計(jì)算機(jī)組成原理
要求：
一、 獨(dú)立完成，下面已將五組題目列出，請(qǐng)按照學(xué)院平臺(tái)指定的做題組數(shù)作答，每人只答一組題目，多答無效，100分；
平臺(tái)查看做題組數(shù)操作：學(xué)生登錄學(xué)院平臺(tái)→系統(tǒng)登錄→學(xué)生登錄→課程考試→離線考核→離線考核課程查看→做題組數(shù)，顯示的數(shù)字為此次離線考核所應(yīng)做哪一組題的標(biāo)識(shí)；
例如：“做題組數(shù)”標(biāo)為1，代表學(xué)生應(yīng)作答“第一組”試題；
二、答題步驟：
1. 使用A4紙打印學(xué)院指定答題紙（答題紙請(qǐng)?jiān)斠姼郊?br/>2. 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(yè)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；
1. 完成的作業(yè)應(yīng)另存為保存類型是“Word97-2003”提交;
2. 上傳文件命名為“中心-學(xué)號(hào)-姓名-科目.doc”;
3. 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、（20分）
1、解釋術(shù)語：總線周期。
二、分析題（30分）
1、CPU結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，剪頭表示信息傳送方向。
（1） 標(biāo)明圖中四個(gè)存儲(chǔ)器的名稱。
（2） 簡(jiǎn)述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。
（3） 簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存/取訪問的數(shù)據(jù)通路。
三、計(jì)算題（共50分）
1、已知某磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為2400轉(zhuǎn)/分，每個(gè)記錄面道數(shù)為200道，平均查找時(shí)間為60ms，每道存儲(chǔ)容量為96Kbit，求磁盤的存取時(shí)間與數(shù)據(jù)傳播率。（20分）
2、今有4級(jí)流水線分別完成取值、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果四步操作，近假設(shè)完成各部操作的時(shí)間依次為100ns，100ns，80ns，50ns。請(qǐng)問：（30分）
（1） 流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？
（2） 若相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，并且在硬件上不采取措施，那么第二條指令推遲多少時(shí)間進(jìn)行？
（3） 若果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，至少推遲多少時(shí)間？
第二組：
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、（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。
三、 分析題（20分）
1、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)?R1,M(A)是存儲(chǔ)器單元
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)是存儲(chǔ)器單元
16 MUL R6,R7; (R6)×(R7)?R6
第三組：
一、（共50分）
1、 存儲(chǔ)系統(tǒng)中加入cache存儲(chǔ)器的目的是什么？有哪些地址映射方式，各有什么特點(diǎn)？（30分）
2、 PCI總線周期類型可指定多少種總線指令？實(shí)際給出多少種？請(qǐng)說明存儲(chǔ)器讀/寫總線周期的功能。（20分）
二、計(jì)算題（共50分）
1、刷新存儲(chǔ)器的重要性能是它的帶寬。實(shí)際工作時(shí)，顯示適配器的幾個(gè)功能部件要采用刷新存儲(chǔ)器的帶寬。假定總帶寬60%用于刷新屏幕，保留40%帶寬用于其他非刷新功能。若顯示工作方式采用分辨率為1024×1024，顏色深度為3B，刷新速率為72Hz，計(jì)算刷新存儲(chǔ)器總帶寬是多少？（20分）
2、軟盤驅(qū)動(dòng)器使用雙面雙密度軟盤，每面有80道，每道15扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)512B。已知磁盤轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分，假設(shè)找道時(shí)間為10到40ms，今寫入38040B，平均需要多少時(shí)間？最長(zhǎng)時(shí)間是多少？（30分）
第四組：
一、計(jì)算題（共50分）
1、 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）
（1） Cache的命中率是多少？
（2） CPU訪問內(nèi)存的平均時(shí)間是多少ns?
（3） 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、（20分）
1、什么是閃速存儲(chǔ)器？它有哪些特點(diǎn)？
第五組：
一、分析題（20分）
1、 指令格式如下所示，OP為操作字段，試分析指令格式特點(diǎn)。
31 26 22 18 17 16 15 0
OP -- 源寄存器 變址寄存器 偏移量
二、計(jì)算題（共80分）
1、已知某8位機(jī)的主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，地址碼為18位，若使用4K×4位RAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并選用模塊條的形式，試問：（30分）
（1）若每個(gè)模塊條為32K×8位，共需幾個(gè)模塊條？
（2）每個(gè)模塊條內(nèi)有多少片RAM芯片？
（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何選擇各模塊條？
2、（1）某總線在一個(gè)總線周期中并行傳送4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33MHz，求總線帶寬是多少？（2）如果一個(gè)總線中并行傳送64位數(shù)據(jù)，總線頻率升為66MHz，求總線帶寬是多少？（20分）
3、某磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄面，每毫米5道，每道記錄信息為12288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：（30分）
（1）磁盤存儲(chǔ)器的容量是多少？
（2）最高位密度和最低位密度是多少？
（3）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？
（4）平均等待時(shí)間是多少？
