【考研题库】2021年复旦大学计算机科学技术学院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研核心题库

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一、综合应用题

1．设CPU共有16根地址线和8根数据线，并用作访存控制信号，作读写命令信号(高电平读，低电平写)。设计一个容量为32KB，地址范围为0000H～7FFFH,且采用低位交叉编址的四体并行存储器。要求:

(1)采用下面所列芯片，详细画出CPU和存储芯片的连接图。

(2)指出图中每个存储芯片的容量及地址范围(用十六进制表示)。

图1

【答案】32KB四体结构的存储器可由4片8K×8位存储芯片组成，由于采用低位交叉编址，因此可用末两位地址、控制片选信号，用13根地址线与存储芯片的地址线相连。满足地址范围为0000H～7FFFH的存储器与CPU的连接图如图2所示，图中每片存储芯片的地址范围如下:

图2地址范围为0000H～7FFFH的存储器与CPU的连接图

2．有两个浮点数，，设阶码2位，阶符1位，数符1位，尾数3位，用补码运算规则计算X-Y的值。

【答案】设为x的尾数，为y的尾数，则，，

。又设为x的阶码，为：y的阶码，则，

(1)对阶

，阶码不相等，故小阶的尾数右移一位，，

阶码加1，则，经舍入后得，对阶完毕。

X的补码浮点格式：

Y的补码浮点格式：

(2)尾数相减

，，那么，

(3)规格化与舍入

因为，显然需要右规。于是，将尾数右移1位，最低有效位舍掉，阶码加1(右规)则

可知，规格化结果为：。

3．某字长32位、按字节编址的计算机采用了直接映射的Cache。已知主存容量为4MB,Cache容量为4096B,每块含8个字。回答下列问题:

(1)主存地址是多少位？Cache的地址是多少位？主存地址如何划分(分几个字段、各个字段的名称和位数:要求划分到字节地址)？

(2)设Cache起始为空，若CPU依次从主存第号单元读出100个字(主存一次读一个字)，并按此再重复10次，问命中率是多少？要求列示计算过程。

【答案】(1)主存地址22位，Cache地址12位。主存地址四个字段，具体划分从高到低位如下:区号(标记tag)字段10位；块号(行号)字段7位；块内字地址字段3位；字节地址2位。

(2)总的访存次数为100×11＝1100次，其中在Cache中未命中的次数为13次(初次访问主存0号、8号、16号、…、96号单元未命中)，故命中率为:(1100－13)＋1100≈98.82%。

4．在一个8级中断系统中，硬件中断响应从高到低的优先顺序是：

，现在要通过设置中断屏蔽字的方法将中断处理的优先顺序改变

为：。

(1)应如何设置中断屏蔽字？(请在下图中填写相应的内容，并规定某位为“1”表示中断屏蔽，为“0”表示中断开放。)

(2)如果CPU在执行一个应用程序的某一时刻有L5、L6和L7三级中断请求同时提出，在该L6级中断尚未处理完时，又有L8级中断请求到达，在处理该L8级中断过程中，又有L2级中断请求提出。试在下图中画出CFU运行程序的轨迹。

图-更新后各级中断程序的中断屏蔽码

【答案】(1)中断屏蔽字设置如表1所示。

表1-中断系统的中断屏蔽

(2)依题意，CPU的执行轨迹如图2所示。

图2-CPU的运行轨迹

5．设机器字长为16位，定点表示时，尾数15位，阶符1位。

(1)定点原码整数表示时，最大正数为多少？最小负数为多少？

(2)定点原码小数表示时，最大正数为多少？最小负数为多少？

【答案】已知机器字长为16位，定点表示时，尾数15位，阶符1位。那么：

(1)定点原码整数表示时，当表示最大的正数，小数点应该在数值位的后面，阶符1位，整数位15位，

即，所以最大正数为；最小的负整数时，也是和最大的