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计算机组成原理
要求：
独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定的做题组数作答，
每人只答一组题目，多答无效，满分100分；
平台查看做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数，显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识；
例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题；
二、答题步骤：
使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；
在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，请写明题型、题号；
三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
文档中上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰；
上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”
文件容量大小：不得超过20MB。
提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以0分记！
题目如下：
第一组：
一、论述题（共50分）
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）
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）
第二组：
一、计算题（共50分）
1、将十进制数20.59375转换成32位浮点数的二进制格式来存储。（20分）
2、CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知Cache存取周期为50ns，主存是250ns，求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。（30分）
二、论述题（30分）
1、简要说明程序中断方式中，（中断屏蔽触发器）IM,（中断请求触发器）IR,（允许中断触发器）EI,（准备就绪触发器）RD,（工作触发器）BS五个触发器的作用。
三、分析题（20分）
1、流水线中有三类数据相关冲突：写后读（RAW）相关；读后写（WAR）相关；写后写（WAW）相关。判断以下三组指令各存在哪种数据类型的相关。
（1）11 LAD R1,A; M(A)(R1,M(A)是存储器单元
12 ADD R2,R1; (R2)+(R1)(R2
（2）13 Add R3,R4; (R3)+(R4)(R3
14 MUL R4,R5; (R4)×(R5)(R4
（3）15 LAD R6,B; M(B)(R6,M(B)是存储器单元
16 MUL R6,R7; (R6)×(R7)(R6
第三组：
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。
标明图中四个存储器的名称。
简述指令从主存取到控制器的数据通路。
简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。
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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）
流水线的操作周期应设计为多少？
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？
若果在硬件设计上加以改进，至少推迟多少时间？
第四组：
论述题（20分）
什么是高速缓冲存储器？在计算机系统中它是如何发挥作用的？
二、分析题（每小题30分，共60分）
1、指令格式结构如下，试分析指令格式以及寻址方式特点。
15 10 7 4 3 0
OP
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源寄存器
变址寄存器
位移量（16位）
试推导磁盘存储器读写一块信息所需总时间的公式。
三、计算题（20分）
假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。
第五组：
一、论述题（20分）
简述：一条指令通常由哪些部分组成？简述各部分的功能。
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）
更新磁盘上全部数据需要多少时间？
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？
需要多少位地址作为芯片选择？
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