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計(jì)算機(jī)組成原理
要求：
獨(dú)立完成，下面已將五組題目列出，任選一組進(jìn)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(xué)院指定答題紙（答題紙請(qǐng)?jiān)斠姼郊?/p>
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(xué)號(hào)、姓名等基本信息和答題內(nèi)容，請(qǐng)寫明題型、題號(hào)；
三、提交方式：請(qǐng)將作答完成后的整頁答題紙以圖片形式依次粘貼在一個(gè)Word
文檔中上傳（只粘貼部分內(nèi)容的圖片不給分），圖片請(qǐng)保持正向、清晰；
完成的作業(yè)應(yīng)另存為保存類型是“Word97-2003”提交;
上傳文件命名為“中心-學(xué)號(hào)-姓名-科目.doc”;
文件容量大小：不得超過20MB。
提示：未按要求作答題目的作業(yè)及雷同作業(yè)，成績(jī)以0分記！
題目如下：
第一組：
一、計(jì)算題（共50分）
某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存儲(chǔ)器由Cache和主存構(gòu)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(shí)間內(nèi)，CPU共訪問內(nèi)存4500次，其中訪問340次內(nèi)存。問：（30分）
Cache的命中率是多少？
CPU訪問內(nèi)存的平均時(shí)間是多少ns?
Cache/主存系統(tǒng)的效率是多少？
2、某總線在一個(gè)總線周期中并行傳送8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)總線周期等于一個(gè)總線時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為70MHZ，求總線帶寬是多少？（20分）
二、分析題（30分）
1、某機(jī)器的中斷系統(tǒng)采用一級(jí)鏈路排隊(duì)，優(yōu)先級(jí)別由設(shè)備距CPU的物理位置決定（近高遠(yuǎn)低），如圖所示。DVC0是掃描儀，DVC1是打印機(jī)。如在某一時(shí)刻，掃描儀和打印機(jī)均產(chǎn)生一個(gè)事件，試問IRQ線上的請(qǐng)求是由誰發(fā)出的？為什么？這個(gè)結(jié)論成立嗎？
三、論述題（20分）
1、什么是閃速存儲(chǔ)器？它有哪些特點(diǎn)？
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(zhuǎn)換條件，快表放在相聯(lián)存儲(chǔ)器中，其容量為8個(gè)存儲(chǔ)單元，問：
CPU按虛地址1去訪問主存時(shí)主存的實(shí)地址碼是多少？
當(dāng)CPU按虛地址2去訪問主存時(shí)主存的實(shí)地址碼是多少？
當(dāng)CPU按虛地址3去訪問主存時(shí)主存的實(shí)地址碼是多少？
頁號(hào) 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(hào) 頁內(nèi)地址
1 15 0324
2 7 0128
3 48 05162、某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)16位，主存容量為64K字，采用單字長(zhǎng)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(duì)）設(shè)計(jì)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(gè)階段？若采用同步定時(shí)協(xié)議，請(qǐng)畫出讀數(shù)據(jù)的時(shí)序圖來說明。
三、計(jì)算題（20分）
1、假設(shè)主存只有a,b,c三個(gè)頁框，組成a進(jìn)c出的FIFO隊(duì)列，進(jìn)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(shí)的命中率。（計(jì)算題；分值：20%）
第三組：
論述題（20分）
什么是高速緩沖存儲(chǔ)器？在計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)如下，試分析指令格式以及尋址方式特點(diǎn)。
15 1074 30
源寄存器 變址寄存器
位移量（16位）
試推導(dǎo)磁盤存儲(chǔ)器讀寫一塊信息所需總時(shí)間的公式。
三、計(jì)算題（20分）
假設(shè)某機(jī)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(zhǎng)度為32位，請(qǐng)估算控制存儲(chǔ)器容量。
第四組：
一、計(jì)算題（共50分）
1、將十進(jìn)制數(shù)20.59375轉(zhuǎn)換成32位浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制格式來存儲(chǔ)。（20分）
2、CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，Cache完成存取的次數(shù)為3800次，主存完成存取的次數(shù)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(shí)間。（30分）
二、論述題（30分）
1、簡(jiǎn)要說明程序中斷方式中，（中斷屏蔽觸發(fā)器）IM,（中斷請(qǐng)求觸發(fā)器）IR,（允許中斷觸發(fā)器）EI,（準(zhǔn)備就緒觸發(fā)器）RD,（工作觸發(fā)器）BS五個(gè)觸發(fā)器的作用。
分析題（20分）
、流水線中有三類數(shù)據(jù)相關(guān)沖突：寫后讀（RAW）相關(guān)；讀后寫（WAR）相關(guān)；寫后寫（WAW）相關(guān)。判斷以下三組指令各存在哪種數(shù)據(jù)類型的相關(guān)。
（1）11 LAD R1,A; M(A)àR1,M(A)是存儲(chǔ)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(chǔ)器單元
16MUL R6,R7;(R6)×(R7)àR6
第五組：
一、論述題（20分）
簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)運(yùn)算器部件的主要功能。
二、計(jì)算題（共80分）
1、CPU執(zhí)行一段時(shí)間后，Cache完成存取的次數(shù)為3900次，主存完成的存取次數(shù)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(shí)間以及命中率。（30分）
2、有一個(gè)64K×16位的存儲(chǔ)器，由16K×1位的DRAM芯片（芯片內(nèi)是128×128結(jié)構(gòu)），夠成，存儲(chǔ)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(hào)周期是多少？
（3）如果采用集中式刷新，存儲(chǔ)器刷新一遍最少需要多少時(shí)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(zhǎng)度是多少？（30分）
