天大网院16年12月计算机组成原理离线作业考核答案
计算机组成原理第一组：一、论述题（20分）1、 简述：一条指令通常由哪些部分组成？简述各部分的功能。
二、 分析题（30分）1、指令格式结构如下所示，使分析指令格式以及寻址方式特点。
15 10 9 5 4 0
OP 目标寄存器 源寄存器
三、计算题（共50分）
1. 有一台磁盘机器，平均寻道时间为30ms，平均旋转等待时间为120ms，数据传输速率为500B/ms，磁盘机桑存放着1000件每件3000B的数据。现欲把一件数据取走，更新后放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间。另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms，并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：（20分）
（1） 更新磁盘上全部数据需要多少时间？
（2） 若磁盘以及旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少时间？
2、有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（30分）
（1）该存储器能存储多少个字节的信息？
（2）如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？
（3） 需要多少位地址作为芯片选择？
要求：
1. 独立完成，作答时要按照模版信息填写完整，写明题型、题号；
2. 作答方式：手写作答或电脑录入，使用学院统一模版（模版详见附件）；
3. 提交方式：以下两种方式任选其一，
1) 手写作答的同学可以将作业以图片形式打包压缩上传；
2) 提交电子文档的同学可以将作业以word文档格式上传；
4. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.rar” 或“中心-学号-姓名-科目.doc”；
5. 文件容量大小：不得超过10MB。
第二组：
一、论述题（20分）
1、解释术语：总线周期。
二、分析题（30分）
1、CPU结构图如下图所示，其中有一个累加寄存器AC，各部分之间的连线表示数据通路，剪头表示信息传送方向。
（1） 标明图中四个存储器的名称。
（2） 简述指令从主存取到控制器的数据通路。
（3） 简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。
三、计算题（共50分）
1、已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面道数为200道，平均查找时间为60ms，每道存储容量为96Kbit，求磁盘的存取时间与数据传播率。（20分）
2、今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作，近假设完成各部操作的时间依次为100ns，100ns，80ns，50ns。请问：（30分）
（1） 流水线的操作周期应设计为多少？
（2） 若相邻两条指令发生数据相关，并且在硬件上不采取措施，那么第二条指令推迟多少时间进行？
（3） 若果在硬件设计上加以改进，至少推迟多少时间？
第三组：
一、论述题（共50分）
1、 存储系统中加入cache存储器的目的是什么？有哪些地址映射方式，各有什么特点？（30分）
2、 PCI总线周期类型可指定多少种总线指令？实际给出多少种？请说明存储器读/写总线周期的功能。（20分）
二、计算题（共50分）
1、刷新存储器的重要性能是它的带宽。实际工作时，显示适配器的几个功能部件要采用刷新存储器的带宽。假定总带宽60%用于刷新屏幕，保留40%带宽用于其他非刷新功能。若显示工作方式采用分辨率为1024×1024，颜色深度为3B，刷新速率为72Hz，计算刷新存储器总带宽是多少？（20分）
2、软盘驱动器使用双面双密度软盘，每面有80道，每道15扇区，每个扇区存储512B。已知磁盘转速为360转/分，假设找道时间为10到40ms，今写入38040B，平均需要多少时间？最长时间是多少？（30分）
第四组：
一、分析题（20分）
1、 指令格式如下所示，OP为操作字段，试分析指令格式特点。
31 26 22 18 17 16 15 0
OP -- 源寄存器 变址寄存器 偏移量
二、计算题（共80分）
1、已知某8位机的主存采用半导体存储器，地址码为18位，若使用4K×4位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，试问：（30分）
（1）若每个模块条为32K×8位，共需几个模块条？
（2）每个模块条内有多少片RAM芯片？
（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块条？
2、（1）某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？（2）如果一个总线中并行传送64位数据，总线频率升为66MHz，求总线带宽是多少？（20分）
3、某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：（30分）
（1）磁盘存储器的容量是多少？
（2）最高位密度和最低位密度是多少？
（3）磁盘数据传输率是多少？
（4）平均等待时间是多少？
第五组：
一、分析题（每题30分，共60分）
1、 如图所示，用快表（页表）的徐地址转换条件，快表放在相联存储器中，其容量为8个存储单元，问：
1) CPU按虚地址1去访问主存时主存的实地址码是多少？
2) 当CPU按虚地址2去访问主存时主存的实地址码是多少？
3) 当CPU按虚地址3去访问主存时主存的实地址码是多少？
页号 页在主存中的起始地址
33 42000
25 34000
7 96000
6 60000
4 40000
15 80000
5 50000
30 70000
虚拟地址 页号 页内地址
1 15 0324
2 7 0128
3 48 0516
2、某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有64条指令，采用四种寻址方式（立即、直接、基址、相对）设计指令格式。
二、论述题（20分）
1、总线的一次信息传递过程大致分为哪几个阶段？若采用同步定时协议，请画出读数据的时序图来说明。
三、计算题（20分）
1、假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2。用列表法求采用LRU替换策略时的命中率。（计算题；分值：20%）
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