2020-2021最後の中期GU
1.複数選択の質問（質問ごとに1ポイント、合計15ポイント）
1.フォンノイマン構造のコンピューター命令とデータ表現の説明では、正しい（C）。
A.命令とデータは形式と区別できます
B.命令はバイナリ形式で保存され、データは10進形式で保存されます
C、命令とデータはバイナリ形式
Dで保存され、命令とデータは10進形式で保存されます
2.マシンの数（B）では、ゼロの表現は一意です。
A、元のコードB、補完コードC、反転コードD、元のコード、反転コード
解:考的有点频繁了...
3.数値がIEEE754単一精度浮動小数点数値形式で45100000Hとして表される場合、その値は（B）です。
A、（+ 1.125）10 ×2 10 B、（+ 1.125）10 ×2 11
C、（+ 0.125）10 ×2 11 D、（+ 0.125）10 ×2 10
解: IEEE 754 == 1 + 8 + 23
4510 0000H 化成2进制 0100 0101 0001 0000 0000 0000 0000 0000
0100 0101 0.001 0000 0000 0000 0000 0000
尾数部分 = （1.001）~2~ = 2^0^+2^-3^=1.125
阶数部分 = （0100 0101 0）~2~ = 2+8+2^7^=138 = 真值 + 2^7^-1
则 真值 = 11
则答案 为 B
4. CPUで算術演算および論理演算を実行できる最も基本的な算術コンポーネントは（D）です。
A、マルチプレクサB、シフターC、加算器D、ALU
5.次のC言語コードについて考えてみます
。shortsi= -8196;
int i = si;
上記のプログラムセグメントを実行した後、i内のマシンの数は（D）として表されます。
A、0000 9FFCH B、0000 DFFCH C、FFFF 9FFCH D、FFFF DFFCH
知识点：
定点整数：在原符号位和数值位之间添加新位，正加0；负原码加0，负数反码和补码加1；
定点小数：在原符号位和数值位之间添加新位，正加0；负原补码加0，负数反码加1；
解：
-8196 = （1010 0000 0000 0100）~2~
补码: 1101 1111 1111 1100
i = 1111 1111 1111 1111 1101 1111 1111 1100
= F F F F D F F C
6.以下の半導体メモリの構成の説明では、エラーは（D）です。
A.メモリのコア部分はメモリバンクであり、複数
のストレージユニットで構成されています。B。ストレージユニットは、0または1を格納する複数のストレージ要素で構成されています
。C。ストレージユニットには、ストレージユニットのアドレスである番号があります
。D。同じメモリ内、各ストレージユニットの幅は異なる場合があります
解:
现代计算机的主存储器由半导体存储器构成，其中存放信息的地方称为存储阵列；
每个存储阵列包含若干个存储单元，每个存储单元由若干个记忆单元（cell）构成，每个记忆单元存放一位信息（0或1）。
某一台计算机的主存储器编址方式，总是由其对应的指令集体系结构（ISA）确定的；
现代通用计算机大多采用按字节编址方式，即主存储器中每个字节有一个地址，也即每个存储单元的宽度都是8位。
7.以下は、セグメント化された仮想メモリの説明です。間違ったものは（D）です。
A.セグメントは論理構造内で比較的独立したプログラムブロックであるため、セグメントは可変長です
B.メインメモリはプログラム内の実際のセグメントに従って割り当てられます。割り当てられたメインメモリブロックは可変長
Cです。各セグメントエントリは、メインメモリ内の対応するセグメントの開始位置と
セグメントDの長さを記録する必要があります。セグメンテーション方法は、低レベルの言語プログラマーおよびコンパイラーに対して透過的です。
8.コンピュータシステムでは、システムの動作状態を表すコンポーネントは（D）です。
A、プログラムカウンターB、アキュムレータC、汎用レジスタD、プログラムステータスワードレジスタ
2つの短い答えの質問
1.既知の10進数x = -66、y = + 95、マシン番号を8ビット長（1符号ビットを含む）に設定し、最初に[x]補数、[y]補数、[-y]補数を表現します。補完コード操作法はxyを計算し、詳細なプロセスを記述し、オーバーフローするかどうかを判断し、対応するZ（ゼロフラグ）、V（オーバーフローフラグ）、C（キャリーフラグ）を与える必要があります。
[X] ~原~= (1100 0010)~2~
[X] ~反~= (1011 1101)~2~
[X] ~补~= (1011 1110)~2~
[Y]~原~ = (0101 1111)~2~
[-Y]~补~ = (1010 0001)~2~
[X-y]~补~ = [x]~补~ +[-Y]~补~=
1011 1110
+1010 0001
——————
1 0101 1111
发生了溢出，s~f1~=1 s~f2~= 0 有溢出
Z = 0 C = 1 V = 1
2. CPIの意味は何ですか？実行時間（応答時間）とCPIの関係は何ですか？
答：CPI是指每条指令执行所用的时钟周期数。
通常，一条特定指令的CPI是一个确定的值 ，而某个程序的CPI则是一个平均值。
一个程序的执行时间取决于该程序所包含的指令数、CPI和时钟周期。
在指令条数和时钟周期一定的情况下，CPI越大，执行时间越长。
3.分析と計算の問題
1.「非常にシンプルなCPU」のレジスターと内部構成は次のとおりです。
ストレージスペースは64B、プログラマーはレジスターAC、6ビットアドレスレジスターAR、6ビットプログラムカウンターPC、8ビットデータレジスターDRにアクセスできます。 、2ビット命令レジスタIR。
命令セットの構成は次のとおりです。
（1）最初にPC = 0およびAC = 25Hと仮定すると、各メモリユニットの内容は次のようになります。プログラムが5命令サイクル実行された後、AC =？は各ステップのプロセスを書き出します。
| ユニット番号 | コンテンツ |
|---|---|
| 0 | 01000111 |
| 1 | 00000110 |
| 2 | 11101010 |
| 3 | 10000001 |
| 4 | 10101010 |
| 5 | 01010101 |
| 6 | 00000011 |
| 7 | 10101010 |
| 8 | 11111100 |
pc = 0，内容 = 01 000 111 执行AND
内容地址 = 000 111
M[000 111] = M[ 7 ] = 1010 1010
AC = 25H = 0010 0101
AC ^ 1010 1010 = 0010 0000 = 20H
pc=1,内容 = 00000110 执行 ADD
内容地址 = 000110 = 6
AC + 00000011 = 0010 0000 + 00000011
= 0010 0011 = 23H
pc=2，内容 = 11101010 执行INC
AC + 1 = 0010 0100 = 24H
pc =3 ，内容 = 10000001 执行 JMP
内容地址 = 000001 = 1 跳到1号单元
pc = 4，AC + 00000011 = 27H
故执行5个周期后，AC = 27H
（2）CPU状態図を描きます。
命令レジスタIRには2ビットがあるため、4つの操作を完了するために必要なIR命令は、それぞれ00、01、10、および11です。
（3）各州の運用ステートメントをRTL言語で記述します。
FETCH1：AR←PC（アドレス指定）
FETCH2：DR←M、PC←PC + 1
FETCH3：IR←DR [7…6]、AR←DR [5…0]
ADD1：DR←
MADD2：AC←AC ＋ DR
AND1：DR
←MAND2：AC←AC∧DR
JMP1：PC←DR [5…0]
INC1：AC←AC ＋ 1
3.あるマシンのワード長は32ビットです。コントローラーはマイクロプログラム制御方式を採用しています。マイクロ命令のワード長は32ビットです。水平直接制御とフィールドコーディング制御を組み合わせたマイクロ命令フォーマットを採用しています。合計40個のマイクロコマンドがあり、そのうち9個はコマンドは直接制御モードを採用し、31個のマイクロコマンドはフィールドコーディング制御モードを採用し、4つの相互に排他的なクラス（それぞれが7、16、3、および5つのマイクロコマンドを含む）を形成します。テストできる外部条件は2つあります。
マイクロ命令の特定の形式を設計します。制御メモリ容量はどれくらいですか？
| 9つのマイクロコマンド | 7つのマイクロコマンド | 16マイクロコマンド | 3つのマイクロコマンド | 5つのマイクロコマンド | 弁別フィールド | アドレスフィールド |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 9 | 3 | 5 | 2 | 3 | 2 | 8 |
下位アドレスフィールドは8ビットで、制御メモリ容量は2 8 = 256ユニットです。
4.マイクロプログラムコントローラの容量が1024×48ビットであると仮定すると、マイクロプログラムは制御メモリ全体に転送できます。有限状態マシンには、すべての命令の状態遷移を反映する4つの分岐点があります。水平マイクロ命令形式が採用されています。決定方法は、次のマイクロアドレスを決定するために使用されます。つまり、マイクロアドレスは特別な下位アドレスフィールドによって決定されます。
1）各フィールドの意味とビット数を説明するマイクロ命令フォーマットを設計します
。2）転送制御フィールドをエンコードします。
（1）解決策：マイクロプログラムコントローラーの容量は1024×48で、アドレスフィールドは10ビットです
。4つの分岐点があるため、5クロックを制御する必要があり、転送フィールドは3ビットです。
マイクロオペレーションコードフィールドは48です。 -10-3 = 35ビット
（2）転送制御フィールドコーディング:(注：コーディング方法は、正しい限り一意ではありません）
000：次のアドレスフィールドで示されたアドレスが次のマイクロアドレスとして使用されます
100：次のマイクロアドレス
101がブランチ1の条件に従って選択されます：ブランチ2の条件
に従って次のマイクロアドレスを選択します110：ブランチ3
の条件に従って次のマイクロアドレスを選択します111：ブランチ4の条件に従って次のマイクロアドレスを選択します
5.あるコンピュータのCPU周波数は500MHz、CPIは5です。
ある周辺機器のデータ伝送速度を0.5MB / sとすると、ホストとのデータ伝送は割り込みモードで行われ、伝送ユニットは32ビットで、対応する割り込みサービスプログラムには18が含まれます。 1つの命令、割り込み応答、およびその他のオーバーヘッドは、2つの命令の実行時間に相当します。次の質問に答えて、計算プロセスを依頼してください。
1）割り込みモードでは、CPU時間の何パーセントがペリフェラルI / Oに費やされますか？
2）ペリフェラルのデータ転送速度が5MB / sに達したら、代わりにDMAを使用してデータを転送します。各DMA転送のブロックサイズが5000Bであり、DMAの前処理と後処理の合計オーバーヘッドが500クロックサイクルであるとすると、CPUがペリフェラルI / Oに使用する合計CPU時間の何パーセントですか？（DMAとCPUの間にメモリアクセスの競合がないと仮定）
解決策：
（1）各割り込み処理のクロックサイクル数は（18 + 2）×5 = 100です
。ペリフェラルによって送信されるデータは0.5MB / sで、各割り込みは4バイトを送信し
、割り込み数= 0.5MB / 4B = 125000
×100×125000 = 12.5Mクロックサイクル
CPU周波数は500MHZ、時間は12.5 / 500 = 2.5％
（2）5MB / 1000B = 1000
×500×1000 = 0.5M
0.5M / 500M = 0.1％