2021年臺(tái)州科技職業(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B(有答案)

2021年臺(tái)州科技職業(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B（有答案）一、選擇題1、某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)由Cache一主存系統(tǒng)構(gòu)成，Cache的存取周期為10ms，主存的存取周期為50ms。在CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，Cache完成存取的次數(shù)為4800次，主存完成的存取次數(shù)為200次，該Cache一主存系統(tǒng)的效率是（）。【注：計(jì)算機(jī)存取時(shí)，同時(shí)訪問Cache和主存，Cache訪問命中，則主存訪問失效；Cache訪問未命中，則等待主存訪問】A.0.833B.0.856C.0.958D.0.8622、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.3HB.7HC.7HD.3fH3、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、ⅢB.I、Ⅱ、ⅢC.I、Ⅱ、Ⅲ、ⅣD.Ⅱ、IV4、并行加法器中，每位全和的形成除與本位相加兩數(shù)數(shù)值位有關(guān)外，還與（）有A.低位數(shù)值大小B.低位數(shù)的全和C.高位數(shù)值大小D.低位數(shù)送來的進(jìn)位5、下列說法正確的是（）。A.當(dāng)機(jī)器采用補(bǔ)碼表示時(shí)，0有兩種編碼方式B.當(dāng)機(jī)器采用原碼表示時(shí)，0有兩種編碼方式C.當(dāng)機(jī)器采用反碼表示時(shí)，0有一種編碼方式D.無論機(jī)器數(shù)采用何種碼表示，0都有兩種編碼方式6、按數(shù)據(jù)傳送格式，總線常被劃分為（）。A.并行總線與串行總線B.同步總線與異步總線C.系統(tǒng)總線與外總線D.存儲(chǔ)總線與I/O總線7、下列關(guān)于總線仲裁方式的說法中，正確的有（）。I.獨(dú)立請(qǐng)求方式響應(yīng)時(shí)間最快，是以增加處理器開銷和增加控制線數(shù)為代價(jià)的II.計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式下，有，根總線請(qǐng)求（BR）線和一根設(shè)備地址線，若每次計(jì)數(shù)都從0開始，則設(shè)備號(hào)小的優(yōu)先級(jí)高III.鏈?zhǔn)讲樵兎绞綄?duì)電路故障最敏感IV.分布式仲裁控制邏輯分散在總線各部件中，不需要中央仲裁器A.III，IVB.I，III，IVC.I，II，IVD.II，III，IV8、只有當(dāng)程序要執(zhí)行時(shí)，它才會(huì)去將源程序翻譯成機(jī)器語言，而且一次只能讀取、翻譯并執(zhí)行源程序中的一行語句，此程序稱為（）。A.目標(biāo)程序B.編譯程序C.解釋程序D.匯編程序9、下列描述中，正確的是（）。A.控制器能理解、解釋并執(zhí)行所有指令以及存儲(chǔ)結(jié)果B.所有數(shù)據(jù)運(yùn)算都在CPU的控制器中完成C.ALU可存放運(yùn)算結(jié)果D.輸入、輸出裝置以及外界的輔助存儲(chǔ)器稱為外部設(shè)備10、同步控制是（）。A.只適用于CPU控制的方式B.由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制的方式C.所有指令執(zhí)行時(shí)問都相同的方式D.不強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制的方式11、微指令操作控制字段的每一位代表一個(gè)控制信號(hào)，這種微程序的控制方式叫作（）A.字段直接編碼B.字段間接編碼C.混合編碼D.直接編碼12、四地址指令OPA1A2A3A4的功能為（A1）OP（A2）一A3，且A4給出下一條指令地址，假設(shè)A1，A2，A3，A4都為主存儲(chǔ)器地址，則完成上述指令需要訪存（）次。A.2B.3C.4D.513、在各種尋址方式中，指令的地址碼字段可能的情況有（）。I.寄存器編號(hào)Ⅱ.設(shè)備端口地址Ⅲ.存儲(chǔ)器的單元地址Ⅳ.數(shù)值A(chǔ).I、ⅡB.I、Ⅱ、ⅢC.I、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ、IV14、中斷響應(yīng)是在（）A.一條指令執(zhí)行開始B.一條指令執(zhí)行中間C.一條指令執(zhí)行之術(shù)D.一條指令執(zhí)行的任何時(shí)刻15、傳輸一幅分辨率為640像素×480像素、65536色的圖片（采用無壓縮方式），假設(shè)采用數(shù)據(jù)傳輸速度為56kbit/s，大約需要的時(shí)間是（）。A.34.82sB.42.86sC.85.71sD.87.77s二、填空題16、CPU能直接訪問_______和_______，但不能直接訪問磁盤和光盤。17、指令尋址的基本方式有兩種，______方式和______方式。18、PCI總線采用_______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)兩條信號(hào)線與_______相連。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、多媒體CPU是帶有_______技術(shù)的處理器，它是一種多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)技術(shù)，特別適合于_______處理。21、通道是一個(gè)特殊功能的______，它有自己的______專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制。22、閃速存儲(chǔ)器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及_______能力，因此作為_______用于便攜式電腦中。23、流水CPU中的主要問題是________相關(guān)、________相關(guān)和________相關(guān)，為此需要采用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，才能保證流水暢通而不斷流。24、為了運(yùn)算器的高速性，采用了________進(jìn)位，________乘除法，________等并行技術(shù)措施。25、漢字的________、________、________是計(jì)算機(jī)用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途的編碼。三、名詞解釋題26、尾數(shù)：27、統(tǒng)一編址：28、系統(tǒng)指令：29、總線協(xié)議：四、簡(jiǎn)答題30、中斷處理過程包括哪些操作步驟？31、什么是中斷？請(qǐng)說明它的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。32、浮點(diǎn)數(shù)的階碼為什么通常采用移碼？33、說明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。五、計(jì)算題34、假設(shè)磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min，分8個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)存儲(chǔ)1KB，主存與磁盤存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送的寬度為16位（即每次傳送16位）。假設(shè)一條指令最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間為25s。試問：是否可采用一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)響應(yīng)DMA請(qǐng)求的方案，為什么？若不行，應(yīng)采用什么方案？35、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。36、設(shè)主存容量為lMB，Cache容量為l6KB，每字塊有16個(gè)字，每字32位，且按字節(jié)編址。1）若Cache采用直接映射，試求主存地址字段中各段的位數(shù)。2）若Cache采用4路組相聯(lián)映射，試求主存地址字段中各段的位數(shù)。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）：1）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（用十六進(jìn)制表示）？2）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）？3）上述程序段涉及帶符號(hào)整數(shù)加/減、無符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算，這4種運(yùn)算能否利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)？簡(jiǎn)述理由。4）計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何判斷帶符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算的結(jié)果是否發(fā)生溢出？上述程序段中，哪些帶符號(hào)整數(shù)運(yùn)算語句的執(zhí)行結(jié)果會(huì)發(fā)生溢出？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。執(zhí)行上述代碼的計(jì)算機(jī)M采用32位定長(zhǎng)指令字，其中分支指令bne采用如下格式：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)回答下列問題，并說明理由。1）M的存儲(chǔ)器編址單位是什么？2）已知sll指令實(shí)現(xiàn)左移功能，數(shù)組A中每個(gè)元素占多少位？3）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。4）若M采用如下“按序發(fā)射、按序完成”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？39、某機(jī)器采用一地址格式的指令系統(tǒng)，允許直接和間接尋址（機(jī)器按字尋址）。機(jī)器配有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及變址寄存器R。和基址寄存器Ra，均為16位。1）若采用單字長(zhǎng)指令，共能完成105種操作，則指令可直接尋址的范圍是多少？一次間接尋址的范圍又是多少？2）若采用雙字長(zhǎng)指令，操作碼位數(shù)及尋址方式不變，則指令可直接尋址的范圍又是多少？畫出其指令格式并說明各字段的含義。3）若存儲(chǔ)字長(zhǎng)不變，可采用什么方法訪問容量為8MB的主存？需增設(shè)哪些硬件？

參考答案一、選擇題1、D2、B3、B4、D5、B6、A7、B8、C9、D10、B11、D、12、C13、D14、C15、D二、填空題16、cache主存17、字向位向18、集中式中央仲裁器19、外存數(shù)據(jù)通信過程控制20、MMX圖像數(shù)據(jù)21、處理器指令和程序22、瞬時(shí)啟動(dòng)固態(tài)盤23、資源數(shù)據(jù)控制24、先行陣列流水線25、輸入編碼內(nèi)碼字模碼三、名詞解釋題26、尾數(shù)：在浮點(diǎn)數(shù)據(jù)編碼中，表示數(shù)據(jù)有效值的代碼。27、統(tǒng)一編址：就是將外圍設(shè)備中的控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和內(nèi)存單元一起編排地址。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、總線協(xié)議：總線通信同步方式規(guī)則，規(guī)定實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩〞r(shí)規(guī)則。四、簡(jiǎn)答題30、答：中斷處理過程如下：⑴設(shè)備提出中斷請(qǐng)求；⑵當(dāng)一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)CPU響應(yīng)中斷⑶CPU設(shè)置“中斷屏蔽”標(biāo)志，不再響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求⑷保存程序斷點(diǎn)（PC）⑸硬件識(shí)別中斷源（移到中斷服務(wù)子程序入口地，址）⑹用軟件方法保存CPU現(xiàn)場(chǎng)⑺為設(shè)備服務(wù)⑻恢復(fù)CPU現(xiàn)場(chǎng)⑼“中斷屏蔽”標(biāo)志復(fù)位，以便接收其它設(shè)備中斷請(qǐng)求⑽返回主程序31、答：在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過程中，cpu接到跟緊急的服務(wù)請(qǐng)求而暫停執(zhí)行的現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)而去執(zhí)行終端服務(wù)程序，已處理隨機(jī)事件，執(zhí)行完畢后又恢復(fù)源程序的執(zhí)行；主要特點(diǎn)：隨機(jī)性，通過執(zhí)行程序處理隨機(jī)事件；使用于中低速的NO管理，已處理隨機(jī)事件；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]移>[y]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)器語言級(jí)），操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語言級(jí)，高級(jí)語言級(jí)。五、計(jì)算題34、解析：磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min，即50r/s。每轉(zhuǎn)傳送的數(shù)據(jù)為8×1KB=8KB，所以數(shù)據(jù)傳輸率為8KB×50r/s=400KB/s.16位數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間=16位/（400KB/s）=2B/（400KB/s）=5μs。由于5μs遠(yuǎn)小于25s，因此不能采用一條指令執(zhí)行結(jié)束響應(yīng)DMA的請(qǐng)求方案。應(yīng)采用每個(gè)CPU機(jī)器周期末查詢及響應(yīng)DMA的請(qǐng)求方案。35、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。36、解析：1）若Cache采用直接映射。由于每個(gè)字塊含有16個(gè)字（64B），且按字節(jié)編址，因此字塊內(nèi)的位數(shù)（塊內(nèi)地址位數(shù)）為6位。另外，由于Cache中含有256個(gè)塊（16KB/16×4B），因此字塊地址位數(shù)為8位。主存容量1MB，說明總位數(shù)為20位，因此主存字塊標(biāo)記位數(shù)為20-6-8=6位。主存的地址格式如下：2）若Cache采用4路組相聯(lián)映射。同理，塊內(nèi)地址位數(shù)為6位。由于采用4路組相聯(lián)映射，即每組4塊，因此一共有64組，即組號(hào)需要6位。很容易得到主存字塊標(biāo)記位數(shù)為20-6-6=8位。主存的地址格式如下：六、綜合題37、解析：1）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，因此無符號(hào)整數(shù)能表示的范圍為0～255，而x+y=380，故溢出。2）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。3）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。4）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)。1）已知計(jì)算機(jī)M采用32位定長(zhǎng)指令字，即一條指令占4B，觀察表中各指令的地址可知，每條指令的地址差為4個(gè)地址單位，即4個(gè)地址單位代表4B，一個(gè)地址單位就代表了1B，所以該計(jì)算機(jī)是按字節(jié)編址的。2）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)元素占4B。3）由表可知，bne指令的機(jī)器代碼為1446FFFAH，根據(jù)題目給出的指令格式，后2B的內(nèi)容為OFFSET字段，所以該指令的OFFSET字段為FFFAH，用補(bǔ)碼表示，值為-6.當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行到bne指令時(shí)，PC自動(dòng)加4，PC的內(nèi)容就為08048118H