天大2019年1月考试《计算机组成原理》离线作业考核试题

同学情

计算机组成原理
要求：
一、        独立完成，下面已将五组题目列出，请任选其中一组题目作答，每人只答一组题目，多答无效，满分100分；
二、答题步骤：
1.        使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；
2.        在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，请写明题型、题号；
三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
    文档中上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰；
1.        上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”
2.        文件容量大小：不得超过20MB。
提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以0分记！

题目如下：
第一组：
一、论述题（20分）
1、解释术语：总线周期。
二、分析题（30分）
1、CPU结构图如下图所示，其中有一个累加寄存器AC，各部分之间的连线表示数据通路，剪头表示信息传送方向。
（1）        标明图中四个存储器的名称。
（2）        简述指令从主存取到控制器的数据通路。
（3）        简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

三、计算题（共50分）
1、已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面道数为200道，平均查找时间为60ms，每道存储容量为96Kbit，求磁盘的存取时间与数据传播率。（20分）
2、今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作，近假设完成各部操作的时间依次为100ns，100ns，80ns，50ns。请问：（30分）
（1）        流水线的操作周期应设计为多少？
（2）        若相邻两条指令发生数据相关，并且在硬件上不采取措施，那么第二条指令推迟多少时间进行？
（3）        若果在硬件设计上加以改进，至少推迟多少时间？




第二组：
一、计算题（共50分）
1、将十进制数20.59375转换成32位浮点数的二进制格式来存储。（20分）
2、CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知Cache存取周期为50ns，主存是250ns，求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。（30分）
二、论述题（30分）
1、简要说明程序中断方式中，（中断屏蔽触发器）IM,（中断请求触发器）IR,（允许中断触发器）EI,（准备就绪触发器）RD,（工作触发器）BS五个触发器的作用。
三、        分析题（20分）
1、流水线中有三类数据相关冲突：写后读（RAW）相关；读后写（WAR）相关；写后写（WAW）相关。判断以下三组指令各存在哪种数据类型的相关。
（1）11         LAD R1,A;                M(A)R1,M(A)是存储器单元
                12        ADD R2,R1;        (R2)+(R1)R2
        （2）13        Add R3,R4;        (R3)+(R4)R3
                14        MUL R4,R5;        (R4)×(R5)R4
        （3）15        LAD R6,B;                M(B)R6,M(B)是存储器单元
                16        MUL R6,R7;        (R6)×(R7)R6




第三组：
一、论述题（共50分）
1、        存储系统中加入cache存储器的目的是什么？有哪些地址映射方式，各有什么特点？（30分）
2、        PCI总线周期类型可指定多少种总线指令？实际给出多少种？请说明存储器读/写总线周期的功能。（20分）
二、计算题（共50分）
1、刷新存储器的重要性能是它的带宽。实际工作时，显示适配器的几个功能部件要采用刷新存储器的带宽。假定总带宽60%用于刷新屏幕，保留40%带宽用于其他非刷新功能。若显示工作方式采用分辨率为1024×1024，颜色深度为3B，刷新速率为72Hz，计算刷新存储器总带宽是多少？（20分）
2、软盘驱动器使用双面双密度软盘，每面有80道，每道15扇区，每个扇区存储512B。已知磁盘转速为360转/分，假设找道时间为10到40ms，今写入38040B，平均需要多少时间？最长时间是多少？（30分）




第四组：
一、计算题（共50分）
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，其中访问340次内存。问：（30分）
（1）        Cache的命中率是多少？
（2）        CPU访问内存的平均时间是多少ns?
（3）        Cache/主存系统的效率是多少？
2、某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHZ，求总线带宽是多少？（20分）
二、分析题（30分）
1、某机器的中断系统采用一级链路排队，优先级别由设备距CPU的物理位置决定（近高远低），如图所示。DVC0是扫描仪，DVC1是打印机。如在某一时刻，扫描仪和打印机均产生一个事件，试问IRQ线上的请求是由谁发出的？为什么？这个结论成立吗？

三、论述题（20分）
1、什么是闪速存储器？它有哪些特点？




第五组：
一、分析题（20分）
1、        指令格式如下所示，OP为操作字段，试分析指令格式特点。
31                        26                         22                        18 17                  16 15                                         0
OP        --        源寄存器        变址寄存器        偏移量
二、计算题（共80分）
1、已知某8位机的主存采用半导体存储器，地址码为18位，若使用4K×4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，试问：（30分）
        （1）若每个模块条为32K×8位，共需几个模块条？
        （2）每个模块条内有多少片RAM芯片？
        （3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块条？       
2、（1）某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？（2）如果一个总线中并行传送64位数据，总线频率升为66MHz，求总线带宽是多少？（20分）
3、某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：（30分）
（1）磁盘存储器的容量是多少？
（2）最高位密度和最低位密度是多少？
（3）磁盘数据传输率是多少？
（4）平均等待时间是多少？