Question

计算机组成原理试题

填空题 （每小题3分，共18分）。
1．2000年，超级计算机的最高浮点运算速度达到A.___亿次/秒，我国的B.___号超级计算机浮点运算速度达到3840亿次/秒，成为C.___之后第三个拥有高速计算机的国家。
2．按IEEE754标准，一个浮点数由A.___, 阶码E, 尾数M三个域组成。其中阶码E的值等于指数的B.___, 加上一个固定C.___。
3．闪速存储器能提供高性能，低功率，高可靠性，以及A.___能力，为现有的B.___体系结构带来了巨大的变化，因此作为C.___用于便携式电脑中。
4．并行处理技术已成为计算机技术发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段。概括起来，主要有三种形式：A.___并行，B.___并行，C.___并行。
5．为了解决多个A.___同时竞争总线B.___, 必须具有C.___部件。
6．重写型光盘分A.___和B.___两种，用户可对这类光盘进行C.___信息。
二．（10分） 设x= +15, y= -13,用带求补器的原码阵列乘法器求乘积x×y = ? 并用十进制数乘法进行验证。
三．（11分）四位运算器框图如图A1.1所示，ALU为算术逻辑单元，A和B为三选一多路开关，预先已通过多路开关A的SW门向寄存器R1,R2送入数据如下： R1=0101, R2=1010.寄存器BR输出端接四个发光二极管进行显示。其运算过程依次如下：

LDBR BUS
S3
S2 M
S1
S0 Cn

A B
AS0 BS0
AS1 BS1

R1 R2 SW R1 R2 BR

LDR1

LDR2
图A1.1
⑴ R1(A)+R2(B)→BR(1010);
⑵ R2(A)+R1(B)→BR(1111);
⑶ R1(A)+R1(B)→BR(1010);
⑷ R2(A)+R2(B)→BR(1111);
⑸ R2(A)+BR(B)→BR(1111);
⑹ R1(A)+BR(B)→BR(1010);
试分析运算器的故障位置与故障性质（“1”故障还是“0”故障），说明理由。
四．（10分）用定量分析方法证明多模块交叉存储器带宽大于顺序存储器带宽。
五．（10分）下表列出pentium机的9种寻址方式名称及有关说明，请写出对应寻址方式有效地址E的计算方法。
Pentium机寻址方式
序 号 寻址方式名称 说 明
（1） 立 即 操作数在指令中
（2） 寄存器 操作数在某寄存器中，指令给出寄存器号
（3） 直 接 Disp为偏移量
（4） 基 值 B为基值寄存器
（5） 基值 + 偏移量
（6） 比例变址+偏移量 I为变址寄存器，S为比例因子
（7） 基值+变址+偏移量
（8） 基值+比例变址+偏移量
（9） 相 对 PC为程序计算器

Answer 1

1.A.10000 B.神威 C.美国，日本
2. A.符号位S B.真值e C.偏移量
3. A.瞬间启动 B.存储器 C.固态盘
4. A.时间 B.空间 C.时间并行+空间
5. A.主设备 B.控制权 C.总线仲裁
6. A.磁光盘 B.相光盘 C.随机写入，擦除或重写
二. 解：设最高位为符号位，输入数据为[x]原 = 01111 [y]原 = 11101
因符号位单独考虑，尾数算前求补器输出值为：|x| = 1111, |y| = 1101
乘积符号位运算： x0 ⊕y0 = 0⊕1 =1
尾数部分运算： 1 1 1 1
× 1 1 0 1

1 1 1 1
0 0 0 0
1 1 1 1
1 1 1 1

1 1 0 0 0 0 1 1
经算后求补器输出，加上乘积符号位，得原码乘积值[x×y] 原 = 111000011
换算成二进制真值 x×y = (-11000011)2 = (-195)10
十进制数乘法验证：x×y = 15×(-13) = -195
三．解：运算器的故障位置在多路开关B,其输出始终为R1的值。分析如下：
⑴ R1(A)+R2(B)=1010，输出结果错；
⑵ R2(A)+R1(B)=1111，结果正确，说明R2(A)，R1(B)无错；
⑶ R1(A)+R1(B)=1010，结果正确，说明R1(A)，R1(B)无错。由此可断定ALU和BR无错；
⑷ R2(A)+R2(B)=1111。结果错。由于R2(A)正确，且R2(A)=1010，本应R2(B)=1010，但此时推知R2(B)=0101，显然，多路开关B有问题；
⑸ R2(A)+BR(B)=1111，结果错。由于R2(A)=1010，BR(B)=1111，但现在推知BR(B)=0101，证明开关B输出有错；
⑹ R1(A)+BR(B)=1010，结果错。由于R1(A)=0101,本应BR(B)=1111，但现在推知BR(B)=0101，仍证明开关B出错。
综上所述，多路开关B输出有错。故障性质：多路开关B输出始终为0101。这有两种可能：一是控制信号BS0,BS1始终为01，故始终选中寄存器R1；二是多路开关B电平输出始终嵌在0101上。
四．解：假设（1）存储器模块字长等于数据总线宽度；
（2）模块存取一个字的存储周期等于T；
（3）总线传送周期为τ；
（4）交叉存储器的交叉模块数为m.。
交叉存储器为了实现流水线方式存储，即每经过τ时间延迟后启动下一模快，应满足
T = mτ, (1)
交叉存储器要求其模快数≥m,以保证启动某模快后经过mτ时间后再次启动该模快时，它的上次存取操作已经完成。这样连续读取m个字所需要时间为
t1 = T + (m – 1)τ= mτ+ mτ–τ= (2m – 1) τ (2)
故存储器带宽为W1 = 1/t1 = 1/(2m-1)τ (3)
而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为
t2 = mT = m2×τ (4)
存储器带宽为W2 = 1/t2 = 1/m2×τ (5)
比较(3)和(5)式可知，交叉存储器带宽W1 大于顺序存储器带宽W2。
五．解 (3) E = Disp
(4) E = (B)
(5) E = (B) + Disp
(6) E = (I)×S + Disp
(7) E = (B) + (I) + Disp
(8) E = (B) + (I)×S + Disp
(9) 指令地址 = (PC) + Disp

Answer 2

【解】
求解表格如下所示
页面访问序列
0
1
2
4
2
3
0
2
1
3
2
命中率
FIFO
算法
a
0
1
2
4
4
3
0
2
1
3
3
2/11=
18.2%
b
0
1
2
2
4
3
0
2
1
1
c
0
1
1
2
4
3
0
2
2
命中
命中
FIFO+
LRU
算法
a
0
1
2
4
2
3
0
2
1
3
2
3/11=
27.3%
b
0
1
2
4
2
3
0
2
1
3
c
0
1
1
4
2
3
0
2
1
命中
命中
命中

Answer 3

ghj