計算機アーキテクチャ 前期中間試験 模擬問題

計算機アーキテクチャ
前期中間試験
模擬問題
2014 年 6 月 2 日実施
名列番号
氏名
※教科書、ノートなどの持ち込みは禁止です。プログラム機能を有しない電卓のみは持ち込み可とします。
※この試験の最高得点は 100 点です。選択問題はありません。すべての問題に回答すること。
問１
次の計算機と特徴について、関係するものを線で結べ（3 点×3 題＝9 点）
計算機の名前
特徴
ENIAC
●
●
EDVAC
●
●
TRADIC
●
●
問２

電子回路にトランジスタを利用した初めての計算機で、航空機
に積み込んで利用する目的で開発された
弾道計算用に作られた世界初の電子計算機
プログラム内蔵型だが書き換えはできない
内蔵しているプログラムを書き換え可能にした初めての計算
機で、計算回路は真空管で構成されている
次の文について空欄を埋めよ。
（3 点×7 題＝21 点）
計算機の歴史は小石やそろばんに始まるといわれているが、現在の電子式計算機が発明される
前は、ライプニッツやバベッジ、シュウツなどにより (1)機械式

現在のコンピュータはすべて (2)ノイマン

(2)型コンピュータは、プログラムとデータを (3)同一の
計算機が開発されていた。
型コンピュータと呼ばれている。
メモリ上で管理し、プログラムが
(4)書き換え可能 という特徴がある。

(2)型コンピュータはメモリへのアクセス数が多く、この速度が速くならなければ計算処理の
高速化ができない、これを (5)フォンノイマンボトルネック と呼ぶ。

(2)型コンピュータの構成要素は、 (6)演算装置
、制御装置、入力装置、 (7)記憶装置
、
出力装置からなる。
問３
次の 10 進数、2 進数、16 進数の対応表を埋めよ。ただし 2 進数および 16 進数は 16 ビット、2 の補数に
よる符号付き整数と考えること。また、MSB を符号ビットとすること。（1 点×10 題＝10 点）
10 進数
2 進数
16 進数
39
0000 0000 0010 0111
0027
-118
1111 1111 1000 1010
FF8A
159
0000 0000 1001 1111
009F
25065
0110 0001 1110 1001
61E9
-24991
1001 1110 0110 0001
9E61
計算機アーキテクチャ 前期中間試験 No.1
問４
次の全加算器を並べて作った計算機を用いて整数の加減算を行え。一番右を MSB とする。
（5 点×2 題＝10 点）
（１）－３ ＋ ５
（２）３ － (－２)
問５
表１の命令文を計算機で実行する際の実行時間を求めよ。ただし、レジスタの読み書き時間は無いとする。
また、プログラムは 100 番地から実行を開始し、
「プログラム終了」命令を実行した時点で停止する。
（5 点×4 題＝20 点）
表１メモリの内容
（１） メモリの読み書き時間を５秒、
番地
プログラムの内容
○命令の読み込み回数：17 回×5 ＝85 秒
100
114 番地の内容をレジスタ１へ読み込み
○メモリアクセス命令の回数：5 回×5＝25 秒
101
○実行命令の回数：12 回×5＝60 秒
102
115 番地の内容をレジスタ２へ読み込み
レジスタ２をレジスタ１で除算し、
商をレジスタ３へ書き込み
111 番地の内容をレジスタ１へ読み込み
プログラムの実行時間（計算など）を５秒とした場合
合計：170 秒
（２） メモリの読み書き時間を５秒、
プログラムの実行時間（計算など）を１秒とした場合
○命令の読み込み回数：17 回×5 ＝85 秒
103
104
105
112 番地の内容をレジスタ２へ読み込み
レジスタ２からレジスタ１の値を減算
(レジスタ２＝レジスタ２－レジスタ１)
○メモリアクセス命令の回数：5 回×5＝25 秒
106
レジスタ２へレジスタ３の値を加算
○実行命令の回数：12 回×1＝12 秒
107
109
レジスタ１からレジスタ３の値を減算
レジスタ１が０以下なら 106 番地へ処理
を移す（PC を 106 番地に変更）
113 番地にレジスタ２の内容を書き込み
合計：122 秒
（３） メモリの読み書き時間を１秒、
プログラムの実行時間（計算など）を５秒とした場合
108
110
プログラム終了
○命令の読み込み回数：17 回×1 ＝17 秒
111
10
○メモリアクセス命令の回数：5 回×1＝5 秒
112
5
113
-25684
114
15
115
90
○実行命令の回数：12 回×5＝60 秒
合計：82 秒
（４）プログラム終了後の 113 番地の値を答えよ
5-10+4+4+4 ＝ 7
※プログラムの実行順：100,101,102,103,104,105,106,107,108, 106,107,108,106,107,108,109,110
（問題は裏面に続きます）
問６
次の少数を ANSI/IEEE 標準規格の浮動小数点表記に従ってビット列に変換せよ。
ただし、上位 16 ビット分のみ解答すれば良い
（5 点×2 題＝10 点）
ANSI/IEEE 標準規格の浮動小数点表記
 仮数は符号ビットを用いて符号-絶対値表現
 指数 E、仮数 M は２進数で表す
 指数 E はバイアス表現（バイアス値：127）
 隠しビットあり
 ビット数は次のように割り当てる
（１）6.02×210
符号部：正なので 0
仮数部：6.02 ＝(0110.0000 0101 0001 1111 0101 1100)2×210 = (1.1000 0001 0100 0111 1101 0111)2 ×212
指数部：12 + 127 = 139 = (1000 1011)2
解
31
答
0 1 0 0
24
0 1 0 1
1 1 0 0
0 0 0 0
23
1 0 1 0
16
0 0 1 1
1 1 1 0
1 0 1 1
（２）－1.15×2-10
符号部：負なので 1
仮数部：1.15 ＝(1. 0010 0110 0110 0110 0110 0110 0110)2×2-10
指数部：－10 + 127 = 119 = (0111 0111)2
解
31
答
1 0 1 1
（計算スペース）
24
1 0 1 1
1 0 0 1
0 0 1 1
23
0 0 1 1
16
0 0 1 1
0 0 1 1
0 0 1 1
計算機アーキテクチャ 前期中間試験 No.2
問７
次の乗算をブース法、除算を引き放し法で計算せよ。数値は 4 ビットの符号付き整数で表すが、乗算の解
と除算の被除数は 8 ビットとする。
（5 点×4 題＝20 点）
（１）5×3
（２）-6×2
（３）40 ÷ 7
（４）-37 ÷ 5
（以上で問題は終わりです。お疲れさまでした。
）