Question

计算机组成原理试题

10分）一种二地址RR型，RS型指令结构如下所示
6位 4位 4位 1位 2位 16位
OP 源寄存器 目标寄存器 I X D（偏移量）
其中源寄存器，目标寄存器都是通用寄存器，I为间接寻址标志位，X为寻址模式字段.
D为偏移量字段.通过I,X,D的组合，可构成一个操作数的寻址方式，其有效地址E的
算法及有关说明列于下表:
寻址方式 I X 有效地址E算法 说明
(1) 0 00 E=D D为偏移量
(2) 0 01 指令地址=(PC)+D PC为程序计数器
(3) 0 10 E=(Rx)+D Rx为变址寄存器
(4) 1 11 E=(R) R为通用寄存器
（5） 1 00 E=(D)
(6) 0 11 E=(Rb)+D Rb为基址寄存器
请写出表中6种寻址方式名称，并说明主存中操作数的位置。
六．（11分）某16位机运算器框图如图A2.1所示，其中ALU为加法器，SA,SB为锁存器，4个通用寄存器的读/写控制信号如下表所示：
读控制 写控制
R RA0 RA1 选择 R RA0 RA1 选择
1 0 0 R0 1 0 0 R0
1 0 1 R1 1 0 1 R1
1 1 0 R2 1 1 0 R2
1 1 1 R3 1 1 1 R3
0 × × 不读出 0 × × 不写入

16位数据总线

ALU

SB→ALU SB→ALU
16位
SA SB CLR
LDSA LDSB
16位
RA0 读选择
R RA1 读选择
4个通用寄存器 WA0 写选择
W WA1 写选择

图A2.1
请设计微指令格式（只考虑控制字段）。
“ADD R0,R1”指令完成（R0）+ (R1) R1的操作，画出微程序流程图。
七．（10分）某磁盘存储器的转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288B,最小磁道直径为230mm,共有275道.问：
磁盘存储器的存储容量是多少？
最大位密度，最小位密度是多少？
磁盘数据传输率是多少？
平均等待时间是多少？
给出一个磁盘地址格式方案。
八．（10分）图A2.2 所示为单级中断结构，它要求CPU在执行完当前指令时转而对中断请求进行服务.现假设：TDC为查询链中每个设备的延迟时间，TA,TB,TC分别为设备A,B,C的中断服务程序所需的执行时间，TS,TR为保存现场和恢复现场所需时间.
试问：就这个中断请求环境来说，该系统在什么情况下达到中断饱和？
注意：“中断允许”机构在确认一个新中断之前，先要让即将被中断的程序的一条指令一定要执行完毕，设主存工作周期为TM。

中断请求
存储器 CPU 响应
INTA

I/O接口

设备A 设备B 设备C

图A2.2

Answer 1

解：(1).直接寻址，操作数在有效地址E=D的存储单元中
(2).相对寻址
(3).变址寻址，操作数在E=(RX) + D的存储单元中
(4).寄存器间接寻址，通用寄存器的内容指明操作数在主存中的地址
(5).间接寻址，用偏移量做地址访主存得到操作数的地址指示器，再按地址指
示器访主存的操作数，因此间接寻址需两次访问主存.
(6).基值寻址，操作数在E=(Rb) + D 的存储单元中.
六．解：(1)微指令格式如下：

1 2位 1 2位 1 1 1 1 1 1
R RA0RA1 W WA0A1 LDSA LDSB SB→ALU SB→ALU CLR ～ P字段 下址字段
其中LDSA,LDSB为锁存器打入信号，
CLR为SB清零信号
SB→ALU为SB送原码控制信号
SB→ALU为SB送反码控制信号
～ 为公操作标志信号
(2)ADD指令的微程序流程图如图A2.4所示

ADD
ADD

图A2.4
七．解：（1）每道记录信息容量 = 12288字节
每个记录面信息容量 = 275×12288字节
共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为
4×275×12288字节 = 13516800字节
（2）最高位密度D1按最小磁道半径R1计算（R1 = 115mm）:
D1 = 12288字节/2πR1= 17字节/mm
最低位密度D2按最大磁道半径R2计算
R2 = R1 + (275/5) = 115 + 55 = 170mm
D2 = 12288字节/2πR2 = 11.5字节/mm
（3）磁盘数据传输率
r = 3000/60 = 50周/秒
N = 12288字节（每道信息容量）
C = r×N = 50×12288 = 614400字节/秒
（4）平均等待时间 = 1/2r = 1/2×50 = 1/100秒 = 10毫秒
（5）本地磁盘存储器假设只有一台，所以可不考虑台号地址。有4个记录面，每个记录面有275个磁道。假设每个扇区记录1024个字节，则需要12288字节/1024字节 = 12个扇区。由此可得如下地址格式：
14 6 5 4 3 0
柱面（磁道）号 盘面（磁头）号 扇 区 号
八．解：假设执行一条指令的时间也为TM
则中断处理过程和各个时间段如图A2.5 所示
当三个设备同时发出中断请求时，依次分别处理设备C,B,A的时间如下：
tC = 2TM + TDC + TS + TC + TR
tB = 2TM + 2TDC + TS + TB + TR
tA = 2TM + 3TDC + TS + TA + TR
处理三个设备所需的总时间为T = tC + tB + tA

指令 TM
周期
TM

中断
周期 TDC
(硬件)

保存现场 TS
中
断 设备服务
服 程序
务
程 TA ，TB ，TC
序
恢复现场 TR

图 A2.5
因此达到中断饱和的最小时间为T,即中断极限频率为f = 1/T.

Answer 2

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