2021年鄭州工業(yè)安全職業(yè)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A(有答案)

2021年鄭州工業(yè)安全職業(yè)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A（有答案）一、選擇題1“addxaddr，3”xaddrx對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元地址。若執(zhí)行該指令的計(jì)算機(jī)采用頁式虛擬存儲(chǔ)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(cuò)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(diǎn)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(jì)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)序邏輯電路組合而成11、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，采用頁式存儲(chǔ)管理，頁面大小為4KB，TLB（快表）采用全相聯(lián)映射，有4個(gè)頁表項(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(chǔ)器 存儲(chǔ)13、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(gè)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(jì)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(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、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、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20、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)屬于 類。22、閃速存儲(chǔ)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(gè)用戶共享主存時(shí)，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(shí)現(xiàn)。24、總線仲裁部件通過采策略或 策略，選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總的下次，接管總線控制權(quán)。25、存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)有存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間和 、三、名詞解釋題、運(yùn)算器：、微地址：28、ROM：29、溫徹斯特技術(shù)：四、簡答題30、說明計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢工作原理。31、以DMA方式實(shí)現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個(gè)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(jì)算題34、某計(jì)算機(jī)采用5級(jí)指令流水線，如果每級(jí)執(zhí)行時(shí)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(jì)算機(jī)的字長為32位，存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)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(qǐng)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(yùn)算結(jié)果是否正確？此時(shí)，溢出標(biāo)志（OF）、符號(hào)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(shí)，溢出標(biāo)志（OF）、符號(hào)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(duì)兩個(gè)帶符號(hào)整數(shù)的大小進(jìn)行比較？六、綜合題37、某16位計(jì)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(shí)現(xiàn)直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3種操作，控制信號(hào)為SRop，SR的輸出由信號(hào)SRout控制：ALU可實(shí)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(hào)為ALUop。請(qǐng)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(hào)ALUopSRop的位數(shù)至少各是多少？控制信號(hào)SRout所控制部件的名稱或作用是什么？端點(diǎn)①~⑨中，哪些端點(diǎn)須連接到控制部件的輸出端？~寫出連線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以正確表示數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向。MUX的一個(gè)輸入端是2？38、某計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)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(yùn)行到某一時(shí)刻時(shí)，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(hào)及標(biāo)記字段的內(nèi)容為十六進(jìn)制形式。請(qǐng)回答下列問題：虛擬地址共有幾位，哪幾位表示虛頁號(hào)？物理地址共有幾位？哪幾位表示頁框號(hào)（物人理頁號(hào)）？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(duì)應(yīng)的物理地址是什么？訪問該地址時(shí)是否Cache命中？要求說明理由。假定為該機(jī)配置一個(gè)4路組相連的TLB，該TLB共可存放8個(gè)頁表項(xiàng)，若其當(dāng)前內(nèi)容（十六進(jìn)制）如圖所示，則此時(shí)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(gè)20位基址寄存器，4個(gè)16位變址寄存器，16個(gè)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(gè)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(diǎn)。處理器完成哪一種操作所花時(shí)間最短？完成哪一種操作所花時(shí)間最長？第2指令的執(zhí)行時(shí)間有時(shí)會(huì)等于第3種指令的執(zhí)行時(shí)間嗎？下列情況中，每個(gè)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(dòng)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(shí)啟動(dòng)固態(tài)盤23、存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)域訪問方式24、優(yōu)先級(jí)公平主方25、存儲(chǔ)周期存儲(chǔ)器帶寬三、名詞解釋題26、運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)中完成運(yùn)算功能的部件，由ALU和寄存器構(gòu)成。27、微地址：微每時(shí)令在控制存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址。28、ROM：只讀存儲(chǔ)器，一種只能讀取數(shù)據(jù)不能寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(gè)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(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式工作原理：總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過BR線發(fā)出總線請(qǐng)求?？偩€控制器接到請(qǐng)求信號(hào)以后，在BS線為“0”的情況下讓計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各設(shè)備。每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求總線的設(shè)備相一致時(shí)，該設(shè)備置“1”BS線，獲得總線使用權(quán)，此時(shí)中止計(jì)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(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。計(jì)算機(jī)的并行處理技術(shù)可貫穿于信息加工的各個(gè)步驟和階段，概括起來，主要有三種形式：（1）時(shí)間并行：指時(shí)間重疊，在并行性概念中引入時(shí)間因素，讓多個(gè)處理過程在時(shí)間上相互錯(cuò)開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)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(jì)算機(jī)的處理速度。（3）時(shí)間并行+空間并行：指時(shí)間重疊和資源重復(fù)的綜合應(yīng)用，既采用時(shí)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(gè)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(shí)標(biāo)的時(shí)序信號(hào)所控制的方式。異步控制方式：不存在基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)信號(hào)，沒有固定的周期節(jié)拍和嚴(yán)格的時(shí)鐘同步，執(zhí)行每條指令和每個(gè)操作需要多少時(shí)間就占用多少時(shí)間。聯(lián)合控制方式：是前兩者的相結(jié)合。對(duì)各種不同指令的微操作實(shí)行大部分統(tǒng)一，小部分區(qū)分對(duì)待的方法。五、計(jì)算題34、44.解析：流水線的加速比指采用流水線技術(shù)時(shí)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(jí)數(shù)。吞吐率指每秒鐘能處理的指令數(shù)量。本題中計(jì)算機(jī)采用5級(jí)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(shí)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(jì)算中單位統(tǒng)一）按字節(jié)尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/8bit=lMB。按半字尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/16bit=512KB。按字尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/32bit=256KB。按雙字尋址時(shí)，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(duì)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(gè)加數(shù)的符號(hào)位相同，但與結(jié)果的符號(hào)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(gè)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(hào)標(biāo)志（SF），表示結(jié)果為整數(shù)。因?yàn)榻Y(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(hào)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(duì)應(yīng)的真值為+12，結(jié)果正確。③兩個(gè)加數(shù)的符號(hào)位相異一定不會(huì)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(hào)標(biāo)志（SF），表示結(jié)果為正數(shù)：因?yàn)榻Y(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(hào)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(shí)，C。為1，而帶符號(hào)數(shù)-68和80時(shí)，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(gè)帶符號(hào)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(huì)同時(shí)獲得兩個(gè)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(hào)ALUop至少需要33種操作，其操作控制信號(hào)SRop至少需要2位。信號(hào)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?yàn)槊織l指令的長度為16位，按字節(jié)編址，所以每條指令占用2個(gè)內(nèi)存單元，順序執(zhí)行時(shí)，下條指令地址為（PC）+2.MUX的一個(gè)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(hào)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(hào)。Cache3個(gè)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(hào)為前12001H=1。查表可知，其有效位為1，故在內(nèi)存中。虛頁號(hào)為l對(duì)應(yīng)頁框號(hào)為04H，故物理地址為04C60H。由于采用的是直接映射方式，因此對(duì)應(yīng)Cache行號(hào)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(gè)字段，如下：將024BACH轉(zhuǎn)成二進(jìn)制為000000100100101110101100，可以看出組號(hào)為0。標(biāo)記