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(wèn)Cache和主存，Cache訪問(wèn)命中，則主存訪問(wèn)失效；

Cache訪問(wèn)未命中，則等待主存訪問(wèn)】

A.0.833B.0.856C.0.958D.0.862

2、在一個(gè)容量為128KB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.3fH

3、下列關(guān)于進(jìn)制的說(shuō)法中正確的是（）。

L任何二進(jìn)制整數(shù)都可用十進(jìn)制表示

n.任何二進(jìn)制小數(shù)都可用十進(jìn)制表示

【n.任何十進(jìn)制整數(shù)都可用二進(jìn)制表示

nv.任何十進(jìn)制小數(shù)都可用二進(jìn)制表示

A.LmB.L口、mC.LU、H、IVD.U、IV

4、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(lái)的進(jìn)位

5、下列說(shuō)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)，。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(wú)論機(jī)器數(shù)采用何種碼表示，。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/。總線

7、下列關(guān)于總線仲裁方式的說(shuō)法中，正確的有（）。

L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

HL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.LIII,IVC.I,ILIVD.D,IILIV

8、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(yǔ)言，而且一次只能讀取、翻譯

并執(zhí)行源程序中的一行語(yǔ)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)間都相同的方式

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OPAiA2A3A4的功能為（Ai）OP（A2）-A3,且4給出下一條指令地

址，假設(shè)Ai，A2,A3,4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,5

13、在各種尋址方式中，指令的地址碼字段可能的情況有（）。

L寄存器編號(hào)

I【.設(shè)備端口地址

m,存儲(chǔ)器的單元地址

M數(shù)值

A.LnB.L口、mci、山D.L口、m、iv

14、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x480像素、65536色的圖片（采用無(wú)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（）。

A34.82S8.42.86sC.85.71SD.87.77S

二、填空題

16、CPU能直接訪問(wèn)和，但不能直接訪問(wèn)磁盤和光盤。

17、指令尋址的基本方式有兩種，方式和方式。

18、PQ總線采用仲裁方式，每一個(gè)PQ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、外國(guó)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

J'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(wèn)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)：

27s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(guò)程包括哪些操作步驟?

31、什么是中斷？請(qǐng)說(shuō)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(shuō)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(wèn)；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IMB,Cache容量為I6KB,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；

unsignedintzi=x=y；

unsignedintZ2=x+y：

intki=m-n；

intk2=m+n；

若編譯器編譯時(shí)將8個(gè)8位寄存器RI~R8分別分配至變量x、v、m、n、zi、Z2、

ki和IQ,則回答下列問(wèn)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Ri,Rs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ki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(wú)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(yǔ)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+二A[i]；〃。假設(shè)編譯時(shí)變量sum和i分別分配在寄存器RI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(jiàn)下表。

埒號(hào)研機(jī)器代碼匯編代碼注界

108048100HOOO22O8OHloop:sllR4.R2J(R2K<2R4

208048IO4H00083020HaddR4.R4,R3(R4HR3)R4

308048M8C850000H1南R5MR4)?R4)*0)R5

40X04810CHOO25OR2OHtddRl.RI.R5(RIHR5)R!

52042000IHaddR2,R2,I(R2)+lR2

6080481I4HI446FFFAHbnc勉,R6,loopiNR2)!=(R6)即。loop

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：

3】2625212016150

OPRsRdOFFSET

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。

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？己知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。

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）0

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(shuō)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(wèn)容量為8MB的主存？需增設(shè)哪些硬件？

參考答案

一、選擇題

1、D

2、B

3、B

4、D

5、B

6、A

7、B

8、C

9、D

10、B

11、D、

12、C

13、D

14、C

15、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(guò)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(guò)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

（3）CPU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

⑩返回主程序

31s答：在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過(guò)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，己處理隨機(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(guò)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：

國(guó)移<2\當(dāng)XV。口

國(guó)移N2"當(dāng)讓?？?/p>

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)，［xQ［y］修

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，磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min,BP50r/so每轉(zhuǎn)傳送的數(shù)據(jù)為

8xlKB=8KB,所以數(shù)據(jù)傳輸率為8KBx50r/s=400KB/S.16位數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間二16

位/（400KB/5）=2B/（400KB/S）由于5”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。現(xiàn)在每完成一條指令的時(shí)間是2ns,則最大吞吐率等于l/2ns=5x108。

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/16x4B）,因此字塊地址位數(shù)為8位。主存容量1MB,說(shuō)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；

主存標(biāo)記組號(hào)塊內(nèi)地址

13位6位5位

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d主存的地址格式如下：

主.標(biāo)記組號(hào)塊內(nèi)地址

HP；

六、綜合題

37、解析;

1）寄存裕R1存儲(chǔ)的是134,轉(zhuǎn)換成：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90也寄存器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。?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D,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,kl=-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(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。

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)碼取值范困為-128~+127,Mk2-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。FFSET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0804811