2017年武汉理工大学计算机科学与技术学院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研题库
● 摘要
一、分析题
1． 如图表示使用页表的虚实地址转换条件，页表存放在相联存储器中，其容量为8个存储单元，求：
（1）当CPU 按虚拟地址1去访问主存时，主存的实地址是多少？
（2）当CPU 按虚拟地址2去访问主存时，主存的实地址是多少？
（3）当CPU 按虚拟地址3去访问主存时，主存的实地址是多少？
图
【答案】（1）用虚拟地址为1的页号15作为页表检索项，查得页号为15的页在主存中的起始地址为80000, 故将80000与虚拟地址中的页内地址0324相加，求得主存实地址为80324。
（2）同理，主存实地址
（3）虚拟地址3的页号为48, 查页表时，发现此页面在页表中不存在，此时操作系统暂停用户作业程序的执行，转去查页表程序。如该页面在主存中，则将该页号及该页在主存中的起始地址写入主存；如该页面不在主存中，则操作系统要将该页面从外存调入主存，然后将页号及其主存中的起始地址写入页表。
2． 指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
【答案】指令格式及寻址方式特点如下：
（1）单字长二地址指令。
（2）操作码字段OP 可以指定条指令。
，所以是RR 型指令，两个操作数（3）源和目标都是通用寄存器（可分别指定32个寄存器）
均在寄存器中。
（4）这种指令结构常用于算术逻辑运算类指令。
3． 通道有几种类型？简述其特点。
【答案】（1）选择通道
又称高速通道，在物理上可接多个设备，但逻辑上只能接一个设备，主要用于连接高速外设。但外设的辅助操作时间长，此期间内通道处于等待状态，利用率不高。
（2）数组多路通道
不仅在物理上可接多个设备，逻辑上也可接多个设备。既保留了选择通道高速传送数据的优点，又充分利用了控制性操作的时间间隔为其他设备服务，通道效率充分得到发挥。
（3）字节多路通道
主要用于连接大量低速设备。物理上、逻辑上均可连接多个设备。不仅允许多个设备同时操作，也允许它们同时进行传输型操作。各设备与通道间的数据传送以字节为单位交替进行。
4． 设一个按位编制的虚拟存储器，它可以满足1K 个任务的需要，但在一段较长的时间内一般只有四个任务在使用，故用容量为四行的相连存储器组硬件来缩短被变换的虚地址中的用户位数，每个任务的程序空间最大可达4096个页，每页为512字节，实主存容量为220位，设快表用CAM 存储器构成，行数为22, 快表的地址是经过散列技术形成的。为减少散列冲突，配有两套独立的相等比较器电路（这时快表的每行包含两个单元，各存放一个进行地址交换的表目）。请设计该地址变换机构：
（1）画出其虚实地址经快表变换的逻辑示意图；
（2）求相连存储器组中每个寄存器的相连比较位数；
（3）求散列变换硬件的输入位数和输出位数；
（4）求每个相等比较器的位数；
（5）求快表的总位数。
【答案】（1）虚拟地址分为3个字段，最左边的字段是虚页号，中间字段是高速缓存块号，最右边的字段是块内字地址。逻辑示意图如图所示。
图
（2）相连存储器组中每个寄存器的相连比较位数由总的任务数决定。有1K 个任务，那么相连存储器组中每个寄存器相连比较位数应该是10位。
（3）散列变换硬件的输入为虚拟页号12位（4096取以2为底的对数）加上任务标志ID 2位（常用任务数4取以2为底的对数）之和，即14位，输出为快表的表项索引，因为共有32位，所以输出为5位。
（4）相等比较器比较的内容是当前地址与快表表项中虚页号与任务ID 的和，所以每个相等比较器位数为14位。
（5）因为快表表项有两个相同项，
所以快表中每行为位，共22行，所以总位数为位。
5． 单机系统中采用的总线结构有三种基本类型。请分析这三种总线结构的特点。
【答案】根据连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构有以下三种基本类型：
①单总线结构。它是用一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。其结构如图（a ）所示。单总线的优点是允许1/ （设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU 分配总线使用权，不需要CPU 干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。
②三总线结构。即在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：主存总线，输入/输出（I/O）总线和直接内存访问（DMA ）总线，如图（b ）所示。主