2017年北京化工大学信息科学与技术学院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． 如果组成寄存器的D 触发器要求节拍电位M 和节拍脉冲
用？为什么？
采用高电平符合，试说明在图的节拍电位M 和节拍脉冲的时间配合方案中，哪个方案最好？哪个方案欠佳？哪个方案不能使
图
，欠佳的方案是（c ），不能使用的方案是（a ）和（b ）【答案】最好的方案是（d ）。这是因为
寄存器工作采用电位一脉冲相配合的体制，要使数据可靠地打入到寄存器，电位信号必须先稳定地建立，然后时钟打入信号到来时将数据打入寄存器。据此原因，方案（a ）和（b ）是不能使用的。方案（c ）和（d ）中之所以（c ）欠好，是因 为一个节拍电位的前半部时间多用来进行运算器的运算，考虑到加法器的进位延迟以及传输通路中的门的延迟，所以电位信号M 的建立需要一
，有可能使寄存器没有装入真正需要的数据。 定的时间，过早地发出打入信号（即节拍脉冲）
2． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。
（1）指令顺序执行方式；
（2）指令流水执行方式。
【答案】（1）指令顺序执行方式如图1所示。
图1指令顺序执行方式
执行n 条指令的总时间为：
线中同时有3 条指令在执行，故 其中2T 是填满流水线的时间。（2）指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水
图2指令流水执行方式
3． CD-ROM 光盘的外缘有5mm 宽的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60min 。计算模式1和2情况下光盘存储容量是多少？
【答案】扇区总数
模式1存放计算机程序和数据，其存储容量为模式2存放声音、图像等多媒体数据，其存储容量为
4． 某机字长16位，使用四片74181组成算术/逻辑运算单元，设最低位序号标注为第0位。
（1）写出第5位的进位信号（：6的逻辑表达式；
（2）估算产生所需的最长时间；
（3）估算最长求和时间。
【答案】（1）组成最低四位的74181进位输出为
为向第0位进位
其中
.
所以
（2）设标准门延迟时间为T , “与或非”门延迟时间为1.5T ，产生
面输入端
制参数 的路径应当从74181最下 算起，经过1个反相器和4级“与或非”门，故最长延迟时间为（3）最长求和时间应从施加操作数到ALU 算起：第一片74181有3级“与或非”门（产生控
，第二、三片74181共2级反相器和2级“与或非”门（进位链）第四片74181
，故总的加法时间
为求和逻辑（1级与或非门和1级半加器，设其延迟时间为3T ）
5． 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
相关内容
相关标签