北京化工大学计算机组成原理考试,2017年北京化工大学信息科学与技术学院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研仿真模拟题...
一、分析题
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340次访问主存。问：
(1)cache 的命中率是多少？
(2)CPU 访问内存的平均时间是多少纳秒？ (3)cache-主存系统的效率是多少？ 【答案】(1)cache 的命中率
(2)CPU 访存的平均时间
(3)cache-主存系统的效率
2． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。
【答案】(1)程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。
(2)程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。
(3)直接内存访问(DMA )方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。
(4)通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。
(5)外围处理机方式：是通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结构更接近一般处理机。
3． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。
(1)指令顺序执行方式； (2)指令流水执行方式。
【答案】(1)指令顺序执行方式如图1所示。
图1指令顺序执行方式
执行n 条指令的总时间为
：线中同时有3 条指令在执行，故
其中2T 是填满流水线的时间。
(2)指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水
图2指令流水执行方式
4． 设变量h 放在寄存器代码。C 赋值语句是；
【答案】虽然C 语句只有一个相加的操作，但是两个操作数均在存储器中，因此需要更多的ARM 指令。首先用取字(LDR )指令访问存储器单元存器
最后用存字(STR )指令将
寄存器，位移量为
然后用ADD 指令将
放在寄
中的结果写到存储器单元
此时寄存器作为基地址
数组A 的基值放在寄存器r3, 请将下面c 语句翻译成ARM 汇编语言
因ARM 也是字节寻址。3条ARM 汇编语言指令形式如下：
5． 某32位机共有微操作控制信号52个，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含4个、5个、8个、15 个和20个微命令。己知可判定的外部条件有CY 和ZF 两个，微指令字长29位。
(1)给出采用断定方式的水平型微指令格式。 (2)控制存储器的容量应为多少位？
【答案】(1)微指令的格式如下所示(注意各控制字段中应包含一种不发出命令的情况，条件测试字段包含一种 不转移的情况)。
(2)控存容量为
6． 某I/O系统有四个设备：磁盘(传输速率为500000位/秒)、磁带(200000位/秒)、
图
，试用中断方式、DMA 方式组织此I/O系统。画打印机(2000位/秒)、CRT (1000位/秒)出包括CPU 部分总线控制器在内的1/ 0方式示意图，并略作文字说明。
【答案】示意图如图1所示。根据设备传输速率不同，磁盘、磁带采用DMA 方式，打印机、CRT 采用中断方式，因而使用了独立请求与链式询问相结合的二维总线控制方式。DMA 请求的优先权高于中断请求线。每一对请求线与响应线又是一对链式查询电路。
图1
二、计算题
7． 设机器字长16位，定点表示，尾数15位，数符1位，问：
(1)定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？ (2)定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？ 【答案】(1)定点原码整数表示：
最小负数值最小负整数表示
最大正数值最大正整数表示
(2)定点原码小数表示：