2021年浙大寧波理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計算機(jī)組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年浙大寧波理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計算機(jī)組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、假設(shè)某指令的一個操作數(shù)采用變址尋址方式，變址寄存器中的值為007CH，地址007CH中的內(nèi)容為0124H，指令中給出的形式地址為B000H，地址B000H中的內(nèi)容為C000H，則該操作數(shù)的有效地址為（）。A.B124HB.Cl24HC.B07CHD.CO7CH2、假定編譯器對C源程序中的變量和MIPS中寄存器進(jìn)行了以下對應(yīng)：變量f、g、h、i、i分別對應(yīng)給寄存器$s0，$s1，$s2，$s3，$s4，并將一條C賦值語句編譯后生成如下匯編代碼序列：add$s0,$s1,$s2，add$t1,$s3,$s4sub$s0,$t0,$t1請問這條C賦值語句是（）。A.f=（g+i）-（h+i）B.f=（g+j）-（h+i）C.f=（g+h）-（j+i）D.f=（j+i）-（g+h）3、串行運(yùn)算器結(jié)構(gòu)簡單，其運(yùn)算規(guī)律是（）。A.由低位到高位先行進(jìn)行進(jìn)位運(yùn)算B.由低位到高位先行進(jìn)行借位運(yùn)算C.由低位到高位逐位運(yùn)算D.由高位到低位逐位運(yùn)算4、用海明碼對長度為8位的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢/糾錯時，若能糾正一位錯，則校驗(yàn)位數(shù)至少為（）。A.2B.3C.4D.55、在浮點(diǎn)機(jī)中，（）是隱藏的。A.階碼B.數(shù)符C.尾數(shù)D.基數(shù)6、主存按字節(jié)編址，地址從0A4000H到0CBFFFH，共有（）字節(jié)；若用存儲容量為32K×8位的存儲芯片構(gòu)成該主存，至少需要（）片。A.80K，2B.96K，2C.160K，5C.192K，57、某機(jī)器字長32位，存儲容量64MB，若按字編址，它的尋址范圍是（）。A.8MB.16MBC.16MD.8MB8、下列關(guān)于配備32位微處理器的計算機(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位微處理器的高A.I、ⅡB.I、ⅢC.I、ⅣD.I、IⅡ、Ⅳ9、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10、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11、總線寬度與下列（）有關(guān)。A.控制線根數(shù)B.數(shù)據(jù)線根數(shù)C.地址線根數(shù)D.以上都不對12、同步控制是（）。A.只適用于CPU控制的方式B.由統(tǒng)一時序信號控制的方式C.所有指令執(zhí)行時問都相同的方式D.不強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一時序信號控制的方式13、從一條指令的啟動到下一條指令啟動的時間間隔稱為（）A.時鐘周期B.機(jī)器周期C.節(jié)拍D.指令周期14、隱指令指（）。A.操作數(shù)隱含在操作碼中的指令B.在一個機(jī)器周期里完成全部操作的指令C.隱含地址碼的指令D.指令系統(tǒng)中沒有的指令15、在DMA傳送方式中，發(fā)出DMA請求的是（）。A.外部設(shè)備B.DMA控制器C.CPUD.主存二、填空題16、指令格式是指令用_______表示的結(jié)構(gòu)形式，通常格式中由操作碼字段和_______字段組成。17、雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于________存儲器結(jié)構(gòu)。前者采用________技術(shù)，后者采用________技術(shù)。18、閃速存儲器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及_______能力，因此作為_______用于便攜式電腦中。19、計算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類叫________，另一類叫________操作系統(tǒng)屬于________類。20、2000年，超級計算機(jī)最高浮點(diǎn)運(yùn)算速度達(dá)到每秒_______次，我國的_______號計算機(jī)的運(yùn)算速度達(dá)到3840億次，使我國成為_______之后第三個擁有高速計算機(jī)的國家。21、在計算機(jī)術(shù)語中，將______和______和在一起稱為CPU，而將CPU和______合在一起稱為主機(jī)。22、尋址方式按操作數(shù)的物理位置不同，多使用________型和________型，前者比后者執(zhí)行速度快。23、中斷處理過程可以嵌套進(jìn)行，_________的設(shè)備可以中斷_________的中斷服務(wù)程序。24、直接內(nèi)存訪問（DM）方式中，DM控制器從CPU完全接管對_______的控制，數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU，而直接在內(nèi)存和_______之間進(jìn)行。25、由于存儲器芯片的容量有限，所以往往需要在______和______兩方面進(jìn)行擴(kuò)充才能滿足實(shí)際需求。三、名詞解釋題26、小數(shù)端：27、并行傳輸：28、地址：29、CRT：四、簡答題30、試比較同步控制、異步控制和聯(lián)合控制的區(qū)別。31、中斷隱指令及其功能？32、什么是中斷允許觸發(fā)器？他有何作用？33、一個較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)包括哪幾類？五、計算題34、一個直接映射的Cache有128個字塊，主機(jī)內(nèi)存包含16K個字塊，每個塊有16個字，訪問Cache的時間是10ms，填充一個Cache字塊的時間是200ms，Cache的初始狀態(tài)為空。1）如果按字尋址，請定義主存地址字段格式，給出各字段的位寬；2）CPU從主存中依次讀取位置16~210的字，循環(huán)讀取10次，則訪問Cache的命中率是多少？3）10次循環(huán)中，CPU平均每次循環(huán)讀取的時間是多少？35、假設(shè)機(jī)器字長為16位，其中階碼6位（包含兩位階符），尾數(shù)10位（包含兩位數(shù)符）。已知十進(jìn)制數(shù)x=125，y=-18.125，試計算[x-y]補(bǔ)。（其結(jié)果用二進(jìn)制真值表示，舍入時采用0舍l入法）。36、現(xiàn)有64K×2位的存儲器芯片，欲設(shè)計具有同樣存儲容量的存儲器，應(yīng)如何安排地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目，使兩者之和最小，并說明有幾種解法。六、綜合題37、某計算機(jī)采用頁式虛擬存儲管理方式，按字節(jié)編址，虛擬地址為32位，物理地址為24位，頁大小為8KB:TLB采用全相聯(lián)映射；Cache數(shù)據(jù)區(qū)大小為64KB，按2路組相聯(lián)方式組織，主存塊大小為64B。存儲訪問過程的示意圖如圖所示。請回答下列問題。1）圖中字段A~G的位數(shù)各是多少？TLB標(biāo)記字段B中存放的是什么信息？2）將塊號為4099的主存塊裝入到Cache中時，所映射的Cache組號是多少？對應(yīng)的H字段內(nèi)容是什么？3）Cache缺失處理的時間開銷大還是缺頁處理的時間開銷大？為什么？4）為什么Cache可以采用直寫（WriteThrough）策略，而修改頁面內(nèi)容時總是采用回寫（WriteBack）策略？38、某計算機(jī)采用16位定長指令字格式，其CPU中有一個標(biāo)志寄存器，其中包含進(jìn)位/借位標(biāo)志CF、零標(biāo)志ZF和符號標(biāo)志NF。假定為該機(jī)設(shè)計了條件轉(zhuǎn)移指令，其格式如圖所示。其中，00000為操作碼OP；C、Z和N分別為CF、ZF和NF的對應(yīng)檢測位，某檢測位為l時表示需檢測對應(yīng)標(biāo)志，需檢測的標(biāo)志位中只要有一個為1就轉(zhuǎn)移，否則不轉(zhuǎn)移，例如，若C=l，Z=0，N=1，則需檢測CF和NF的值，當(dāng)CF=l或NF=1時發(fā)生轉(zhuǎn)移；OFFSET是相對偏移量，用補(bǔ)碼表示。轉(zhuǎn)移執(zhí)行時，轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址為（PC）+2+2×OFFSET；順序執(zhí)行時，下條指令地址為（PC）+2。請回答下列問題。1）該計算機(jī)存儲器按字節(jié)編址還是按字編址？該條件轉(zhuǎn)移指令向后（反向）最多可跳轉(zhuǎn)多少條指令？2）某條件轉(zhuǎn)移指令的地址為200CH，指令內(nèi)容如圖所示，若該指令執(zhí)行時CF=0，ZF=0，NF=1，則該指令執(zhí)行后PC的值是多少？若該指令執(zhí)行時CF=1，ZF=0，NF=0，則該指令執(zhí)行后PC的值又是多少？請給出計算過程。3）實(shí)現(xiàn)“無符號數(shù)比較小于等于時轉(zhuǎn)移”功能的指令中，C、Z和N應(yīng)各是什么？4）下圖是該指令對應(yīng)的數(shù)據(jù)通路示意圖，要求給出圖中部件①~③的名稱或功能說明39、采用微程序控制器的某計算機(jī)在微程序級采用兩級流水線，即取第i+1條微指令與執(zhí)行第i條微指令同時進(jìn)行。假設(shè)微指令的執(zhí)行時間需要40ns，試問：1）若控制存儲器選用讀出時間為30ns的ROM，在這種情況下微周期為多少？并畫出微指令執(zhí)行時序圖。2）若控制存儲器選用讀出時間為50ns的ROM，在這種情況下微周期為多少？并畫出微指令執(zhí)行時序圖。

參考答案一、選擇題1、C2、C3、C4、C5、D6、C7、C8、C9、A10、A11、B12、B13、D14、D15、A二、填空題16、二進(jìn)制代碼地址碼17、并行空間并行時間并行18、瞬時啟動固態(tài)盤19、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件20、1萬億神威美國、日本21、運(yùn)算器控制器存儲器22、RRRS23、優(yōu)先級高優(yōu)先級低24、總線I/O設(shè)備（或輸入輸出設(shè)備）25、存取時間存儲周期存儲器帶寬三、名詞解釋題26、小數(shù)端：將最低字節(jié)存到小地址位置.27、并行傳輸：每個數(shù)據(jù)位都需要單獨(dú)一條傳輸線，所有的數(shù)據(jù)位同時進(jìn)行傳輸。（在采用并行傳輸方式的總線中，除了有傳輸數(shù)據(jù)的線路外，還可以具有傳輸?shù)刂泛涂刂菩盘柕木€路，地址線用于選擇存儲單元和設(shè)備，控制線用于傳遞操作信號）28、地址：給主存器中不同的存儲位置指定的一個二進(jìn)制編號。29、CRT：陰極射線管，顯示器的一種。四、簡答題30、答：同步控制方式：任何一條指令或指令中任何一個微操作的執(zhí)行都是事先確定的，并且都是受統(tǒng)基準(zhǔn)時標(biāo)的時序信號所控制的方式。異步控制方式：不存在基準(zhǔn)時標(biāo)信號，沒有固定的周期節(jié)拍和嚴(yán)格的時鐘同步，執(zhí)行每條指令和每個操作需要多少時間就占用多少時間。聯(lián)合控制方式：是前兩者的相結(jié)合。對各種不同指令的微操作實(shí)行大部分統(tǒng)一，小部分區(qū)分對待的方法。31、答：中斷隱指令是在機(jī)器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護(hù)程序斷點(diǎn)、尋找中斷服務(wù)程序的入口地址、關(guān)中斷等功能。32、答：中斷允許觸發(fā)器是CPU中斷系統(tǒng)中的一個部件，他起著開關(guān)中斷的作用（即中斷總開關(guān)，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開關(guān)）。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、計算題34、解析：1）按字尋址，每個塊有16個字，故字塊內(nèi)地址為4位。Cache有128個字塊，故Cache字塊地址為8位。主存包含16K個字塊，故主存地址總共14位。則主存字塊標(biāo)記位數(shù)為14-8-4=2位。2）Cache中每個塊16個字，故16~210位置的字，按照直接映射可分別放入Cache的第1~13塊。由于Cache的初始狀態(tài)為空，循環(huán)讀取10次時，第一次循環(huán)第16、32、48、64、…、208位置的字均末命中，共13次，其他位置均命中，后面9次循環(huán)每個字都命中。故Cache的命中率為1-13/（195×10）=99.3%。3）第一次循環(huán)需要填充Cache13次，訪問Cache195-13=182次，總時間為200ns×13+10ns×182=4420ms。其余9次循環(huán)只需訪問Cache195次，總時間為195×10ns×9=17550ns。故平均訪問時間為（17550ns+4420ns）/10=2197ns。35、64.解析：首先將x和y轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)x=125=0.11111010×2011y=-18.125=-0.10010001×20101由于jx=00，0111，因此[jx]補(bǔ)=00，0111，同理[-jy]補(bǔ)=11，1011故[jx]補(bǔ)=00，0111；00.11111010[-jy]補(bǔ)=00，0101；11.01101111下面可以按照5個步驟來做：1)對階。求階差：[?j]補(bǔ)=[jx]補(bǔ)-[jx]補(bǔ)=[jx]補(bǔ)+[-jy]補(bǔ)。所以y的階碼要低2，故應(yīng)該y向x對齊，y尾數(shù)需要右移兩位，階碼加2，如下：[y]補(bǔ)=000111，11.110110112）2)尾數(shù)求差。00.11111010+00.00100101（這里加的是y尾數(shù)的負(fù)數(shù)補(bǔ)碼）01.00011111即[x-y]補(bǔ)=00，0111；01.00011111。3）規(guī)格化。尾數(shù)出現(xiàn)01.×××…x，說明需要右規(guī)一次即可，階碼加1，最后可得[x-y]補(bǔ)=00，1000；00.100011111（加了下畫線的1為右規(guī)丟棄的1）4）舍入處理。山于右規(guī)低位丟1，因此尾數(shù)末位加1，即尾數(shù)變?yōu)?0.10010000。5）溢出判斷。最后階符為00，沒有溢出，最后應(yīng)將[x-y]補(bǔ)=001000，00.10010000轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制真值，即500x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=1001000036、解析：不妨設(shè)地址線和數(shù)據(jù)線的數(shù)目分別為x和y。只需要滿足2x×y=64K×2，有如下方案：當(dāng)y=l時，x=17：當(dāng)y=2時，x=16；當(dāng)y=4時，x=15；當(dāng)y=8時，x=14。（可不用討論y等于3、5、6這些情況，不然x就沒法計算了）后面的就不用計算了，肯定比前面的引腳數(shù)目多。從以上分析可以看出，當(dāng)數(shù)據(jù)線為1或2時，地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目之和為18，達(dá)到最小，并且有兩種解答。六、綜合題37、解析：1）頁大小為8KB，頁內(nèi)偏移地址為13位，故A=B=32-l3=19；D=13；C=24-13=l1：主存塊大小為64B，故G=6。2路組相聯(lián)，每組數(shù)據(jù)區(qū)容量有64B×2=128B，共有64KB/128B=512組，故F=9：E=24-G-F=24-6-9=9。因而A=19，B=19，C=11，D=l3，E=9，F(xiàn)=9，G=6。TLB中標(biāo)記字段B的內(nèi)容是虛頁號，表示該TLB項(xiàng)對應(yīng)哪個虛頁的頁表項(xiàng)。2）塊號4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache組號是000000011B=3，對應(yīng)的H字段內(nèi)容為000001000B。3）Cache缺失帶來的開銷小，而處理缺頁的開銷大。因?yàn)槿表撎幚硇枰L問磁盤，而Cache缺失只訪問主存。4）因?yàn)椴捎弥睂懖呗詴r需要同時寫快速存儲器和慢速存儲器，而寫磁盤比寫主存慢得多，所以，在Cache——主存層次，Cache可以采用直寫策略，而在主存——外存（磁盤）層次，修改頁面內(nèi)容時總是采用寫回