2021年貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A(有答案)

2021年貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A（有答案）一、選擇題1、下列關(guān)于頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的論述，正確的是（）。A.根據(jù)程序的模塊性，確定頁(yè)面大小B.C.可以從邏輯上極大地?cái)U(kuò)充內(nèi)存容量，并且使內(nèi)存分配方便、利用率高D.將正在運(yùn)行的程序全部裝入內(nèi)存2、連續(xù)兩次啟動(dòng)同一存儲(chǔ)器所需的最小時(shí)間間隔稱為（）。A.存儲(chǔ)周期 B.存取時(shí)間 C.存儲(chǔ)時(shí)間 訪問周期3、為了表示無符號(hào)十進(jìn)制整數(shù)，下列哪些是合法的8421BCD碼？（）I.01111001 Ⅱ.11010110Ⅲ.00001100 Ⅳ.1000010lA.I、IⅡ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅱ、Ⅲ4、用海明碼對(duì)長(zhǎng)度為8位的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢/糾錯(cuò)時(shí)，若能糾正一位錯(cuò)，則校驗(yàn)位數(shù)至少為（）。A.2 B.3 C.4 D.55、某機(jī)字長(zhǎng)8位，含一位數(shù)符，采用原碼表示，則定點(diǎn)小數(shù)所能表示的非零最小正數(shù)為（）A.2-9 B.2-8 C.2-7 D.2-66、總線按連接部件不同可分為（）。片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、通信總線C.I/O總線、DMA總線D.ISA總線、VESA總線、PCI總線7、中斷判優(yōu)邏輯和總線仲裁方式相類似，下列說法中，正確的是（）。為代價(jià)的“0”的優(yōu)先級(jí)相等I/OI/O設(shè)CPU的判優(yōu)方式中斷判優(yōu)邏輯既可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，AI，II BI，III，IV CI，II，IV 8、完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該包括（）。A.B.外部設(shè)備和主機(jī)C.主機(jī)和應(yīng)用程序D.主機(jī)、外部設(shè)備、配套的軟件系統(tǒng)9、下列選項(xiàng)中，能縮短程序執(zhí)行時(shí)間的措施是（）。CPUⅡ.對(duì)程序進(jìn)行編譯優(yōu)化A.儀IⅡ B.僅I、Ⅲ 僅Ⅱ、I D.I、Ⅱ、Ⅲ10、流水線計(jì)算機(jī)中，下列語(yǔ)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11、下列說法中正確的是（）。A.采用微程序控制器是為了提高速度B.RAMC.微指令計(jì)數(shù)器決定指令的執(zhí)行順序D.一條微指令放在控制存儲(chǔ)器的一個(gè)單元中12、假設(shè)相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為操作碼，第二個(gè)字節(jié)為位移量（用補(bǔ)碼表示），CPU從存儲(chǔ)器取出一個(gè)字節(jié)時(shí)，即自動(dòng)完成。若當(dāng)3008H300FH，則該轉(zhuǎn)移指令第二個(gè)字節(jié)的內(nèi)容應(yīng)為（若當(dāng)前指令地址為300FH，要求轉(zhuǎn)移到3004H，則該轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容為（）。A.05H，F(xiàn)2H B.07H，F(xiàn)3H C.05H，F(xiàn)3H D.07H，F(xiàn)2H138310條零地址指令，則最多有（）條一地址指令。A.20 B.14 C.10 D.614、在單級(jí)中斷系統(tǒng)中，中斷服務(wù)程序執(zhí)行順序是（）a.保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：b.開中斷；c.關(guān)中斷：d.保存斷點(diǎn)：e.中斷事件處理：f.恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)：g.中斷返回A.a→e→f→b→gc→a→e→gc→d→e→f→gd→a→c→f→g15、I/O指令實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送通常發(fā)生在（）。I/OI/O端口之間I/O設(shè)備之間I/OI/O端口之間I/O端口之間二、填空題16、主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間和 17、一位十進(jìn)制數(shù)，用BCD碼表示位二進(jìn)制碼，用ASCII碼表示位二制碼。18、運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能是， 19、主存儲(chǔ)器容量通常以MB表示，其中M= ，B= 硬盤容量通常以GB表示其中G= .20、按IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的階碼E的值等于指數(shù)加上一個(gè)固定的21、不同的CRT顯示標(biāo)準(zhǔn)所支持的最和 數(shù)目是不同的。22、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。23、2000年，超級(jí)計(jì)算機(jī)最高浮點(diǎn)運(yùn)算速度達(dá)到每次，我國(guó)號(hào)計(jì)算的運(yùn)算速度達(dá)到3840億次，使我國(guó)成之后第三個(gè)擁有高速計(jì)算機(jī)的國(guó)家。24、RISC的中文含義，CISC的中文含義。25、按照總線仲裁電路的位置不同，可分仲裁和 仲裁。三、名詞解釋題26、下溢：27、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式：28、操作數(shù)尋址方式：29、直接編碼：四、簡(jiǎn)答題30、在寄存器一寄存器型，寄存器一存儲(chǔ)器型和存儲(chǔ)器一存儲(chǔ)器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)？哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最短？為什么？31、靜態(tài)存儲(chǔ)器依靠什么存儲(chǔ)信息？動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器又依靠什么原理存儲(chǔ)信息？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。32、試比較程序查詢方式、程序中斷方式和DMA方式對(duì)CPU工作效率的影響。33、什么是CISC？CISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？五、計(jì)算題34、設(shè)浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)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(jìn)制數(shù)+13/128寫成：二進(jìn)制定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)，并分別寫出它在定點(diǎn)機(jī)和浮點(diǎn)機(jī)中的機(jī)器數(shù)形式。35、設(shè)某機(jī)主存容量為16MB，Cache的容量為8KB，且按字節(jié)編址。每字塊8個(gè)字，每字32位。設(shè)計(jì)一個(gè)4路組相聯(lián)映射的Cache組織。畫出主存地址字段中各段的位數(shù)。設(shè)Cache初態(tài)為空，CPU依次從主存0，1，2，…，99100個(gè)字（主存一次讀出一個(gè)字），并重復(fù)此次序10次，問命中率是多少？若Cache5倍，試問有Cache和無Cache相比，速度提高多少倍？系統(tǒng)的效率是多少？36、假設(shè)對(duì)于上題中的計(jì)算機(jī)M和程序P的機(jī)器代碼，MP開始執(zhí)行時(shí)，（R1）=（R2）=0，（R6）=1000，其機(jī)器代碼已調(diào)入主存但不在Cache中：數(shù)組A未調(diào)入主存，且所有數(shù)組元素在同一頁(yè)，并存儲(chǔ)在磁盤同一個(gè)扇區(qū)。請(qǐng)回答下列問題并說明理由。P執(zhí)行結(jié)束時(shí)，R2的內(nèi)容是多少？M的指令CacheCache分離。若指令Cache共有16行，Cache和主存交換的塊大小為32P令Cache的命中率為多少？P生缺頁(yè)，異常？對(duì)于數(shù)組A的訪問，需要讀磁盤和TLB至少各多少次？六、綜合題37、采用微程序控制器的某計(jì)算機(jī)在微程序級(jí)采用兩級(jí)流水線，即取第i+1條微指令與執(zhí)行第i條微指令同時(shí)進(jìn)行。假設(shè)微指令的執(zhí)行時(shí)間需要40ns，試問：若控制存儲(chǔ)器選用讀出時(shí)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(shí)序圖。若控制存儲(chǔ)器選用讀出時(shí)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(shí)序圖。38、設(shè)浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)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(dāng)階碼的基值分別是2和16時(shí)：說明基值2和16在浮點(diǎn)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？?jī)煞N基值情況下，對(duì)階和規(guī)格化操作有何不同？39、某16位機(jī)器所使用的指令格式和尋址方式如圖所示，該機(jī)器有兩個(gè)20位基址寄存器，4個(gè)16位變址寄存器，16個(gè)16位通用寄存器。指令匯編格式中的S（源）、D（目標(biāo)）都是通用寄存器，M是主存的一個(gè)單元，3種指令的操作碼分別是MOV（OP）=（A）H、STA（OP）=（1B）H、LDA（OP）=（3C）H。其中，MOV是傳送指令，STA為寫數(shù)指令，LDA為讀數(shù)指令。試分析3種指令的指令格式和尋址方式特點(diǎn)。處理器完成哪一種操作所花時(shí)間最短？完成哪一種操作所花時(shí)間最長(zhǎng)？第2指令的執(zhí)行時(shí)間有時(shí)會(huì)等于第3種指令的執(zhí)行時(shí)間嗎？下列情況中，每個(gè)十六進(jìn)制指令字分別代表什么操作？簡(jiǎn)述此指令的作用。①（FOFl）H/（3CD2）H：②（2856）H參考答案一、選擇題、C、A、C、C、C、A、B8、D9、D?！啊、D、C、B、A15、D、二、填空題16、存儲(chǔ)周期存儲(chǔ)器帶寬17、4 718、算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算19、220 8位（1個(gè)字節(jié)）23020、真值偏移量21、分辨率顏色22、數(shù)據(jù)先進(jìn)后出存儲(chǔ)器23、1萬(wàn)億神威美國(guó)、日本24、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)25、集中式分布式三、名詞解釋題26、下溢：指數(shù)的絕對(duì)值太小，以至小于數(shù)據(jù)編碼所能表示的數(shù)據(jù)范圍。27、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式：集中式總線裁決方式之一，設(shè)備要求使用總線時(shí)通過一條公用請(qǐng)求線發(fā)出，總線控制器按計(jì)數(shù)的值對(duì)各設(shè)備進(jìn)行查詢。28、操作數(shù)尋址方式：指令中地址碼的內(nèi)容及編碼方式.29、直接編碼：在微指令的操作控制字段中，每一位代表一個(gè)微命令，這種編碼方式即為直接編碼方式。四、簡(jiǎn)答題30、答：寄存器-寄存器型執(zhí)行速度最快，存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器型執(zhí)行速度最慢。因?yàn)榍罢卟僮鲾?shù)在寄存器中，后者操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，而訪問一次存儲(chǔ)器所需的時(shí)間一般比訪問一次寄存器所需時(shí)間長(zhǎng)。31、答：（1）靜態(tài)存儲(chǔ)器以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為存儲(chǔ)信息的物理單元，依靠?jī)?nèi)部交叉反饋保存信息。速度較快，不需動(dòng)態(tài)刷新，但集成度稍低，功耗大。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器依靠電容10.需定時(shí)刷新。32CPUI/0工作效率不高程序中CPUDMACPU的資源利用率，33、答：CISC指令系統(tǒng)復(fù)雜龐大，指2，3⑵⑶⑷⑸可訪存指⑹⑺序控制器五、計(jì)算題34、解析：假設(shè)x=+13/128其二進(jìn)制形式可以表示為：x=0.0001101000。定點(diǎn)數(shù)表示：x=0.0001101000。浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化表示：0。定點(diǎn)機(jī)中：[x]=[x]=[x]=0.0001101000。原 補(bǔ) 反浮點(diǎn)機(jī)中：[x]原=1，0011；0.1101000000。[x]補(bǔ)=1，1101；0.1101000000。[x]反=1，1100；0.1101000000。35、解析：主存地址字段如圖所示。由于CacheCPU讀0號(hào)單元時(shí)不命中，必須訪存，同時(shí)將該字所在的主存塊調(diào)入Cache（調(diào)入內(nèi)存一定是一整塊調(diào)入，而一塊包括8個(gè)單接著CPU讀1~7號(hào)單元均命中。同理，CPU讀8，16，…，96號(hào)單元均不命中。可見，CPU在連續(xù)讀100個(gè)字中共有139次循環(huán)讀100個(gè)字全部命中，命中率為100×10?13×100%=98.7%100×105t，Cache的存儲(chǔ)周期為t，沒有Cache的訪問時(shí)間是5t×l000，有Cachet×（1000-13）+5t×13，則有Cache和無Cache相比，速度提高的倍數(shù)為

5??×1000 ?1=3.75??(1000?13)+5??×13?? ×100%=0.987??+(1?0.987)×5??36、解答：該題繼承了上題中的相關(guān)信息，統(tǒng)考中首次引入此種設(shè)置，具體考察到程序的運(yùn)行結(jié)果、Cache的大小和命中率的計(jì)算以及磁盤和TLB的相關(guān)計(jì)算，是一題比較綜合的題型。R2里裝的是ii<N（1000），即當(dāng)i自增到不滿足這個(gè)條件時(shí)跳出循環(huán)，程序結(jié)束，所以此時(shí)i的值為1000。Cache共有1632B，所以Cache數(shù)據(jù)區(qū)的容量為16x32B=512B。P共有6條指令，占24B，小于主存塊大小（32B），其起始地址為08048100H，對(duì)應(yīng)Cache缺失，故將P所在的主存塊調(diào)入Cache某一行，以后每次讀取指令時(shí)，都能在指令Cache中命中。因此在1000次循環(huán)中，只會(huì)發(fā)生1次指令訪問缺失，所以指令Cache的命中率為：（1000×6-1）/（1000×6）=99.98%。指令4sum+=A[i]，當(dāng)數(shù)組A中元素的值過大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致這條加法指令發(fā)生溢出異常：而指令2、5雖然都是加法指令，但它們分別為數(shù)組地址的計(jì)算指令和存儲(chǔ)變量i的寄存器進(jìn)行自增的指令，而i最大到達(dá)1000它們都不會(huì)產(chǎn)生溢出異常。只有訪存指令可能產(chǎn)生缺頁(yè)異常，即指令3可能產(chǎn)生缺頁(yè)異常。因?yàn)閿?shù)組A致訪盤，把A調(diào)入內(nèi)存，而以后數(shù)組A的元素都在內(nèi)存中，則不會(huì)導(dǎo)致訪盤，所以該程序，共訪盤一次。每訪問一次內(nèi)存數(shù)據(jù)就會(huì)查TLB1000次，所以此時(shí)又訪問TLB1000A，即訪問A[0]時(shí)，會(huì)多訪問一次TLB（第一次訪問A[0]會(huì)先查一次TLB，然后產(chǎn)生缺頁(yè)，處理完缺頁(yè)中斷后，會(huì)重新訪問A[0].此時(shí)又查TLB），所以訪問TLB的次數(shù)一共是1001次。六、綜合題37、解析：在執(zhí)行本條微指令的同時(shí)，預(yù)取下一條微指令。因?yàn)檫@兩個(gè)操作是在兩個(gè)完全不同的部件中執(zhí)行的，所以這種重疊是完全可行的。取微指令的時(shí)間與執(zhí)行微指令的時(shí)間哪個(gè)長(zhǎng)，就以它作為微周期若控制存儲(chǔ)器選用讀出時(shí)間為30ns的ROM，微指令執(zhí)行時(shí)序圖如圖a所示。因?yàn)槿〉趇+1i條微指令同時(shí)進(jìn)行，所以取微指令的讀出時(shí)間為30ns，而微指令的執(zhí)行時(shí)間需要40ns。這種情況下微周期取最長(zhǎng)的時(shí)間，即40ns。若控制存儲(chǔ)器選用讀出時(shí)間為50ns的ROM，微指令執(zhí)行時(shí)序圖如圖b所示。這種情況下微周期需取50ns。38、解析：基值2和16在浮點(diǎn)數(shù)中是隱含表示的，并不出現(xiàn)在浮點(diǎn)數(shù)中。尾數(shù)最小且規(guī)格化（t為基值時(shí)，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(dāng)階碼的基值是2時(shí)，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(dāng)階碼的基值是16時(shí)，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(diǎn)數(shù)表示中，基值越大，表示的浮點(diǎn)數(shù)范圍就越大，所以基值為16數(shù)表示范圍大。對(duì)階時(shí)，需要小階向大階看齊，若基值為2的浮點(diǎn)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(dòng)一位，階碼減1：而基值為16的浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)最高4位有效位全為0每