本科生期末考試題庫.doc

.本科生期末試卷（一）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 從器件角度看，計算機經(jīng)歷了五代變化。但從系統(tǒng)結構看，至今絕大多數(shù)計算機仍屬于（ ）計算機。 A 并行 B 馮諾依曼 C 智能 D 串行 2 某機字長32位，其中1位表示符號位。若用定點整數(shù)表示，則最小負整數(shù)為（ ）。 A -(231-1) B -(230-1) C -(231+1) D -(230+1) 3 以下有關運算器的描述，（ ）是正確的。A 只做加法運算 B 只做算術運算C 算術運算與邏輯運算 D 只做邏輯運算 4 EEPROM是指（ ）。 A 讀寫存儲器 B 只讀存儲器 C 閃速存儲器 D 電擦除可編程只讀存儲器 5 常用的虛擬存儲系統(tǒng)由（ ）兩級存儲器組成，其中輔存是大容量的磁表面存儲器。 A cache-主存 B 主存-輔存 C cache-輔存 D 通用寄存器-cache 6 RISC訪內指令中，操作數(shù)的物理位置一般安排在（ ）。A 棧頂和次棧頂 B 兩個主存單元C 一個主存單元和一個通用寄存器 D 兩個通用寄存器 7 當前的CPU由（ ）組成。A 控制器 B 控制器、運算器、cacheC 運算器、主存 D 控制器、ALU、主存 8 流水CPU是由一系列叫做“段”的處理部件組成。和具備m個并行部件的CPU相比，一個m段流水CPU的吞吐能力是（ ）。A 具備同等水平 B 不具備同等水平C 小于前者 D 大于前者 9 在集中式總線仲裁中，（ ）方式響應時間最快。 A 獨立請求 B 計數(shù)器定時查詢 C 菊花鏈 10 CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是（ ）。 A 地址寄存器 B 指令計數(shù)器 C 程序計數(shù)器 D 指令寄存器 11 從信息流的傳輸速度來看，（ ）系統(tǒng)工作效率最低。 A 單總線 B 雙總線 C 三總線 D 多總線 12 單級中斷系統(tǒng)中，CPU一旦響應中斷，立即關閉（ ）標志，以防止本次中斷服務結束前同級的其他中斷源產(chǎn)生另一次中斷進行干擾。 A 中斷允許 B 中斷請求 C 中斷屏蔽 D DMA請求 13 安騰處理機的典型指令格式為（ ）位。 A 32位 B 64位 C 41位 D 48位 14 下面操作中應該由特權指令完成的是（ ）。A 設置定時器的初值 B 從用戶模式切換到管理員模式C 開定時器中斷 D 關中斷 15 下列各項中，不屬于安騰體系結構基本特征的是（ ）。A 超長指令字 B 顯式并行指令計算C 推斷執(zhí)行 D 超線程二、填空題（每小題2分，共20分） 1 字符信息是符號數(shù)據(jù)，屬于處理（ ）領域的問題，國際上采用的字符系統(tǒng)是七單位的（ ）碼。 2 按IEEE754標準，一個32位浮點數(shù)由符號位S（1位）、階碼E（8位）、尾數(shù)M（23位）三個域組成。其中階碼E的值等于指數(shù)的真值（ ）加上一個固定的偏移值（ ）。 3 雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于并行存儲器結構，其中前者采用（ ）并行技術，后者采用（ ）并行技術。 4 虛擬存儲器分為頁式、（ ）式、（ ）式三種。 5 安騰指令格式采用5個字段：除了操作碼（OP）字段和推斷字段外，還有3個7位的（ ）字段，它們用于指定（ ）2個源操作數(shù)和1個目標操作數(shù)的地址。 6 CPU從內存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間稱為（ ），它常用若干個（ ）來表示。 7 安騰CPU中的主要寄存器除了128個通用寄存器、128個浮點寄存器、128個應用寄存器、1個指令指針寄存器（即程序計數(shù)器）外，還有64個（ ）和8個（ ）。 8 衡量總線性能的重要指標是（ ），它定義為總線本身所能達到的最高傳輸速率，單位是（ ）。 9 DMA控制器按其結構，分為（ ）DMA控制器和（ ）DMA控制器。前者適用于高速設備，后者適用于慢速設備。 10 64位處理機的兩種典型體系結構是（ ）和（ ）。前者保持了與IA-32的完全兼容，后者則是一種全新的體系結構。三、簡答題（每小題8分，共16分） 1 CPU中有哪幾類主要寄存器，用一句話回答其功能。 2 指令和數(shù)據(jù)都用二進制代碼存放在內存中，從時空觀角度回答CPU如何區(qū)分讀出的代碼是指令還是數(shù)據(jù)。四、計算題（10分） 設x=-15，y=+13，數(shù)據(jù)用補碼表示，用帶求補器的陣列乘法器求出乘積xy，并用十進制數(shù)乘法進行驗證。五、證明題（12分） 用定量分析方法證明多模塊交叉存儲器帶寬大于順序存儲器帶寬。六、設計題（15分） 某計算機有下圖所示的功能部件，其中M為主存，指令和數(shù)據(jù)均存放在其中，MDR為主存數(shù)據(jù)寄存器，MAR為主存地址寄存器，R0R3為通用寄存器，IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器（具有自動加1功能），C、D為暫存寄存器，ALU為算術邏輯單元，移位器可左移、右移、直通傳送。 將所有功能部件連接起來，組成完整的數(shù)據(jù)通路，并用單向或雙向箭頭表示信息傳送方向。 畫出“ADD R1，（R2）”指令周期流程圖。該指令的含義是將R1中的數(shù)與（R2）指示的主存單元中的數(shù)相加，相加的結果直通傳送至R1中。 若另外增加一個指令存貯器，修改數(shù)據(jù)通路，畫出的指令周期流程圖。七、分析計算題（12分）如果一條指令的執(zhí)行過程分為取指令、指令譯碼、指令執(zhí)行三個子過程，每個子過程時間都為100ns。請分別畫出指令順序執(zhí)行和流水執(zhí)行方式的時空圖。計算兩種情況下執(zhí)行n=1000條指令所需的時間。流水方式比順序方式執(zhí)行指令的速度提高了幾倍？本科生期末試卷（二）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 馮諾依曼機工作的基本方式的特點是（ ）。A 多指令流單數(shù)據(jù)流B 按地址訪問并順序執(zhí)行指令C 堆棧操作 D 存貯器按內容選擇地址 2 在機器數(shù)（ ）中，零的表示形式是唯一的。 A 原碼 B 補碼 C 移碼 D 反碼 3 在定點二進制運算器中，減法運算一般通過（ ）來實現(xiàn)。A 原碼運算的二進制減法器B 補碼運算的二進制減法器C 原碼運算的十進制加法器 D 補碼運算的二進制加法器 4 某計算機字長32位，其存儲容量為256MB，若按單字編址，它的尋址范圍是（ ）。 A 064MB B 032MB C 032M D 064M 5 主存貯器和CPU之間增加cache的目的是（ ）。A 解決CPU和主存之間的速度匹配問題B 擴大主存貯器容量C 擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量 D 既擴大主存貯器容量，又擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量 6 單地址指令中為了完成兩個數(shù)的算術運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)外，另一個常需采用（ ）。A 堆棧尋址方式 B 立即尋址方式 C 隱含尋址方式 D 間接尋址方式 7 同步控制是（ ）。A 只適用于CPU控制的方式B 只適用于外圍設備控制的方式C 由統(tǒng)一時序信號控制的方式 D 所有指令執(zhí)行時間都相同的方式 8 描述PCI總線中基本概念不正確的句子是（ ）。A PCI總線是一個與處理器無關的高速外圍設備B PCI總線的基本傳輸機制是猝發(fā)式傳送C PCI設備一定是主設備 D 系統(tǒng)中只允許有一條PCI總線 9 CRT的分辨率為10241024像素，像素的顏色數(shù)為256，則刷新存儲器的容量為（ ）。 A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 10 為了便于實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的辦法是采用（ ）。 A 通用寄存器 B 堆棧 C 存儲器 D 外存 11 特權指令是由（ ）執(zhí)行的機器指令。 A 中斷程序 B 用戶程序 C 操作系統(tǒng)核心程序 D I/O程序 12 虛擬存儲技術主要解決存儲器的（ ）問題。 A 速度 B 擴大存儲容量 C 成本 D 前三者兼顧 13 引入多道程序的目的在于（ ）。A 充分利用CPU，減少等待CPU時間B 提高實時響應速度C 有利于代碼共享，減少主輔存信息交換量 D 充分利用存儲器 14 64位雙核安騰處理機采用了（ ）技術。 A 流水 B 時間并行 C 資源重復 D 流水+資源重復 15 在安騰處理機中，控制推測技術主要用于解決（ ）問題。A 中斷服務B 與取數(shù)指令有關的控制相關C 與轉移指令有關的控制相關 D 與存數(shù)指令有關的控制相關二、填空題（每小題2分，共20分） 1 在計算機術語中，將ALU控制器和（ ）存儲器合在一起稱為（ ）。 2 數(shù)的真值變成機器碼可采用原碼表示法，反碼表示法，（ ）表示法，（ ）表示法。 3 廣泛使用的（ ）和（ ）都是半導體隨機讀寫存儲器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。 4 反映主存速度指標的三個術語是存取時間、（ ）和（ ）。 5 形成指令地址的方法稱為指令尋址，通常是（ ）尋址，遇到轉移指令時（ ）尋址。 6 CPU從（ ）取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時間和稱為（ ）。 7 RISC指令系統(tǒng)的最大特點是：只有（ ）指令和（ ）指令訪問存儲器，其余指令的操作均在寄存器之間進行。 8 微型機的標準總線，從帶寬132MB/S的32位（ ）總線發(fā)展到64位的（ ）總線。 9 IA-32表示（ ）公司的（ ）位處理機體系結構。 10 安騰體系機構采用顯示并行指令計算技術，在指令中設計了（ ）字段，用以指明哪些指令可以（ ）執(zhí)行。三、簡答題（每小題8分，共16分） 1 簡述64位安騰處理機的體系結構主要特點。 2 畫出分布式仲裁器的邏輯示意圖。四、計算題（10分） 已知x=-0.01111，y=+0.11001,求： x補，-x補，y補，-y補； x+y,x-y,判斷加減運算是否溢出。五、分析題（12分） 參見圖1，這是一個二維中斷系統(tǒng)，請問： 在中斷情況下，CPU和設備的優(yōu)先級如何考慮？請按降序排列各設備的中斷優(yōu)先級。 若CPU現(xiàn)執(zhí)行設備C的中斷服務程序，IM2，IM1，IM0的狀態(tài)是什么？如果CPU執(zhí)行設備H的中斷服務程序，IM2，IM1，IM0的狀態(tài)又是什么？ 每一級的IM能否對某個優(yōu)先級的個別設備單獨進行屏蔽？如果不能，采取什么方法可達到目的？ 若設備C一提出中斷請求，CPU立即進行響應，如何調整才能滿足此要求？六、設計題（15分） 圖2所示為雙總線結構機器的數(shù)據(jù)通路，IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器（具有自增功能），M為主存（受R/W#信號控制），AR為地址寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，ALU由加、減控制信號決定完成何種操作，控制信號G控制的是一個門電路。另外，線上標注有小圈表示有控制信號，例中yi表示y寄存器的輸入控制信號，R1o為寄存器R1的輸出控制信號，未標字符的線為直通線，不受控制。 “ADDR2,R0”指令完成(R0)+(R2)R0的功能操作，畫出其指令周期流程圖，假設該指令的地址已放入PC中。并在流程圖每一個CPU周期右邊列出相應的微操作控制信號序列。 若將（取指周期）縮短為一個CPU周期，請先畫出修改數(shù)據(jù)通路，然后畫出指令周期流程圖。七、分析題（12分）設有k=4段指令流水線，它們是取指令、譯碼、執(zhí)行、存結果，各流水段持續(xù)時間均為t。連續(xù)輸入n=8條指令，請畫出指令流水線時空圖。推導流水線實際吞吐率的公式P，它定義為單位時間中輸出的指令數(shù)。推導流水線的加速比公式S，它定義為順序執(zhí)行幾條指令所用的時間與流水執(zhí)行幾條指令所用的時間之比。本科生期末試卷（三）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 下列數(shù)中最小的數(shù)是（ ）。 A （101001）2 B （52）8 C （101001）BCD D （233）16 2 某DRAM芯片，其存儲容量為5128位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線的數(shù)目是（ ）。 A 8，512 B 512，8 C 18，8 D 19，8 3 在下面描述的匯編語言基本概念中，不正確的表述是（ ）。A 對程序員的訓練要求來說，需要硬件知識 B 匯編語言對機器的依賴性高C 用匯編語言編寫程序的難度比高級語言小 D 匯編語言編寫的程序執(zhí)行速度比高級語言慢 4 交叉存儲器實質上是一種多模塊存儲器，它用（ ）方式執(zhí)行多個獨立的讀寫操作。 A 流水 B 資源重復 C 順序 D 資源共享 5 寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)在（ ）。 A 通用寄存器 B 主存單元 C 程序計數(shù)器 D 堆棧 6 機器指令與微指令之間的關系是（ ）。A 用若干條微指令實現(xiàn)一條機器指令 B 用若干條機器指令實現(xiàn)一條微指令C 用一條微指令實現(xiàn)一條機器指令 D 用一條機器指令實現(xiàn)一條微指令 7 描述多媒體CPU基本概念中，不正確的是（ ）。A 多媒體CPU是帶有MMX技術的處理器 B MMX是一種多媒體擴展結構C MMX指令集是一種多指令流多數(shù)據(jù)流的并行處理指令 D 多媒體CPU是以超標量結構為基礎的CISC機器 8 在集中式總線仲裁中，（ ）方式對電路故障最敏感。 A 菊花鏈 B 獨立請求 C 計數(shù)器定時查詢 9 流水線中造成控制相關的原因是執(zhí)行（ ）指令而引起。 A 條件轉移 B 訪內 C 算邏 D 無條件轉移 10 PCI總線是一個高帶寬且與處理器無關的標準總線。下面描述中不正確的是（ ）。A 采用同步定時協(xié)議 B 采用分布式仲裁策略 C 具有自動配置能力 D 適合于低成本的小系統(tǒng) 11 下面陳述中，不屬于外圍設備三個基本組成部分的是（ ）。 A 存儲介質 B 驅動裝置 C 控制電路 D 計數(shù)器 12 中斷處理過程中，（ ）項是由硬件完成。 A 關中斷 B 開中斷 C 保存CPU現(xiàn)場 D 恢復CPU現(xiàn)場 13 IEEE1394是一種高速串行I/O標準接口。以下選項中，（ ）項不屬于IEEE1394的協(xié)議集。 A 業(yè)務層 B 鏈路層 C 物理層 D 串行總線管理 14 下面陳述中，（ ）項屬于存儲管理部件MMU的職能。 A 分區(qū)式存儲管理 B 交換技術 C 分頁技術 15 64位的安騰處理機設置了四類執(zhí)行單元。下面陳述中，（ ）項不屬于安騰的執(zhí)行單元。A 浮點執(zhí)行單元 B 存儲器執(zhí)行單元 C 轉移執(zhí)行單元 D 定點執(zhí)行單元二、填空題（每小題2分，共20分） 1 定點32位字長的字，采用2的補碼形式表示時，一個字所能表示的整數(shù)范圍是（ ）。 2 IEEE754標準規(guī)定的64位浮點數(shù)格式中，符號位為1位，階碼為11位，尾數(shù)為52位，則它能表示的最大規(guī)格化正數(shù)為（ ）。 3 浮點加、減法運算的步驟是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。 4 某計算機字長32位，其存儲容量為64MB，若按字編址，它的存儲系統(tǒng)的地址線至少需要（ ）條。 5 一個組相聯(lián)映射的Cache，有128塊，每組4塊，主存共有16384塊，每塊64個字，則主存地址共（ ）位，其中主存字塊標記應為（ ）位，組地址應為（ ）位，Cache地址共（ ）位。 6 CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫（ ），它通常包含若干個（ ），而后者又包含若干個（ ）。 7 某中斷系統(tǒng)中，每抽取一個輸入數(shù)據(jù)就要中斷CPU一次，中斷處理程序接收取樣的數(shù)據(jù)，并將其保存到主存緩沖區(qū)內。該中斷處理需要X秒。另一方面，緩沖區(qū)內每存儲N個數(shù)據(jù)，主程序就將其取出進行處理，這種處理需要Y秒，因此該系統(tǒng)可以跟蹤到每秒（ ）次中斷請求。 8 在計算機系統(tǒng)中，多個系統(tǒng)部件之間信息傳送的公共通路稱為（ ）。就其所傳送信息的性質而言，在公共通路上傳送的信息包括（ ）、（ ）、（ ）。 9 在虛存系統(tǒng)中，通常采用頁表保護、段表保護和鍵保護方法實現(xiàn)（ ）保護。 10 安騰體系結構采用推測技術，利用（ ）推測方法和（ ）推測方法提高指令執(zhí)行的并行度。三、簡答題（每小題8分，共16分） 1 列表比較CISC處理機和RISC處理機的特點。 2 簡要列出64位的安騰處理機體系結構的主要特點。四、計算題（12分） 有兩個浮點數(shù)N1=2j1S1,N2=2j2S2，其中階碼用4位移碼、尾數(shù)用8位原碼表示（含1位符號位）。設j1=(11)2,S1=(+0.0110011)2,j2=(-10)2,S2=(+0.1101101)2，求N1+N2，寫出運算步驟及結果。五、設計題（12分） 機器字長32位，常規(guī)設計的物理存儲空間32M，若將物理存儲空間擴展到256M，請?zhí)岢鲆环N設計方案。六、分析題（10分） 某機的指令格式如下所示 X為尋址特征位：X=00：直接尋址；X=01：用變址寄存器RX1尋址；X=10：用變址寄存器RX2尋址；X=11：相對尋址 設(PC)=1234H,(RX1)=0037H,(RX2)=1122H（H代表十六進制數(shù)），請確定下列指令中的有效地址： 4420H 2244H 1322H 3521H七、分析題（15分） 有如下四種類型的單處理機： 基準標量機（每個CPU周期啟動1條機器指令，并行度ILP=1）； 超級標量機（每個CPU周期啟動3條機器指令，并行度ILP=3）； 超級流水機（每1/3個CPU周期啟動1條機器指令，并行度ILP=3）； 超標量超流水機（每個CPU周期啟動9條指令，并行度ILP=9）。試畫出四種類型處理機的時空圖。本科生期末試卷（四）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 運算器的核心功能部件是（ ）。 A 數(shù)據(jù)總線 B ALU C 狀態(tài)條件寄存器 D 通用寄存器 2 某單片機字長32位，其存儲容量為4MB。若按字編址，它的尋址范圍是（ ）。 A 1M B 4MB C 4M D 1MB 3 某SRAM芯片，其容量為1M8位，除電源和接地端外，控制端有E和R/W#，該芯片的管腳引出線數(shù)目是（ ）。 A 20 B 28 C 30 D 32 4 雙端口存儲器所以能進行高速讀/寫操作，是因為采用（ ）。A 高速芯片 B 新型器件 C 流水技術 D 兩套相互獨立的讀寫電路 5 單地址指令中為了完成兩個數(shù)的算術運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)以外，另一個數(shù)常需采用（ ）。A 堆棧尋址方式 B 立即尋址方式 C 隱含尋址方式 D 間接尋址方式 6 為確定下一條微指令的地址，通常采用斷定方式，其基本思想是（ ）。 A 用程序計數(shù)器PC來產(chǎn)生后繼微指令地址 B 用微程序計數(shù)器PC來產(chǎn)生后繼微指令地址 C 通過微指令順序控制字段由設計者指定或由設計者指定的判別字段控制產(chǎn)生后繼微指令地址 D 通過指令中指定一個專門字段來控制產(chǎn)生后繼微指令地址 7 微程序控制器中，機器指令與微指令的關系是（ ）。 A 每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行 B 每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行 C 一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行 D 一條微指令由若干條機器指令組成 8 CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是（ ）。 A 地址寄存器 B 程序計數(shù)器 C 指令寄存器 D 通用寄存器 9 某寄存器中的數(shù)值為指令碼，只有CPU的（ ）才能識別它。 A 指令譯碼器 B 判斷程序 C 微指令 D 時序信號 10 為實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的方法是采用（ ）。 A 通用寄存器 B 堆棧 C 主存 D 外存 11 采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時，每傳送一個數(shù)據(jù)，就要占用一個（ ）的時間。 A 指令周期 B 機器周期 C 存儲周期 D 總線周期 12 將IEEE1394串行標準接口與SCSI并行標準接口進行比較，指出下面陳述中不正確的項是（ ）。A 前者數(shù)據(jù)傳輸率高B 前者數(shù)據(jù)傳送的實時性好C 前者使用6芯電纜，體積小 D 前者不具有熱插拔能力 13 下面陳述中，不屬于虛存機制要解決的問題項是（ ）。A 調度問題 B 地址映射問題C 替換與更新問題 D 擴大物理主存的存儲容量和字長 14 進程從運行狀態(tài)轉入就緒狀態(tài)的可能原因是（ ）。A 被選中占有處理機時間B 等待某一事件發(fā)生C 等待的事件已發(fā)生 D 時間片已用完 15 安騰處理機的一組指令中，可以并行執(zhí)行的指令是（ ）。A Id8 r1=r3 B add r6=r8,r9 C SUB r3=r1,r4 D add r5=r3,r7二、填空題（每小題2分，共20分） 1 計算機系統(tǒng)的層次結構從下至上可分為五級，即微程序設計級（或邏輯電路級）、一般機器級、操作系統(tǒng)級、（ ）級、（ ）級。 2 十進制數(shù)在計算機內有兩種表示形式：（ ）形式和（ ）形式。前者主要用在非數(shù)值計算的應用領域，后者用于直接完成十進制數(shù)的算術運算。 3 一個定點數(shù)由符號位和數(shù)值域兩部分組成。按小數(shù)點位置不同，定點數(shù)有（ ）和（ ）兩種表示方法。 4 對存儲器的要求是容量大、速度快、成本低，為了解決這三方面的矛盾，計算機采用多級存儲體系結構，即（ ）、（ ）、（ ）。 5 高級的DRAM芯片增強了基本DRAM的功能，存取周期縮短至20ns以下。舉出三種高級DRAM芯片，它們是（ ）、（ ）、（ ）。 6 一個較完善的指令系統(tǒng)，應當有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四大類指令。 7 機器指令對四種類型的數(shù)據(jù)進行操作。這四種數(shù)據(jù)類型包括（ ）型數(shù)據(jù)、（ ）型數(shù)據(jù)、（ ）型數(shù)據(jù)、（ ）型數(shù)據(jù)。 8 CPU中保存當前正在執(zhí)行的指令的寄存器是（ ），指示下一條指令地址的寄存器是（ ），保存算術邏輯運算結果的寄存器是（ ）和（ ）。 9 虛存系統(tǒng)中，通常采用頁表保護、段表保護和鍵保護以實現(xiàn)（ ）保護。 10 安騰體系結構采用分支推斷技術，將傳統(tǒng)的（ ）分支結構轉變?yōu)闊o分支的（ ）代碼，避免了錯誤預測分支而付出的代價。三、簡答題（每小題8分，共16分） 1 PCI總線中三種橋的名稱是什么？簡述其功能。 2 安騰處理機采用的6種增強并行性功能的技術措施是什么？四、證明題（12分） 設|x|(2n-1)，|y|(2n-1)，|x+y|(2n-1) 求證：x補+y補=x+y補 (mod 2n+1)五、計算題（10分） 設存儲器容量為64M字，字長為64位，模塊數(shù)m=8，分別用順序和交叉方式進行組織。存儲周期T=100ns，數(shù)據(jù)總線寬度為64位，總線傳送周期t=50ns。 求：順序存儲器和交叉存儲器的帶寬各是多少？六、分析題（12分） 一種二進制RS型32位的指令結構如下： 其中OP為操作碼字段，X為尋址模式字段，D為偏移量字段，其尋址模式定義為有效地址E算法及說明列表如下：據(jù)寫入到以（R2）為地址的數(shù)存單元中。請畫出該存數(shù)指令周期流程圖，并在CPU周期框外寫出所需的微操作控制信號。（一個CPU周期含T1T4四個時鐘信號，寄存器打入信號必須注明時鐘序號） 請寫出6種尋址方式的名稱。七、設計題（15分） CPU的數(shù)據(jù)通路如圖1所示。運算器中R0R3為通用寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，PSW為狀態(tài)字寄存器。D-cache為數(shù)據(jù)存儲器，I-cache為指令存儲器，PC為程序計數(shù)器（具有加1功能），IR為指令寄存器。單線箭頭信號均為微操作控制信號（電位或脈沖），如LR0表示讀出R0寄存器，SR0表示寫入R0寄存器。 機器指令“LDA(R3),R0”實現(xiàn)的功能是：以（R3）的內容為數(shù)存單元地址，讀出數(shù)存該單元中數(shù)據(jù)至通用寄存器R0中。請畫出該取數(shù)指令周期流程圖，并在CPU周期框外寫出所需的微操作控制信號。（一個CPU周期有T1T4四個時鐘信號，寄存器打入信號必須注明時鐘序號）本科生期末試卷（五）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 某機字長64位，1位符號位，63位表示尾數(shù)，若用定點整數(shù)表示，則最大正整數(shù)位（ ）。 A +(263-1) B +(264-1) C -(263-1) D -(264-1) 2 請從下面浮點運算器中的描述中選出兩個描述正確的句子（ ）。 A 浮點運算器可用兩個松散連接的定點運算部件一階碼和尾數(shù)部件來實現(xiàn)。 B 階碼部件可實現(xiàn)加，減，乘，除四種運算。 C 階碼部件只進行階碼相加，相減和比較操作。 D 尾數(shù)部件只進行乘法和除法運算。 3 存儲單元是指（ ）。 A 存放1個二進制信息位的存儲元 B 存放1個機器字的所有存儲元集合 C 存放1個字節(jié)的所有存儲元集合 D 存放2個字節(jié)的所有存儲元集合 4 某機字長32位，存儲容量1MB，若按字編址，它的尋址范圍是（ ）。 A 01M B 0512KB C 056K D 0256KB 5 用于對某個寄存器中操作數(shù)的尋址方式為（ ）。 A 直接 B 間接 C 寄存器直接 D 寄存器間接 6 程序控制類的指令功能是（ ）。A 進行算術運算和邏輯運算B 進行主存與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送C 進行CPU和I/O設備之間的數(shù)據(jù)傳送 D 改變程序執(zhí)行的順序 7 指令周期是指（ ）。A CPU從主存取出一條指令的時間B CPU執(zhí)行一條指令的時間C CPU從主存取出一條指令加上執(zhí)行一條指令的時間 D 時鐘周期時間 8 描述當代流行總線結構中基本概念不正確的句子是（ ）。A 當代流行的總線不是標準總線B 當代總線結構中，CPU和它私有的cache一起作為一個模塊與總線相連 C 系統(tǒng)中允許有一個這樣的CPU模塊 9 CRT的顏色為256色，則刷新存儲器每個單元的字長是（ ）。 A 256位 B 16位 C 8位 D 7位 10 發(fā)生中斷請求的條件是（ ）。A 一條指令執(zhí)行結束B 一次I/O操作結束C 機器內部發(fā)生故障 D 一次DMA操作結束 11 中斷向量地址是（ ）。A 子程序入口地址B 中斷服務程序入口地址C 中斷服務程序入口地址指示器 D 例行程序入口地址 12 IEEE1394所以能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的實時性，是因為（ ）。A 除異步傳送外，還提供同步傳送方式 B 提高了時鐘頻率C 除優(yōu)先權仲裁外，還提供均等仲裁,緊急仲裁兩種總線仲裁方式 D 能夠進行熱插拔 13 直接映射cache的主要優(yōu)點是實現(xiàn)簡單。這種方式的主要缺點是（ ）。A 它比其他cache映射方式價格更貴 B 如果使用中的2個或多個塊映射到cache同一行，命中率則下降C 它的存取時間大于其它cache映射方式 D cache中的塊數(shù)隨著主存容量增大而線性增加 14 虛擬存儲器中段頁式存儲管理方案的特性為（ ）。A 空間浪費大，存儲共享不易，存儲保護容易，不能動態(tài)連接 B 空間浪費小，存儲共享容易，存儲保護不易，不能動態(tài)連接C 空間浪費大，存儲共享不易，存儲保護容易，能動態(tài)連接 D 空間浪費小，存儲共享容易，存儲保護容易，能動態(tài)連接 15 安騰處理機的指令格式中，操作數(shù)尋址采用（ ）。 A R-R-S型 B R-R-R型 C R-S-S型 D S-S-S型二、填空題（每小題2分，共20分） 1 IEEE6754標準規(guī)定的64位浮點數(shù)格式中，符號位為1位，階碼為11位，尾數(shù)為52位。則它所能表示的最大規(guī)格化正數(shù)為（ ）。 2 直接使用西文鍵盤輸入漢字，進行處理，并顯示打印漢字，要解決漢字的（ ）、（ ）和（ ）三種不同用途的編碼。 3 數(shù)的真值變成機器碼時有四種表示方法，即（ ）表示法，（ ）表示法，（ ）表示法，（ ）表示法。 4 主存儲器的技術指標有（ ），（ ），（ ），（ ）。 5 cache和主存構成了（ ），全由（ ）來實現(xiàn)。 6 根據(jù)通道的工作方式，通道分為（ ）通道和（ ）通道兩種類型。 7 SCSI是（ ）I/O標準接口，IEEE1394是（ ）I/O標準接口。 8 某系統(tǒng)總線的一個存取周期最快為3個總線時鐘周期，總線在一個總線周期中可以存取32位數(shù)據(jù)。如總線的時鐘頻率為8.33MHz，則總線的帶寬是（ ）。 9 操作系統(tǒng)是計算機硬件資源管理器，其主要管理功能有（ ）管理、（ ）管理和（ ）管理。 10 安騰處理機采用VLIW技術，編譯器經(jīng)過優(yōu)化，將多條能并行執(zhí)行的指令合并成一個具有（ ）的超長指令字，控制多個獨立的（ ）同時工作。三、簡答題（每小題8分，共16分） 1 畫圖說明現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的層次結構。 2 簡述水平型微指令和垂直型微指令的特點。四、計算題（10分） CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為2420次，主存完成的次數(shù)為80次，已知cache存儲周期為40ns，主存存儲周期為200ns，求cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。五、設計題（12分） 某機器單字長指令為32位，共有40條指令，通用寄存器有128個，主存最大尋址空間為64M。尋址方式有立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、基值尋址、相對尋址六種。請設計指令格式，并做必要說明。六、證明題（12分） 一條機器指令的指令周期包括取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、寫回（WB）四個過程段，每個過程段1個時鐘周期T完成。 先段定機器指令采用以下三種方式執(zhí)行：非流水線（順序）方式，標量流水線方式，超標量流水線方式。 請畫出三種方式的時空圖，證明流水計算機比非流水計算機具有更高的吞吐率。七、設計題（15分） CPU的數(shù)據(jù)通路如圖1所示。運算器中R0R3為通用寄存器，DR為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，PSW為狀態(tài)字寄存器。D-cache為數(shù)據(jù)存儲器，I-cache為指令存儲器，PC為程序計數(shù)器（具有加1功能），IR為指令寄存器。單線箭頭信號均為微操作控制信號（電位或脈沖），如LR0表示讀出R0寄存器，SR0表示寫入R0寄存器。 機器指令“STO R1,(R2)”實現(xiàn)的功能是：將寄存器R1中的數(shù)本科生期末試卷（六）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 從器件角度看，計算機經(jīng)歷了五代變化。但從系統(tǒng)結構看，至今絕大多數(shù)計算機仍屬于（ ）計算機。 A 并行 B 馮諾依曼 C 智能 D 串行 2 某機字長32位，其中1位表示符號位。若用定點整數(shù)表示，則最小負整數(shù)為（ ）。 A -(231-1) B -(230-1) C -(231+1) D -(230+1) 3 以下有關運算器的描述，（ ）是正確的。 A 只做加法運算 B 只做算術運算 C 算術運算與邏輯運算 D 只做邏輯運算 4 EEPROM是指（ ）。 A 讀寫存儲器 B 只讀存儲器 C 閃速存儲器 D 電擦除可編程只讀存儲器 5 常用的虛擬存儲系統(tǒng)由（ ）兩級存儲器組成，其中輔存是大容量的磁表面存儲器。 A cache-主存 B 主存-輔存 C cache-輔存 D 通用寄存器-cache 6 RISC訪內指令中，操作數(shù)的物理位置一般安排在（ ）。A 棧頂和次棧頂 B 兩個主存單元C 一個主存單元和一個通用寄存器 D 兩個通用寄存器 7 當前的CPU由（ ）組成。A 控制器 B 控制器、運算器、cacheC 運算器、主存 D 控制器、ALU、主存 8 流水CPU是由一系列叫做“段”的處理部件組成。和具備m個并行部件的CPU相比，一個m段流水CPU的吞吐能力是（ ）。A 具備同等水平 B 不具備同等水平C 小于前者 D 大于前者 9 在集中式總線仲裁中，（ ）方式響應時間最快。 A 獨立請求 B 計數(shù)器定時查詢 C 菊花鏈 10 CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是（ ）。 A 地址寄存器 B 指令計數(shù)器 C 程序計數(shù)器 D 指令寄存器 11 從信息流的傳輸速度來看，（ ）系統(tǒng)工作效率最低。 A 單總線 B 雙總線 C 三總線 D 多總線 12 單級中斷系統(tǒng)中，CPU一旦響應中斷，立即關閉（ ）標志，以防止本次中斷服務結束前同級的其他中斷源產(chǎn)生另一次中斷進行干擾。 A 中斷允許 B 中斷請求 C 中斷屏蔽 D DMA請求 13 安騰處理機的典型指令格式為（ ）位。 A 32位 B 64位 C 41位 D 48位 14 下面操作中應該由特權指令完成的是（ ）。A 設置定時器的初值B 從用戶模式切換到管理員模式C 開定時器中斷 D 關中斷 15 下列各項中，不屬于安騰體系結構基本特征的是（ ）。 A 超長指令字 B 顯式并行指令計算 C 推斷執(zhí)行 D 超線程二、填空題（每小題2分，共20分） 1 字符信息是符號數(shù)據(jù)，屬于處理（ ）領域的問題，國際上采用的字符系統(tǒng)是七單位的（ ）碼。 2 按IEEE754標準，一個32位浮點數(shù)由符號位S（1位）、階碼E（8位）、尾數(shù)M（23位）三個域組成。其中階碼E的值等于指數(shù)的真值（ ）加上一個固定的偏移值（ ）。 3 雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于并行存儲器結構，其中前者采用（ ）并行技術，后者采用（ ）并行技術。 4 虛擬存儲器分為頁式、（ ）式、（ ）式三種。 5 安騰指令格式采用5個字段：除了操作碼（OP）字段和推斷字段外，還有3個7位的（ ）字段，它們用于指定（ ）2個源操作數(shù)和1個目標操作數(shù)的地址。 6 CPU從內存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間稱為（ ），它常用若干個（ ）來表示。 7 安騰CPU中的主要寄存器除了128個通用寄存器、128個浮點寄存器、128個應用寄存器、1個指令指針寄存器（即程序計數(shù)器）外，還有64個（ ）和8個（ ）。 8 衡量總線性能的重要指標是（ ），它定義為總線本身所能達到的最高傳輸速率，單位是（ ）。 9 DMA控制器按其結構，分為（ ）DMA控制器和（ ）DMA控制器。前者適用于高速設備，后者適用于慢速設備。 10 64位處理機的兩種典型體系結構是（ ）和（ ）。前者保持了與IA-32的完全兼容，后者則是一種全新的體系結構。三、簡答題（每小題8分，共16分） 1 簡要總結一下，采用哪幾種技術手段可以加快存儲系統(tǒng)的訪問速度？ 2 一臺機器的指令系統(tǒng)有哪幾類典型指令？列出其名稱。四、證明題（10分） 求證：-y補=-y補 (mod 2n+1)五、設計題（12分） 現(xiàn)給定與門、或門、異或門三種芯片，其中與門、或門的延遲時間為20ms，異或門的延遲時間為60ns。 請寫出一位全加器（FA）的真值表和邏輯表達式，畫出FA的邏輯圖。 畫出32位行波進位加法器/減法器的邏輯圖。注：畫出最低2位和最高2位（含溢出電路） 計算一次加法所用的總時間。六、計算題（12分） 某計算機的存儲系統(tǒng)由cache、主存和磁盤構成。cache的訪問時間為15ns；如果被訪問的單元在主存中但不在cache中，需要用60ns的時間將其裝入cache，然后再進行訪問；如果被訪問的單元不在主存中，則需要10ms的時間將其從磁盤中讀入主存，然后再裝入cache中并開始訪問。若cache的命中率為90%，主存的命中率為60%，求該系統(tǒng)中訪問一個字的平均時間。七、計算題（15分）假設使用100臺多處理機系統(tǒng)獲得加速比80，求原計算機程序中串行部分所占的比例是多少？本科生期末試卷（七）一、選擇題（每小題1分，共15分） 1 馮諾依曼機工作的基本方式的特點是（ ）。A 多指令流單數(shù)據(jù)流B 按地址訪問并順序執(zhí)行指令C 堆棧操作 D 存貯器按內容選擇地址 2 在機器數(shù)（ ）中，零的表示形式是唯一的。 A 原碼 B 補碼 C 移碼 D 反碼 3 在定點二進制運算器中，減法運算一般通過（ ）來實現(xiàn)。 A 原碼運算的二進制減法器 B 補碼運算的二進制減法器 C 原碼運算的十進制加法器 D 補碼運算的二進制加法器 4 某計算機字長32位，其存儲容量為256MB，若按單字編址，它的尋址范圍是（ ）。 A 0-64MB B 0-32MB C 0-32M D 0-64M 5 主存貯器和CPU之間增加cache的目的是（ ）。A 解決CPU和主存之間的速度匹配問題 B 擴大主存貯器容量C 擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量 D 既擴大主存貯器容量，又擴大CPU中通用寄存器的數(shù)量 6 單地址指令中為了完成兩個數(shù)的算術運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)外，另一個常需采用（ ）。 A 堆棧尋址方式 B 立即尋址方式 C 隱含尋址方式 D 間接尋址方式 7 同步控制是（ ）。A 只適用于CPU控制的方式 B 只適用于外圍設備控制的方式C 由統(tǒng)一時序信號控制的方式 D 所有指令執(zhí)行時間都相同的方式 8 描述PCI總線中基本概念不正確的句子是（ ）。A PCI總線是一個與處理器無關的高速外圍設備 B PCI總線的基本傳輸機制是猝發(fā)式傳送C PCI設備一定是主設備 D 系統(tǒng)中只允許有一條PCI總線 9 CRT的分辨率為10241024像素，像素的顏色數(shù)為256，則刷新存儲器的容量為（ ）。 A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 10 為了便于實現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的辦法是采用（ ）。 A 通用寄存器 B 堆棧 C 存儲器 D 外存 11 特權指令是由（ ）執(zhí)行的機器指令。 A 中斷程序 B 用戶程序 C 操作系統(tǒng)