计算机组成原理-考研试题(北京理工大学 1998年编址方式)

填空题（1998年北京理工大学）

假定指令系统有m条指令，指令操作码的位数为N位，则N至少应等于__________。

答案解析

[log₂m]

【解析】

指令系统中的每一条指令都应该有一个惟一确定的操作码，指令不同，其操作码的编码也不同。

对于规整型指令而言，若指令系统有m条指令，指令操作码字段的位数有N位，则有：

m≤2^N

∴ N=[log₂m]

讨论

计算机组成原理

零地址的运算类指令在指令格式中不给出操作数地址，参加运算的两个操作数来自【】。

设某计算机采用单地址格式，指令和数据的长度均为4个字节，存储系统由Cache和主存组成，Cache的存取周期为40μs，命中率为90%。若程序中访存指令（访问存储系统以存取数据）占80%，且机器运行程序的速度为每秒400万条指令。试问该主存的供数率是多少？又若不配置Cache，在同样的机器速度下，主存的供数率是多少？

某机主存的读写周期为1μs。今采用增设Cache方案和采用多体交叉存取方案来使其有效访问周期减少到0.2μs，试问：① 设Cache的命中率为90%，则Cache的读写周期应为多少才能满足要求？② 设在多体交叉存取访问时，产生存储体访问冲突的概率为10%，则应有多少存储体并行工作才能满足要求？

解决多处理机系统中各Cache数据一致性问题的主要方法有软件方法、采用总线监测机制和采用__________方法。

在主存—Cache存储系统中，当写操作Cache命中时有_________和_________两种更新策略，当写操作不命中是有_________和_________两种更新策略。

Cache存储器中保存的字块和__________中相应的字块保持一致。

试述带有Cache的内存储器的读写原理。

设有主存M1和辅存M2构成的2级存储体系，其中M1和M2的读出时间分别是1微秒和1毫秒。经实测，该2级存储系统的平均读出时间为100微秒。欲使其减小为10微秒，试改出两种改进的实现方法。

某计算机的存储系统是由Cache、主存和磁盘组成的虚拟存储系统。若一字在Cache中，访问它需要时间T1ns；若字不在主存中，将其从磁盘装入主存需要T2ns，主存访问时间为T3ns，若Cache的命中率为p1，主存命中率为p2，求出该存储系统的平均字访问时间。

某机器CPU可寻址的最大存储空间为64KB，存储器按字节编址，CPU的数据总线宽度为8位，可提供一个控制器信号为RD。目前，系统中使用的存储器容量为8KB，其中4KB为ROM。拟采用2K×8位的ROM芯片，其地址范围是0000H~0FFFH。4KB为ROM，拟采用4K×2位的RAM芯片，其地址范围为4000H~4FFFH。（1）需要RAM和ROM芯片各多少片？（2）画出CPU与存储器之间的连接图（译码器自定）。

指令系统

某机主存容量为4Mx16，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等6种寻址方式，试回答:(1)画出一地址指令格式，并指出各字段的作用；(2)该指令直接寻址的最大范围;(3)一次间址和多次间址的寻址范围；(4)立即数的范围(十进制数表示):(5)相对寻址的位移量(十进制数表示)；(6)上述6种寻址方式的指令哪一种执行时间最短?哪一种最长?为什么?哪一种便子程序浮动?哪一种最适合处理数组问题?

某机器有一个标志寄存器，其中有进位/借位标志CF、零标志ZF、符号标志SF和溢出标志OF，条件转移指令bgt（无符号整数比较大于时转移）的转移条件是【】。

某台计算机字长为16位，主存容量64kB，采用单字长地址指令，共64条指令，系统有4个通用寄存器R0、R1、R2、R3，试用4种寻址方式（寄存器直接寻址、存储器直接寻址、基址寻址、间接寻址）设计指令格式（通用存储器都为16位）。

偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。下列寻址方式中，不属于偏移寻址的是【】。

假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H；地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是【】。

已知某机字长16位，主存按字编址，其双操作数指令格式所示。其中OP为操作码，R为通用寄存器地址，试问下列寻址方式下能访问的最大主存区为多少机器字？（1）D为立即数：__________。（2）D为主存直接地址：__________。（3）D为主存间接地址：__________。（4）D为变址的形式地址，变址寄存器为R1（字长16位）：__________。

某计算机的字长为16位，存储器按字编址，访内存指令格式如图所示。其中，OP是操作码，M是寻址方式，A为形式地址。设PC和Rx分别为程序计数器和变址寄存器，字长16位，问：（1）该格式能定义多少种指令？（2）各种寻址方式的寻址范围为多少字？（3）写出各种寻址方式的有效地址EA的计算式。寻址模式定义如下：M值寻址方式0 立即寻址1 直接寻址2 间接寻址3 变址寻址4 相对寻址

某机字长16位，主存容量为64K，指令为单字长指令，有50种操作码，采用页面、间接和直接寻址方式。（1）指令格式如何安排？（2）存储器能划分为多少页面？每页多少单元？（3）能否再增加其它寻址方式？

在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目地是【】。

以下【】寻址方式用来支持浮动程序设计。

编址方式

某计算机的指令系统定长为16位，采用扩展操作码，操作数地址4位。该指令系统已有三地址指令M条，二地址指令N条，没有零地址指令。问：最多还有多少条一地址指令？

某计算机的字长16位，设有单地址指令和双地址指令两类，若每个地址字段均为6位，且双地址指令有X类，问单地址指令最多可以有多少类？

一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是__________。

目前微机中使用的半导体存储器包括哪几种类型？它们各有哪些特点？分别适用于什么场合（请从存取方式、制造工艺、速度、容量等各个方面讨论）？人们常说的内存是指这其中的哪一种或哪几种类型？

为什么要把存储系统细分成若干个级别？目前微机的存储系统中主要有哪几级存储器？各级存储器是如何分工的？

提高存储系统的速度最有效的方法是__________。

指令地址中地址码的位数与直接访问的存储器空间和最小寻址单位有什么关系？字寻址计算机和字节寻址计算机在地址码的安排上有保区别？PC系列微机的指令系统可支持对字节、字、双字、四倍字的运算，试写出在对准边界时，字节地址、字地址、双字地址和四倍字地址有何特点？

高速缓冲存储器中保存的信息是主存信息的__________。

某机字长32位，主存储器按字节编址，现有4种不同长度的数据（字节、半字、单字、双字），请采用一种既节省存储空间，又能保证任何长度的数据都在单个存取周期内完成读/写的方法，将一批数据顺序地存入主存，画出主存中数据的存放示意图。这批数据共有10个，它们依次为字节、半字、双字、单字、字节、单字、双字、半字、单字、字节。

半导体动态RAM和静态RAM的主要区别是____________________。