常州工学院计算机组成原理2022-2023第一学期补考

一、简答题（共30分,每题6分）

1、以将指令地址码指示的存储单元中的操作数取出后送至运算器的ACC中为例，完成一条指令的信息流程。

2、什么是RISC？请简述它的主要特点。比较RISC和CISC的异同之处。

RISC全称Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机。

CISC全称Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机。

RISC的主要特点：

1）选取使用频率较高的一些简单指令以及一些很有用但不复杂的指令，让复杂指令的功能由使用频率高的简单指令的组合来实现。

2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器内完成。

4）CPU中有多个通用寄存器（比CICS的多）

5）采用流水线技术（RISC一定采用流水线），大部分指令在一个时钟周期内完成。采用超标量超流水线技术，可使每条指令的平均时间小于一个时钟周期。

6）控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制。

7）采用优化的编译程序

RISC与CICS的比较：

1.RISC比CICS更能提高计算机运算速度；RISC寄存器多，就可以减少访存次数，指令数和寻址方式少，因此指令译码较快。

2.RISC比CISC更便于设计，可降低成本，提高可靠性。

3.RISC能有效支持高级语言程序。

4.CICS的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，因此处理特殊任务效率高。

3、提高访存速度可采取哪些措施？请简要说明之。

1.采用高速器件
这是一种较为直接的方法，让内存速度更快

2.采用层次结构Cache -主存
Cache比存储器的快，可以放在存储器和CPU之间，如果存储器中的内容正好在Cache中，那么访存速度将会提高。

3.调整主存结构：1.单体多字系统2.多体并行系统（高位交叉、低位交叉）3.高性能存储芯片（SDRAM、RDRAM、带Cache的DRAM）

4.为什么外围设备要通过接口与CPU相连？接口有哪些功能？

(1)一台机器通常配有多台外部设备，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。

(2)I/O设备种类繁多，速度不一，与CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。

(3)I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。

(4)I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。

(5)CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。

(6)I/O设备需将其工作状况(“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等)及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。

归纳起来，接口应具有选址、传送命令、反映设备状态以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）。

5.简述微程序控制器和硬布线控制器的设计方法。

微程序控制器采用存储逻辑来实现的，使每条机器指令转化成一段微程序并存入一个专门的存储器中，把微操作信号代码化，微操作控制信号由微指令产生。
    硬布线控制器由逻辑门组合实现，将控制部件做成产生专门固定时序控制信号的逻辑电路，产生各种控制信号。

• 二、计算题（共40分，每题10分）

1. 设机器字长为5位（含1位符号位，n=4），x= - 0.1101，y = 0.1011，采用Booth算法求x·y。

 

7、设浮点数X，Y的阶码（补码形式）和尾数（补码形式）如下：

X：阶码0001，尾数0.1010；Y：阶码1111，尾数0.1001. 设基数为2。

用补码方法求X+Y=？

 

 

 8、某机主存容量为64KÍ16位，并且指令字长、机器字长和存储字长相等，采用单字长一地址指令，共有60条。设计四种寻址方式的指令格式，并说明每一种寻址方式的寻址范围及有效地址的计算方法。

 

 

9、 某机共有52个微操作控制信号，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含5、8、2、15、22个微命令。已知可判定的外部条件有两个，微指令字长28位。

   （1）按水平型微指令格式设计微指令，要求微指令的下地址字段直接给出后续微指令地址。

   （2）指出控制存储器的容量。

 

 

 

 

• 三、设计题（共30分，每题15分）

10、设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用作为访存控制信号（低电平有效），用作读写控制信号（高电平为读，低电平为写）。设计一个容量为32KB、地址范围为0000H~7FFFH且采用低位交叉编址的四体并行存储器。要求：

（1）采用如图所列芯片，详细画出CPU和存储芯片的连接图。

（2）指出图中每个存储芯片的容量及地址范围（用十六进制表示）。

答：

 

 11、某机器主要部件如图所示，其中M为主存，MDR为主存数据寄存器，MAR为主存地址寄存器，IR为指令寄存器，PC为程序计算器（并假设当前指令地址在PC中），R0~R3为通用寄存器，C、D为暂存器。

 

 

（1）请补充各部件之间的主要连接线（总线自己画），并注明数据流动方向。

（2）画出“ADD (R1),(R2)+”指令周期流程图。该指令的含义是进行求和运算，源操作数地址在R1中，目标操作数寻找方式为自增型寄存器间接寻找方式（先取地址后加1），并将相加结果写回R2寄存器中。

答：