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工学计算机科学与技术
试题题型
问答题某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下图所示，该机器有两个20位基址寄存器，4个16位变址寄存器，16个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S(源)、D(目标)都是通用寄存器，M是主存的一个单元，3种指令的操作码分别是MOV(OP)=(A)H、STA(OP)=(1B)H、LDA(OP)=(3C)H。其中，MOV是传送指令，STA为写数指令，LDA为读数指令。图某16位机器所使用的指令格式和寻址方式
问答题假设部分主存单元中的内容见下表。
{{B}}部分主存单元中的内容{{/B}}
主存地址
内 容
1200H
120CH
120CH
3888H
3888H
88F9H
在以下各情况下，操作数的有效地址和操作数各是多少?
问答题某计算机字长16位，采用16位定长指令字结构，部分数据通路结构如下图所示(见下页)，图中所有控制信号为1时表示有效、为O时表示无效，例如控制信号MDRinE为1表示允许数据从DB打入MDR，MDRin为1表示允许数据从内总线打入MDR。假设MAR的输出一直处于使能状态。加法指令“ADD(R1)，R0”的功能为(R0)+((R1))→(R1)，即将R0中的数据与R1的内容所指主存单元的数据相加，并将结果送入R1的内容所指主存单元中保存。下表给出了上述指令取指和译码阶段每个节拍(时钟周期)的功能和有效控制信号，请按表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。时钟功能有效控制信号C1MAR←(PC)PCout，MARinC2MDR←M(MAR)PC←(PC)+1MemR，MDRinE PC+1C3IR←(MDR)MDRout，IRinC4指令译码无
问答题LOAD(取数)指令的功能是将取出的数据装入累加器AC。存储器和寄存器R1的内容如下图所示。假设现执行指令LOAD800或LOADR1，用立即寻址、直接寻址、间接寻址、变址寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址六种不同的寻址方式，分别写出在各种寻址方式下装入AC的值是多少(假定R1也可作为变址寄存器)?
问答题下面是一段MIPS指令序列： add $t1, $s1, $s0
#R[$t1]←R[$s1]+R[$s0] sub $t2, $s0, $s3
#R[$t2]←R[$s0]-R[$s3] add $t1, $t1, $t2
#R[$t1]←R[$t1]+R[$t2]
假定在一个采用“取指、译码/取数、执行、访存、写回”的五段流水线处理器中执行上述指令序列，请回答下列问题：
问答题设一RISC机的指令流水线由5个过程段组成：取指(IF)、指令译码与读R寄存器(ID)、ALU运算与地址计算(EX)，访问存储器(MEM)，结果写回寄存器(WB)。现执行下列程序段：
ADD R1, R2, R3; (R1)+(R2)→R3
LW R4, @R1; ((R1))→R4
SUB R5, R4, R3; (R4)-(R3)→R5
问答题简述中断处理过程(要求尽可能完整)。
问答题某流水线如下图所示，指出哪个是流水线的“瓶颈”段。简述解决流水线瓶颈的方法，并画出示意图。
问答题某计算机主存容量为4M×16位，且存储字长与指令字长相等，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且有直接、变址、基址、相对、立即5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(十进制表示)。
(5)相对寻址的位移量(十进制表示)。
(6)上述5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?哪一种便于程序的浮动?哪一种最适合处理数组问题?
(7)如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到4M?
(8)为使一条转移指令能够转移到主存的任一位置，可采取什么措施?
问答题总线的功能有哪些?从功能区分，总线由哪三部分组成?各自对计算机系统性能有什么影响?
问答题某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址(机器按字寻址)。机器配有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器Rx和基址寄存器RB，均为16位。
问答题某计算机字长为16位，存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为-64～+63，16个通用寄存器均可作为变址寄存器。采用扩展操作码技术，设计一套指令系统格式，满足下列寻址类型的要求：
(1)直接寻址的二地址指令3条。
(2)变址寻址的一地址指令6条。
(3)寄存器寻址二地址指令8条。
(4)直接寻址的一地址指令12条。
(5)零地址指令32条。
问答题假设指令流水线分取指(FI)、译码(ID)、执行(EX)、回写(WR)4个过程段，共有10条指令连续输入此流水线。
问答题屏幕保护程序Sim Aquarium的核心就是一个紧密循环(tight
loop)，它可以计算出256个海藻(algae)的平均位置。在一台具有块大小为16字节(B=16)、整个大小为1024字节的直接映射数据缓存的机器上测量它的高速缓存性能。定义如下：
1 struct algae_position{ 2 int
x; 3 int y; 4
}; 5 6 struct slgae_position grid
[16][16]; 7 int total_x=0，total_y=0;
8 int i, j; 还有如下假设：
·sizeof(int)==4。 ·grid从存储器地址0开始。
·这个高速缓存开始时是空的。
·唯一的存储器访问是对数组grid的元素访问。变量i、j、total_x和total_y存放在寄存器中。
确定下面代码的高速缓存性能： 1 for(i=0; i＜16; i++){
2 for(j=0; j＜16; j++){ 3
total_x+=grid[i][j].x; 4 }
5 } 6 7 for(i=0; i＜16;
i++){ 8 for(j=0; j＜16; j++){
9 total_y+=grid[i][j].y; 10
} 11 }
问答题某模型机的数据通路结构如下图所示。用寄存器传送语句(如PC→MAR)，拟出下列指令从读取到执行的完整流程。(1)数据传送指令MOVX(R0)，Y(R1)，源和目的操作数地址均采用变址寻址，第1个参数X为源操作数的形式地址，第2个参数为目的操作数的形式地址，分别位于指令的第2个和第3个存储字。(2)数据求反指令COM--(R0)，采用自减型寄存器间接寻址，结果送回自减后的地址单元。
问答题已知：A=-1001、B=-0101，求[A+B]
补
。
问答题设某计算机中，CPU的地址总线为A15～A0，数据总线为D7～D0(A0、D0为最低位)。存储器地址空间为3000H～67FFH。其中，3000H～4FFFH为ROM区，选用4K×2位的ROM芯片；5000H～67FFH为RAM区，选用2K×4位的SRAM芯片。请问：
问答题一条指令通常由哪两个部分组成?指令的操作码一般有哪几种组织方式?这几种方式各自应用在什么场合?各自的优缺点是什么?
问答题对于下列每个IEEE 754单精度数值，解释它们所表示的是哪一种数字类型(规格化数、非规格化数、无穷大、0)。当它们表示某个具体数值时，请给出该数值。
问答题下列关于RISC的叙述中，错误的是
____
。