上海交通大学历年研究生考试计算机原理与系统结构试题

上海交通大学1995年硕士研究生入学考试试题计算机原理与系统结构

A. 计算机原理部分

一、选择题：（每小题分，总共12分）

1．用n+1位字上（其中1位后号位）表示定点整数时，所能表示的数位范围是________；用n +1位字长（其中1位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是___________。

A、0≤│N│≤2n-1；

B、0≤│N│≤2n-1-1；

C、1≤│N│≤2n-1-1；

D、1≤│N│≤2n-1;

E、0≤│N│≤1-2-n

F、0≤│N│≤1-2-（n+1）.

2.堆栈寻址方式中，设A为累加的；SP为堆栈指示器，Msp为sp指向的栈顶单元，如果过棋操作的动作是：（A）→Msp，（sp）-1→sp，那么出栈，操作的动作应为______。

A、（Msp）→A,(sp)÷1→spj

B、(sp) +1→sp; (Msp) →A

C、(sp)-1→sp,(Msp) →A

D、(Msp) →A, (sp)-1→sp

3．位操作频指令的功能是______。

A、对cpu内部通用序宰存或主存某一单元任一位进行状态检测（0或1）；

B、对cpu内部通用宰存或主存某一单元任一位进行状态强置（0或1）；

C、对cpu内部通用宰存或主存某一单元任一位进行状态检测式强置；

D、进行移位操作。

4、微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址问题，通常，用的一种方法是断定方式，其基本思想是_______。

A、用程序计设加pc来产生后很微指令地址；

B、用微程序计数加Mpc来产生后很微指令地址；

C、通过微指令顺序控制字段由设计者指定或者由设计者指定的判断别字，段控制产生后很微指令地址；

D、通过指令中指定一个专门字段来控制产生后很微指令地址。

5、磁盘存储加的记录方式一般采用_________。

A、归察制；

B、不归察制；

C、调频制；

D、调相制

6、同步通讯之所以比异步通讯具有较高的传输连享是因为_______。

A、同步通讯不需要应签信号；

B、同步通讯方式的总线长度要短；

C、同步通讯用一个公共的时钟信号进行同步，

D、同步通讯中各部件存取时间比较靠近；

E、以上各项因素的综合结果。

7、中断向量地址是_____________。

A、子程序入口地址：

B、中断服务例行程序入口地址；

C、中断服务例行程序入口地址的地址；

D、例行程序入口地址

8、cpu程序与通道程序可以并行执行，并通过______实现彼此之音质通讯和同步。

A、 I/O指令；

B、I/O中断；

C、I/O指令和I/O中断；

D、操作员

二、填空题：（每小题分，总共12分）

1、变址寻址和基值寻址的区别是：基值寻址中基值寄存器提供_______, 指令提供______，后者位数______; 而变址寻址中，变址寄存的提供____，指令提供_____, 后者位数_________。

2、不同机器指令系统各不相同。一个较完善的指系统，应当包括：_________、_________、_________、_________、_________、等类型指令。

3、cpu采用同步控制方式时，应组合逻辑控制器中，常使用：_________、

_________、_________三级时序系统来提供时信号，而主微程序控制器中多使用_________、

_________两级时序系统来提供定时信号。

4、设计微程序制器时，所追求的目标是：（1）_________, (2) _________(3) _________

(4) _________(5) _________。

5、有二进制数n0 n1 n2 n3，奇偶校验值用P表示，则奇校验为_________，偶校验为_________，

奇偶校验只能检测_________，无法检测_________。

6、使用高速缓冲存储器是为了解决________________________________问题，存储管理主要是由

_________实现，使用虚拟存贮器是为了解决________________问题，存储管理主要_________实现后一种情况下，cpu_________访问第二级存储器。

7、接口是外国设备与主机联系的桥梁，为了使外国设备能主要机控制下工作，一般标准接口都设有四个状态触发的，它们是_________、_________、_________、和_________。

8、中断屏蔽技术的作用可概托为两点：

（1）______________________, (2)________________________。

三、分析题：（总共13分）

1．其计算机总线控制时序图为下图所示，请判断它是哪种控制方式（同/异步）的时序图，并详细分析其整个控制过程，同时用带箭头的细线清楚指出信号间的相互作用关系。（7分）

总线请求BR2

总线同意BG2

设备回答SACY

总线忙BBSY

2．某机有8条微指令I1——I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示，其中a—j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段为8位，试安排微指令的控制字段格式。（6分）

四计算题：总共13分

1、设机器字长为16位，定点表示时，尾数15位，数符1位；浮点表示时，阶码5位，阶符1位，数符1位，尾数9位。（6分）

（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

（3）浮点原码表示地，最大浮点数为多少最小浮点数为多少

2、有一个16K×16的存储的，由1K×4位的动态RAM蕊片（蕊片内是64×64结构）构成，向：

（1）总共需要多少RAM蕊片；

（2）采用异步刷新方式，如单元刷新问题隔不超过2ms，则刷新信号周期是多少

（3）如果用集中刷新方式，存储的刷新一遍最少用多少谈写周期死时间率是多少上海交通大学1997年硕士研究生入学考试试题计算机原理与系统结构

A、原理部分

1、选择题：（每小题1分，

2、共5分）

1、在三种集中式总线控制中，

2、＿＿＿方式响应时间最快，

3、＿＿＿方式对电路故障最敏感。

A、链式查询

B、计数器定时查询

C、独立请求

4、在下列存储器中，

5、若按存储容量和存储周期从小到大的顺式排列，

6、应为＿＿＿。

A、高速缓存、寄存器组、主存、磁带、软磁盘、活动头硬磁盘。

B、寄存器组、高速缓存、主存、磁带、软磁盘、活动头硬磁盘。

C、寄存器组、高速缓存、主存、软磁盘、活动头硬磁盘、磁带。

D、寄存器组、高速缓存、主存、活动头硬磁盘、软磁盘、磁带。

7、微程序控制器中的控制存储器用来存放＿＿＿。

A、机器指

B、令和数据

C、微程序和数据

D、机器指

E、令和微程序

F、微程序

8、一个计算机系统有三个I／O通道：（1）字节多路通道，9、带有传输速率为S的CRT终端5台，10、传输速率为S的打印机2台，11、（2）选择通道，12、带有传输速率为800KB/S的温盘一台，13、（3）数组多路通道，14、带传输速率为800KB/S及600KB/S的磁盘各一台，15、则通道的最大速率为＿＿＿KB／S。

A、1821

B、2421

C、2621

D、3221

16、有一光栅扫描的CRT显示器用于显示一个字符集，17、每个字符用16*16点阵，18、能显示80列，19 25行，20、为了避免闪烁，21、每秒应重复22、扫描显示60帧，23、则相应的缓冲存储器（RAM）的存储周期应为＿＿。

A、2s

B、

C、1s

D、

3、填空题：（每个空格分，

4、共10分）

1、微命令编码，

2、就是对微指

3、令中的操作控制字段采用的表示方法。通常有以下三种方法：（1）编码表示法；（2）＿＿＿＿＿；（3）＿＿＿＿＿。

4、动态MOS的存储器采用“读出“方式进行刷新，

5、常用的刷新方式有三种：一种是集中式，

6、另一种是＿＿式，

7、第三种是＿＿＿式。

8、在PC机中已把CRT字符显示器的定时控制电路做成CRT的专用控制芯片MC 6845 ,其中的核心是＿＿＿＿计数器、水平地址计数器、光栅地址计数器和＿＿＿计数器。

9、微指10、令执行的顺序控制问题，11、实际上是如何确定下一条微指12、令的地址问题，13、通常,

产生后继微地址有三种方法：（1）＿＿方式，14、（2）＿＿＿＿方式，15、（3）多路转移方式。

16、在磁表面存储器中，17、记录方式可分为几大类，18、每类中又演变出若干派生方案，19、其中，20、调频制（FM）记录方式目前主要用于单密度磁盘存储器，21、＿＿＿＿＿＿＿记录方式主要用于双密度磁盘存储器，22、而23、在磁带存储器中一般采用＿＿＿＿＿记录方式。

24、一个组相联映象的Cache，25、有64个页面，26、每组4个页面，27、主存共有4096个页面，28、每个页面64个字，29、因而30、在主存地址中，31、应有标32、记字段＿＿位，33、组地址字段＿＿位。

34、某机字长16位，35、采用下述浮点格式（阶码与尾数均用补码表示，36、阶码以2为底）

阶符阶码数符尾数

所能表示的规格化数，绝对值最大的数是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，绝对值最小的负数是＿＿＿＿＿＿＿。

37、从磁盘机一次取出或写入一批数据所需的平均时间为：平均找道时间＋＿＿＿＿＿时间＋＿＿＿＿＿＿＿。

38、在微指39、令的字段编码中，40、操作控制字段的分段并非是任意的，41、必须遵循的分段原则，42、其中包括：（1）把＿＿性的微命令分在同43、一段内，44、（2）一般每个小段还要留出一个状态，45、表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，46

47 DMA控制器与CPU分时使用内存通常采用以下三种方法：（1）＿＿＿＿＿＿＿；（2）＿＿＿＿＿＿；（3）DMA与CPU交替访问。

5、计算题：（本题10分）

设有浮点数x=25*(+9/16),y=23*(-13/16),阶码用4位（含一位符号位）移码表示，尾数用5位（含一位符号位）补码表示，求真值x/y= 要求写出完整的浮点运算步骤,并要求直接用补码加减交替法完成尾数除法运算。

6、设计题：（共19分）

1、某指令系统指令长12位，每个操作数的地址码长3位，试提出一种分配方案，使该指令系统有4条三地址指令，8条二地址指令，180条单地址指令（本题6分）

1、两个定点补码数分别放在寄存器A和B中，2 A0和B0是符号位，3、试列出A＋BA及A－4 BA两种运算统一的溢出判断条件逻辑表达式（设用M表示方式控制输入信号：当M＝0时，5、做加法运算，6、当M＝1时做减法运算），7、并画出判别电路的逻辑图。（本题4分）

8、因目前生产的存储器芯片的容量是有限的，9、它在字数或字长方面与实际所要求的实际存储器的要求都有很大的差距，10、所以需要对存储器芯片进行扩展，11、请用简单的例子详细说明常用的三种扩展方法中三总线（地址线、数据线、控制线条）的连接规则扩所需的存储器芯片数量。（本题9分）

7、分析题：（本题6分）

其计算机主存（MM）容量为256K字，Cache为8K字，MM与Cache之间按组相联映象，Cache的每组有4个页面，每个页面有64个字。假设开始时Cache为空，CPU按顺序从MM地址为0，1，2，… ，8447单元执行“取“操作（不命中时，采用将MM中含有该字的页面整页都送入Cache后再从Ｃache中把需要的字读出送CPU的方法），然后又重复执行20次。设Cache存取时间为MM的1／10。页面的替换使用LRU算法，请计算上述操作总的存取时间与不用Cache相比，速度提高多少倍

B、计算机系统结构部分（50分）

1、名

2、词解释（10分）

1 SPEC

2 RAID

3、虫孔路由（wormhole routing）

4、共享虚拟存储器（SVM）

5、归约机

3、对典型ＲＩＳＣ处理机的如下循环程序（１５分）

copy: lw $10,1000($20);$10=mem[$20+1000]

sw $10,2000($20);mem[$20+2000]=$10

addi $20,$20,-4,$20=$20-4

bne $20,$0,copy; if ($20!=0) goto copy

假定处理机中尚有寄存器$12,$14,$16,$18可供使用。要求：

1、加入必要的nop指

2、令，

3、以解决流水线数据相关问题。（流水线中不

4、存在前向专用通道）

5、对指

6、令进行优化调度以减少或消除nop指

7、令。

8、将循环展开后进行指9、令调度，10、以减少或消除nop指11、令，12、假定循环次数Ｎ为３的整数倍13、。

三、对于下述访存地址序列（字地址）（１５分）

1,4,8,5,20,17,19,56,9,11,4,43,5,6,9,17

设１、Cache是直接映象的，容量为16块，每块１字。

1 Cache是４路组相联的，2、容量为１６块，3、每块１字，4、采用ＦＩＦＯ替换策略。

5 Cache是全相联的，6、容量为１６字，7、每块４字，8、采用ＦＩＦＯ替换策略。

Cache初始时为空。要求标出上述情况下，每次访问的命中情况以及最后cache中的内容。

4、对于３维网格网络，

5、设每一维方向上有r个结点（10分）求1、网络中结点总数

1、网络的直径，

2、即最大结点距离

3、链路总数

4、结点最大连接度

5、对分带宽，

6、即将结点，

7、分成两个相等数量的部分后，

8、在划分线上链路总数的最小值。

上海交通大学1998年研究生入学考试试题计算机原理与系统结构

1、填空题

1、设X＝-69，

2、字长n=8（含一位符号位），

3、则X的原码为＿＿＿，

4、 X的补码为＿＿＿＿，

5、 X 的移码为＿＿＿＿。

6、 x=,y=,n=5,则x-y的补码为＿＿＿，

7、操作后状态寄存器中z=______,V=_____,N=_____.

8、一个纠错的全部码字为0000000000,0000011111,00,11，9、它的海明距离为＿＿＿，10、可纠正＿＿＿个错误，11、如果出现了码字00,应纠正为＿＿＿＿。

12、在总线裁决中，13、有串行链接式，14、＿＿＿＿和＿＿＿＿三种方式。

15、磁盘存储器的磁记录方式有归零制、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿＿等。

16、计算机性能的统计方式常用算术平均、＿＿＿＿和＿＿＿＿三种计算方法。

17、计算机的计算模型有控制驱动、＿＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿＿四种类型。

2、名

3、词解释（10分）

解释下列名词，从词意、用途、原理及特征方面说明。

1、相联存储器

2、基准测试程序

3、 VLIW

4、软件流水

5、伯恩斯坦准则

4、计算题

1、已知x和y的二进制值为x=0101,y=0110,用布斯乘法计算[x*y]补。（6分）

2、设浮点数的格式为：

第15位：符号位。

第14位到第8位：阶码，采用补码表示；

第7位到第0位:尾数，与符号位一起采用规格化的补码表示，基数为2，问：

（1）它能表示的数值范围是什么

（2）它能表示的最接近于0的正数和负数分别是什么

（3）它共能表示多少个数值

请用十进制数2的幂次表示。（6分）

3、某计算机有10条指

4、令，

5、它们的使用频率分别为,,,,,,,,,试用霍

6、夫曼编码对它们的操作码进行编码，

7、并计算平均代码长度。（6分）

8、对于累加器型、堆栈型、M－9、 M型R－10、 R型指11、令系统，12、用汇编语言写出x=A+B*C操作的代码序列，13、对每一种代码序列，14、计算其执行时从存储器读取指15、令的字节数和数据存取的字节数。对于累加器型指16、令，17、假定操作数之一在累加器中，18、结果存放在累加器中，19、在堆栈型指20、令中，21、所有操作数均在栈顶，22、结果也放入栈顶，23、只有push 和pop指24、令能访问存储器，25、在M－26、 M型指27、令中，28、假定每条指29、令的3个操作数均可以存放在存储器中，30、在R－31 R型指32、令中，33、指34、令的3个操作数在寄存器中，35、用load 和store指36、令访问存储器，37、假设系统中共有16个通用寄存器，38、对所有情况，39、假设操作码长1字节，40、存储器地址码为2字节，41、操作数为4字节，42、指43、令长度为字节的整数倍44、，45、初始时数据在存储器中，46、结果也写入存储器。（10分）

47、某处理机的微指48、令格式中有10个分离的控制字段C0至C9，49、每个字段CI可激活NI可激活NI条控制线组中的某一条，50、其中NI的定义为：

字段i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ni 4 4 3 11 9 16 7 1 8 22

问：（1）为表示这10个控制字段至少需要多少控制位（3分）

（1）如果各字段都采用纯水平编码格式，（2）需要的最大控制位数是多少（3分）

5、分析题

1、对于下述访存地址序列（字地址）：

1,4,8,5,20,17,19,56,9,11,4,43,5,6,9,17假定cache是直接映象的，每块4字。Cache的容量是16字，初始时cache为空，标出每次访问的cache命中情况以及最后cache的内容。（8分）

2、假定一个磁盘系统的参数：

ts=寻道时间

r=旋转速度，单位为每秒转数

n=每扇区的位数

N＝磁道的容量，单位为位。

TA=访问一个扇区的时间

忽略磁盘控制电路延迟，并假设数据传输率足够高，试写出表示TA的公式。（8分）

3、对于下列指

4、令序列：

MULTD F0, F6, F4

SUBD F8, F0, F2

ADDD F2, F10, F2

指出指令间的数据相关性，指出记分牌如何避免这些相关性。（10分）

5、已知某非线性流水线的预约表如下所示，

6、要求：

（1）列出禁止表F和冲突向量C，（2）（2分）

（3）画出该流水线状态图，（4）确定其最小平均延迟以及此时的调度方案。（4分）

（5）当按此流水调度方案输入7个任务时，（6）需多少个时钟周期执行完成（2分）

＊＊

＊

＊

＊＊＊

7、画出8端口staran网络，8、分别求出该网络在级控信号为000,001,010,011,100,101,110,111时的端口连接情况。（12分）

上海交通大学硕士研究生入学考试试题计算机原理与系统结构

1、填空题（10分）

1、单地址指

2、令中为了实现两个数的算术运算，

3、除地址码指

4、明的一个操作数外，

5、另一个常采用＿＿寻址方式。

6、开发计算机系统并行性，

7、一般采用＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿这三种方法。

8、设一个互连网有n个输入端和n个输出端（n=2n），9、则其全混洗互连函数Shuffle(bn-1bn-2…b1b0)应为＿＿＿。

10、由容量为C的cache和容量为M的主存储器构成的存储系统的总容量为＿＿＿。

11、磁盘的存储器的访问时间主要包括_____时间＿＿时间和＿＿时间。

12、对于ＣＰＵ的性能，13、应主要衡量它的＿＿性能，14、而15、不16、是峰值性能。

2、名

3、词解释（１０分）

解释下列名词，从词意、用途、原理及特征待方面说明。

1、ＳＰＥＣ

2、冯、诺依曼结构

3、ＭＩＭＤ

4 Tomasulo

5、共享虚拟存储器

4、简答题（１０分）

1、在输入输出系统中，

2、ＤＭＡ方式是否可以替代中断方式

3、人们为什么要开发推理机等各种新型计算机系统结构

4、指

5、令流水线中为什么要调度指

6、令怎样进行指

7、令调度

8、总线中为什么要采用消息传送方式传输数据（如ＰＣＩ）

9、浮点数的阶码为什么通常采用移码

5、计算题

1、已知Ｘ和Ｙ的二进制为Ｘ＝-0011，

2、Ｙ＝0110,用布斯乘法计算[Ｘ＊Ｙ]补。（结果为８位，

3、本题６分）

4、某计算机系统采用浮点运算部件后使浮点运算速度提高到原来的２０倍

5、，

6、而

7、系统运行一程序一整体性能提高到原来的５倍

8、，

9、试计算该程序中浮点操作所占的比例。（４分）

10 一个组相联映象Ｃache由６４个存储块构成，11、每组包含４个存储块，12、主存包含４０９６个存储块，13、每块由此１２８字组成，14、访存地址为字地址。（８分）

（1）求一个主存地址有多少位一个cache地址有多少位

（2）计算主存地址格式中，（3）区号、组号、块号和块内地址字段的位数。

15、设cache的块长为１字（３２位），16、存储器总线宽度为１字，17 cache的失效率为１５％，18、每条指19、令平均访存次，20 cache命中时指21、令执行时间为２个周期，22 cache的失效率时间为８个时钟周期。（１２分）

（1）求指（2）令平均执行时间。

（3）如果将块长改为２字后，（4）失效率降低到１０％，（5）求指（6）令平均执行时间。

（7）在（２）的基础上，（8）对存储器采用２路多体交叉技术，（9）求指（10）令平均执行时间。

（11）在（２）的基础上，（12）将总线宽度改为６４位，（13）求指（14）令平均执行时间

23、假定硬盘传输数据以３２位的字为单位，24、传输速度为１MB/S，25 CPU的时钟频率为５０MHZ.（３＋３＋４＝１０分）

（1）采用程序查询的输入输出方式，（2）一个查询操作需要１００个时钟周期，（3）求ＣＰＵ为Ｉ／Ｏ查询所花费的时间比率，（4）假定进行足够的查询以避免数据丢失。

（5）采用中断方法进行控制，（6）每次传输的开销（包括中断处理）为１００个时钟周期，（7）求ＣＰＵ为传输硬盘数据花费的时间比重。

（8）采用ＤＭＡ控制器进行输入输出操作，（9）假定ＤＭＡ的启动操作需要１０００个时钟周期，（10）ＤＭＡ完成时处理中断需要５００个时钟周期，（11）如果平均传输的数据长度为４ＫＢ，（12）问在硬盘工作时处理器将用多少时间比率进行输入输出操作，（13）忽略ＤＭＡ申请使用总线的影响。

6、设计题

1、设有一台简单计算机的指

2、令系统共用１０条指

3、令，

4、各指

5、令的使用频率如下：

Ｉ１２０％，Ｉ２２０％，Ｉ３２０％，Ｉ４２０％，Ｉ５２０％，Ｉ６２０％，Ｉ７２０％，Ｉ８２０％，Ｉ９２０％，Ｉ１０２０％，

（1）用哈夫曼编码设计这１０条指（2）令的操作码，（3）并计算操作码的平均长度；

（4）设计只有两种长度，（5）且平均长度不（6）大于位的等长扩展操作码，（7）并计算操作码平均长度。（５＋５＝１０分）

7、分析题

1、下列程序中存在哪些相关将下列RISC循环程序展开２次，

2、并重新安排指

3、令以避免流水方式执行中的停顿现象，

4、数据访问指

5、令LW的执行部件是两级流水线，

6、定点加法部件有前向专用通道，

7、转移指

8、令后有一个延迟槽，

9、假定循环次数N为3的倍10、数，11、流水线每个时钟周期启动一条指12、令，13、并有寄存器＄12，14、＄14，15、＄16，16、＄18可供使用。（12分）

copy:lw$10,1000($20)

sw$10,2000($20)

addi $20,$20,-4

bne $20,$0,copy

17、画出16个输入输出和16个输出端口的网络的结构。（8分）