天津大学2020年春季《计算机组成原理》离线考核（手写作...

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天津大学2020年春季《计算机组成原理》离线考核（手写作答）
计算机组成原理
要求：
一、独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定的做题组数作答，每人只答一组题目，多答无效，满分100分；
平台查看做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数，显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识；
例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题；
二、答题步骤：
1.使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；
2.在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，请写明题型、题号；
三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
文档中上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰；
1.完成的作业应另存为保存类型是“Word972003”提交
2.上传文件命名为“中心学号姓名科目.doc”
3.文件容量大小：不得超过20MB。
提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以0分记！
题目如下：
第一组：
一、论述题（20分）
1、简述计算机运算器部件的主要功能。
二、计算题（共80分）
1、CPU执行一段时间后，Cache完成存取的次数为3900次，主存完成的存取次数为100次，已知Cache的存取周期为40ns，主存的存取周期为240ns。试求Cache/主存系统的效率，平均访问时间以及命中率。（30分）
2、有一个64K16位的存储器，由16K1位的DRAM芯片（芯片内是128128结构），够成，存储器读/写周期为500ns。试问：（20分）
（1）需要多少DRAM芯片？
（2）采用异步刷新方式，如果单元刷新间隔不超过2mn，则刷新信号周期是多少？
（3）如果采用集中式刷新，存储器刷新一遍最少需要多少时间？
3、主存容量为4MB虚存容量为1GB，则虚存地址和物理地址各为多少位？如页面大小为4KB，则页表长度是多少？（30分）
第二组：
一、论述题（20分）
1、简述：一条指令通常由哪些部分组成？简述各部分的功能。
二、分析题（30分）
1、指令格式结构如下所示，使分析指令格式以及寻址方式特点。
15109540
OP目标寄存器源寄存器
三、计算题（共50分）
1.有一台磁盘机器，平均寻道时间为30ms，平均旋转等待时间为120ms，数据传输速率为500B/ms，磁盘机桑存放着1000件每件3000B的数据。现欲把一件数据取走，更新后放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间。另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms，并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：（20分）
（1）更新磁盘上全部数据需要多少时间？
（2）若磁盘以及旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少时间？
2、有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（30分）
（1）该存储器能存储多少个字节的信息？
（2）如果存储器由512K8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？
（3）需要多少位地址作为芯片选择？
第三组：
一、论述题（20分）
1、什么是高速缓冲存储器？在计算机系统中它是如何发挥作用的？
二、分析题（每小题30分，共60分）
1、指令格式结构如下，试分析指令格式以及寻址方式特点。
15107430
OP源寄存器变址寄存器
位移量（16位）
2、试推导磁盘存储器读写一块信息所需总时间的公式。
三、计算题（20分）
假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。
第四组：
一、计算题（共70分）
1、CDROM光盘的外缘有5mm宽的范围因记录数据困难，一般不用。故标准的播放时间为60分钟。请计算模式1和模式2情况下，光盘存储容量是多少？（注：模式1是存放计算机程序和数据；模式2是存放声音、图像等多媒体数据。）（20分）
2、已知Cache的命中绿H=0.98主存比Cache慢四倍，已知主存存取周期为200ns，求Cache/系统的效率和平均访问时间。（30分）
3、刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024768，颜色深度为24位，帧频（刷新频率）为72HZ，求：（20分）
（1）刷新存储器的存储容量是多少？
（2）刷新存储器的带宽是多少？
二、论述题（30分）
1、参见下图，这是一个二维中断系统，请问：
1）在中断情况下，CPU和设备的优先级如何考虑？请按降序排列个设备的中断优先级。
2）若CPU现行执行设备B中的中断服务成，的状态是什么？如果CPU的执行设备D的中断服务程序，状态又是什么？
3）每一级的IM能否对某个优先级的个别设备单独进行屏蔽？如果不能，采取什么方法可以达到目的？
4）若设备C一提出中断请求，CPU立即进行响应，如何调整才能满足次要求？
第五组：
一、分析题（每题30分，共60分）
1、如图所示，用快表（页表）的徐地址转换条件，快表放在相联存储器中，其容量为8个存储单元，问：
1)CPU按虚地址1去访问主存时主存的实地址码是多少？
2)当CPU按虚地址2去访问主存时主存的实地址码是多少？
3)当CPU按虚地址3去访问主存时主存的实地址码是多少？
页号页在主存中的起始地址
3342000
2534000
796000
660000
440000
1580000
550000
3070000
虚拟地址页号页内地址
1150324
270128
3480516
2、某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有64条指令，采用四种寻址方式（立即、直接、基址、相对）设计指令格式。
二、论述题（20分）
1、总线的一次信息传递过程大致分为哪几个阶段？若采用同步定时协议，请画出读数据的时序图来说明。
三、计算题（20分）
1、假设主存只有abc三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2。用列表法求采用LRU替换策略时的命中率。（计算题；分值：20%）