计算机组成原理题课.doc

1．什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？ 指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。 2．描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。 (1)外设发出DMA请求 (2)CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制 (3)由DMA控制器执行数据传送操作 (4)向CPU报告DMA操作结束 (5)主要优点是数据传送速度快 3．某机指令格式如图所示： OP X D 15 10 9 8 7 0 图中X为寻址特征位，且X=0时，不变址；X=1时，用变址寄存器X1进行变址；X=2时，用变址寄存器X2进行变址；X=3时，相对寻址。设（PC）=1234H，（X1）=0037H,(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址（均用十六进制表示，H表示十六进制） (1)4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H 答：（1）0020H （2）1166H （3）1256H （4）0058H （5）1257H 4．浮点数格式如下：1位阶符，6位阶码，1位数符，8位尾数，请写出浮点数所能表示的范围（只考虑正数值）。 最小值2-111111×0 最大值2111111×0 5．现有一64K×2位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的芯片，应如何安排地址线和数据线引脚的数目，使两者之和最小。并说明有几种解答。 设地址线x根，数据线y根，则 2x·y=64K×2 若 y=1 x=17 y=2 x=16 y=4 x=15 y=8 x=14 因此，当数据线为1或2时，引脚之和为18。共有2种解答 6．异步通信方式传送ASCII码，数据位8位，奇校验1位，停止位1位。计算当波特率为4800时，字符传送的速率是多少？每个数据位的时间长度是多少？数据位的传送速率是多少？ 每个字符格式包含十个位，因此字符传送速率 4800波特/10=480字符/秒 每个数据位时间长度T=1/4800=0.208ms 数据位传送速率8×480=3840位/秒 7．试说明总线结构对计算机系统性能的影响。 (1)最大存储容量 单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。 双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响 （2）指令系统 双总线系统，必须有专门的I/O指令系统 单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令 （3）吞吐量 总线数量越多，吞吐能力越大 8.CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。 (1) 标明图中四个寄存器的名称。 (2) 简述指令从主存取到控制器的数据通路。 (3) 数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。 图C3.1 答： （1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器， d为程序计数器PC （2）主存 → 缓冲寄存器DR → 指令寄存器IR → 操作控制器 （3）存储器读：M → DR → ALU → AC 存储器写：AC → DR → M 8.指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析指令格式特点： 15 10 7 4 3 0 OP 源寄存器 目标寄存器 解：（1）操作数字段OP可以指定64种基本操作 （2）单字长（16位）= 地址指令 （3）源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器（各指定16个），所以是RR型指令，两个操作数均在通用寄存器中 （4）这种指令结构常用于算术/逻辑运算类运算指令，执行速度最快。 9.总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，画出读数据的同步时序图。 答：分五个阶段：总线请求，总线仲裁，寻址（目的地址），信息传送，状态返回（或错误报告）。 时序图： 图C3.3