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天大2019年秋学期考试《计算机组成原理》离线作业考核试题【标准答案】

时间:2019-09-27 09:38来源:未知 作者:admin 点击:
计算机组成原理 要求: 一、 独立完成,下面已将五组题目列出,请任选其中一组题目作答, 每人只答一组题目,多答无效,满分100分; 二、答题步骤: 1. 使用A4纸打印学院指定答题纸(答题纸请详见附件); 2. 在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答;答题纸上全部信
计算机组成原理
要求:
一、 独立完成,下面已将五组题目列出,请任选其中一组题目作答,
每人只答一组题目,多答无效,满分100分;
二、答题步骤:
1. 使用A4纸打印学院指定答题纸(答题纸请详见附件);
2. 在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答;答题纸上全部信息要求手写,包括学号、姓名等基本信息和答题内容,请写明题型、题号;
三、提交方式:请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
    文档中上传(只粘贴部分内容的图片不给分),图片请保持正向、清晰;
1. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”
2. 文件容量大小:不得超过20MB。
提示:未按要求作答题目的作业及雷同作业,成绩以0分记!

题目如下:
第一组:
一、论述题(20分)
1、解释术语:总线周期。
二、分析题(30分)
1、CPU结构图如下图所示,其中有一个累加寄存器AC,各部分之间的连线表示数据通路,剪头表示信息传送方向。
(1) 标明图中四个存储器的名称。
(2) 简述指令从主存取到控制器的数据通路。
(3) 简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

三、计算题(共50分)
1、已知某磁盘存储器转速为2400转/分,每个记录面道数为200道,平均查找时间为60ms,每道存储容量为96Kbit,求磁盘的存取时间与数据传播率。(20分)
2、今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作,近假设完成各部操作的时间依次为100ns,100ns,80ns,50ns。请问:(30分)
(1) 流水线的操作周期应设计为多少?
(2) 若相邻两条指令发生数据相关,并且在硬件上不采取措施,那么第二条指令推迟多少时间进行?
(3) 若果在硬件设计上加以改进,至少推迟多少时间?





第二组:
一、计算题(共50分)
1、 某计算机系统的内存储器由Cache和主存构成,Cache的存取周期为45ns,主存的存取周期为200ns,已知在一段给定的时间内,CPU共访问内存4500次,其中访问340次内存。问:(30分)
(1) Cache的命中率是多少?
(2) CPU访问内存的平均时间是多少ns?
(3) Cache/主存系统的效率是多少?
2、某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的数据,假设一个总线周期等于一个总线时钟周期,总线时钟频率为70MHZ,求总线带宽是多少?(20分)
二、分析题(30分)
1、某机器的中断系统采用一级链路排队,优先级别由设备距CPU的物理位置决定(近高远低),如图所示。DVC0是扫描仪,DVC1是打印机。如在某一时刻,扫描仪和打印机均产生一个事件,试问IRQ线上的请求是由谁发出的?为什么?这个结论成立吗?

三、论述题(20分)
1、什么是闪速存储器?它有哪些特点?






第三组:
一、论述题(20分)
1、 简述:一条指令通常由哪些部分组成?简述各部分的功能。
二、 分析题(30分)
1、指令格式结构如下所示,使分析指令格式以及寻址方式特点。
15  10 9        5 4  0
OP 目标寄存器 源寄存器
三、计算题(共50分)
1. 有一台磁盘机器,平均寻道时间为30ms,平均旋转等待时间为120ms,数据传输速率为500B/ms,磁盘机桑存放着1000件每件3000B的数据。现欲把一件数据取走,更新后放回原地,假设一次取出或写入所需时间为:平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间。另外,使用CPU更新信息所需时间为4ms,并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问:(20分)
(1) 更新磁盘上全部数据需要多少时间?
(2) 若磁盘以及旋转速度和数据传输率都提高一倍,更新全部数据需要多少时间?
2、有一个具有20位地址和32位字长的存储器,问:(30分)
(1)该存储器能存储多少个字节的信息?
(2)如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成,需要多少芯片?
(3) 需要多少位地址作为芯片选择?






第四组:
一、计算题(共50分)
1、将十进制数20.59375转换成32位浮点数的二进制格式来存储。(20分)
2、CPU执行一段程序时,Cache完成存取的次数为3800次,主存完成存取的次数为200次,已知Cache存取周期为50ns,主存是250ns,求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。(30分)
二、论述题(30分)
1、简要说明程序中断方式中,(中断屏蔽触发器)IM,(中断请求触发器)IR,(允许中断触发器)EI,(准备就绪触发器)RD,(工作触发器)BS五个触发器的作用。
三、分析题(20分)
1、流水线中有三类数据相关冲突:写后读(RAW)相关;读后写(WAR)相关;写后写(WAW)相关。判断以下三组指令各存在哪种数据类型的相关。
(1)11  LAD R1,A;  M(A)R1,M(A)是存储器单元
  12 ADD R2,R1; (R2)+(R1)R2
(2)13 Add R3,R4; (R3)+(R4)R3
  14 MUL R4,R5; (R4)×(R5)R4
(3)15 LAD R6,B;  M(B)R6,M(B)是存储器单元
  16 MUL R6,R7; (R6)×(R7)R6






第五组:
一、分析题(20分)
1、 指令格式如下所示,OP为操作字段,试分析指令格式特点。
31   26    22   18 17    16 15      0
OP -- 源寄存器 变址寄存器 偏移量
二、计算题(共80分)
1、已知某8位机的主存采用半导体存储器,地址码为18位,若使用4K×4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用模块条的形式,试问:(30分)
(1)若每个模块条为32K×8位,共需几个模块条?
(2)每个模块条内有多少片RAM芯片?
(3)主存共需多少RAM芯片?CPU如何选择各模块条?
2、(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据,假设一个总线周期等于一个总线时钟周期,总线时钟频率为33MHz,求总线带宽是多少?(2)如果一个总线中并行传送64位数据,总线频率升为66MHz,求总线带宽是多少?(20分)
3、某磁盘存储器转速为3000转/分,共有4个记录面,每毫米5道,每道记录信息为12288字节,最小磁道直径为230mm,共有275道。问:(30分)
(1)磁盘存储器的容量是多少?
(2)最高位密度和最低位密度是多少?
(3)磁盘数据传输率是多少?
(4)平均等待时间是多少?


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