计算机组成原理09试题解答。
一、 单项选择题（每小题2分）
11、 应该选c
解释：考点1，指令执行步骤，在取指期间取来的是指令，读数据期间读来的是数据；
考点2，指令和数据性质上的区别，虽然二者都用二进制表示，但属于完全不同性质的信息，数据是计算机加工处理的“原材料”，指令是告知计算机运行功能和执行步骤的命令类信息。
12、应该选d
解释：考点1，十进制整数到二进制的转换，数据的补码表示；
考点2，补码加法运算，2两个不同位数的补码数相加时需要进行符号扩展；
x=127，[x]补=0000007fh（32位整数），运算后其值不变。
y=－9，[y]补=fff7h （16位整数），运算后其值不变。
z]补 = x补+y补]=0000007fh+fffffff7h=00000076h（红色字为符号扩展）
解题技巧：也可先求出127+(－9)=118，再变成补码后去与可供选择的答案对比。
13、应该选d
解释：考点1，十进制小数到二进制的转换，小数与整数的补码表示；
考点2，浮点数的阶码（整数）、尾数（尾数）的表示，规格化的概念；
考点3，浮点数的加法运算与结果溢出检查；
x]浮=00111 0011101，[y]浮=00101 0010100=00111 0000101
x和y的尾数相加的0100010，应规格化，成为0010001，阶码要加1，将变成8，但阶码的数值位用3位补码表示，不能表示正8，表明运算结果是溢出了。
解题技巧： 也可先把25×5/8变成27×5/8/4=27×5/32，再计算29/32+5/32=34/32
2×17/32， 表明需要阶码加1，将变成8，已经不能表示，是溢出。
千万不要变分数为小数之后再转换成二进制，分母是2的整数幂时只需转换其分子部分，这对于解这个题实在是太重要了。
14、应该选c
解释：考点1，cache与主存之间的地址映射关系，考点2，三种cache的组织方式（其实本题，直接映射还是两路组相联，答案是一样的）；
129 mod 32 = 4 余1，所以答案为c，注意cache的组号从0开始编码。
15、应该选d
解释：考点1，一个字节byte由8个二进制位bit组成。
考点2，存储器的字位扩展技术，选用已有芯片构建存储器；
计算： 4kb的rom要用2k×8位的器件2片；60kb的ram要用4k×4位的芯片数量是（60k×8）/（4k×4）=30；
16、应该选c
解释：考点1，指令的寻址方式，相对寻址的执行过程。
考点2，指令的执行步骤与每一步的操作功能；
计算机按字节寻址，相对转移指令在2000h单元，则取出这条指令后pc的值应为2002h，因为取指的同时将执行pc增量操作（此处增量值为2，而不是1），相对位移量的值是6，故转移目标地址应为2008h。
17、应该选a
解释：考点1，相对于cisc计算机，risc计算机的特点表现在哪些方面；
考点2，组合逻辑控制器和微程序控制器的组成与性能的同异之处；
答案只能选a，后3个全是正确的，而risc追求高性能，只能选用组合逻辑控制器。
18、需要选择答案a
解释：考点1，如何确定每个流水步的时间长度，时钟周期应以最长的执行时间为准，否则用时长的流水段的功能将不能正确完成。
19、只能选择答案d
解释：考点，组合逻辑控制器和微程序控制器的组成与性能的同异之处；
20、应选择b
知识点， 总线的带宽等于总线周期的频率×每个总线周期传送的信息数量。
按题意，(10×106 /2)×4 = 20×106 （mb/s）
21、应选择d
考点1，cache与主存之间的地址映射关系，考点2，三种cache的组织方式（其实本题未考到这一点，是直接映射还是两路组相联与答案不相关）；
考点3，cache的命中率。
计算：命中率为 (1000－50) /1000 = 95%
22、应选择a
考点：中断的分类。
回答，能引起外部中断的只能是输入设备键盘。
二、 综合应用题。
43题 （8分）
解：（1） 按题意，外设每秒传送0.5mb，中断时每次传送4b，则每秒钟需中断的次数为0.
5mb/4b=125×103，每次中断用时(18+2)×5=100个时钟周期，则总计用时为125×103×100；
与cpu总的500m个时钟周期之比为（125×103×100）/（500×106）=2.5%，这就是外设占用时间的百分比；
2）当外设每秒传送5mb时改用dma方式传送，每次dma传送5000b，则每秒需要启动dma的次数5mb/5000b=103，每次用时500个时钟周期，总计用时为500×103，与cpu总的500m个时钟周期之比为（500×103）/（500×106）=0.1%，这就是外设占用时间的百分比。
说明：解答此题用时钟周期之比最简捷方便，有的考生将其转换为以秒为单位的时间来计算是划不来的，略显繁琐。
44题 （13分）
解：一条指令的执行过程通常由取指、译码和执行3个步骤完成，本题中取指用3个节拍、译码用1个节拍，执行加法运算并把结果写入主存如何完成呢？包括划分执行步骤、确定完成的功能、要提供的控制信号，这是本题的要考的内容。
为回答这个问题，首先需要看清图中给出的部件组成情况和信息传送的路径。
要完成的功能是 (r0) +r1)）→r1)，从图中看到：
1） r0、r1都有送自己内容到内总线的路径，用到的控制信号分别是r0out和r1out；
2） alu完成加法运算的2个数据只能是工作寄存器a和内总线的内容，执行加法需要给出控制信号add；而累加器a只能接受内总线上的内容，用到的控制信号时ain；运算结果需要保存到累加器ac中，用到的控制信号是acin；ac的内容可以送到内总线，用到的控制信号是acout；
3） 程序计数器pc可以接收来自内总线的内容，还有增1计数功能，用到的控制信号是pcin，pc的内容可以送到内总线，用到的控制信号是pcout；
4） 指令寄存器ir可以接收来自内总线的内容，用到的控制信号是irin；
5） 读写存储器用到的地址信息只能由存储器的地址寄存器mar经地址总线ab提供，地址寄存器mar只能接收内总线上的信息，用到的控制信号是marin；
6） 读存储器时，要向存储器提供读命令memr，读出的数据将通过数据总线db送入存储器的数据寄存器mdr，用到的控制信号是mdrine；mdr的内容可以送到内总线，用到的控制信号是mdrout；
7）写存储器时，要向存储器提供写命令memw，写入的数据将由mdr通过数据总线db送到存储器的数据引脚，用到的控制信号是mdroute；
接下来是划分执行步骤、确定每一步完成的功能、需要提供的控制信号。这是由指令的功能和计算机硬件的实际组成情况和信息传送的可用路径共同决定的。基本原则是步骤越少越好，硬件电路上要能支持，可以有很多种方案，答题时一定要参照已经给出的答题格式，即取指和译码执行过程的那张表的内容，但不必把这张表的已有内容再抄一遍。
划分指令执行步骤，确定每一步完成的功能、给出需要提供的控制信号：
请注意，（r0）+（r1））所表示的是用r0寄存器的内容和用r1作地址从主存中读出来的数据完成加法运算，而→（r1）所表示的是把r1的内容作为主存储器的地址完成写主存操作。为防止出现误解，试题中还特地对此进行了文字说明。这条指令的功能是先到主存储器取数，之后运算，再将结果写回主存储器。
1） 要执行相加运算，需要把存储器中的数据读出来，为此首先传送地址信息，即把r1的内容经内总线送入mar，用到的控制信号是r1out，marin。
2） 启动读主存操作，读出的内容送入mdr，用到的控制信号是memr，mdrine，还可同时把r0的内容经内总线送入a，用到的控制信号是r0out，ain。
3） 执行加法运算，即a的内容与mdr的内容相加，并把结果保存到ac，用到的控制信号是mdrout，add，acin。
4） 要把ac的内容写入主存，由于r1的内容已经在mar中，地址已经有了，但需要把写入的数据（已经在ac）中）经内总线送入mdr；
用到的控制信号是acout, mdrin；
5） 给出写主存的命令，执行写存储器的操作，用到的控制信号是mdroute，memw。
这几个步骤是有先后次序的，前面的完成了，下一步才可以执行，也保证了不会产生硬件线路的冲突。请注意，使用最为频繁的是内总线，它在任何时刻只能接收一个输入数据，并且向内总线发送信息的电路只能以三态门器件连接到内总线，5个控制向内总线发送信息的信号（acout，pcout，r）out，r1out，mdrout）最多只能有一个为1，其它4个必须全为0，或者5个全为0。
仔细看一下，发现可以把第2个步骤的操作划分到两个步骤中完成，一个步骤中安排mdr接收从存储器中读出的内容，到另外一个步骤实现r0的内容送入a，这多用了一个操作步骤，指令的执行速度会变慢。有些人在写存储器之前，还会再执行一次把r1的内容送mar，尽管无此必要，但不属于原理上的错误。
也还可以有另外的设计结果。
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