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东北大学软件学院计组题库.docx
计算题:
【第三章】
交叉方式的片选方法，交叉方式的地址分配，交叉存取度的概念，交叉存储器的带宽的计算
多模块交叉存储器采用低位地址做偏选。
模块存取一个字的存储周期为 T ，总线传送时间为 t ，存储器的交叉模块数为 m，
称 m=T / t 为交叉存取度。
【例 5】存储器容量 32 字，字长 64 位，模块数 m=4，存储周期 T=200ns，数据总线宽
度为 64 位，总线传送周期 t=50ns，若连续读出 4 个字，顺序和交叉的带宽各为多少？
信息总量 q=64b*4=256b
所需时间：交叉 t1=T +（m-1）*t =350ns ；顺序 t2=m*T=800ns；
带宽：交叉 W1=q / t1 =730Mb / s ； 顺序 W2=q / t2 =320Mb / s.
【2007】
1. 设阶码 3 位，尾数 6 位，按浮点运算方法（否则不计分），完成 x-y 运算，x=2-011×0.100101,
y=2-010×(-0.011110)。(共 9 分)
2. 有一个 1024K×16 位的存储器，由 256K×8 位的 SRAM 芯片构成。（9 分）问： (1) 总共
需要多少 DRAM 芯片? （3 分） (2) 设计此存储体组成框图。（6 分）
3. 已知 x= -0.101011 , y=0.111010 ,要求：(共 7 分)
(1) 写出变形补码[x]补和[y]补和[-y]补；(3 分)
(2) 用变形补码计算[x+y]补和[x-y]补，并判断是否溢出。(4 分)
4.已知 x= 0.10101, y=–0.11001，计算[x*y]补和其真值（要求有补码直接乘法的算式）。(9 分)
5. 设有一微指令格式字长为 24 位，其中下址字段 8 位；判别测试字段 3 位；其余为操作控
制字段。操作控制字段采用混合编码方式，有 5 位分别经一个 3:8 译码器和一个 2:4 译码器
输出，其它均为直接控制。问：(共 5 分，要求有算式)
(1) 这种指微指令格式中最多可以表示多少个微命令？(2 分)
(2) 一条微指令最多可同时发出多少个微命令？(2 分)
(3) 可直接寻址的控制存储器最大单元数是多少？(1 分)
----------------------答案------------------
1． 设两数均以补码表示，阶码和尾数均采用双符号位，则它们的浮点表示分别为：
[x]浮=11101,0.100101
(1)求阶差并对阶 1’
[-y]浮=11110, 0.011110
1’
ΔE=Ex-Ey=[Ex]补-[Ey]补=[Ex]补+[-Ey]补=11101 + 00 010 =11 111
即ΔE 为-1，x 阶码小，应使 Mx 右移 1 位，Ex 加 1
[x]浮=11 110,00.010010(1)
(2)尾数求和 2’
0 0. 0 1 0 0 1 0 (1)
+0 0. 0 1 1 1 1 0
0 0 1 1 0 0 0 0 (1)
(3)规格化 2’
可见尾数运算结果的符号位与最高位不相同，不需要执行规格化处理
(4)舍入处理 11 110, 00.110001。 1’
(5)判溢出
阶码两符号位为 11，无溢出。1’
故最后结果为 [x]浮+[y]浮=11 110, 00.110001， 真值为 2-2*0.110001 。 1’
2．(1) 1024 *16
256 *8
K
K
4*2
8
3’
(2) 存储体组成框图如下： 6’
D15~D8
D7~D0
R/W
A17~A0
A18
A19
CS0
CS1
CS2
CS3
R/W
↑R/W
256K×8
↑ ↑
CS0
256K×8
↑
CS1
256K×8
↑
CS2
256K×8
↑ ↑
CS3
↑
R/W
R/W
256K×8
↑ ↑
CS0
R/W
CS1
256K×8
↑
↑
256K×8
↑
↑
256K×8
↑ ↑
CS2
CS3
R/W
R/W
R/W
3． x= -0.101011 , y=0.111010
(3) [x]补=11.010101
(4) [x+y]补=[x]补+[y]补
11.010101
00.111010
00.001111(没有溢出)
x+y=0.001111
4. 解：x= 0.10101, [x]补=0.10101
y=–0.11001，[y]补=1.00111
(0).1
(1).0
(0) 1
0
1
(0) 1
0
(0) 1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0 (1)(0)(1)(0)(1)
1. 0
1
1
1
1
[x] 补*[y]补=1.0111101011
1
0
0
1
[y]补=00.111010
[-y]补=11.000110
[x-y]补=[x]补+[-y]补
11.010101
11.000110
10.011011(有负溢出)
x-y=-1.110101
1
1
1
1
其值 x*y=-0.1000010101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.
5. 解：
(4) 由题意可知，其操作控制字段共 24－8－3＝13 位，13 位的操作控制字段采用混合编
码，直接表示的位数为 13-3-2=8,3 位译码后可表示 7 个微命令，2 位译码后可表示 3
个微命令，所以该格式最多可以表示 8＋7＋3＝18 个微命令。 (2 分)
(5) 一条微指令最多可同时发出 8+1+1=10 个微命令(2 分)
(6) 因为其下址字段为 8 位,可直接寻址的控制存储器最大单元数是 256。(1 分)
【2008】
1 用 8k*2 位的 RAM 构成 32k*8 位的存储器，需要多少片，说明原因，画出组成的逻辑框图。
2 用变形补码计算 X-Y ，X+Y，并判别结果的正确性。设：X=0.11011，Y=-0.10010
3 存储器容量为 32 字，字长 64 位，模块数为 8，用交叉方式进行组织，存储周期为 200ns，
数据总线宽度为 64 位，总线传输周期为 50ns，问该存储器的带宽是多少？
4 已知某机采用微程序控制，其控制存储器容量为 512×48 位。微程序可在控制存储器中实
现转移，可控制微程序转移的条件共 4 个。微指令采用水平型格式，微命令采用直接控制，
后继微指令地址采用断定方式，问微指令格式中三个字段分别应为多少位？
5 已知 x= 0.10101, y=–0.11001，计算[x*y]补和其真值（要求有补码直接乘法的算式）
-------------------------------答案-------------------------------------
1 (32k*8)/(8k*2)=4*4=16
4 片为一组，共需要 4 组。
2
:
4
C
P
U
2
[X]补=0011011 [Y]补=1101110 [-Y]补=0010010
[X]补+[-Y]补=0101101 溢出
[X]补+[Y]补=0001001 无溢出 X+Y = 0.01001
3 连续读出 8 个字的信息量是 64 位×8=512 位
连续读出 8 个字所需的时间是 200+7×50=5.5×10-7s
交叉存储器的带宽是 512 位/5.5×10-7s=93×107 位/s
4 假设判别字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有 4 个转移条件，故该
字段为 4 位。由于控存容量为 512 单元，所以下地址字段为 9 位。故微命令
字段字长为 48-9-4=35 位。
5 解：x= 0.10101, [x]补=0.10101
y=–0.11001，[y]补=1.00111
(0).1
(1).0
0
0
1
1
0
1
1
1
(0) 1
0
1
(0) 1
0
(0) 1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0 (1)(0)(1)(0)(1)
(1).0
1
1
1
1
1
[x] 补*[y]补=1.0111110011
1
0
0
1
其值 x*y=-0.1000001101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.
其值 x*y=-0.1000010101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.
【2009】
1. 设有两个浮点数 x=2Ex×Sx，y=2Ey×Sy，Ex=(-10)2,Sx=(+0.1001)2,Ey=(+10)2,Sy=(+0.1011)2。
若尾数 4 位，数符 1 位，阶码 2 位，阶符 1 位，求 x+y=？并写出运算步骤及结果。(7 分)
2 已知 X=-0.01111，Y=+0.11001，求[X]补，[-X]补，[Y]补，[-Y]补，X+Y=？，X-Y=？（用
变形补码计算，并说明结果是否出现溢出）。（6 分）
3 如下图所示的 CPU 逻辑框图中，有两条独立的总线和两个独立的存储器。已知指令存储
器 IM 最大容量为 16384 字（字长 18 位），数据存储器 DM 最大容量是 65536 字（字长 16
位）。各寄存器均有“打入”(Rin)“送出”(Rout)控制命令，但图中未标出。（8 分）
（1）指出下列寄存器的位数：
程序计数器 PC，指令寄存器 IR，累加器 AC0、AC1，通用寄存器 R0～R3，指令存储器地
址寄存器 IAR,，指令存储器数据存储器 IDR，数据存储器地址寄存器 DAR，数据存储器数据
寄存器 DDR。（3 分）
(2) 设机器指令格式为
17
13 12
0
OP
X
X(Ri)” ,其功能是(AC0) + ((Ri) + X)→AC1,其中((Ri) + X)部分通
加法指令可写为“ADD
过寻址方式指向数据存储器 DM。现取 Ri 为 R1。画出 ADD 指令的指令周期流程图，写明“数
据通路”和相应的微操作控制信号。（5 分）
4 某计算机的主存地址空间大小为 256 MB，按字节编址。指令 Cache 和数据 Cache 分离，
均有 8 个 Cache 行，每个 Cache 行大小为 64 B，数据 Cache 采用直接映射方式。现有两个功
能相同的程序 A 和 B，其伪代码如下所示：
程序 A:
int
a[256][256];
…
int sum_array1()
{
int i,j,sum=0;
for (i=0;i<256;i++)
for(j=0;j<256;j++)
sum+=a[i][j];
return sum;
}
程序 B:
int
a[256][256];
…
int sum_array2()
{
}
int i,j,sum=0;
for (j=0;j<256;j++)
for(i=0;i<256;i++)
sum+=a[i][j];
return sum;
假定 int 类型数据用 32 位补码表示，程序编译时 i, j, sum 均分配在寄存器中，数组 a 按行优
先方式存放，其首地址为 320（十进制数）。请回答下列问题，要求说明理由或给出计算过
程。（5 分）
（1）若不考虑用于 Cache 一致性维护和替换算法的控制位，则数据 Cache 的总容量为多少？
（2 分）
（2）数组元素 a[0][31]和 a[1][1]各自所在的主存块对应的 Cache 行号分别是多少（Cache 行
号从 0 开始）？（2 分）
(3）程序 A 和 B 的数据访问命中率各是多少？哪个程序的执行时间更短？（1 分）
5 有一个 1024K×16 位的存储器，由 512K×4 位的 DRAM 芯片构成（5 分）。问： (1) 总共需
要多少 DRAM 芯片? （2 分） (2) 设计此存储体组成框图。（3 分）
6 已知 x= 0.11101, y=–0.10011，计算[x*y]补和其真值（要求有补码直接乘法的算式）（4 分）
-----------------------答案--------------------------
1
对阶：
△J=Ex－EY=（-10）2－（+10）2=（-100）2 所以 Ex
+
[X]补
11.10001
[-Y]补 11.00111
10.11000
[X-Y]补
因为符号位相异，所以结果发生溢出。
3 pc=14 位 IR=18 位 AC0=AC1=16 位 R0-R3=16 位
IAR=14 位 IDR=18 位 DAR=16 位 DDR=16 位
4 （1）主存容量 256MB，按字节寻址的地址位数应为 28 位，数据 Cache 分为 8 行（用 3
位地址），每行 64B（用 6 位地址），因此 Cache 中每个字块的 Tag 字段的位数应是 28-9=19
位 ， 还 要 使 用 一 个 有 效 位 ， 二 者 合 计 为 20 位 ； 因 此 数 据 Cache 的 总 容 量 应 为 ：
64B×8+(20/8×8)B = 532B。
（2）数组 A[0][31]所在的主存块对应的 Cache 行号是：
（320+31×4）div 64 = 6，
数组 A[1][1]所在主存块对应的 Cache 行号：
((320+256×4+ 1×4) div 64) mod 8 = 5。
所以 a[0][31]所在主存块映射到 Cache 第 6 行，
a[1][1]所在主存块映射到 Cache 第 5 行。
（3）编译时 i, j, sum 均分配在寄存器中，故数据访问命中率仅考虑数组 a 的情况。
①这个程序的特点是数组中的每一个 int 类型的数据只被使用一次。数组 A 按行优先存放，
数据 Cache 正好放下数组半行中的全部数据，即数据的存储顺序与使用次序有更高的吻合
度，每个字块存 16 个 int 类型的数据，访问每个字块中头一个字不会命中，但接下来的 15
个字都会命中，访问全部字块都符合这一规律，命中率是 15/16，即程序 A 的数据访问命
中率为 93.75%；
②程而程序 B 是按照数组的列执行外层循环，在内层循环过程中，将连续访问不同行的同
一列的数据，不同行的同一列数据使用的是同一个 Cache 单元，每次都不会命中，命中率
是 0，程序执行特别慢。
根据上述计算出的命中率，得出程序 B 每次取数都要访问主存，所以程序 A 的执
行比程序 B 快得多。
5 1024 *16
512 *4
K
K
2*4
8
computer
are ( ).
is ( ).
directly.
B.错
B.错
is
a
index
the
speed
components
B. memory
C. register
include ( ).
for
express
of
processing
D. controller
can process
information
of
has
experienced
of
CPU do
not
external memory
4
generations, which
performance
number.
第一章
问题 1
The
A. Transistors, SMI, Laser device, Optical medium
B. Vacuum Tubes, Transistors, SSI/MSI circuit, Laser device
C. Vacuum Tubes, Digital tube, SSI/MSI circuit, Laser device
D. Vacuum Tubes, Transistors, SSI/MSI circuit, LSI/VLSI circuit
问题 2
The
A. Arithmetic unit
问题 3
CPU
A.对
问题 4
MFLOPS
the floating point
A.对
问题 5
Although computer science and technology have changed tremendously both in hardware
and in
software, the basic model for computers has remained essentially the same,
which was presented by ( ).
A. Einstein
问题 6
In 8-bits micro-computer system, multiplication and division are realized by ( ).
A. dedicated chips
问题 7
Software is equivalent to hardware in logic function.
A.对
问题 8
Resources management of computer software and hardware is the duty of ( ).
A. Operating System
C. Database Management System
问题 9
The reason of binary representation for information in a computer is it can easily
process the
A.对
问题 10
The basic feature of Von Neumann computer
A. access memory by address and execute instruction in sequence
B. Language process program
D. Application program
B. Von Neumann
information.
B. firmware
C. software
D. hardware
C. Edison
D. Newton
B.错
B.错
B. disk
C. datapath
C. Micro-computers
D. Mini-computers
C. Compiler program
D. the above
B. Operating system
B. the 2nd generation computers
D. the 1st generation computers
B. access memory by content
C. Multiple Instruction Stream Single Data Stream (MISD)
D. operate stack
问题 11
Data and instructions are stored in ( ) when the program is running.
A. memory
D. operating system
问题 12
The operating system is appeared in ( ).
A. the 4th generation computers
C. the 3rd generation computers
问题 13
The so called “PC” belongs to ( ).
A. Medium computers
B. Mainframes
问题 14
Computer hardware consists of calculator, memory, controller and I/O devices.
A.对
问题 15
( ) is not belonged to system program.
A. Database system
all
问题 16
The vast majority of computer systems used today are constructed on ( ) computer
model.
A. intelligent
问题 17
The use of (
A. software
问题 18
The use of microprocessor signified the development of micro-computer.
A.对
问题 19
The reason why
computer is ( ).
A. computing speed fast
C. saving components
问题 20
A
full
A. host and Peripheral
C. host and program
问题 21
Host consists
A.对
问题 22
In
D. the restriction of the nature of physical devices
) signified the development of micro-computer.
B. convenience for information processing
B. calculator, memory and controller
representation is widely adopted in
model, instructions and data are
D. hardware and software system
of
CPU
and I/O devices.
D. real
time processing
should
consists
of ( ).
on
the
von
Neumann
the binary system
of
B. disk
C. Microprocessor
B. Von
Neumann
C. parallel
B.错
a
computer
based
D. OS
B.错
B.错
computer
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