计算机组成原理试题

西北工业大学计算机组成原理考试题 一、（21分）完成下列运算 1．（14分）已知X= --65，Y=66，求： （1）X的二进制（X2）、八进制（X8）、十六进制（X16）、[X]原、[X]反、[X]补、[X]移、[X]BCD （2）用8bit补码计算求X+Y=?，X-Y=?，并判断结果是否正确。（要求写出运算过程） 2．（7分）用IEEE754单精度格式表示下列数：--6、1/16 二、（52分）回答下列问题 1．（13分）请说明CPU由哪几部分构成，每一部分的作用是什么？通常情况下与指令执行有关的寄存器有哪些？它们各自的作用是什么？ 2．（10分）请说明随机替换策略、FIFO替换策略、LRU替换策略的方法和优缺点。 answer: 方法：随机地选择被替换得块 优点：简单，易于硬件实现，并且对于硬件调试很有用 缺点：没有考虑块被使用的情况，反映不了程序的局部性 方法：最先装入的块最先被替换 优点：简单，易于实现 缺点：虽然利用了各块进入Cache的顺序这一“历史”信息，但是还是不能正确反映程序的局部性。因为最先进入的块，很可能是经常用到的块。 方法：最近最少被使用的块作为被替换的块 优点：反映了程序的局部性，因而失效率在三种方法中最低 缺点：比较复杂，硬件实现比较困难，特别是当Cache容量增加时，实现代价越来越高，而且经常只能是近似的实现（选最久没有被使用过的块作为被替换的块） 3．（14分）什么是中断？通常中断周期完成哪些工作？解释下列术语： （1）中断源 （2）中断系统 （3）断点 （4）向量中断 （5）单重中断 4．（15分）为什么要进行总线仲裁？集中式总线仲裁有哪几种仲裁方法？请说明每一种仲裁方法是怎样进行仲裁的，并比较它们的优缺点。 answer: 为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。 按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁两类。 1.集中式仲裁 集中式仲裁中每个功能模块有两条线连到中央仲裁器：一条是送往仲裁器的总线请求信号线BR，一条是仲裁器送出的总线授权信号线BG。 (1) 链式查询方式 　　链式查询方式的主要特点：总线授权信号BG串行地从一个I/O接口传送到下一个I/O接口。假如BG到达的接口无总线请求，则继续往下查询；假如BG到达的接口有总线请求，BG信号便不再往下查询，该I/O接口获得了总线控制权。离中央仲裁器最近的设备具有最高优先级，通过接口的优先级排队电路来实现。 　　链式查询方式的优点: 只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁，很容易扩充设备。 链式查询方式的缺点: 对询问链的电路故障很敏感，如果第i个设备的接口中有关链的电路有故障，那么第i个以后的设备都不能进行工作。查询链的优先级是固定的，如果优先级高的设备出现频繁的请求时，优先级较低的设备可能长期不能使用总线。 (2)计数器定时查询方式 　　总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。中央仲裁器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值