计算机组成原理经典大题及解析.doc

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1.某机主存容量为4M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备97种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址五种寻址方式。
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；
（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；
（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；
（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。
（注意：答案原题为85种操作）

2、主存容量16MB，Cache容量8KB，块大小32B，CPU字长为4B、访问的主存地址为字地址。4路组相联映像方式时。
（1）设Cache初态为空，CPU需从主存0#字单元起依次读出100个字(每次1个字)，CPU访问Cache的命中率是多少？
（2）对上一小题，若Cache速度是主存的5倍，相对于无Cache时，CPU访存速度提高多少倍？
##例4：CPU支持最大主存容量16MB、按字节编址，块大小为32B，Cache容量为8KB。4路组相联映像方式时，
⑴主存及Cache地址格式及参数？
⑵设Cache初态为空，CPU从0#主存单元起依次读出200个字节(每次1个字节)，CPU访问Cache的命中率是多少？
⑶对上一小题，若Cache速度是主存的5倍(包含地址变换时间)，相对于无Cache时，CPU访存速度提高多少倍？
##

3、设某机有5级中断：L0,L1,L2,L3,L4，其中断响应优先次序为：L0最高，L1次之，L4最低。现在要求将中断处理次序改为L1>L3>L0>L4>L2,请填写下表，设置各级中断处理程序的各中断屏蔽值（每级对应一位，该位为“0”表示允许中断，该位为“1”表示中断屏蔽）。

中断处理程序中断处理级屏蔽位L0级L1级L2级L3级L4级L0中断处理程序L1中断处理程序L2中断处理程序L3中断处理程序L4中断处理程序4、指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。（10分）
312622181716150
OP源寄存器变址寄存器偏移量
解：（1）操作码字段为6位，可指定26=64种操作，即64条指令。
（2）单字长（32）二地址指令。
（3）一个操作数在原寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由变址寄存器内容+偏移量决定），所以是RS型指令。
（4）这种指令结构用于访问存储器。

6、盘磁组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度40道/cm，内层位密度400位/cm,转速2400转/分。问：
（1）有多少个存储面可用？
（2）有多少柱面？
（3）盘组总存储容量是多少？
（4）数据据传输率是多少？
（5）如采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？
解：(1)有效存储区域＝16.5－11＝5.5(cm)
因为道密度＝40道/cm，
所以共有40×5.5＝220道，即220个圆柱面。
(2)内层磁道周长为2πR＝2×3.14×11＝69.08（cm）
每道信息量＝400位/cm×69.08cm＝27632位＝3454B
每面信息量＝3454B×220＝759880B
盘组总容量＝759880B×l0＝7598800B＝7.25MB
(3)磁盘数据传输率Dr＝r×N
N为每条磁道容量，N＝3454B
r为磁盘转速，r＝2400转/60秒＝40转/秒
Dr＝r×N＝40×3454B＝13816B/s

(4)磁盘旋转一圈的时间为

平均寻址时间
Ta＝10ms＋25/2ms＝22.5ms
(5)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个
扇区，
7、用32K*8位的EPROM芯片组成128K*16位的只读存储器，试问：
(1)数据寄存器多少位?
(2)地址寄存器多少位?
(3)共需多少个EPROM芯片?
(4)画出此存储器组成框图
解：（1）32K×8位的只读存储器芯片内数据寄存器应为8位
（2）32K×8位的只读存储器应有32K个存储单元，32K=215，所以有15位地址，芯片的地址寄存器应为15位。
（3）需要的芯片数=（128K×16位）/（32K×8位）=8（片）
其中采用位扩展方式，2片32K×8位扩展为32K×16位芯片组，
采用字扩展方式，4组32K×16位芯片组构成128K×16位的存储器。
（4）32K×8位的存储器芯片需要15位地址，128K×16位存储器需要17位地址，高2位地址进行译码产生4个片选信号，可选择4组芯片组一组进行操作。
CPU和存储器的硬件接线图如下：

8、假设机器字长16位，主存容量为128K字节，指令字长度为16位或32位，共有128条指令，设计计算机指令格式，要求有直接、立即数、相对、基值、间接、变址六种寻址方式。
解：由已知条件，机器字长16位，主存容量128KB/2=64KB字，因此MAR