2021年?yáng)|南大學(xué)軟件工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A(有答案)

2021年?yáng)|南大學(xué)軟件工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A（有答案）一、選擇題1ROMRAMlK×8位ROMlK×4RAM4K×8ROM1K×8RAM存儲(chǔ)系統(tǒng)，按先ROM后RAM進(jìn)行編址。采用3-8譯碼器選片，譯碼信號(hào)輸出信號(hào)為Y0~Y7，其中Y4選擇的是（）。A.第一片ROM B.第五片ROMC.第一片RAM第一片RAM和第二片RAM264Cache1284塊為一組。4K塊，且按字編址，那么主存地址和主存標(biāo)記的位數(shù)分別為（）。A.16，6 B.17，6 C.18，8 D.19，83、設(shè)x為整數(shù)，[x]=1.xx

xxx，若要x<-16，x~x

應(yīng)滿足的條件是（）。補(bǔ) 1x1~x51

2345 1 5x11，x2~x51x10，x2~x51x10，x2~x5任意4、對(duì)于相同位數(shù)（設(shè)為N位，且各包含1位符號(hào)位）的二進(jìn)制補(bǔ)碼小數(shù)和十進(jìn)制小數(shù)，（二進(jìn)制小數(shù)所表示的數(shù)的個(gè)數(shù)）/（十進(jìn)制小數(shù)所能表示的數(shù)的個(gè)數(shù)）為（）。A.（0.2）N B.（0.2）N-1 C.（0.02）N D.（0.02）N-15、一個(gè)C323個(gè)變量xy、z，其中xzint型，yshortx=127，y=-9z=xty后，x、y、z的值分別是（）。A.x=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076HB.x=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFFO076HC.X=0000007FH，y-FFF7H，z=FFFF0076HD.X=0000007FH，y=FFF7H，z=00000076H6、某總線共有88根信號(hào)線，其中數(shù)據(jù)總線為32根，地址總線為20根，控制總線36根，總線工作頻率為66MHz、則總線寬度為（），傳輸速率為（）A.32bit264MB/s B.20bit254MB/s C.20bit264MB/sD.32bit254MB/s7、在下列各種情況中，最應(yīng)采用異步傳輸方式的是（）.A.I/O接口與打印機(jī)交換信息B.CPU與主存交換信息C.CPU和PCI總線交換信息D.由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制方式下的設(shè)備8、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，表明系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的部件是（）。A.程序計(jì)數(shù)器B.指令寄存器C.程序狀態(tài)字D.累加寄存器9、CPU中不包括（）。A.B.指令寄存器C.地址譯碼器D通用寄存器10、下列關(guān)于主存儲(chǔ)器（MM）和控制存儲(chǔ)器（CS）的敘述中，錯(cuò)誤的是（）。A.MM在CPU外，CS在CPU內(nèi)B.MM按地址訪問(wèn).CS按內(nèi)容訪問(wèn)C.MM存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)，CS存儲(chǔ)位置D.MM用RAM和ROM實(shí)現(xiàn)，CS用ROM實(shí)現(xiàn)11、下列關(guān)于超標(biāo)量流水線特性的敘述中，正確的是（）。能縮短流水線功能段的處理時(shí)間能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)發(fā)射多條指令I(lǐng)II.A.僅II 僅I、III 僅I、II D.、II、III12、直接尋址的無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令的功能是將指令中的地址碼送入（）。累加器（ACC）C.指令寄存器地址寄存器（MAR）13、在通用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的二地址指令中，操作數(shù)的物理位置可安排在（）。I.一個(gè)主存單元和緩沖存儲(chǔ)器Ⅱ.兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器IⅡ.一個(gè)主存單元和一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器IV.一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和一個(gè)控制存儲(chǔ)器V.一個(gè)主存單元和一個(gè)外存單元A.Ⅱ、、IV B.IⅡ、Ⅱ C.I、、Ⅲ 、Ⅱ、、V14、在DMA方式中，周期竊取是竊取總線占用權(quán)一個(gè)或者多個(gè)（）。A.存取周期B.指令周期C.CPU總線周期15、設(shè)一個(gè)磁盤盤面共有200個(gè)磁道，盤面總存儲(chǔ)容量60MB，磁盤旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)問(wèn)為25ms，每個(gè)磁道有8個(gè)扇區(qū)，各扇區(qū)之間有一間隙，磁頭通過(guò)每個(gè)間除需1.25ms。則磁盤通道所需最大傳輸率是（）。A.10MB/s B.60MB/s C.83.3MB/s D.20MB/s二、填空題16、存儲(chǔ) 并按 順序執(zhí)行，這是諾依曼型計(jì)算機(jī)的工作原理。17、指令尋址的基本方式有兩種方式和 方式。18、數(shù)控機(jī)床是計(jì)算機(jī)方面的應(yīng)用，郵局把信件自動(dòng)分練是在計(jì)算面的應(yīng)用。19、流水CPU中的主要問(wèn)題相關(guān)， 相關(guān)和 相關(guān)；為此需采用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，才能保證流水暢通而不斷流。20、字節(jié)多路通道可允許多個(gè)設(shè)備進(jìn)型操作，數(shù)據(jù)傳送單位 21、在計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)中，和 和在一起稱為CPU，而將CPU和 合在一稱為主機(jī)。22、并行I/O接口 和串行I/O接口 是兩個(gè)目前最具權(quán)威性和發(fā)展前景的準(zhǔn)接23、一位十進(jìn)制數(shù)，用BCD碼表示需位二進(jìn)制碼，用ASCII碼表示需要 位二進(jìn)制碼。24、存儲(chǔ) 并按 順序執(zhí)行，這是馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的工作原理。25、多媒體CPU是帶技術(shù)的處理器。它是一技術(shù)，特別適合于圖數(shù)據(jù)處理。三、名詞解釋題、存儲(chǔ)器：27、同步控制方式：28、無(wú)條件轉(zhuǎn)移：29、從設(shè)備：被主設(shè)備訪問(wèn)的設(shè)備。四、簡(jiǎn)答題30、在什么條件和什么時(shí)間，CPU可以響應(yīng)I/0的中斷請(qǐng)求？31、什么是程序計(jì)數(shù)器PC？為什么要設(shè)置PC寄存器？32、浮點(diǎn)數(shù)的階碼為什么通常采用移碼？33、說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。五、計(jì)算題34、一臺(tái)8位微機(jī)的地址總線為l6條，其RAM存儲(chǔ)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？35、某計(jì)算機(jī)的CPU主頻為500MHz，所連接的某外設(shè)的最大數(shù)據(jù)傳輸率為20KB/s，該外設(shè)接口中有一個(gè)16位的數(shù)據(jù)緩存器，相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間為500個(gè)時(shí)鐘周期。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：CPU用于該設(shè)備進(jìn)行輸入/輸出的時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比大約為多少？若該外設(shè)的最大數(shù)據(jù)傳輸率是2MB/s，則可否用中斷方式進(jìn)行輸入輸出？3630ms，平均等待時(shí)間為10ms，數(shù)據(jù)傳輸率為500B/ms10003000B“塊+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。另外，使用CPU更新信息所需時(shí)間為4ms，并且更新時(shí)間同輸入/輸出操作不相重疊。試問(wèn)：1）若磁盤機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，更新全部數(shù)據(jù)需要多少時(shí)間？六、綜合題37、在信號(hào)處理和科學(xué)的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)置矩陣的行和列是一個(gè)很重要的問(wèn)題。從局部性的角度來(lái)看，它也很有趣，因?yàn)樗囊媚Ｊ郊仁且孕袨橹鞯模彩且粤袨橹鞯?，例如，考慮下面的轉(zhuǎn)置函數(shù)：Tpedefintarraya[2][2]；2.3.voidtransposel（arraydst，arraysrc）4.{5. inti，j；6.for（i=0；i<2；1++）{7. for（j=0；j<2；j++）{8. dst[j][i]=src[i][j]；9. }10. }11.}假設(shè)在一臺(tái)具有如下屬性的機(jī)器上運(yùn)行這段代碼：sizeof（int）==4。src數(shù)組從地址0開始，dst數(shù)組從地址16開始（十進(jìn)制）。只有一個(gè)L1數(shù)據(jù)高速緩存，它是直接映射的、直寫、寫分配，塊大小為8個(gè)字節(jié)。這個(gè)高速緩存總的大小為16個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，一開始是空的。對(duì)src和dst數(shù)組的訪問(wèn)分別是讀和寫不命中的唯一來(lái)源。問(wèn)題如下：對(duì)每個(gè)row和colsrc[row][col]和dstfrow][col]的訪問(wèn)是命中（h）還（m），例如，讀src[0][0]dst[0][0]也不命中，并將結(jié)果填至下列表格中。對(duì)于一個(gè)大小為32數(shù)據(jù)字節(jié)的高速緩存，指明src和dst結(jié)果填至下列表格中。38、某程序中有如下循環(huán)代碼段p：“for（inti=0；i<N；i++）sum+=A[i]；”。假設(shè)編譯時(shí)變量sum和i分別分配在寄存器R1和R2中。常量N在寄存器R6中，數(shù)組A的首地址在寄存器R3中。程序段P起始地址為08048100H，對(duì)應(yīng)的匯編代碼和機(jī)器代碼見下表。M32bne式：OP為操作碼：Rs和Rd為寄存器編號(hào)：OFFSET為偏移量，用補(bǔ)碼表示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題，并說(shuō)明理由。M的存儲(chǔ)器編址單位是什么？已知sllA中每個(gè)元素占多少位？表中bne指令的OFFSET字段的值是多少？已知bne指令采用相對(duì)尋址方式，當(dāng)前，PC內(nèi)容為bne指令地址，通過(guò)分析題表中指令地址和bne指令內(nèi)容，推斷出bne指令的轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址計(jì)算公式。若M采用如下“”的5級(jí)指令流水線：IF（取指）、ID（譯碼及取數(shù)）、EXE（執(zhí)行）、MEM（訪存）、WB（寫回寄存器），且硬件不采取任何轉(zhuǎn)發(fā)措施，分支指令的執(zhí)行均引起3個(gè)時(shí)鐘周期的阻塞，則P中哪些指令的執(zhí)行會(huì)由于數(shù)據(jù)相關(guān)而發(fā)生流水線阻塞？哪條指令的執(zhí)行會(huì)發(fā)生控制冒險(xiǎn)？為什么指令1的執(zhí)行不會(huì)因?yàn)榕c指令5的數(shù)據(jù)相關(guān)而發(fā)生阻塞？3916128KB，按字編址。采用單字長(zhǎng)指令格式，指令各字段定義如圖所示。15 1211 65 0OPMxOPMxR1MdRd轉(zhuǎn)移指令采用相對(duì)尋址方式，相對(duì)偏移用補(bǔ)碼表示，尋址方式的定義見表尋址方式的定義000B001B010B011B尋址方式寄存器直接寄存器間接寄存器間接、自增相對(duì)助記符Rn（Rn）（Rn）+D（Rn）含義操作數(shù)=（Rn）操作數(shù)=（（Rn））操作數(shù)=（（Rn）），（Rn）+1→Rn轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址=（PC）+（Rn）回答下列問(wèn)題：該指令系統(tǒng)最多可有多少指令？該計(jì)算機(jī)最多有多少個(gè)通用寄存器？存儲(chǔ)地址寄存器（MAR）和存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器（MDR）至少各需要多少位？轉(zhuǎn)移指令的目標(biāo)地址范圍是多少？若操作碼0010B表示加法操作（add），寄存器R4和R5的編號(hào)分別為100B和101B，R4的內(nèi)容為1234H，R5的內(nèi)容為5678H，地址1234H中的內(nèi)容為5678H，地址5678H中的內(nèi)容為1234H，則匯編語(yǔ)句“add（R4），（R5）+”（逗號(hào)前為源操作數(shù)，逗號(hào)后為目的操作數(shù)）對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼是什么（用十六進(jìn)制表示）？該指令執(zhí)行后，哪些寄存器和存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容會(huì)改變？改變后的內(nèi)容是什么？參考答案一、選擇題、D、D、D4、B、D、A、A、C、C、B、C、A、B、A、D二、填空題16、程序地址17、字向位向18、自動(dòng)控制人工智能19、資源數(shù)據(jù)控制20、傳輸字節(jié)21、運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器22、SCSIIEEE139423、4 724、程序地址25、MMX 多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)三、名詞解釋題26、存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，分為內(nèi)存和外存。27、同步控制方式：任何一條指令或指令中的任何一個(gè)微操作的執(zhí)行，都由事先確定且有統(tǒng)基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)的時(shí)序信號(hào)所控制的方式，叫做同步控制方式。28、無(wú)條件轉(zhuǎn)移：一種轉(zhuǎn)移指令類型，不管狀態(tài)如何，一律進(jìn)行轉(zhuǎn)移操作。29、從設(shè)備：被主設(shè)備訪問(wèn)的設(shè)備。四、簡(jiǎn)答題30、答：CPUI/01（EINT=1），且至少有一個(gè)中斷請(qǐng)求被查到，則在一條指令執(zhí)行完時(shí)，響應(yīng)中斷。31、答：pc通常是一個(gè)存放指令地址的寄存器，它通常具有計(jì)數(shù)功能：在計(jì)算機(jī)中，程序中大多數(shù)指令是按執(zhí)行的順序存放在存儲(chǔ)器中的，下一條指令的地址，就是上一條指令的地址加該指令的長(zhǎng)度。所以設(shè)置pc可以簡(jiǎn)化指令地址的形成；32、解析：假設(shè)采用n位數(shù)值位，由移碼的定義可知，有如下關(guān)系：[x]{

<2??，當(dāng)x<0時(shí)[x]移

≥2?? 當(dāng)x≥0時(shí)因此，正數(shù)的移碼一定大于負(fù)數(shù)的移碼，這個(gè)是移碼與原碼、補(bǔ)碼、反碼的一個(gè)重要區(qū)別。更重要的是，移碼具有如下性質(zhì)：當(dāng)x>y時(shí)，[x]>[y]移 移33、答：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為：微程序機(jī)器級(jí)，一般機(jī)器級(jí)（或稱機(jī)器語(yǔ)言級(jí)），操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語(yǔ)言級(jí)，高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。五、計(jì)算題34、解析：32KB存儲(chǔ)空間共占用15條地址線，若32KB的存儲(chǔ)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(chǔ)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(huì)跟著發(fā)生變化。35、解析：因?yàn)樵撏庠O(shè)接口中有一個(gè)16位數(shù)據(jù)緩存器，所以，若用中斷方式進(jìn)行輸入/出，可以每16位進(jìn)行一次中斷請(qǐng)求，因此，中斷請(qǐng)求的時(shí)間間隔為2B/20KB/s=100μs.對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間為：（1/500MHz）×500=1??s。因?yàn)橹袛囗憫?yīng)過(guò)程就是執(zhí)行條隱指令的過(guò)程，所用時(shí)間相對(duì)于中斷處理時(shí)間（執(zhí)行中斷服務(wù)程序的時(shí)間）而言，幾乎可以忽略不計(jì)，因而整個(gè)中斷響應(yīng)并處理的時(shí)間大約為1??s多一若用中斷方式進(jìn)行該設(shè)備的輸入/輸出，則該設(shè)備持續(xù)上作期間，CPU用于該設(shè)備進(jìn)行輸入/輸出的時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比大約為1/100=1%。2MB/s106×2B/2MB=1??s。而整個(gè)中斷響應(yīng)并處理的時(shí)間大約為1??s多一點(diǎn)，中斷請(qǐng)求的間隔時(shí)間小于中斷響應(yīng)和處理時(shí)間，即中斷處理還未結(jié)束就會(huì)有該外設(shè)新的中斷到來(lái)，因此不可以用中斷方式進(jìn)行該外設(shè)的輸入輸出36、解析：由于數(shù)據(jù)塊是隨機(jī)存放的，因此每取出或?qū)懭胍粔K均要定位。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間=3000B÷500B/ms=6ms.更新全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間=2×1000×（平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，間）+1000×CPU更新信息時(shí)間=2×1000×（30+10+6）+1000×4=96000ms=96s磁盤機(jī)旋轉(zhuǎn)速度提高一倍后，平均等待時(shí)間為5ms。數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍，即1000B/ms.數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間變?yōu)?000÷1000B/ms=3ms。更新全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間=2×1000×（30+5+3）+1000×4=80000ms=80s六、綜合題37、解析：解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是想象出如圖所示的關(guān)系圖。注意：每個(gè)高速緩存行只包含數(shù)組的一個(gè)行，高速緩存正好只夠保存一個(gè)數(shù)組，而且對(duì)王所有isrc和dst的行i都映射到同一個(gè)高速緩存行（0%2=0，1%2=1，2%2=0，3%2=1）。因?yàn)楦咚倬彺娌粔蛱?，不足以容納這兩個(gè)數(shù)組，所以對(duì)一個(gè)數(shù)組的引用總是驅(qū)逐出另一個(gè)數(shù)組的有用的行。具體過(guò)程如下：dst[j][i]=src[i][j]語(yǔ)包先訪問(wèn)src[i][i]再將其存儲(chǔ)到dst[j][i]說(shuō)明如下：①訪問(wèn)src[0][0]，不命中，將src[0]調(diào)入高速緩存的Line0。②訪問(wèn)dst[0][0]，不命中，將dst[0]調(diào)入高速緩存的Line0，換出src[0]。③訪問(wèn)src[0][1]，不命中，將src[0]調(diào)入高速緩存的Line0，換出dst[0]。④……32B始時(shí)的不命中。關(guān)系如圖所示。38、解答：該題為計(jì)算機(jī)組成原理科目的綜合題型，涉及指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)管理以及CPU三個(gè)部分內(nèi)容，考生應(yīng)注意各章節(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系，才能更好的把握當(dāng)前考試的趨勢(shì)。M324B，觀察表中各指令的444B1B，所以該計(jì)算機(jī)是按字節(jié)編址的。在二進(jìn)制中某數(shù)左移兩位相當(dāng)于以乘四，由該條件可知，數(shù)組間的數(shù)據(jù)間隔為4個(gè)地址單位，而計(jì)算機(jī)按字節(jié)編址，所以數(shù)組A中每個(gè)元素