电子技大学1998年研究生入学考试试题(组成原理)

注: 应届考生作一、二、三、四(1~5)、五(1~8)题。在职考生作一、二、三题，从四中选作5题，从五(1~12)中选作8题。

一、(20分)某CPU包含算逻运算部件ALU，输入选择器A、B，输出移位器，通用寄存器R0~R3，暂存器C、D，堆栈指针SP，程序计数器PC，指令寄存器IR，与主存储器接口的地址寄存器MAR和数据缓冲寄存器MBR等。

1、画出CPU内部寄存器级数据通路框图。

2、拟定该CPU的微指令格式，并简要说明各字段功能含义。

3、在下述指令中选择一条指令，实现将寄存器R2的内容压入堆栈，并以寄存器传送语句形式(如R0R1)描述该指令从读取到执行的流程。

① MOV (R3),(SP) ;源寻址方式为寄存器间址，目的寻址方式为堆栈寻址。

② MOV R2,-(SP)；源寻址方式为寄存器寻址，目的寻址方式为堆栈寻址。

③ MOV (SP) ,R2；源寻址方式为堆栈寻址，目的寻址方式为寄存器寻址。

④ MOV -(SP),(R2)；源寻址方式为堆栈寻址，目的寻址方式为寄存器间址。

二、(15分)某半导体存储器容量为14KB,其中0000H~1FFFFH为ROM区，2000H~37FFH为RAM区，地址总线A15~A0(低)双向数据总线D7~D0(低)，读/写控制线R/W 。可选用的存储芯片有EPROM4KB/片，RAM2K×4/片。

1、画出该存储芯片级逻辑图，包括地址总线、数据线、片选信号线(低电平有效)及读/写信号线的连接。

2、说明加到各芯片的地址值。

3、写出各片选信号的逻辑式。

三、(15分)某PC机需扩展4台I/O设备，主机与设备之间以中断方式交换数据。4台设备共用一个中断接口，占用一个中断类型码。CPU能分别向4台设备发出启动、清除、屏蔽等命令。各设备能分别向CPU提供工作、空闲、中断请求、故障等状态信息。

1、画出该中断接口寄存器级粗框图。

2、拟定命令字格式和状态字格式。

3、根据所设计的接口中，说明主机与其中某一设备交换一次数据的全过程：主机如何启动设备？设备何时申请中断？中断请求如何传送？CPU如何响应？如何查询提出请求的设备，并实现与该设备的数据交换？

四、(10分)

下述结论或有错误，或不确切，请改正。

1、补码不恢复除法中，够减商0，不够减商1.

2、在浮点加减运算中的对除操作中，若除码增大则尾数右移；若阶码减小，则尾数左移。

3、简化地址结构的基本方法是尽量采用寄存器寻址。

4、总线的数据通咱宽度是指该总线的寻址空间大小。

5、动态存储器需定期刷新的原因是读出后原来存储的内容被破坏。

6、程序状态字PSW反映设备和接口的工作状态。

7、外围设备与主存统一编址是指为每台外设分配一个总线地址。

8、在常用磁盘中，外圈容量比内圈容量大。

五、(40分)

1、什么是随机存取方式？在下列存储器中，哪些采用随机存取方式？

SRAM、DRAM、ROM、EPROM、磁带、磁盘、光盘

2、什么是同步控制方式？什么是异步控制方式？试举两例说明同步控制方式在实际应用中的变化。

3、什么是中断方式？它与转子方式有何异同点？

4、某CRT显示器工作于字符显示方式，显示规格为25行×80列字符。能显示64种字符，每个字符由横向7个点，纵向9个点组成。试问显示缓存VRAM和字符发生器ROM的内容分别是什么？容量各为多少了节(不考虑字符属性)？

5、磁盘工作的速度指标有哪几项？各项速度指标分别描述磁盘的何种操作？

6、试比较微程序控制方式与组合逻辑控制方式的优缺点及应用场合。

7、什么是DMA方式？在其程序准备阶段通常给出哪些初始化信息？

8、简要说明CPU内总线与系统总线在功能、信号组成以及时序控制方式等方面的特点。

9、请分别解释向量中断，中断向量、向量地址等三个概念。

10、什么是磁记录方式？常规磁带机、数据流式磁带机和磁盘机各采用哪些磁记录方式？

11、试从数据传送格式和接口组成方面说明并行接口与串行接口的区别。

12、当主机挂接多种外设时，如何用通用I/O指令扩展I/O功能?试举一例说明。

1998年《计算机组成原理》参考答案及评分标准

一、(20分)

1、(5分)框图

2、(5分)微指令

AI：A输入选择； BI：B输入选择；SM：ALU 功能选择；C：初始进位选择；R：移位功能选择；ZO 输出分配；EMAR：地址使能； ：M读/写； SP 辅助操作控制； JP 顺序控制。

3、(10分)

①(4分)选择指令 MOV R2，-(SP);

②(6分)指令流程：

MIR(或MMBRIR)

PC 1PC

SP-1SP、MAR

R2MBR

MBRM

PCMAR

二、(15分)

1、逻辑图

芯片数 3分、数据线2分、地址线1分、片选线1分、R/W线1分

三、(15分)

1、(5分)框图

2.(5分)

命令字：(12位)

状态字：(16位)

各位为1信息有效，为0信息无效

3、(5分)过程：

①主机将命令字送往接口中的命令字寄存器，发相应启动命令，启动该设备。

②设备完成一次操作，置相应中断请求位为1，申请中断。

③该中断请求送接口中的控制逻辑，产生4台设备的公共请求INTRi，送中断控制器。经中断控制器判优，送公共请求INT至系统总线。

④CPU响应后，发国顺批准INTA至中断控制器，由中断控制器送出INTRi中断类型码至系统总线。

⑤CPU将中断类型转换为向量地址，访问向量表，取出INTRi服务程序入口，转相应中断服务程序。

⑥CPU执行该服务程序，查询状态字，判哪台设备提出了请求，并转入该设备服务程序，实现与该设备的数据交换。

四、(10分)改错

1.补码不恢复余数除法中，异号相除时，够减商0，不够减商1。

2.在浮点加减运算的对阶操作中，若阶码增大，则尾数右移。

3.简化地址结构的基本方法是尽量采用隐地址。

4.总线的数据通路宽度是指该总线可以同时传送的数据位数。

5.动态存储器需定时刷新的原因是电容上所存储的电荷会逐渐泄漏。

6.程序状态字PSW反映程序的运行结果，指示程序工作方式。

7.外围设备与主存统一编址是指为接口中的寄存器分配总线地址。

8.在常用磁盘中，外圈磁盘容量与内圈磁道容量相同。

五.(40分)简答

1.随机存取方式是指可按地址直接访问任一单元，访问时间与单元的地址无关。SRAM、DRAM、EPROM均采用随机存取方式。

2.同步控制方式是指各项操作由统一时序信号控制，有明显的时序时间划分。异步控制方式是指各项操作按不同需要安排时间，无统一时钟周期划分。

变化：例如①不同指令安排不同时钟周期数。②总线周期中插入延长周期。

3.中断方式是指CPU暂停现行程序的执行，转去执行一段中断服务程序以处理某些随机事态，处理完毕后自动恢复原程序的执行。

相同点：都是一种程序的切换过程。

不同点：转子无随机性，中断具有随机性。

4.①显示缓存的内容是一帧字符编码，容量为2KB。②字符发生器的内容是64种字符点阵代码，容量为576B。

5.磁盘工作的速度指标包括：

平均定位时间，寻找磁道；平均旋转时间，在磁道上查找起始扇区；

数据传输率，对扇区读/写。

6. ①微程序控制方式

优点：结构规整，性价比高、可靠性高、易于修改。缺点：速度慢，执行效率不高。应用：对速度要求不是很高的复杂机器，特别适合系列机。

②组合逻辑控制方式

优点：速度快。缺点：结构不规整，不易于修改。应用：高速、小规模机器。

7.DMA方式是指直接依靠硬件实现主存与高速外设之间的数据传送，在传送期间不需CPU程序干预。

程序准备阶段给出的初始化信息包括传送方式、主存首址、交换量及外设寻址信息。

8.CPU内总线实现CPU内各寄存器与算逻部件之间的信息传送，设置数据线，同步控制。

系统总线实现系统内各功能部件之间的信息传送，分为数据线、地址线、控制线，同步或异步控制。

9.向量中断：响应中断后，直接由硬件获得对应于中断源的服务程序入口地址。

中断向量：所有的中断服务程序的入口地址各中断服务程序的状态字。

向量地址：中断向量表的地址。

10.磁记录方式是指磁化电流波形的组成方式。常规磁带机采用调相制(PE)，数据流式磁带机采用群码制(GCR),磁盘机采用调频制(FM)或改进型调频制(M2F)

11.并行接口与系统总线和与外设之间并行传送数据，与外设之间串行传送数据，在接口中有串—并转换线路。

12.例如在外设接口中设置命令字寄存器和状态字寄存器，不同设备可以约定各自的命令字、状态字格式。CPU用通用I/O指令向接口送去命令字，向设备发有关命令；从接口取回状态字，分析外设有关状态，从而实现对设备的具体控制。