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計算機組成原理

要求：

獨立完成，下面已將五組題目列出，任選一組進行作答，每人只答一組題目，多答無效，滿分100分；

二、答題步驟：

使用A4紙打印學院指定答題紙（答題紙請詳見附件）；

在答題紙上使用黑色水筆按題目要求手寫作答；答題紙上全部信息要求手寫，包括學號、姓名等基本信息和答題內容，請寫明題型、題號；

三、提交方式：請將作答完成后的整頁答題紙以圖片形式依次粘貼在一個Word

    文檔中上傳（只粘貼部分內容的圖片不給分），圖片請保持正向、清晰；

完成的作業(yè)應另存為保存類型是“Word97-2003”提交;

上傳文件命名為“中心-學號-姓名-科目.doc”;

文件容量大?。翰坏贸^20MB。

提示：未按要求作答題目的作業(yè)及雷同作業(yè)，成績以0分記！

題目如下：

第一組：

一、計算題（共50分）

某計算機系統(tǒng)的內存儲器由Cache和主存構成，Cache的存取周期為45ns，主存的存取周期為200ns，已知在一段給定的時間內，CPU共訪問內存4500次，其中訪問340次內存。問：（30分）

Cache的命中率是多少？

CPU訪問內存的平均時間是多少ns?

Cache/主存系統(tǒng)的效率是多少？

2、某總線在一個總線周期中并行傳送8個字節(jié)的數據，假設一個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為70MHZ，求總線帶寬是多少？（20分）

二、分析題（30分）

1、某機器的中斷系統(tǒng)采用一級鏈路排隊，優(yōu)先級別由設備距CPU的物理位置決定（近高遠低），如圖所示。DVC0是掃描儀，DVC1是打印機。如在某一時刻，掃描儀和打印機均產生一個事件，試問IRQ線上的請求是由誰發(fā)出的？為什么？這個結論成立嗎？

三、論述題（20分）

1、什么是閃速存儲器？它有哪些特點？

第二組：

一、分析題（每題30分，共60分）

如圖所示，用快表（頁表）的徐地址轉換條件，快表放在相聯(lián)存儲器中，其容量為8個存儲單元，問：

CPU按虛地址1去訪問主存時主存的實地址碼是多少？

當CPU按虛地址2去訪問主存時主存的實地址碼是多少？

當CPU按虛地址3去訪問主存時主存的實地址碼是多少？

頁號        頁在主存中的起始地址

33        42000

25        34000

7        96000

6        60000

4        40000

15        80000

5        50000

30        70000        虛擬地址    頁號   頁內地址

1        15        0324

2        7        0128

3        48        05162、某計算機字長16位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有64條指令，采用四種尋址方式（立即、直接、基址、相對）設計指令格式。

二、論述題（20分）

1、總線的一次信息傳遞過程大致分為哪幾個階段？若采用同步定時協(xié)議，請畫出讀數據的時序圖來說明。

三、計算題（20分）

1、假設主存只有a,b,c三個頁框，組成a進c出的FIFO隊列，進程訪問頁面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2。用列表法求采用LRU替換策略時的命中率。（計算題；分值：20%）

第三組：

論述題（20分）

什么是高速緩沖存儲器？在計算機系統(tǒng)中它是如何發(fā)揮作用的？

分析題（每小題30分，共60分）

、指令格式結構如下，試分析指令格式以及尋址方式特點。

15 1074 30

源寄存器        變址寄存器

位移量（16位）

試推導磁盤存儲器讀寫一塊信息所需總時間的公式。

三、計算題（20分）

假設某機器有80條指令，平均每條指令由4條微指令組成，其中有一條取指微指令是所有指令公用的。已知微指令長度為32位，請估算控制存儲器容量。

第四組：

一、計算題（共50分）

1、將十進制數20.59375轉換成32位浮點數的二進制格式來存儲。（20分）

2、CPU執(zhí)行一段程序時，Cache完成存取的次數為3800次，主存完成存取的次數為200次，已知Cache存取周期為50ns，主存是250ns，求Cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。（30分）

二、論述題（30分）

1、簡要說明程序中斷方式中，（中斷屏蔽觸發(fā)器）IM,（中斷請求觸發(fā)器）IR,（允許中斷觸發(fā)器）EI,（準備就緒觸發(fā)器）RD,（工作觸發(fā)器）BS五個觸發(fā)器的作用。

分析題（20分）

、流水線中有三類數據相關沖突：寫后讀（RAW）相關；讀后寫（WAR）相關；寫后寫（WAW）相關。判斷以下三組指令各存在哪種數據類型的相關。

（1）11 LAD R1,A;         M(A)àR1,M(A)是存儲器單元

12ADD R2,R1;(R2)+(R1)àR2

（2）13  Add R3,R4;       (R3)+(R4)àR3

14MUL R4,R5;(R4)×(R5)àR4

（3）15  LAD R6,B;         M(B)àR6,M(B)是存儲器單元

16MUL R6,R7;(R6)×(R7)àR6

第五組：

一、論述題（20分）

簡述計算機運算器部件的主要功能。

二、計算題（共80分）

1、CPU執(zhí)行一段時間后，Cache完成存取的次數為3900次，主存完成的存取次數為100次，已知Cache的存取周期為40ns，主存的存取周期為240ns。試求Cache/主存系統(tǒng)的效率，平均訪問時間以及命中率。（30分）

2、有一個64K×16位的存儲器，由16K×1位的DRAM芯片（芯片內是128×128結構），夠成，存儲器讀/寫周期為500ns。試問：（20分）

       （1）需要多少DRAM芯片？

       （2）采用異步刷新方式，如果單元刷新間隔不超過2mn，則刷新信號周期是多少？

       （3）如果采用集中式刷新，存儲器刷新一遍最少需要多少時間？

3、主存容量為4MB,虛存容量為1GB，則虛存地址和物理地址各為多少位？如頁面大小為4KB，則頁表長度是多少？（30分）