2018年上海大学机电工程与自动化学院838计算机科学专业基础综合之计算机组成原理考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． “计算机应用”与“应用计算机”在概念上等价吗? 用学科角度和计算机系统的层次结构来说明你的观点。
【答案】“计算机应用”与“应用计算机”在概念上等价不等价，原因如下：
（1）计算机应用是一个学科的名词，它包含计算机网络、信息管理、数据库技术、人工智能、计算机辅助设计等多个领域；
（2）应用计算机，从计算机层次结构的角度来看，不同的应用者，应用的方法和目标是不同的，如CPU 的设计者是在微程序级应用计算机，目的是为后面的应用者提供功能强大的指令系统；而操作系统的设计者是在汇编语言级应用计算机，目的是扩展硬件功能，为后面的应用者提供良好的操作环境和手段。
2． 比较数字计算机和模拟计算机的特点。
【答案】（1）模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的，用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式；
（2）数字计算机是在算盘的基础上发展起来的，采用数字表示数量的大小，其主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算，用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式；
（3）与模拟计算机相比，数字计算机的精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。
二、分析题
3． 试分析图所示写电流波形属于何种记录方式。
图
【答案】（1）是调频制（FM ）。
（2）是改进调频制（MFM ）。
（3）是调相制（PE ）。
（4）是调频制（FM ）。
（5）是不归零制（NRZ ）。
（6）是“见1就翻制”（NRZ1）。
4． 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。
三、综合应用题
5． 某计算机字长为32位，主存容量为64KB ，采用单字长单地址指令，共有40条指令。试采用直接、立 即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。
【答案】由题意知，40条指令至少需要6位OP ; 四种寻址方式至少需要2位表示；主存容量为64K 字，故地址 至少需要16位表示，而机器字长为32位，故设计指令格式如下：
时，直接寻址方式，有效地址
时，立即寻址方式，操作数=D;
时，变址寻址方式，有效地址
时，相对寻址方式，有效地址
6． 下列各数使用了
【答案】
位浮点格式，相等的十进制是什么？
7． 假定某计算机的CPU 主频为80MHz ，CPI 为4，并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache 之间交换的块大小为168, Cache 的命中率为99%，存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。
（1）该计算机的MIPS 数是多少? 平均每秒Cache 缺失的次数是多少? 在不考虑DMA 传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU 的访存要求？
（2）假定在Cache 缺失的情况下访问主存时，存在
挪用方式，磁盘接口的数据缓冲寄存器为32位，则磁盘的缺页率，则CPU 平均每秒产生接口平均每秒发出的DMA 请多少次缺页异常? 若页面大小为4KB ，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘时DMA 传送采用周期求次数至少是多少？
（3）CPU 和DMA 控制器同时要求使用存储器总线时，哪个优先级更高? 为什么？
（4）为了提高性能，主存采用4体交叉存储模式，工作时每1/4个存储周期启动一个体。若每个体的存储周期为50ns ，则该主存能提供的最大带宽是多少？
【答案】
（1）平均每秒CPU 执行的指令数为：80M/4=20M，故MIPS 数为20;
平均每秒Cache 缺失的次数为：
为
：
足CPU 的访存要求。
（2）平均每秒钟“缺页”异常次数为：
故平均每秒磁盘DMA 请求的次数至少为：
请求得不到及时响应，
传输数据可能会丢失。 因为存储器总线宽度为32位，所以，每传送32位数据，磁盘控制器发出一次DMA 请求，CPU 和DMA 控制器同时要求使用存储器总线时，DMA 请求优先级更高；因为若DMA （3）（4）4体交叉存储模式能提供的最大带宽为： 才能满当Cache 缺失时，CPU 访问主存，主存与Cache 之间以块为单位传送数据，此时，主存带宽在不考虑DMA 传输的情况下，主存带宽至少达到
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