2021年桂林信息科技學院計算機科學與技術(shù)專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年桂林信息科技學院計算機科學與技術(shù)專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1 2 3 1 2 3 1OPA1A2A3A4的功能為）OP（A）AA給出下一條指令地址，A，A，A，A1 2 3 1 2 3 A.2 B.3 C.4 D.52、下列關(guān)于各種尋址方式獲取操作數(shù)快慢的說法中，正確的是（）。I.立即尋址快于堆棧尋址Ⅱ.Ⅲ.寄存器一次間接尋址快于變址尋址Ⅳ.變址尋址快于一次間接尋址A.I、IV B.ⅡⅢ C.I、、IV 、Ⅳ3、假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中傳送采用偶校驗碼，當收到的數(shù)據(jù)位為10101010時，則可以得出結(jié)論（）A.傳送過程中未出錯 B.出現(xiàn)偶數(shù)位錯C.出現(xiàn)奇數(shù)位錯 D.未出錯或出現(xiàn)偶數(shù)位錯4、常用的（n，k）海明碼中，冗余位的位數(shù)為（）。A.n+k B.n-k C.n D.k5、在浮點機中，判斷原碼規(guī)格化的形式的原則是（）。A.尾數(shù)的符號位與第一數(shù)位不同B.1C.尾數(shù)的符號位與第一位相同D.階符與數(shù)符不同6、采用指令Cache與數(shù)據(jù)Cache分離的主要目的是（）。Cache的缺失損失Cache的命中率CPU平均訪存時間D.7、關(guān)于LRU算法，以下論述正確的是（）。A.LRUCache中駐留時間最長且未被引用的塊B.LRUCache中駐留時間最短且未被引用的塊C.LRUCache中駐留時間最長且仍在引用的塊D.LRUCache中駐留時間最短且仍在引用的塊8、指令寄存器的位數(shù)取決（）。A.存儲器的容量B.指令字長C.機器字長人D.存儲字長9、某計算機主頻為1.2GHz，其指令分為4類，它們在基準程序中所占比例及CPI如下表所示。該機的MIPS數(shù)是（）。A.100B.200C.400D.60010、假設(shè)某存儲器總線采用同步通信方式，時鐘頻率為50MHz，每個總線事務(wù)以突發(fā)方88CacheCache4B.對于讀操作，1個時鐘周期用于傳輸8個字。請問若全部訪問都為讀操作，該存儲器的數(shù)據(jù)傳輸速率為（）。A.114.3MB/s B.126.0MB/s C.133.3MB/s D.144.3MB/s11、總線寬度與下列（）有關(guān)。A.控制線根數(shù) 數(shù)據(jù)線根數(shù) C.地址線根數(shù) 以上都不12、流水線計算機中，下列語句發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)類型是（）。ADDR1，R2，R3；（R2）+（R3）→RIADDR4，R1，R5；（R1）+（R5）R4A.寫后寫 讀后寫 寫后讀 讀后讀13、某計算機采用微程序控制器，共有32條指令，公共的取指令微程序包含2條微指令，各指令對應(yīng)的微程序平均由4條微指令組成，采用斷定法（下地址字，段法）確定下條微指令地址，則微指令中下地址字段的位數(shù)至少是（）。A.5 B.6 C.8 D.914、在具有中斷向量表的計算機中，中斷向量地址是（）。子程序入口地址中斷服務(wù)程序入口地址D.例行程序入口地址15、DMA方式的接口電路中有程序中斷部件，其作用是（）。實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送CPU提出總線使用權(quán)CPUD.發(fā)中斷請求二、填空題16、存儲 并按 順序執(zhí)行，這是馮諾依曼型計算機的工作原理。17、漢字、 、 是計算機用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種同用途的編碼。18、堆棧是一種特殊尋址方式，它采原理。按構(gòu)造不同，分為寄存堆棧和 堆棧。19、不同機器有不同，RISC指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的改進。20、字節(jié)多路通道可允許多個設(shè)備進型操作，數(shù)據(jù)傳送單位 21、通道是一個特殊功能的 ，它有自己的 專門負責數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制。22、對存儲器的要求、 、 為了解決這三個方面的矛盾。計算采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)。23、中斷處理過程可以嵌套進行的設(shè)備可以中的中斷服務(wù)程序。24、閃速存儲器特別適合微型計算機系統(tǒng)，被譽而成為代替磁盤的種理想工具。25、存儲器和CPU連接時，要完的連接的連接和 的連接，方能常工作。三、名詞解釋題26、虛擬存儲器：27、串行傳輸：28、尾數(shù)：29、多重中斷：四、簡答題30、何謂“總線仲裁”？一般采用何種策略進行仲裁，簡要說明它們的應(yīng)用環(huán)境。31、什么是串行總線？什么是并行總線？試比較它們的應(yīng)用場合。32CPUI/0場合？33、將指令按功能分類，一般可分為哪幾類？按操作數(shù)個數(shù)分類，又可將指令分為哪幾五、計算題34、設(shè)浮點數(shù)字長為16位，其中階碼5位（含一位階符），尾數(shù)11位（含一位數(shù)符），將十進制數(shù)+13/128寫成：二進制定點數(shù)和浮點數(shù)，并分別寫出它在定點機和浮點機中的機器數(shù)形式。35、一臺8位微機的地址總線為l6條，其RAM存儲器容量為32KB，首地址為4000H，且地址是連續(xù)的，可用的最高地址是多少？36、某32位計算機，CPU主頻為800MHz，Cache命中時的CPI為4，Cache塊大小為32B；主存采用8體交叉存儲方式，每個體的存儲字長為32位、存儲周期為40ns；存儲器總線寬度為32位，總線時鐘頻率為200MHz，支持突發(fā)傳送總線事務(wù)。每次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)的過程包括送首地址和命令、存儲器準備數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)。每次突發(fā)傳送32B，傳送地址或32位數(shù)據(jù)均需一個總線時鐘周期。請回答下列問題，要求給出理由或計算過程。CPU和總線的時鐘周期各為多少？總線的帶寬（即最大數(shù)據(jù)傳輸率）為多少？Cache缺失時，需要用幾個讀突發(fā)傳送總線事務(wù)來完成一個主存塊的讀?。看鎯ζ骺偩€完成一次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)所需的時間是多少？若程序BP執(zhí)行過程中，共執(zhí)行了1001.2次訪存，Cache缺失率為5%BP的CPU執(zhí)行時間是多少？六、綜合題37、設(shè)浮點數(shù)字長32位，其中階碼部分8位（含l位階符），尾數(shù)部分24位（含1位數(shù)符），當階碼的基值分別是2和16時：說明基值2和16在浮點數(shù)中如何表示。況下所能表示的最大正數(shù)真值和非零最小正數(shù)真值。在哪種基值情況下，數(shù)的表示范圍大？兩種基值情況下，對階和規(guī)格化操作有何不同？3816CPU含進位/CFZFNF。假定為該機設(shè)計了條件轉(zhuǎn)移指令，其格式如圖所示。其中，00000為操作碼OP；C、Z和N分別為CF、ZF和NF的對應(yīng)檢測位，某檢測位為l時表示需檢測對應(yīng)標志，需檢測的標志位中只要有一個為1就轉(zhuǎn)移，否則不轉(zhuǎn)移，例如，若C=l，Z=0，N=1，則需檢測CF和NF的值，當CF=l或NF=1時發(fā)生轉(zhuǎn)移；OFFSET是相對偏移量，用補碼表示。轉(zhuǎn)移執(zhí)行時，轉(zhuǎn)移目標地址為（PC）+2+2×OFFSET；順序執(zhí)行時，下條指令地址為（PC）+2。請回答下列問題。該計算機存儲器按字節(jié)編址還是按字編址？該條件轉(zhuǎn)移指令向后（反向）可跳轉(zhuǎn)多少條指令？200CHCF=0，ZF=0，NF=1，則該指令執(zhí)行后PC的值是多少？若該指令執(zhí)行時CF=1，ZF=0，NF=0，則該指令執(zhí)行后PC的值又是多少？請給出計算過程。實現(xiàn)“無符號數(shù)比較小于等于時轉(zhuǎn)移”功能的指令中，C、Z和N應(yīng)各是什么？下圖是該指令對應(yīng)的數(shù)據(jù)通路示意圖，要求給出圖中部件①~說明39、采用微程序控制器的某計算機在微程序級采用兩級流水線，即取第i+1條微指令與執(zhí)行第i條微指令同時進行。假設(shè)微指令的執(zhí)行時間需要40ns，試問：若控制存儲器選用讀出時間為30ns的ROM，在這種情況下微周期為多少？并畫出微指令執(zhí)行時序圖。若控制存儲器選用讀出時間為50ns的ROM，在這種情況下微周期為多少？并畫出微指令執(zhí)行時序圖。參考答案一、選擇題、C、C、D、B、B、D、A、B9、C、C、B、C、C、C、C二、填空題16、程序地址17、輸入編碼內(nèi)碼字模碼18、數(shù)據(jù)先進后出存儲器19、指令系統(tǒng)CISC20、傳輸字節(jié)21、處理器指令和程序22、容量大速度快成本低23、優(yōu)先級高優(yōu)先級低24、便攜式固態(tài)盤25、順序?qū)ぶ贩绞教S尋址方式三、名詞解釋題26、虛擬存儲器：在內(nèi)存與外存間建立的層次體系，使得程序能夠像訪問主存儲器一樣訪問外部存儲器，主要用于解決計算機中主存儲器的容量問題。27、串行傳輸：是指數(shù)據(jù)的傳輸在一條線路上按位進行。（只需一條數(shù)據(jù)傳輸線，線路的成本低，適合于長距離的數(shù)據(jù)傳輸）28、尾數(shù)：在浮點數(shù)據(jù)編碼中，表示數(shù)據(jù)有效值的代碼。29、多重中斷：多重中斷即指CPU在處理中斷的過程中，又出現(xiàn)了新的中斷請求，此時若CPU暫?，F(xiàn)行的中斷處理，轉(zhuǎn)去處理新的中斷請求，即多重中斷。四、簡答題30、答：連接到總線上的功能模塊有主動和被動兩種形態(tài)。主方可以啟動一個總線周期，而從方只能響應(yīng)主方的請求。每次總線操作，只能有一個主方占用總線控制權(quán)，但同一時間里可以有一個或多個從方。除CPU模塊外，IO功能模塊也可以提出總線請求。為了解決多個主設(shè)備同時競爭總線控制權(quán)，必須具有總線仲裁部件，以某種方式選擇其中一個主設(shè)備作為總線的下一次主方。一般來說，采用優(yōu)先級或公平策略進行仲裁。在多處理器系統(tǒng)中對CPU模塊的總線請求采用公平原則處理，而對IO模塊的總線請求采用優(yōu)先級策略。31、答：采用一條數(shù)據(jù)線進行傳輸?shù)姆Q為串行總線；并行總線采用多條線路進行傳輸數(shù)據(jù)；串行總線使用于較長的距離傳輸；并行總線適用于距離較短的高速傳輸；32、答：CPU與I/0之間傳遞信息常采用三種聯(lián)絡(luò)方式：直接控制（立即響應(yīng)）、同步、異步。適用場合分別為：直接控制適用于結(jié)構(gòu)極簡單、速度極慢的I/0設(shè)備，CPU直接控制外設(shè)處于某種狀態(tài)而無須聯(lián)絡(luò)信號。CPU與I/0CPUI/0速度差較大、遠距離傳送的場合。33要依據(jù)轉(zhuǎn)移判斷條件。指令的執(zhí)行步驟如下：程序計數(shù)器（PC）的內(nèi)容送地址寄存器。讀內(nèi)存，讀出內(nèi)容送指令寄存器（IR），PC內(nèi)容自增1。執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移指令時要判別指定的條件，若為真，則執(zhí)行：尚未修改的PC（增1之前的值）內(nèi)容送ALU，相對轉(zhuǎn)移偏移值送ALU，ALU執(zhí)行加操作，結(jié)果送入PC.否則順序地進入下一條指令的執(zhí)行過程。五、計算題34、解析：假設(shè)x=+13/128其二進制形式可以表示為：x=0.0001101000。定點數(shù)表示：x=0.0001101000。浮點數(shù)規(guī)格化表示：0。定點機中：[x]=[x]=[x]=0.0001101000。原 補 反浮點機中：[x]=1，0011；0.1101000000。原[x]=1，1101；0.1101000000。補[x]=1，1100；0.1101000000。反35、解析：32KB存儲空間共占用15條地址線，若32KB的存儲地址起始單元為0000H，其范圍應(yīng)為0000H~7FFFH，但現(xiàn)在的首地址為4000H，即首地址后移了，因此最高地址也應(yīng)該相應(yīng)后移，故最高地址=4000H+7FFFH=BFFFH。歸納總結(jié)：32KB的存儲空間是連續(xù)的，由于首地址發(fā)生變化，因此術(shù)地址也會跟著發(fā)生變化。36、解析：的時鐘周期為1/800MHz=1.25ns?？偩€的時鐘周期為1/200MHz=5ns。總線帶寬為4B×200MHz=800MB/s或4B/5ns=800MB/s。因為每次讀突發(fā)傳送32B，而Cache32B1個讀突發(fā)傳送總線事務(wù)來完成一個主存塊的讀取。一次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)包括一次地址傳送和32B1個總線時鐘周期傳輸?shù)刂?，?ns出需要40ns+（8-1）×5ns=75ns40ns時，數(shù)據(jù)的讀取與傳輸是可以重疊的，所以只需要加上最后一個體讀出的數(shù)據(jù)的傳輸時間即可，即5ns突發(fā)傳送總線事物時間為5ns+75ns+5ns=85ns。BP的CPUCache命中時的指令執(zhí)行時間和Cache缺失時帶來的額外開銷。命中時的指令執(zhí)行時間：100×4×l.25ns=500ns。指令執(zhí)行過程中Cache缺失時的額外開銷：1.2×100×5%×85ns=510ns?？傻?，BP的CPU執(zhí)行時間：500ns+510ns=1010ns。六、綜合題37、解析：基值2和16在浮點數(shù)中是隱含表示的，并不出現(xiàn)在浮點數(shù)中。尾數(shù)最小且規(guī)格化（t為基值時，尾數(shù)的最高log2t位不全為0的數(shù)為規(guī)格化數(shù)），階碼最小的數(shù)。當階碼的基值是2時，最大正數(shù)：0.111111l：0，11…1，真值是（1-2-23）×2127；最小正數(shù)：1，0000000：0，10…0，真值是2-129。當階碼的基值是16時，最大正數(shù)：0.111111；0，11…1，真值是（1-2-23）×16127：最小正數(shù)：1，0000000：0，0001.0，真值是16-129在浮點數(shù)表示中，基值越大，表示的浮點數(shù)范圍就越大，所以基值為16數(shù)表示范圍大。對階時，需要小階向大階看齊，若基值為2的浮點數(shù)尾數(shù)右移一位，階碼加而基值為164位，階碼加1。20，則需要尾數(shù)向末移動一位，階碼減1：而基值為16的浮點數(shù)尾數(shù)最高4位有效位全為0每移動4位，階碼減1。38、解析：l）因為指令字長為16位，且下條指令地址為（PC）+2，故編址單位是字節(jié)。偏移OFFSET為8位補碼，范圍為-128~127，將-128代入轉(zhuǎn)移目標地址計算公式，可以得到（PC）+254=（PC）+127×2，故該條件轉(zhuǎn)移指令向后（反向）最多可跳轉(zhuǎn)127條指令。指令中C=0，Z=1，N=1，故應(yīng)根據(jù)ZF和NF的值來判斷是否轉(zhuǎn)移。當CF=0，ZF=0，NF=1時，需轉(zhuǎn)移。已知指令中偏移量為11100011B=E3H，符號FFE3H，左移一位（乘2）后為FFC6H，故PC的值（即轉(zhuǎn)移目標地址）為200CH+2+FFC6H=1FD4H。當CF=1，ZF=0，NF=0時不轉(zhuǎn)移。PC的值為：200CH+2=200EH。C、Z和N應(yīng)分別設(shè)置為C=Z=l，N=0（參考常見尋址方式最后的補充知識點）。部件①：指