,數據由源模塊發出經數據總線流入日的模塊:結束階段：主模塊的有關信息均從系統總線上撤除,讓出總線使用權。.答:（1）若Cache采用直接相聯映像：字塊中含64個字節，字塊的位數為b=6。Cache中含有256個字塊，所以字塊地址位數c=8。主存容量為1M字節，總位數為20。主存字塊標記位數t=6o（2）若Cache采用四路組相聯映像，字塊中含64個字節,字塊的位數為b=6。每組含有四個字塊，每組含256個字節。Cache中含有64個字塊，所以組地址位數q=6。主存容量為1M字節，總位數為20o主存字塊標記位數t=8。.答：設屏蔽位為“ド時表示對應的中斷源被屏蔽,屏蔽字排列如下：中斷源L001000L100000L211001L311I01L411000.答:(1)指令字長16位,操作碼為7位,尋址特征位2位,地址碼7位;-64?63；216；216.四、(6分)答:被加數為 〇,101。10010〇,[x](f=00,101;00.100100加數為 0,100;1.010100,[y]?b=00,100;11.010100(1)對階:[△j]fr=[jx]?h-Uy]補=00,101+11,100=00,001即△)=1,則y的尾數向右移一位,階碼相應加1,即[y]'樸=00,101;11.101010②求和[SJ；+[Sy]；=[SJ；+[Sy]ih=00.100100+11.101010=00.001110即[x+y]tt=00,101;00.001110尾數出現“00.0”，需左規。③規格化左規后得[x+y](F=00,011;00.111000?/x+y]*=00,lll;00.111000五、（8分）答;DMA方式接口電路的基本組成框圖如下:DMA控制選輯HLDAレ④廠:線DMA控制選輯HLDAレ④廠:線數⑦nN中斷請求中 イAR1+1一,溢出信號>1DARI以數據輸入為例,具體操作如下:①從設備讀入ー個字到DMA的數據緩沖寄存器BR中,表示數據緩沖寄存器“滿”（如果!/O設備是面向字符的,則一次讀入一個字節,組裝成一個字）；②設備向DMA接口發請求（DREQ）；③DMA接口向CPU申請總線控制權（HRQ）；④CPU發回HLDA信號，表示允許將總線控制權交給DMA接口;⑤將DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址總線;@通知設備已被授予ー個DMA周期（DACK）,并為交換下ー個字做準備:⑦將DMA數據緩沖寄存器的內容送數據總線;⑧命令存儲器作寫操作;⑨修改主存地址和字計數值:⑩判斷數據塊是否傳送結束,若未結束,則繼續傳送；若己結束,（字計數器溢出）,則向CPU申請程序中斷，標志數據塊傳送結束。六、（10分）方法一:答:地址空間描述如ド;ROM對應的空間:11111111111111111111000000000000RAM對應的空間:11101111111111111110100000000000選擇ROM芯片為2KX8位的兩片，RAM芯片為2KX4位的兩片ROM芯片1：11111111111111111111100000000000ROM芯片2：1111011111111111

1111000000000000RAM芯片1、2：（位擴展）11101111111111111110100000000000CPU與存儲器連接圖見下頁:方法二:答:地址空間描述如下:ROM對應的空間:11111111111100001111000011110000RAM對應的空間:11101111111111111110100000000000選擇ROM芯片為4KX8位的一片,RAM芯片為2KX4位的兩片七、（10分）答:組合邏輯設計的微操作命令:取指:TO：PC—MARTl：M[MAR]fMDR,PC+1fPCT2：MDRfIR,OP[IR]-微操作形成部件執行：TO：SP—MARTl：M[MAR]一MDRT2：MDR—PC,SP+1-SP微程序設計的微操作命令:取指微程序：TO：PC—MARTl：AdtCMIR]fCMART2：M[MAR]—MDR,PC+1-PCT3：AdtCMIR]fCMART4：MDR-IR,OP[IR]ー微操作形成部件T5：OP[IR]—CMAR中斷返回微程序:TO：SP—MARTl：AdtCMIR]fCMART2：M[MAR]-MDRT3：AdtCMIR]fCMART4：MDR—PC,SP+1—SPT5：AdtCMIR]fCMARハ、（8分）答:針對存儲器,可以采用Cache-主存層次的設計和管理提高整機的速度;針對存儲器,可以采用主存ー輔存層次的設計和管理提髙整機的速度;針對控制器,可以通過指令流水或超標量設計技術提高整機的速度;針對控制器,可以通過超標量設計技術提髙整機的速度；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,可以運用DMA技術來減少CPU對外設訪問的干預?！队嬎銠C組成原理》試題ー、（共30分）.（10分）（1）將十進制數+107ハ28化成二進制數、ハ進制數和十六進制數（3分）（2）請回答什么是ニー十進制編碼?什么是有權碼、什么是無權碼、各舉ー個你熟悉的有權碼和無權碼的例子?（7分）.已知X=0.1101,Y=-0.0101I用原碼一位乘法計算X*Y=?要求寫出計算過程。（10分）.說明海明碼能實現檢錯糾借的基本原理?為什么能發現并改正一位錯、也能發現二位錯,校驗位和數據位在位數上應滿足什么條件?（5分）.舉例說明運算器中的ALU通?？梢蕴峁┑闹辽?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）.在設計指令系統時,通常應從哪4個方面考慮?（每個2分,共8分）.簡要說明減法指令SUBR3,R2和子程序調用指令的執行步驟（每個4分，共8分）.在微程序的控制器中，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）.簡要地說明組合邏輯控制器應由哪幾個功能部件組成?（4分）三、（共22分）.靜態存儲器和動態存儲器器件的特性有哪些主要區別?各自主要應用在什么地方?（7分）.CACHE有哪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是什么?（10分）.使用陣列磁盤的目的是什么?陣列磁盤中的RAIDO、RAID1,RAID4、RAID5各有什么樣的容錯能力?（5分）四、（共18分）.比較程序控制方式、程序中斷方式、直接存儲器訪問方式，在完成輸入/輸出操作時的優缺點。（9分）.比較針式、噴墨式、激光3類打印機各自的優缺點和主要應用場所。（9分）ー、（共30分）1.（10分）（1）（+107/128）.〇=（+1101011/10000000）2=（+0.1101011。=（+0.153）8=（+6B）＞6（2）二一十進制碼即8421碼,即4個基2碼位的權從高到低分別為8、4、2、1,使用基碼的0000,0001,0010 1001這十種組合分別表示〇至9這十個值。4位基二碼之間滿足二進制的規則,而十進制數位之間則滿足卜進制規則。有權碼是指ー個十進制數位的4位基2碼的每一位有確定的權。無權碼是指ー個十進制數位的4位基二碼沒有確定的權。前者的例子為二一十進制編碼（BCD）碼，后者的例子為余3碼。2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,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/乘數說明起始情況乘數最低位為1,加乘數0000000001011101001101 00011010101（丟失）右移部分積和乘數+)000000乘數最低檢為!,加0000110 00 001101010（丟失）右移部分積和乘數+)00 1101乘數最低位為1,加乘數01 000000100000101（丟失）右移部分積和乘數+)000000乘數最低檢為0,加01000010000010（丟失）右移部分枳和乘數結果符號位為正,X*Y=O.010000013.答案:基本原理:k個數據之外加上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。把數據的每一個二進制位分配到幾個不同的偶校驗位的組合中,當一位出錯,會引起相關的幾個校驗位的值發生變化,從而可能發現出錯,還能指出是哪一位錯,進而進行糾錯。校驗位和數據位應滿足條件2/k+r在此條件下,不但能發現并改進一位錯,并能同時發現二位錯。.答案：運算器中的ALU通常至少可以提供算術加運算、算術減運算、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）.答：（1）指令系統的完備性,常用指令齊全,編程方便;（2）指令系統的高效性，程序占用內存空間少,運行速度快。（3）指令系統的規整性,指令和數據使用規則統ー簡化,易學易記;（4）指令系統的兼容性,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。.答:（1）減法指令SUBR3,R2的執行步驟:①AR-PC②讀內存,IR一讀出的內容,PC-PC+1③R3-R3—R2,保存狀態信息結束,檢查中斷請求,無中斷請求,進入下一條指令的執行過程。（2）子程序調用指令CALL執行流程:①AR-PC②讀內存,1R一讀出的內容,PC-PC+1③AR-SP—1④寫內存，PC內容進棧保存⑤PC-ZI程序入口地址結束,檢查中斷請求,無中斷請求,進入下一條指令的執行過程。.答:在微程序控制系統中，通常有以下5種得到下一條微指令地址的方式:(1)微程序順序執行時，下地址為本條微地址加1。(2)在微程序必定轉向某ー微地址時,可以在微指令中的相關字段中給出該地址值。(3)按微指令(上一條或本條)的某ー執行結果的狀態，選擇順序執行或轉向某一地址。(4)從微堆棧中取出從微子程序返回到微上程序斷點的返回地址，用于微子程序返回處理。(5)依條件判斷轉向多條微指令地址中的某?地址控制。.答:組合邏輯控制器應由4個功能部件組成：(1)程序計數器PC,用于保存一條指令在內存中的地址:(2)指令寄存器IR,用于保存從內存讀出的指令內容;(3)脈沖源和啟停控制邏輯、節拍發牛.器,前者向計算機各部件提供連續(單個)的主振脈沖,后者用于標記每個指令的執行步驟的相對次序關系。(4)時序控制信號產生部件,用于形成并提供計算機各部件當前時刻要用到的控制信號。三、(共22分).答:靜態存儲器和動態存儲器器件的特性有的主要區別見ド表:主要性能SRAMDRAM存觸發器電容破壞性ル是需IK需要行同時送分兩次送運快慢集成低高發大小存i'.1i低靜態存儲器SRAM主要用于高速緩沖存儲器Cache,動態存儲器主要用于主存儲器。.答:Cache有三種映像方式:全相聯映像方式,直接映像方式,多路組相聯映像方式。全相聯映像方式是指主存中任一個字（字塊）可以寫入Cache中的任何ー個字（字塊）中。其優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每ー個單元的標志字段比較,電路過于復雜，成本較高。直接映像方式是指主存的ー個字（字塊）只能映像到Cache的字和字塊中。優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。多路組相聯映相方式是對全相聯映相方式和直接映像方式的ー種折中的處理方案。它與直接相聯映像方式的區別在于每個主存字塊可以從多個（例如2,4,8個,而不是ー個）體中選擇其ー完成寫入Cache的操作,它與全相聯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（而不是任何ー個）個體中選擇。既有較高的命中率,又使比較線路也不會太復雜。衡量Cache性能的最重要的指標是命中率。.答：采用磁盤陣列技術的目的:①通過多個磁盤的并列操作來提高設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據,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。RA1D0模式（數據散放）只用于擴展容量，并發讀寫,提高數據輸入/輸出能力。沒有容錯措施，故沒有容錯能力。RAID1模式（磁盤鏡像）是實現兩個磁盤互為備份的用法，把相同的數據分別寫到配對使用的兩個磁盤中。它用于備份數據,即使一個磁盤出現故障，還可以從另ー磁盤讀出數據。RAID4模式（數據保護）提供了容錯能力,N+1個磁盤中任一個出現故障,可用其余N個磁盤的內容計算出故障磁盤的正確數據。RA1D5模式（分布式數據保護）是對RAID4的改進。同RAID4ー樣,供了容錯能力，N+1個磁盤中任一個出現故障,可用其余N個磁盤的內容計算出故障磁盤的正確數據。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,它是山CPU通過査詢設備的運行狀態，來控制數據傳送過程。其優點是控制簡單，容易實現。缺點是CPU工作效率低,實時性差,計算機系統可靠性不高程序中斷方式是指由被讀寫的設備主動"報告''CPU它是否已進入準備好狀態，CPU就不必花費時間去循環測試,而是在接收到外設的中斷請求后轉去進行輸入輸出處理的。其優點是實現CPU與外設并行工作,大大提高了CPU的工作效率,增強計算機系統的實時性,提高了計算機系統的可靠性。直接存儲器訪問方式是ー種由硬件執行I/O操作的傳送方式。其優點是實現數據的高速傳送,又減少了對CPU的打擾,提高了CPU的工作效率。2.比較針式、噴墨式、激光3類打印機各自的優缺點和主要應用場所見下表。優點缺點應用場合針式打印機、選擇題（;! 零地hl對打印紙無特券魁ス小亠可打印多層復誌靠機組成キ物綁，越劇聯低運第?指今在枱今格大中不給中,操/「印速蠟打印質量差作效岫七に它的攆作熱通常打印;需打印多層復印紙的場合來白?噴木臓A打印機電C.もD.1:即蹶樹班峽:做部質量好ラ嘛由無找囉格低，加器。打印成本高需用普通復印紙最廣泛應用激光式打印機?B.え“外切廂嬾好e中存放的是指令ィ桶則速度最快「贏最低あ劇數牖量好的復印紙;價格最高:打印成木島高因價格貴，普及程度低，一般應用于特殊場合し抖啼愛D.用戶。.所謂三總線結構的計算機是指0A.地址線、數據線和控制線三組傳輸線。I/O總線、主存總統和DMA總線三組傳輸線;I/O總線、主存總線和系統總線三組傳輸線;D.設備總線、主存總線和控制總線三組傳輸線.某計算機字長是32位,它的存儲容量是256KB,按字編址,它的尋址范圍是ー128K：64K；64KB；128KB?.主機與設備傳送數據時，采用,主機與設備是串行工作的。A.程序查詢方式;B.中斷方式;C.DMA方式;D,通道。6,在整數定點機中，下述第種說法是正確的。A.原碼和反碼不能表示T,補碼可以表示T；B,三種機器數均可表示T；C,三種機器數均可表示ー1,且三種機器數的表示范圍相同；D.三種機器數均不可表示7。.變址尋址方式中，操作數的有效地址是。A.基址寄存器內容加上形式地址（位移量）；.程序計數器內容加上形式地址;C.變址寄存器內容加上形式地址；D.以上都不對。8.向量中斷是。A.外設提出中斷;.由硬件形成中斷服務程序入口地址;C.由硬件形成向量地址,再由向量地址找到中斷服務程序入口地址D.以上都不對。.ー個節拍信號的寬度是指〇A.指令周期；B,機器周期;C.時鐘周期；D.存儲周期。.將微程序存儲在EPROM中的控制器是 控制器。A.靜態微程序；B.毫微程序；C.動態微程序；D.微程序。11.隱指令是指〇A.操作數隱含在操作碼中的指令；B.在ー個機器周期里完成全部操作的指令;C.指令系統中已有的指令；D.指令系統中沒有的指令。.當用ー個16位的二進制數表示浮點數時,下列方案中第種最好。A.階碼取4位（含階符1位）,尾數取12位（含數符1位）；B.階碼取5位（含階符1位），尾數取!1位（含數符1位）；C.階碼取8位（含階符1位），尾數取8位（含數符1位）；D.階碼取6位（含階符1位），尾數取12位（含數符1位）。.DMA方式。A.既然能用于高速外圍設備的信息傳送，也就能代替中斷方式；B.不能取代中斷方式；C.也能向CPU請求中斷處理數據傳送；D,內無中斷機制。.在中斷周期中,由將允許中斷觸發器置“0”。A.關中斷指令；B.機器指令；C.開中斷指令；D.中斷隱指令。.在單總線結構的CPU中，連接在總線上的多個部件。A.某ー時刻只有一個可以向總線發送數據,并且只有一個可以從總線接收數據;B.某ー時刻只有一個可以向總線發送數據,但可以有多個同時從總線接收數據;C.可以有多個同時向總線發送數據，并且可以有多個同時從總線接收數據；D.可以有多個同時向總線發送數據,但可以有一個同時從總線接收數據。.三種集中式總線控制中，方式對電路故障最敏感。A.鏈式查詢；B.計數器定時查詢;C.獨立請求;D，以上都不對。.ー個16Kx8位的存儲器,其地址線和數據線的總和是。48；46；17；22..在間址周期中,.A.所有指令的間址操作都是相同的；B.凡是存儲器間接尋址的指令，它們的操作都是相同的;C.對于存儲器間接尋址或寄存器間接尋址的指令,它們的操作是不同的；D.以上都不對。.下述說法中是正確的。EPROM是可改寫的，因而也是隨機存儲器的ー種；EPROM是可改寫的，但它不能用作為隨機存儲器用；EPROM只能改寫一次,故不能作為隨機存儲器用;EPROM是可改寫的,但它能用作為隨機存儲器用。.打印機的分類方法很多,若按能否打印漢字來區分，可分為.A.并行式打印機和串行式打印機；B.擊打式打印機和非擊打式打印機;C.點陣式打印機和活字式打印機；D.激光打印機和噴墨打印機。二、填空（共20分，每空1分）1.設浮點數階碼為8位（含1位階符），尾數為24位（含1位數符），則32位二進制補碼浮點規格化數對應的十進制真值范圍是:最大正數為 A,最小正數為B,最大負數為 C,最小負數為D。2,指令尋址的基本方式有兩種,-?種是 A 尋址方式,其指令地址由 B給出，另一種是 C尋址方式,其指令地址由 D給出。.在ー個有四個過程段的浮點加法器流水線中,假設四個過程段的時間分別是7]=60nsヽr2=50ns.T3=90ns.T4=80nso則加法器流水線的時鐘周期至少為亠ー。如果采用同樣的邏輯電路，但不是流水線方式，則浮點加法所需的時間為B。.ー個浮點數，當其尾數右移時，欲使其值不變，階碼必須 A。尾數右移I位,階碼B。.存儲器由m（機=1,2,4,8-）個模塊組成，每個模塊有自己的 A和B 寄存器,若存儲器采用 C 編址,存儲器帶寬可增加到原來的D倍。.按序寫出多重中斷的中斷服務程序包括 AヽBヽCヽD 和中斷返回幾部分。三、名詞解釋（共10分，每題2分）.微操作命令和微操作.快速緩沖存儲器.基址尋址.流水線中的多發技術.指令字長四、計算題（5分）設機器數字長為8位（含1位符號位）,設ん=2,8=一旦,計算［A士司,卜,并還原成真值。五、簡答題（共20分）.異步通信與同步通信的主要區別是什么，說明通信雙方如何聯絡。（4分）.為什么外圍設備要通過接口與CPU相連?接口有哪些功能?（6分）六、問答題（共15分）.設CPU中各部件及其相互連接關系如下圖所示。圖中W是寫控制標志,R是讀控制標志，も和Rユ是暫存器。（8分）（1）假設要求在取指周期由ALU完成（PC）+1-PC的操作（即ALU可以對它的ー個源操作數完成加1的運算）。要求以最少的節拍寫出取指周期全部微操作命令及節拍安排。（2）寫出指令ADD#a（#為立即尋址特征,隱含的操作數在ACC中）在執行階段所需的微操作命令及節拍安排。.DMA接口主要由哪些部件組成?在數據交換過程中它應完成哪些功能?畫出DMA工作過程的流程圖（不包括預處理和后處理）七、設計題（10分）設CPU共有!6根地址線，8根數據線，并用面板作訪存控制信號（低電平有效），用WR作讀寫控制信號（高電平為讀，低電平為寫）?，F有下列芯片及各種門電路（門電路自定），如圖所示。畫出CPU與存儲器的連接圖，要求:（1）存儲芯片地址空間分配為:最大4K地址空間為系統程序區,相鄰的4K地址空間為系統程序工作區，最小16K地址空間為用戶程序區;（2）指出選用的存儲芯片類型及數量;（3）詳細畫出片選邏輯。

A,A,>ROM:2K?地來?A,A,>ROM:2K?地來?8位32K，8位RAM:lKx4位2K*8位來?B位16Kxi位4K*4位Gー?！?。2為控制瑞C.B.A為變量控制端テ、…….為輸出端（1）主存地址空間分配:6000H-67FFH為系統程序區;6800H-6BFFH為用戶程序區。（2）合理選用上述存儲芯片,說明各選幾片?（3）詳細畫出存儲芯片的片選邏輯圖。答案:1.C2.C3.B4.B5.A6.B8.C9.C10.A11.D12.B13.B1.C2.C3.B4.B5.A6.B8.C9.C10.A11.D12.B13.B15.B16.A17.D18.C19.B20.C二、填空（共20分，每空1分）1.A.A.2|27(1-2與B.2T29C.2~|28(-2-1-2-23)2.A,順序B.程序計數器C.跳躍3.A.90nsB.280ns4.A.A.增加B.加!5.A.地址B.數據 C.模機D.mー、選擇題（共20分,每題1分）7.C14.A,保護現場D,恢復現場6.B.開中斷C.設備服務D.-2127D,指令本身三、名詞解釋（共10分,每題2分）.微操作命令和微操作答:微操作命令是控制完成微操作的命令;微操作是由微操作命令控制實現的最基本操作。.快速緩沖存儲器答:快速緩沖存儲器是為了提高訪存速度,在CPU和主存之間增設的高速存儲器,它對用戶是透明的。只要將CPU最近期需用的信息從主存調入緩存,這樣CPU每次只須訪問快速緩存就可達到訪問主存的目的，從而提高了訪存速度。.基址尋址答:基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內容。.流水線中的多發技術答:為了提高流水線的性能，設法在ー個時鐘周期（機器主頻的倒數）內產生更多條指令的結果，這就是流水線中的多發技術。.指令字長答：指令字長是指機器指令中二進制代碼的總位數。四、（共5分）計算題答：[A+孫卜=1.1011110,A+B=（-17/64）[A-B]?=1.1000110,A-B=（35/64）五、簡答題（共20分）.（4分）答:同步通信和異步通信的主要區別是前者有公共時鐘，總線上的所有設備按統ー的時序,統ー的傳輸周期進行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯絡。后者沒有公共時鐘,沒有固定的傳輸周期，采用應答方式通信，具體的聯絡方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方沒有相互制約關系;半互鎖方式通信雙方有簡單的制約關系;全互鎖方式通信雙方有完全的制約關系。其中全互鎖通信可靠性最高。.（6分，每寫出一種給1分，最多6分）答;外圍設備要通過接口與CPU相連的原因主要有;一臺機器通常配有多臺外設,它們各自有其設備號（地址）,通過接口可實現對設備的選擇。I/O設備種類繁多，速度不一,與CPU速度相差可能很大，通過接口可實現數據緩沖，達到速度匹配。I/O設備可能串行傳送數據，而CPU一般并行傳送，通過接口可實現數據串并格式轉換。I/O設備的入/出電平可能與CPU的入/出電平不同,通過接口可實現電平轉換。CPU啟動I/O設備工作，要向外設發各種控制信號，通過接口可傳送控制命令。（6）1/0設備需將其工作狀況（“忙”、“就緒”、“錯誤”、“中斷請求”等）及時報告CPU,通過接口可監視設備的工作狀態,并保存狀態信息,供CPU查詢。可見歸納起來,接ロ應具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設備狀態的功能以及傳送數據的功能（包括緩沖、數據格式及電平的轉換）。4.（5分）答:（1）根據IR和MDR均為16位，且采用單字長指令，得出指令字長16位。根據105種操作，取操作碼7位。因允許直接尋址和間接尋址，且有變址寄存器和基址寄存器，因此取2位尋址特征,能反映四種尋址方式。最后得指令格式為：7 2 7OPMAD其中OP操作碼，可完成105種操作:M尋址特征,可反映四種尋址方式;AD形式地址。這種格式指令可直接尋址27=128,一次間址的尋址范圍是2ル=65536。（2）雙字長指令格式如下:7 2 7OPMAD)ad2其中OP、M的含義同上;AD1〃AD2為23位形式地址。這種格式指令可直接尋址的范圍為223=8M。（3）容量為8MB的存儲器,MDR為16位,即對應4Mxi6位的存儲器?？刹捎秒p字長指令,直接訪問4M存儲空間，此時MAR取22位;也可采用單字長指令,但Rx和Rb取22位，用變址或基址尋址訪問4M存儲空間。六、（共15分）問答題1.（8分）答:（1）由于（PC）+1TPC需由ALU完成,因此PC的值可作為ALU的一個源操作數,靠控制ALU做+1運算得到（PC）+1,結果送至與ALU輸出端相連的R2,然后再送至PC。此題的關健是要考慮總線沖突的問題,故取指周期的微操作命令及節拍安排如ド:ToPC-MAR,1-RT,M（MAR）—MDR,（PC）+1—R2T2MDR-IR,OP（IR）ー微操作命令形成部件T3r2-pc（2）立即尋址的加法指令執行周期的微操作命令及節拍安排如下：ToAd（lR）—Ri ;立即數-Ri/（R］）+（ACC）-R2；ACC通過總線送ALUT2R2—ACC ；結果—ACC2.（7分）答:DMA接口主要由數據緩沖寄存器、主存地址計數器、字計數器、設備地址寄存器、中斷機構和DMA控制邏輯等組成。在數據交換過程中,DMA接ロ的功能有:（1）向CPU提出總線請求信號;（2）當CPU發出總線響應信號后,接管對總線的控制;（3）向存儲器發地址信號（并能自動修改地址指針）；（4）向存儲器發讀/寫等控制信號，進行數據傳送；（5）修改字計數器,并根據傳送字數,判斷DMA傳送是否結束；（6）發DMA結束信號,向CPU申請程序中斷,報告ー組數據傳送完畢。DMA工作過程流程如圖所示。

DMA請DMA請求七、設計題（共10分）答:（1）主存地址空間分配。（2分）A|5 …An…A]Ao11111111111101000000111110000011111101A|5 …An…A]Ao111111111111010000001111100000111111010最大4K2KX8位ROM2片110111111111相鄰4K4KX4位RAM2片11111111111001111111111110101最小16K8KX8位RAM2片（2）根據主:存地址空間分配最大4K最大4K地址空間為系統程序區,選用2片2KX8位ROM芯片ー;（1分）相鄰的4K地址空間為系統程序工作區,選用2片4KX4位RAM芯片;（1分）最小16K地址空間為用戶程序區，選用2片8KX8位RAM芯片。（1分）（3）存儲芯片的片選邏輯圖（5分）

)5V習題和解析第一部分《計算機組成原理》中各章習題的解析及補充題的解析。第1章計算機系統概論1習題解析ー、選擇題1.在下列四句話中,最能準確反映計算機主要功能的是。A.計算機可以存儲大量信息B.計算機能代替人的腦カ勞動C.計算機是一種信息處理機D.計算機可實現高速運算解:答案為C。1946年2月,在美國誕生了世界上第一臺電子數字計算機,它的名字叫 （1）1949年研制成功的世界上第一臺存儲程序式的計算機稱為 （2） 。1）A.EDVACB.EDSACC.ENIACD.UNIVAC-I2）A.EDVACB.EDSACC.ENIACD.UNIVAC-1解:答案為⑴C,⑵Ao.計算機硬件能直接執行的只能是〇A.符號語言 B.機器語言C.匯編語言 D,機器語言和匯編語言解：答案為B。.運算器的核心部件是。A.數據總線 B.數據選擇器 C,累加寄存器 D.算術邏輯運算部件解：答案為D。.存儲器主要用來。A.存放程序 B.存放數據 C,存放微程序 D.存放程序和數據解：答案為D。.目前我們所說的個人臺式商用機屬于〇A.巨型機 B,中型機C.小型機 D.微型機解：答案為D。.至今為止,計算機中所含所有信息仍以二進制方式表示,其原因是〇A.節約元件 B,運算速度快C,物理器件性能決定 D.信息處理方便解:答案為C。.對計算機軟、硬件資源進行管理，是的功能。A.操作系統 B,數據庫管理系統C.語言處理程序 D.用戶程序解：答案為A。.企事業單位用計算機計算、管理職エ工資，這屬于計算機的應用領域。A,科學計算 B.數據處理C.過程控制 D.輔助設計解：答案為B。.微型計算機的發展以技術為標志。A.操作系統 B,微處理器C.硬盤 D.軟件解：答案為B。二、填空題1.操作系統是一種（1） ,用于（2） ,是（3） 的接口。A,系統程序B.應用程序C.用戶程序D,中間件A.編碼轉換B,操作計算機C.管理和控制計算機的資源D.把高級語言程序翻譯成機器語言程序A.軟件與硬件B.主機與外設C,用戶與計算機D,高級語言與機器語言機解:答案為⑴A(2)C(3)Co.計算機的硬件包括ヽヽヽヽ