2021年鄭州工業(yè)安全職業(yè)學(xué)院計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計算機(jī)組成原理》科目期末試卷A(有答案)

2021年鄭州工業(yè)安全職業(yè)學(xué)院計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計算機(jī)組成原理》科目期末試卷A（有答案）一、選擇題1“addxaddr，3”xaddrx對應(yīng)的存儲單元地址。若執(zhí)行該指令的計算機(jī)采用頁式虛擬存儲管理方式，并配有相應(yīng)的TLB，且Cache使用直寫（WriteTrough）方式，則完成該指令功能需要訪問主存的次數(shù)至少是（）。A.0 B.1 C.2 D.342、關(guān)于Cache的3種基本映射方式，下面敘述中錯誤的是（）。Cache3種基本映射方式CacheC.多路組相聯(lián)映射是全相聯(lián)映射和直接映射的一種折中方案，有利于提高命中率D.直接映射是全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射的一種折中方案，有利于提高命中率3、某數(shù)采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中的單精度浮點數(shù)格式表示為C6400000H，則該數(shù)的值是（）。A.-1.5×213 B.-1.5×212 C.-0.5×213 D.-0.5×21248位的計算機(jī)中，已知整型變量xy的機(jī)器數(shù)分別為[x]

補(bǔ)

=l0110000。若整型變量z=2x+y/2，則z的機(jī)器數(shù)為（）。補(bǔ)A.11000000 B.00100100 C.10101010 溢出5、下列關(guān)于進(jìn)制的說法中正確的是（）。I.任何二進(jìn)制整數(shù)都可用十進(jìn)制表示Ⅱ.任何二進(jìn)制小數(shù)都可用十進(jìn)制表示Ⅲ.任何十進(jìn)制整數(shù)都可用二進(jìn)制表示IⅣ.任何十進(jìn)制小數(shù)都可用二進(jìn)制表示A.I、Ⅲ B.、ⅡⅢ 、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 、6、總線的通信控制主要解決（）問題。由哪個主設(shè)備占用總線C.通信過程中雙方如何協(xié)調(diào)配合D.B和C7、某機(jī)器I/O設(shè)備采用異步串行傳送方式傳送字符信息，字符信息格式為1位起始位、811640數(shù)據(jù)傳輸率應(yīng)為（）。A.640b/s B.640B/s C.6400B/s D.6400b/s8、下列部件中，CPU存取速度由慢到快的排列順序正確的是（）。A.外存、主存、Cache、寄存器B.外存、主存、寄存器、CacheC.外存、Cache、寄存器、主存D.主存、Cache、寄存器、外存9、程序P在機(jī)器M上的執(zhí)行時間是20s，編譯優(yōu)化后，P執(zhí)行的指令數(shù)減少到原來的70%CPl1.2倍，則P在M上的執(zhí)行時間是（）。A.8.4s B.11.7s C.14s D.16.8s10、下列關(guān)于指令流水線數(shù)據(jù)通路的敘述中，正確的是（）。A.B.ALUC.包含通用寄存器組和取指部件D.由組合邏輯電路和時序邏輯電路組合而成11、某計算機(jī)主存地址空間大小為256MB，按字節(jié)編址。虛擬地址空間大小為4GB，采用頁式存儲管理，頁面大小為4KB，TLB（快表）采用全相聯(lián)映射，有4個頁表項，內(nèi)容見下圖對虛擬地址03FFF180H進(jìn)行虛實地址變換的結(jié)果是（）。A.0153180H B.0035180H C.TLB缺失 D.缺頁12、執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)不可能來（）。寄存器 B.指令本身 控制存儲器 存儲13、在下列尋址中，（）尋址方式需要先運算再訪問主存。A.立即 變址 C.間接 直接14、流水線中有3類數(shù)據(jù)相關(guān)沖突：寫后讀相關(guān)、讀后寫相關(guān)、寫后寫相關(guān)。那么下列3組指令中存在讀后寫相關(guān)的是（）。A.I1，SUBR1，R2，R3；（R2）-（R3）→R1I2，ADDR4，R5，R1；（R5）+（R1）→R4I1，STAM，R2；（R2）→M，M為主存單元2 2 4 5 4 5 I，ADDR，R，R；（R）+（R）2 2 4 5 4 5 1 3 2 1 2 3 2 3 4 5 5 4 C.I，MULR，R，R；（R）→RI，SUBR，R，R；（R）-（R1 3 2 1 2 3 2 3 4 5 5 4 D.以上都不是15IO711480個字符，那么該I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸率應(yīng)為（）bit/s.A.1200 B.4800 C.9600 D.2400二、填空題16、計算機(jī)系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用條件和硬件資源不同，數(shù)據(jù)傳輸方式可采用： 傳送、 傳送和 、傳送。17、計算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類另一類叫 操作系統(tǒng)屬類。18、數(shù)控機(jī)床是計算機(jī)方面的應(yīng)用，郵局把信件自動分練是在計算面的應(yīng)用。19、計算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類，另一類操作系統(tǒng)屬類20、按IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，一個浮點數(shù)的階碼E的值等于指數(shù)加上一個固定的21、計算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類，另一類操作系統(tǒng)屬于 類。22、閃速存儲器能提供高性能、低功耗、高可靠性以能力，因此作于便攜式電腦中。23、多個用戶共享主存時，系統(tǒng)應(yīng)提。通常采用的方法保護(hù)和 保護(hù)，并用硬件來實現(xiàn)。24、總線仲裁部件通過采策略或 策略，選擇其中一個主設(shè)備作為總的下次，接管總線控制權(quán)。25、存儲器的技術(shù)指標(biāo)有存儲容量、存取時間和 、三、名詞解釋題、運算器：、微地址：28、ROM：29、溫徹斯特技術(shù)：四、簡答題30、說明計數(shù)器定時查詢工作原理。31、以DMA方式實現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個階段？32、什么是并行處理？33、試比較同步控制、異步控制和聯(lián)合控制的區(qū)別。五、計算題34、某計算機(jī)采用5級指令流水線，如果每級執(zhí)行時間是2ns，求理想情況下該流水線的加速比和吞吐率。35、已知計算機(jī)的字長為32位，存儲器的容量為1MR.如果按字節(jié)、半字、字、雙字尋址，尋址范圍各是多少？36、假設(shè)某字長為8位的計算機(jī)中，帶符號整數(shù)采用補(bǔ)碼表示，x=-68，y=-80，x和y分別存放在寄存器A和B中。請回答下列問題（要求最終用十六進(jìn)制表示二進(jìn)制序列）：寄存器A和B中的內(nèi)容分別是什么？若x和yC中，則寄存器C中的內(nèi)容是什么？運算結(jié)果是否正確？此時，溢出標(biāo)志（OF）、符號標(biāo)志（SF）和零標(biāo)志（ZF）什么？加法器最高位的進(jìn)位C。是什么？若x和yD中，則寄存器D算結(jié)果是否正確？此時，溢出標(biāo)志（OF）、符號標(biāo)志（SF）和零標(biāo)志（ZF）各是什么？加法器最高位的進(jìn)位是什么？若將加法器最高位的進(jìn)位Cn作為進(jìn)位標(biāo)志（CF），則能否直接根據(jù)CF值對兩個帶符號整數(shù)的大小進(jìn)行比較？六、綜合題37、某16位計算機(jī)的主存按字節(jié)編碼，存取單位為16位；采用16位定長指令字格式：CPU采用單總線結(jié)構(gòu)，主要部分如下圖所示。圖中R0~R3為通用寄存器：T為暫存器：SR為移位寄存器，可實現(xiàn)直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3種操作，控制信號為SRop，SR的輸出由信號SRout控制：ALU可實現(xiàn)直送A（mova）、A加B（add）、A減B（sub）、A與B（and）、A或B（or）、非A（not）、A加1（inc）7種操作，控制信號為ALUop。請回答下列問題。圖中哪些寄存器是程序員可見的？為何要設(shè)置暫存器T？控制信號ALUopSRop的位數(shù)至少各是多少？控制信號SRout所控制部件的名稱或作用是什么？端點①~⑨中，哪些端點須連接到控制部件的輸出端？~寫出連線的起點和終點，以正確表示數(shù)據(jù)的流動方向。MUX的一個輸入端是2？38、某計算機(jī)存儲器按字節(jié)編址，虛擬（邏輯）地址空間大小為16MB，主存（物理》地址空間大小為1MB，頁面大小為4KB；Cache采用直接映射方式，共8行；主存與Cache之閘交換的塊大小為32B。系統(tǒng)運行到某一時刻時，頁表的部分內(nèi)容和Cache的部分的容如圖3-50和圖3-51所示，圖中頁框號及標(biāo)記字段的內(nèi)容為十六進(jìn)制形式。請回答下列問題：虛擬地址共有幾位，哪幾位表示虛頁號？物理地址共有幾位？哪幾位表示頁框號（物人理頁號）？使用物理地址訪問Cache段的位數(shù)及在物理地址中的位置。001C60H所在的頁面是否在主存中？若在主存中，則該虛擬地址對應(yīng)的物理地址是什么？訪問該地址時是否Cache命中？要求說明理由。假定為該機(jī)配置一個4路組相連的TLB，該TLB共可存放8個頁表項，若其當(dāng)前內(nèi)容（十六進(jìn)制）如圖所示，則此時虛擬地址024BACH所在的頁面是否在主存中？要求說明理由。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20位基址寄存器，4個16位變址寄存器，16個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。處理器完成哪一種操作所花時間最短？完成哪一種操作所花時間最長？第2指令的執(zhí)行時間有時會等于第3種指令的執(zhí)行時間嗎？下列情況中，每個十六進(jìn)制指令字分別代表什么操作？簡述此指令的作用。①（FOFl）H/（3CD2）H：②（2856）H參考答案一、選擇題1、B、D、A、A、B6、D、B、A、D10、A11、A、C、B14、B15、B二、填空題16、并行串行復(fù)用17、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件18、自動控制人工智能19、系統(tǒng)程序應(yīng)用程序系統(tǒng)程序20、真值偏移量21、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件22、瞬時啟動固態(tài)盤23、存儲保護(hù)存儲區(qū)域訪問方式24、優(yōu)先級公平主方25、存儲周期存儲器帶寬三、名詞解釋題26、運算器：計算機(jī)中完成運算功能的部件，由ALU和寄存器構(gòu)成。27、微地址：微每時令在控制存儲器中的存儲地址。28、ROM：只讀存儲器，一種只能讀取數(shù)據(jù)不能寫入數(shù)據(jù)的存儲器。29、溫徹斯特技術(shù)：硬盤中采用的一種技術(shù)，將磁頭、盤片和音圈電機(jī)組合在一個密封的盒內(nèi)，避免產(chǎn)生磁頭與介質(zhì)的磨損，并且采用接觸式啟停。四、簡答題30、答：計數(shù)器定時查詢方式工作原理：總線上的任一設(shè)備要求使用總線時，通過BR線發(fā)出總線請求?？偩€控制器接到請求信號以后，在BS線為“0”的情況下讓計數(shù)器開始計數(shù)，計數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各設(shè)備。每個設(shè)備接口都有一個設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計數(shù)值與請求總線的設(shè)備相一致時，該設(shè)備置“1”BS線，獲得總線使用權(quán)，此時中止計數(shù)查詢。31、答：（1）DMA傳送前的預(yù)置階段（DMA初始化）（2）數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）（3）傳送后的結(jié)束處理32二是并發(fā)性，指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。計算機(jī)的并行處理技術(shù)可貫穿于信息加工的各個步驟和階段，概括起來，主要有三種形式：（1）時間并行：指時間重疊，在并行性概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度?？臻g并行：指資源重復(fù)，在并行性概念中引入空間因素，以“數(shù)量取勝”為原則來大幅度提高計算機(jī)的處理速度。（3）時間并行+空間并行：指時間重疊和資源重復(fù)的綜合應(yīng)用，既采用時間并行性又采用空間并行性33、答：同步控制方式：任何一條指令或指令中任何一個微操作的執(zhí)行都是事先確定的，并且都是受統(tǒng)基準(zhǔn)時標(biāo)的時序信號所控制的方式。異步控制方式：不存在基準(zhǔn)時標(biāo)信號，沒有固定的周期節(jié)拍和嚴(yán)格的時鐘同步，執(zhí)行每條指令和每個操作需要多少時間就占用多少時間。聯(lián)合控制方式：是前兩者的相結(jié)合。對各種不同指令的微操作實行大部分統(tǒng)一，小部分區(qū)分對待的方法。五、計算題34、44.解析：流水線的加速比指采用流水線技術(shù)時指令的執(zhí)行速度與等效的不采用流水線技術(shù)的指令執(zhí)行速度之比，理想情況加速比等于流水線的級數(shù)。吞吐率指每秒鐘能處理的指令數(shù)量。本題中計算機(jī)采用5級指令流水線，所以理想情況下加速比等于5?，F(xiàn)在每完成一條指令的時間是2ns，則最大吞吐率等于1/2ns=5×108。35、解：首先1MB=8Mhit（為了在后面的計算中單位統(tǒng)一）按字節(jié)尋址時，尋址范圍為：8Mbit/8bit=lMB。按半字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/16bit=512KB。按字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/32bit=256KB。按雙字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/64bit=128KB。36、解析：1）[-68]=[-1000100B]=10111100B=BCH。補(bǔ) 補(bǔ)[-80]

補(bǔ)

=10110000B=B0H。補(bǔ)所以，寄存器A和寄存器B中的內(nèi)容分別是BCH和BOH。2）①[x+y]

=[x]補(bǔ)

補(bǔ)

=10111100B+10110000B=（1）0110100B=6CH，最補(bǔ)高位前面的一位1被丟棄，因此，寄存器C中的內(nèi)容為6CH。2②寄存器C中的內(nèi)容為6CH，對應(yīng)的真值為+108，而x+y的正確結(jié)果應(yīng)是-68+（-80）-148，故結(jié)果不正確。③溢出標(biāo)志位（OF）可采用以下任意一條規(guī)則判斷得到。規(guī)則1：若兩個加數(shù)的符號位相同，但與結(jié)果的符號位相異，則溢出。規(guī)則2：若最高位上的進(jìn)位和次高位上的進(jìn)位不同，則溢出。通過這兩個規(guī)則都能判斷出結(jié)果溢出，即溢出標(biāo)志位（OF）為1，說明寄存器C中的內(nèi)容不是正確的結(jié)果。結(jié)果的第一位0為符號標(biāo)志（SF），表示結(jié)果為整數(shù)。因為結(jié)果不為0，所以零標(biāo)志ZF=0。綜上，溢出標(biāo)志（OF）為1，符號標(biāo)志（SF）為0，零標(biāo)志（ZF）為0。n④加法器最高位向前的進(jìn)位C為l。n

補(bǔ)

=10111100B+01010000B=（1）補(bǔ)00001100B=OCH，最高位前面的一位1被丟棄，因此，寄存器D中的內(nèi)容為CH。②對應(yīng)的真值為+12，結(jié)果正確。③兩個加數(shù)的符號位相異一定不會溢出，因此溢出標(biāo)志（OF）為0，說明寄存器D中的內(nèi)容是真正的結(jié)果：結(jié)果的第一位0為符號標(biāo)志（SF），表示結(jié)果為正數(shù)：因為結(jié)果不為0，所以零標(biāo)志ZF=0。綜上，溢出標(biāo)志（OF）為0，符號標(biāo)志（SF）為0，零標(biāo)志（ZF）為0。④加法器最高位向前的進(jìn)位Ca為1。從2）和3）-68和-80時，C。為1，而帶符號數(shù)-68和80時，Cn一樣為1，所以若將加法器最高位的進(jìn)位Ca作為進(jìn)位標(biāo)志（CF）.無法直接根據(jù)CF的值判斷兩個帶符號整數(shù)的大小。六、綜合題37、解析程序員可見寄存器為通用寄存器（R0~R3）和PC.此.若無暫存器T，則ALU的A、B端口會同時獲得兩個相同的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)通路不能正常工作。ALU共有7種操作，故其操作控制信號ALUop至少需要33種操作，其操作控制信號SRop至少需要2位。信號SRout的連接與斷開。端口①、②、③、⑤、⑧須連接到控制部件輸出端。5）連線1，⑥→⑨：連線2，①④。6）因為每條指令的長度為16位，按字節(jié)編址，所以每條指令占用2個內(nèi)存單元，順序執(zhí)行時，下條指令地址為（PC）+2.MUX的一個輸入端為2，可便于執(zhí)行（PC）+2操作。38、解析：1）由于虛擬地址空間大小為16MB，且按字節(jié)編址，因此虛擬地址共有24位（24=16M）。由于頁面大小為4KB（212=4K），因此虛頁號為前12位。由于主存（物理）地址空間大小為1MB，因此物理地址共有20位（220=lM）。由于頁內(nèi)地址有12位，因此20-12=8，即前8位為頁框號。Cache3個字段，如下：分析：由于塊大小為32B，因此字塊內(nèi)地址占5位。又由于Cache共8行，因此字塊標(biāo)記占3位。綜上所述，主存字塊標(biāo)記占20-5-3=12位。虛擬地址001C60H的虛頁號為前12001H=1。查表可知，其有效位為1，故在內(nèi)存中。虛頁號為l對應(yīng)頁框號為04H，故物理地址為04C60H。由于采用的是直接映射方式，因此對應(yīng)Cache行號為3。盡管有效位為1，但是由于標(biāo)記位04CH#105H，故不命中。由于采用了4TLB被分為2組，每組4應(yīng)劃分成3個字段，如下：將024BACH轉(zhuǎn)成二進(jìn)制為000000100100101110101100，可以看出組號為0。標(biāo)記