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2021年成都師范學(xué)院計(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B(有答案)一、選擇題1464M×8DRAM芯片采用交叉編址方式構(gòu)成,3232double型變量x80400lAHx需要的存儲(chǔ)周期數(shù)是()。A.1 B.2 C.3 D.42、若數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式(小端存儲(chǔ)),則十六進(jìn)制數(shù)12345678H按自己地址由小到大依次存為()。A.12345678B.87654321C.78563412D.341278563、在浮點(diǎn)機(jī)中,()是隱藏的。A.階碼 數(shù)符 尾數(shù) D.基4、ALU屬于()。A.時(shí)序電路B.控制器C.組合邏輯電路D.寄存器5、一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)N可以用下式表示:N=mrme,其中,e=rcg;me:階碼的值,一般采用移碼或補(bǔ)碼,整數(shù);Tm:尾數(shù)的基;re:階碼的基;p:尾數(shù)長(zhǎng)度,這里的p不是指尾數(shù)的:進(jìn)制位數(shù),當(dāng)ra=16時(shí),每4個(gè)二進(jìn)制位表示一位尾數(shù);q:階碼長(zhǎng)度,由于階碼的基通常為2,因此,在一般情況下,q就是階碼部分的二進(jìn)制位數(shù)。研究浮點(diǎn)數(shù)表示方式的主要目的是用盡量短的字長(zhǎng)(主要是階碼字長(zhǎng)q和尾數(shù)字長(zhǎng)的和)實(shí)現(xiàn)盡可能大的表述范圍和盡可能高的表數(shù)精度。根據(jù)這一目的,上述6個(gè)參數(shù)中只有3個(gè)參數(shù)是浮點(diǎn)數(shù)表示方式要研究的對(duì)象,它們是()。A.m、e、rm B.、e、rm C.re、pq D.、p、6、在鏈?zhǔn)讲樵兎绞较?,若有N個(gè)設(shè)備,則()。A.只需一條總線請(qǐng)求線B.NC.視情況而定,可能一條,也可能N條D.以上說法都不對(duì)7、在計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式下,正確的描述是()??偩€設(shè)備的優(yōu)先級(jí)可變C.各設(shè)備的優(yōu)先級(jí)相等D.對(duì)硬件電路故障敏感8、某計(jì)算機(jī)主頻為1.2GHz,其指令分為4類,它們?cè)诨鶞?zhǔn)程序中所占比例及CPI如下表所示。該機(jī)的MIPS數(shù)是()。A.100B.200C.400D.6009、()可區(qū)分存儲(chǔ)單元中在放的是指令還是數(shù)據(jù)。A.存儲(chǔ)器運(yùn)算 C.用戶 控制器10、某計(jì)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(yè)式存儲(chǔ)管理,頁(yè)面大小為4KB,TLB(快表)采用全相聯(lián)映射,有4個(gè)頁(yè)表項(xiàng),內(nèi)容見下圖對(duì)虛擬地址03FFF180H進(jìn)行虛實(shí)地址變換的結(jié)果是()。A.0153180H B.0035180H C.TLB缺失 D.缺頁(yè)11、指令從流水線開始建立時(shí)執(zhí)行,設(shè)指令流水線把一條指令分為取指、分析、執(zhí)行三部分,且三部分的時(shí)間分別是2ns、2ns、Ins,則100條指令全部執(zhí)行完畢需要()。A.163ns B.183ns C.193ns D.203ns12、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 、Ⅳ13、在下列尋址中,()尋址方式需要先運(yùn)算再訪問主存。A.立即 變址 C.間接 直14、隱指令指()。操作數(shù)隱含在操作碼中的指令C.隱含地址碼的指令D.指令系統(tǒng)中沒有的指令15、下列選項(xiàng)中,用于設(shè)備和設(shè)備控制器(I/O接口)之間互連的接口標(biāo)準(zhǔn)是()。A.PCI B.USB C.AGP D.PCI-Express二、填空題16、軟磁盤和硬磁盤的 記錄方式基本相同,但在 和 上存在較大差別。17、計(jì)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、PCI總線采仲裁方式,每一個(gè)PCI設(shè)備都有獨(dú)立的總線請(qǐng)求和總線授權(quán)兩信號(hào)線與 相連。19、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20、多媒體CPU是帶技術(shù)的處理器,它是一種多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)技術(shù),特別適于 處理。21、在計(jì)算機(jī)術(shù)語中,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、總線同步定時(shí)協(xié)議中,事件出現(xiàn)在總線的時(shí)刻信號(hào)確定,總線周期的長(zhǎng)是 的。24、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)是利方法設(shè)計(jì) 的一門技術(shù)。25、DMA控制器訪采用以下三種方法、 、 三、名詞解釋題26、上溢:27、不歸零制NRZO:28、系統(tǒng)指令:29、控制存儲(chǔ)器的容量四、簡(jiǎn)答題30、敘述帶有Cache存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī),其CPU讀內(nèi)存一次的工作過程。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(chǎng)合。32、說明總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響。33、一個(gè)較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)包括哪幾類?五、計(jì)算題34、設(shè)有一個(gè)1MB容量的存儲(chǔ)器,字長(zhǎng)為32位,問:若按字節(jié)編址,地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為幾位?編址范圍為多大?若按半字編址,地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為幾位?編址范圍為多大?若按字編址,地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為兒位?編址范圍為多大?35、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?36、已知兩個(gè)實(shí)數(shù)x=-68,y=-8.25,它們?cè)贑語言中定義為float型變量,分別存放在寄存器A和B中。另外,還有兩個(gè)寄存器C和D。A、B、C、D都是32位寄存器。請(qǐng)問(要求用十六進(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?x和yC中,寄存器C中的內(nèi)容是什么?x和yD中,寄存器DfloatIEEE754單精度格式。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)很重要的問題。從局部性的角度來看,它也很有趣,因?yàn)樗囊媚J郊仁且孕袨橹鞯?,也是以列為主的,例如,考慮下面的轉(zhuǎn)置函數(shù):1.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)組的訪問分別是讀和寫不命中的唯一來源。問題如下:對(duì)每個(gè)row和colsrc[row][col]和dstfrow][col]的訪問是命中(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、現(xiàn)有4級(jí)流水線,分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、回寫4步操作,假設(shè)完成各部操作的時(shí)間依次為100ns,100ns,80ns,50ns。試問:流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少?試給出相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)的例子(假設(shè)在硬件上不采取措施),析第2條指令要推遲多少時(shí)間進(jìn)行才不會(huì)出錯(cuò)?3)如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn),至少需要推遲多少時(shí)間?39、在按字節(jié)編址的計(jì)算機(jī)M上,fl的部分源程序(陰影部分)與對(duì)應(yīng)的機(jī)器級(jí)代碼(包括指令的虛擬地址)如下:其中,機(jī)器級(jí)代碼包括行號(hào)、虛擬地址、機(jī)器指令和匯編指令。請(qǐng)回答下列問題計(jì)算機(jī)M是RISC還是CISC,為什么?fl的機(jī)器指令代碼共占多少字節(jié),要求給出計(jì)算過程。第20條指令cmp通過i減n-1實(shí)現(xiàn)對(duì)in-l的比較。執(zhí)行fl(0)過程中,當(dāng)i=0時(shí),cmp指令執(zhí)行后,進(jìn)/借位標(biāo)志CF的內(nèi)容是什么?要求給出計(jì)算過程。第23條指令shlpower*2運(yùn)算,在f2shl指令實(shí)現(xiàn)power*2運(yùn)算?為什么?參考答案一、選擇題、C、C、D、C、D、A、A8、C9、D10、A、D、C、B14、D15、B二、填空題16、存儲(chǔ)原理結(jié)構(gòu)性能17、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件18、集中式中央仲裁器19、真值偏移量20、MMX圖像數(shù)據(jù)21、運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器22、SCSIIEEE139423、總線時(shí)鐘固定24、軟件操作控制器25、停止CPU訪問周期挪用DMA和CPU交替訪內(nèi)三、名詞解釋題26、上溢:指數(shù)的絕對(duì)值太大,以至大于數(shù)據(jù)編碼所能表示的數(shù)據(jù)范圍,27、不歸零制NRZO:一種磁盤信息記錄方式,磁頭線圈上始終有電流,正向電流代表1,反向電流代表0。28、系統(tǒng)指令:改變計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)的指令.29、控制存儲(chǔ)器的容量取決于指令的數(shù)量,每條指令的微程序長(zhǎng)度和微指令代碼的利用率。四、簡(jiǎn)答題30、解析:CPU將內(nèi)存地址加載到地址總線,并發(fā)出讀信號(hào)。Cache從地址總線截取內(nèi)存地址,解析出該地址所在的內(nèi)存塊號(hào)。查閱主存Cache地址映射變換機(jī)構(gòu),若該主存塊已調(diào)入Cache,則為命中,進(jìn)入4),否則,轉(zhuǎn)入6)。將對(duì)應(yīng)的CacheCache地址,訪問Cache存儲(chǔ)體,同時(shí)阻斷主存的讀。由Cache讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線送往CPU。CPU。同時(shí)查閱Cache9)。啟動(dòng)CacheCache塊位置?!按蛲ā敝苯诱{(diào)度通路,將該主存塊調(diào)入Cache,并修改標(biāo)記。31、答:采用一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸?shù)姆Q為串行總線;并行總線采用多條線路進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù);串行總線使用于較長(zhǎng)的距離傳輸;并行總線適用于距離較短的高速傳輸;32、答:(1)最大存儲(chǔ)容量單總線系統(tǒng)中,最大內(nèi)存容量必須小于由計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)所決定的可能的地址總線。雙總線系統(tǒng)中,存儲(chǔ)容量不會(huì)受到外圍設(shè)備數(shù)量的影響指令系統(tǒng)雙總線系統(tǒng),必須有專門的I/0指令系統(tǒng)單總線系統(tǒng),訪問內(nèi)存和I/0使用相同指令33、答:包括:數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、程序控制指令、輸入輸出指令、堆棧指令、字符串指令、特權(quán)指令等。五、計(jì)算題34、解析:字長(zhǎng)為32位,若按半字編址,則每個(gè)存儲(chǔ)單元存放16位;若按字編址,則每個(gè)存儲(chǔ)單元存放32位。208位,編址范圍為00000H~FFFFFH。19位,數(shù)據(jù)寄存器為1600000H~7FFFFH。18位,數(shù)據(jù)寄存器為3200000H~3FFFFH。歸納總結(jié):主存容量確定后,編址單位越大,對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元數(shù)量就越少。因此,隨著編址單位的變大,地址寄存器的位數(shù)減少,數(shù)據(jù)寄存器的位數(shù)增加。其實(shí)這個(gè)可以這么來理解,醫(yī)院需要放置1000個(gè)床位,每個(gè)房間放的床位多了,需要的房間自然就少了。35、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。36、解析:floatIEEE754單精度格式。x=-68=-(1000100)2=-1.0001×26,符號(hào)位為l,階碼為127+6=128+5=(10000101)2,尾數(shù)為1.0001,所以小數(shù)部分為00010000000000000000000,合起來整個(gè)浮點(diǎn)數(shù)表示為11000010100010000000000000000000,寫成十六進(jìn)制為C2880000H。1,階碼為1.00001,所以小數(shù)部分為00001000000000000000000,合起來整個(gè)浮點(diǎn)數(shù)表示為11000001000001000000000000000000,寫成十六進(jìn)制為Cl040000H。兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)相加的步驟如下。①對(duì)階:Ex=10000101,Ey=10000010,則x [E-E]=[Ex]+[-Ey]=10000101+01111110=0000x 補(bǔ) 補(bǔ) 補(bǔ)yEx大于E,所以對(duì)y進(jìn)行對(duì)階。對(duì)階后,y=-0.00100001×26。y②尾數(shù)相加:x的尾數(shù)為-1.000100000000000000000,y的尾數(shù)為-0.00100001000000000000000。用原碼加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn),兩數(shù)符號(hào)相同,做加法,結(jié)果為-1.001100010000000000000000000。即x加y的結(jié)果為-1.00110001×24,所以符號(hào)位為1,尾數(shù)為00110001000000000000000,階碼為127+6=128+5,即10000101,合起來為11000010100110001000000000000000,轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制形式為C2988000H。所以寄存器C中的內(nèi)容是C2988000H。兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)相減的步驟同加法,對(duì)階的結(jié)果也一樣,只是尾數(shù)相減。尾數(shù)相減:x的尾數(shù)為-1.00010000000000000000000,y的尾數(shù)為-0.00100001000000000000000。用原碼減法運(yùn)算實(shí)現(xiàn),兩數(shù)符號(hào)相同,做減法。符號(hào)位取大數(shù)的符號(hào),為1:數(shù)值部分為大數(shù)加小數(shù)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼,即1.00010000000000000000000+1.11011111000000000000000=0.111011110000000000000002x減y的結(jié)果為-0.11101111×26=-1.1101111×25,所以符號(hào)位為1,尾數(shù)為11011110000000000000000,階碼為127+5=128+4=(10000100),合起2來為11000010011011110000000000000000,轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制形式為C26F0000H。所以寄存器D中的內(nèi)容是C26F0000H。六、綜合題37、解析:解決這個(gè)問題的關(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。具體過程如下:dst[j][i]=src[i][j]語包先訪問src[i][i]再將其存儲(chǔ)到dst[j][i]說明如下:①訪問src[0][0],不命中,將src[0]調(diào)入高速緩存的Line0。②訪問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src[0][1],不命中,將src[0]調(diào)入高速緩存的Line0,換出dst[0]。④……32B時(shí),它足夠大,能容納這兩個(gè)數(shù)組。因此所有不命中都是開始時(shí)的不命中。關(guān)系如圖所示。38、解析:流水線操作的時(shí)鐘周期T應(yīng)按4T=100ns.ADDR1,R2,R3(R2)+(R3)→R1(將寄存器R2和R3的內(nèi)容相加存儲(chǔ)到寄存器RI)SUBR4,R1,R5(R1)-(R5)→R4(將寄存器R1的內(nèi)容減去寄存器R5的內(nèi)容,并將相減的結(jié)果存儲(chǔ)到寄存器R4)分析如下:首先這兩條指令發(fā)生寫后讀(RAW)相關(guān)。兩條指令在流水線中的
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