2021年江漢大學(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B(有答案)

2021年江漢大學(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B（有答案）一、選擇題1、在一個(gè)容量為l28KB的SRAM存儲(chǔ)器芯片上，按字長(zhǎng)32位編址，其地址范圍可從0000H到（）。A.3H B.7H C.7H D.3fH2、在全相聯(lián)映射、直接映射和組相聯(lián)映射中，塊沖突概率最小的是（）。A.全相聯(lián)映射 B.直接映C.組相聯(lián)映射 不一定3、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-14、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)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、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 7、總線按連接部件不同可分為（）。A.片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、通信總線B.數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線C.主存總線I/O總線、DMA總線D.ISA總線、VESA總線、PCI總線8、下列選項(xiàng)中，能縮短程序執(zhí)行時(shí)間的措施是（）。1.提高CPU時(shí)鐘頻Ⅱ.優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)對(duì)程序進(jìn)行編譯優(yōu)A.儀IⅡ B.僅I、Ⅲ 僅Ⅱ、I D.I、Ⅱ、Ⅲ9、下列關(guān)于配備32位微處理器的計(jì)算機(jī)的說法中，正確的是（）。該機(jī)器的通用寄存器一般為32位Ⅱ.該機(jī)器的地址總線寬度為32位Ⅲ.該機(jī)器能支持64位操作系統(tǒng)IV.一般來說，64位微處理器的性能比32位微處理器的A.I、Ⅱ B.IⅢ C.I、Ⅳ 、、Ⅳ102GHzCPI1.2P在該計(jì)算機(jī)上的指令條P4s，則運(yùn)PCPUCPU時(shí)間的百分比大約是（）。A.40% B.60% C.80% D.100%11、指令譯碼器進(jìn)行譯碼的是（）整條指令C.指令的地址D.指令的操作數(shù)字段12、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（）。A.程序計(jì)數(shù)器（PC）B.累加器（ACC）C.指令寄存器（IR）D.地址寄存器（MAR）133Atl0條指令，則需要的時(shí)間為（）。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、在統(tǒng)一編址的方式下，存儲(chǔ)單元和I/O設(shè)備是靠（）米區(qū)分的。A.不同的地址碼B.不同的地址線C.不同的指令D.二、填空題16、RISC機(jī)器一定但后者不一定是RISC機(jī)器，奔騰機(jī)屬機(jī)器17、主存儲(chǔ)器容量通常以KB表示，其中K= ；硬盤容量通常以GB表示，其中G= 、從操作數(shù)的物理位置來說，可將指令歸結(jié)為三種類型：存儲(chǔ)-存儲(chǔ)器型 19、外圍設(shè)備大體分為輸入設(shè)備，輸出設(shè)備設(shè)備， 設(shè)備， 設(shè)備五大類。20、形成指令尋址的方式，稱為指令尋址方式，有順序?qū)ぶ穼ぶ穬煞N，使用 來跟蹤。21、計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類，另一類操作系統(tǒng)屬類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、虛擬存儲(chǔ)器指的層次，它給用戶提供了一個(gè)比實(shí)空間大的多 空間。24、為了運(yùn)算器的高速性，采用進(jìn)位乘除法， 等并行技術(shù)施。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26、軟件：27、數(shù)字化儀：28、頁(yè)表：29、機(jī)器周期：四、簡(jiǎn)答題30、I/0設(shè)備有哪些編址方式，各有何特點(diǎn)？31、簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制器的功能和執(zhí)行一條指令所需的步驟。32、指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，CPU如何從時(shí)間和空間上區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？33、什么是刷新存儲(chǔ)器？其存儲(chǔ)容量與什么因素有關(guān)？五、計(jì)算題34、設(shè)有主頻24MHz的CPU，平均每條指令的執(zhí)行時(shí)間為兩個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期由兩個(gè)時(shí)鐘周期組成，試求：機(jī)器的工作速度。解：35、用一個(gè)時(shí)鐘頻率為40MHzCPI、MIPS速率和程序的執(zhí)行時(shí)間（N條指令）。36、某Cache采用全相聯(lián)映射，且此Cache有16塊，每塊8個(gè)字，主存容量為216個(gè)字（按字尋址），Cache開始為空。Cache存取時(shí)間為40ns；主存與Cache間傳送8個(gè)字需要lus。計(jì)算Cache地址中標(biāo)記位數(shù)和塊內(nèi)地址位數(shù)。程序首先訪問主存單元20，21，22，…，45，然后重復(fù)訪問主存單元28，29，30，…，45四次（假設(shè)沒有命中Cache，將主存對(duì)應(yīng)塊一次全部讀入Cache中，且第一塊從0開始計(jì)數(shù)），試計(jì)算Cache的命中率。計(jì)算上述程序總的存取時(shí)間。六、綜合題37、假定在一個(gè)8位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行如下類C程序段：unsignedintx=134；unsignedinty=246；intm=x；intn=y；unsignedintz1=x-y；unsignedintz2=x+y；intkl=m-n；intk2=m+n；若編譯器編譯時(shí)將8個(gè)8位寄存器R1~R8分別分配至變量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，則回答下列問題（提示：帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示）：執(zhí)行上述程序段后，寄存器R1，R5和R6的內(nèi)容分別是什么（表示）？執(zhí)行上述程序段后，變量m和k1的值分別是多少（用十進(jìn)制表示）？上述程序段涉及帶符號(hào)整數(shù)加/減、無(wú)符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算，這否利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)？簡(jiǎn)述理由。計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何判斷帶符號(hào)整數(shù)加/序段中，哪些帶符號(hào)整數(shù)運(yùn)算語(yǔ)句的執(zhí)行結(jié)果會(huì)發(fā)生溢出？38、在一個(gè)8級(jí)中斷系統(tǒng)中，硬件中斷響應(yīng)從高到低的優(yōu)先順序是：1→2→3→4→5→6-7-8，設(shè)置中斷屏蔽寄存器后，中斷處理的優(yōu)先順序變?yōu)?→5→8→3→2→4→6→7。應(yīng)如何設(shè)置屏蔽碼？如果CPU5、67級(jí)3個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，中斷請(qǐng)求8在6沒有處理完以前到達(dá)，在處理8時(shí)中斷請(qǐng)求2又到達(dá)CPU，試畫出CPU響應(yīng)這些中斷的順序示意圖。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、B、A、B、C、D、B、A8、D?！?、C、B、B、A、C、D、A二、填空題16、流水CISC17、210 23018、寄存器一寄存器型寄存器一存儲(chǔ)器型19、外存數(shù)據(jù)通信過程控制20、跳躍程序計(jì)數(shù)器21、系統(tǒng)程序應(yīng)用程序系統(tǒng)程序22、SCSIIEEE139423、主存--外存主存虛擬地址24、先行陣列流水線25、MMX 多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)三、名詞解釋題26、軟件：由程序構(gòu)成的系統(tǒng)，分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。27、數(shù)字化儀：一種二維坐標(biāo)的輸入系統(tǒng)，主要用于輸入工程圖，包括一個(gè)游標(biāo)和一個(gè)圖形板。28、頁(yè)表：頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器管理用的地址映象表，其中包括每個(gè)頁(yè)的主存頁(yè)號(hào)、裝入位和訪問方式等。29、機(jī)器周期：指令執(zhí)行中每一步操作所需的時(shí)間。四、簡(jiǎn)答題30、答：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。統(tǒng)一編址是在主存地址中劃出一定的范圍作為I/0地址，這樣通過訪存指令即可實(shí)現(xiàn)對(duì)1/0的訪問。但主存的容量相應(yīng)減少了。獨(dú)立編址，I/0地址和主存是分開的，I/0地址不占主存空間，但訪存需專門的I/0指令。31、解析：控制器部件是計(jì)算機(jī)的五i大功能部件之一，其作用是向整機(jī)的每個(gè)部件（包括控制器部件木身）提供協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào)。計(jì)算機(jī)最本質(zhì)的功能是連續(xù)執(zhí)行指令，而每一條指令往往又要分成幾個(gè)執(zhí)行步驟才得以完成。因此又可以說，計(jì)算機(jī)控制器的基本功能是依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令和它所處的執(zhí)行步驟，形成（或稱得到）并提供出在這一時(shí)，刻整機(jī)各部件要用到的控制信號(hào)。執(zhí)行一條指令，要經(jīng)過讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令3個(gè)階段，控制器還要保證能按程序中設(shè)定的指令運(yùn)行次序，自動(dòng)地連續(xù)執(zhí)行指令序列。32從空間上講，從內(nèi)存讀出指令流流向控制器（指令寄存器）。從內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)流流向運(yùn)算器（通用寄存器）33、答：為了不斷提供刷新圖像的信號(hào)，必須把一頓圖像信息存儲(chǔ)在刷新存儲(chǔ)器，也叫視頻存儲(chǔ)器。其存儲(chǔ)容量由圖像灰度級(jí)決定。分辨率越高，灰度級(jí)越多，刷新存儲(chǔ)器容量越大五、計(jì)算題34、1）主頻為24MHz的意思是每秒中包含24M個(gè)時(shí)鐘周期，又因?yàn)閳?zhí)行一條指令需要4個(gè)時(shí)鐘周期，故機(jī)器每秒可以執(zhí)行的指令數(shù)為24M/4=6M條（600萬(wàn)條）。為24M/6=4M400萬(wàn)條。35、解：CPI即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序共包含4種指令，那么CPl就是這4種指令的數(shù)學(xué)期望，故CPl=1×60%+2×18%+4×12%+8×10%=2.24MIPS即每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令數(shù)。已知處理器的時(shí)鐘頻率為40MHz，即每秒包含40M個(gè)時(shí)鐘周期，故MIPS=40/CPl=40/2.24≈17.9程序執(zhí)行時(shí)間自然就等于程序包含的指令數(shù)×CP1x故程序執(zhí)行時(shí)間0s36、解析：Cache3位。由于采用的是全相聯(lián)映射，因此除去塊內(nèi)地址剩下的就是標(biāo)記位數(shù)。主存的標(biāo)記位數(shù)為16-3=13，故Cache的標(biāo)記位數(shù)為13位。首先，每塊包含8個(gè)字（8個(gè)主存單元），先訪問20號(hào)單元，如果Cache不命中（因?yàn)镃ache開始時(shí)為空），那么Cache就調(diào)入包含此單元的塊，此塊包含20、2122、23單元，當(dāng)接下來訪問21~2324號(hào)單元時(shí)又不命中，以此類推。當(dāng)訪問20、24、32、40號(hào)單元時(shí)，不命中。也就是說，一共訪問次數(shù)為26+18×4=984次不命中，Cache的命中率為98?4×100%=96%98已知CacheCache的時(shí)間、主存與Cache交換塊的時(shí)間，總的存取時(shí)間就很容易計(jì)算了，如下：40ns×98+4×l??s=7920ns有些考生認(rèn)為答案應(yīng)該是40ns×94+4×l??s=7760ms，因?yàn)橛?次沒有命中Cache，故沒有存取操作，僅僅是對(duì)比了標(biāo)記位而已，所以只需乘以94。解釋一下，如果Cache沒有命中，則CPU將會(huì)去主存取數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)從主存送往Cache，所以最終CPU還是得對(duì)Cache進(jìn)行98次的存取。六、綜合題寄存器R1存儲(chǔ)的是134，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為10000110B，即86H。寄存器R5存儲(chǔ)的是x-y的內(nèi)容，x-y=-112，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為10010000B，即90H。寄存器R6存儲(chǔ)的是x+y的內(nèi)容，x+y=380，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為101111100B（前面的進(jìn)位含棄），即7CH。由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，因此無(wú)符號(hào)整數(shù)能表示的范圍為0～255，而x+y=380，故溢出。m二進(jìn)制表示為10000110B，由于m是int型，因此最高位為符號(hào)位，可以得出m的原碼為11111010（對(duì)10000110除符號(hào)位取反加1），即-122。同理，n的二進(jìn)制表示為11110110B，故n的原碼為10001010，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制為-10。因此，k1=-122-（-10）=-112。參考答案：可以利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闊o(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)都是以補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)，所以運(yùn)算規(guī)則都是一樣的。但有一點(diǎn)需要考慮，由于無(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)的表示范圍是不一樣的，因此需要設(shè)置不一樣的溢出電路。至于內(nèi)部如何判斷溢出，可參考前面的總結(jié)。帶符號(hào)整數(shù)只有k2會(huì)發(fā)生溢出。分析：8位帶符號(hào)整數(shù)的補(bǔ)碼取值范圍為-128~+127，而k2-m+n=-122-10--132，超出范圍。而kl=-112，在范圍-128~+127之內(nèi)。38、解析：中斷屏蔽碼見表中斷處理示意圖如圖所示。5、6、7級(jí)中斷請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，CPU按響應(yīng)優(yōu)先順序首先執(zhí)行中斷服務(wù)程序⑤，在中斷⑤執(zhí)行完后回到現(xiàn)行程序，再按響應(yīng)優(yōu)先順序先進(jìn)入中斷服務(wù)程序④。由于中斷請(qǐng)求的處理優(yōu)先級(jí)，高于中斷④，因此中斷⑤被打斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序③。當(dāng)處理中斷③的過程中又有一個(gè)中斷請(qǐng)求②到達(dá)，由于②的優(yōu)先級(jí)低于中斷8，因此中斷服務(wù)程序③可繼續(xù)執(zhí)行。中斷8執(zhí)行完后問到被打斷的中斷⑤，但中斷③又被中斷請(qǐng)求②打斷，而進(jìn)入中斷服務(wù)程序②。中斷②執(zhí)行完后才回到中斷⑤，中斷⑤執(zhí)行完后回到現(xiàn)行程序，再按響應(yīng)優(yōu)先順序進(jìn)入中斷服務(wù)程序⑦。中斷⑦執(zhí)行完后回到現(xiàn)行程序，整個(gè)中斷處理完畢。39、解析：M為CISC。M的指令長(zhǎng)短不一，不符合RISC指令系統(tǒng)特點(diǎn)。fl96B。因?yàn)閒l的第一條指令pushebp所在的虛擬地址為00401020H，最后一條指令ret所在的虛擬地址為0040107FH，所以，l的機(jī)器代碼長(zhǎng)度為0040107FH-00401020H=60H=96B。CF=1。cmp指令實(shí)現(xiàn)i與n-l的比較功能，進(jìn)行的是減法運(yùn)算。在執(zhí)行fl（0）過程中，n=0，當(dāng)i=