2021年武漢工程大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年武漢工程大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、假設(shè)寄存器R200200300的地址單元中存放的內(nèi)容分別300400，則（）200。I.直接尋址200Ⅱ.寄存器間接尋址（R）Ⅲ.存儲器間接尋址（200）Ⅳ.寄存器尋址RA.I、IⅣ B.ⅡⅢ 、IV D.只有Ⅳ2、假設(shè)變址寄存器R1000H2000H1000H中的2000H2000H3000H3000H4000H，則變址尋址方式下訪問到的操作數(shù)是（）。A.1000H B.2000H C.3000H D.4000H3、當定點運算發(fā)生溢出時，應(yīng)（）。A.向左規(guī)格化B.向右規(guī)格化C.舍入處理D.發(fā)出出錯信息4、用海明碼對長度為8位的數(shù)據(jù)進行檢/糾錯時，若能糾正一位錯，則校驗位數(shù)至少為（）。A.2 B.3 C.4 5、下列說法正確的是（）。有兩種編碼方式有兩種編碼方式有一種編碼方式都有兩種編碼方式6、下面關(guān)于計算機Cache的論述中，正確的是（）。Cache是一種介于主存和輔存之間的存儲器，用于主存和輔存之間的緩沖存儲CacheCache中最近訪問過的字節(jié)Cache90%以上Cache中的信息必須與主存中的信息時刻保持一致7、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，2 B.96K，2 C.160K，5 C.192K，58、程序P在機器M上的執(zhí)行時間是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)行時間是（）。A.8.4s B.11.7s C.14s D.16.8s9、指令寄存器的位數(shù)取決（）。A.C.10、關(guān)于總線的敘述，下列說法正確的是（）。總線忙信號由總線控制器建立計數(shù)器定時查詢方式不需要總線同意信號請求方式、計數(shù)器查詢A.僅I、III B.僅II，III 僅III D.僅II11、下列有關(guān)總線定時的敘述中，錯誤的是（）。異步通信方式中，全互鎖協(xié)議最慢異步通信方式中，非互鎖協(xié)議的可靠性最差同步通信方式中，同步時鐘信號可由各設(shè)備提供半同步通信方式中，握手信號的采樣由同步時鐘控制12、某計算機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，采用頁式存儲管理，頁面大小為4KB，TLB（快表）采用全相聯(lián)映射，有4個頁表項，內(nèi)容見下圖對虛擬地址03FFF180H進行虛實地址變換的結(jié)果是（）。A.0153180H B.0035180H C.TLB缺失 D.缺頁13、在計算機體系結(jié)構(gòu)中，CPU內(nèi)部包括程序計數(shù)器（PC）、存儲器數(shù)據(jù)寄存器（MDR）、指令寄存器（IR）和存儲器地址寄存器（MAR）等。若CPU要執(zhí)行的指令為MOVRO，#100（即將數(shù)值100傳送到寄存器R0中），則CPU首先要完成的操作是（）。A.100RO B.100→MDR C.PC→MAR D.PC→IR14、中斷屏蔽字的作用是（）。A.暫停外設(shè)對主存的訪問B.C.暫停對一切中斷的處理D.暫停CPU對主存的訪問15IO711480個字符，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、計算機是計算結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是計算機不同于一般電設(shè)備的本質(zhì)所在。17、存儲器的技術(shù)指標有存儲容量、存取時間和 、18、按IEEE754標準，一個浮點數(shù)、 、 三個域組成。19、總線同步定時協(xié)議中，事件出現(xiàn)在總線的時刻信號確定，總線周期的長是 的。20、存儲 并按 順序執(zhí)行，這是諾依曼型計算機的工作原理。21、指令字長度、 、 三種形式。22、尋址方式按操作數(shù)的物理位置不同，多使型和 型，前者比后者行速度快。23、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。24、漢字、 、 是計算機用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不用途的編碼。25、計算機軟件一般分為兩大類：一類另一類叫 操作系統(tǒng)屬類。三、名詞解釋題26、PROM：27、主設(shè)備：、匯編語言：、向量地址：四、簡答題30、什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。31、簡述同步總線的定時方式。32、總線的一次信息傳送過程大致分哪幾個階段？33、什么叫機器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為什么說指令系統(tǒng)與機器的主要功能以及與硬件結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系？五、計算題34、將下列十進制數(shù)表示成浮點規(guī)格化數(shù)，階碼4位（包含一位階符），分別用補碼和移碼表示；尾數(shù)9位（包含一位數(shù)符），用補碼表示。1）27/64。2）-27/64。35、某計算機采用5級指令流水線，如果每級執(zhí)行時間是2ns，求理想情況下該流水線的加速比和吞吐率。36、已知兩個實數(shù)x=-68，y=-8.25，它們在C語言中定義為float型變量，分別存放在寄存器A和B中。另外，還有兩個寄存器C和D。A、B、C、D都是32位寄存器。請問（要求用十六進制表示二進制序列）：寄存器A和B中的內(nèi)容分別是什么？x和yC中，寄存器C中的內(nèi)容是什么？x和yD中，寄存器DfloatIEEE754單精度格式。六、綜合題37、某計算機存儲器按字節(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)運行到某一時刻時，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，圖中頁框號及標記字段的內(nèi)容為十六進制形式。請回答下列問題：號（物人理頁號）？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，則該虛擬地址對應(yīng)的物理地址是什么？訪問該地址時是否Cache命中？要求說明理由。假定為該機配置一個4路組相連的TLB，該TLB共可存放8個頁表項，若其當前內(nèi)容（十六進制）如圖所示，則此時虛擬地址024BACH所在的頁面是否在主存中？要求說明理由。38、某16位機器所使用的指令格式和尋址方式如圖所示，該機器有兩個20位基址寄存器，4個16位變址寄存器，16個16位通用寄存器。指令匯編格式中的S（源）、D（目標）都是通用寄存器，M是主存的一個單元，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。處理器完成哪一種操作所花時間最短？完成哪一種操作所花時間最長？第2指令的執(zhí)行時間有時會等于第3種指令的執(zhí)行時間嗎？下列情況中，每個十六進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）H39、某16位計算機的主存按字節(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，可實現(xiàn)直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3種操作，控制信號為SRop，SR的輸出由信號SRout控制：ALU可實現(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，控制信號為ALUop。請回答下列問題。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ALUopSRop的位數(shù)至少各是多少？控制信號SRout所控制部件的名稱或作用是什么？端點①~⑨中，哪些端點須連接到控制部件的輸出端？~寫出連線的起點和終點，以正確表示數(shù)據(jù)的流動方向。MUX的一個輸入端是2？參考答案一、選擇題、D、D、D、C、B、C、C、D9、B、D、C12、A、C、B、B二、填空題16、軟件系統(tǒng)17、存儲周期存儲器帶寬18、符號位階碼尾數(shù)19、總線時鐘固定20、程序地址21、單字長半字長雙字長22、RRRS23、外存數(shù)據(jù)通信過程控制24、輸入編碼（或輸入碼）內(nèi)碼（或機內(nèi)碼）字模碼25、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件三、名詞解釋題26、PROM：可編程的ROM，可以被用戶編程一次。27、主設(shè)備：獲得總線控制權(quán)的設(shè)備28、匯編語言：采用文字方式（助記符）表示的程序設(shè)計語言，其中大部分指令和機器語言中的指令一一對應(yīng)，但不能被計算機的硬件直接識別。29、向量地址：中斷方式中由硬件產(chǎn)生向量地址，可由向量地址找到入口地址。四、簡答題30、答：刷新：對DRAM定期進行的全部重寫過程；刷新原因：因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時補充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種：集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時間內(nèi)，集中安排一段時間進行CPU/訪存死時間。異步式：是集中式和分散式的折衷。31、答：規(guī)定固定的傳輸率，每隔一定的時間進行一次數(shù)據(jù)傳遞，一直到傳輸完畢。這是一種比較簡單的通信方式，主要適合傳輸速度固定或者差異比較小的情況。32、答：分五個階段：請求總線、總線仲裁、尋址（目的地址）、信息傳送、狀態(tài)返回（或錯誤報告）。33、答：人們習慣把每一條機器語言的語句稱為機器指令，而又將全部機器指令的集合稱為機器的指令系統(tǒng)。五、計算題34、解析1）27/64=0.011011=0.11011×2-1當補碼和尾數(shù)都采用補碼表示時：1，111：0.11011000。階碼采用移碼、尾數(shù)采用補碼表示時：0.11l：0.11011000。2）-27/64=1.011011=1.11011×2-1當補碼和尾數(shù)都采用補碼表示時：1，11l；1.00101000。階碼采用移碼、尾數(shù)采用補碼表示時：0.1l1：l.00101000。35、44.解析：流水線的加速比指采用流水線技術(shù)時指令的執(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數(shù)。吞吐率指每秒鐘能處理的指令數(shù)量。本題中計算機采用5級指令流水線，所以理想情況下加速比等于5s，則最大吞吐率等于508。36、解析：floatIEEE754單精度格式。x=-68=-（1000100）2=-1.0001×26，符號位為l，階碼為127+6=128+5=（10000101）2，尾數(shù)為1.0001，所以小數(shù)部分為00010000000000000000000，合起來整個浮點數(shù)表示為11000010100010000000000000000000，寫成十六進制為C2880000H。2y=-8.25=-（1000.01）=-1.00001×23，符號位為1，階碼為127+3=128+2=（100000102，尾數(shù)為1.00001，所以小數(shù)部分為200001000000000000000000，合起來整個浮點數(shù)表示為11000001000001000000000000000000，寫成十六進制為Cl040000H。兩個浮點數(shù)相加的步驟如下。①對階：Ex=10000101，Ey=10000010，則x [E-E]=[Ex]+[-Ey]=10000101+01111110=0000x 補 補 補yEx大于E，所以對y進行對階。對階后，y=-0.00100001×26。y②尾數(shù)相加：x的尾數(shù)為-1.000100000000000000000，y的尾數(shù)為-0.00100001000000000000000。用原碼加法運算實現(xiàn)，兩數(shù)符號相同，做加法，結(jié)果為-1.001100010000000000000000000。即x加y的結(jié)果為-1.00110001×24，所以符號位為1，尾數(shù)為00110001000000000000000，階碼為127+6=128+5，即10000101，合起來為11000010100110001000000000000000，轉(zhuǎn)換為十六進制形式為C2988000H。所以寄存器C中的內(nèi)容是C2988000H。兩個浮點數(shù)相減的步驟同加法，對階的結(jié)果也一樣，只是尾數(shù)相減。尾數(shù)相減：x的尾數(shù)為-1.00010000000000000000000，y的尾數(shù)為-0.00100001000000000000000。用原碼減法運算實現(xiàn)，兩數(shù)符號相同，做減法。符號位取大數(shù)的符號，為1：數(shù)值部分為大數(shù)加小數(shù)負數(shù)的補碼，即1.00010000000000000000000+1.11011111000000000000000=0.11101111000000000000000x減y的結(jié)果為-0.11101111×26=-1.1101111×25，所以符號位為1，尾數(shù)為11011110000000000000000，階碼為127+5=128+4=（10000100）2，合起來為11000010011011110000000000000000，轉(zhuǎn)換為十六進制形式為C26F0000H。所以寄存器D中的內(nèi)容是C26F0000H。六、綜合題37、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。Cache3個字段，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，因此字塊標記占3位。綜上所述，主存字塊標記占20-5-3=12位。虛擬地址001C60H的虛頁號為前12001H=1。查表可知，其有效位為1，故在內(nèi)存中。虛頁號為l對應(yīng)頁框號為04H，故物理地址為04C60H。由于采用的是直接映射方式，因此對應(yīng)Cache行號為3。盡管有效位為1，但是由于標記位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個字段，如下：將024BACH轉(zhuǎn)成二進制為000000100100101110101100，可以看出組號為0。標記為00000010010，換成十六進制為000000010010（高位補一個0），即012H，從圖3-51中的0組可以看出，標記為012H頁面的頁框號為1F，故虛擬地址024BACH所在的頁面在主存中。38、解析：第一種指令是單字長二地址指令，屬于RR型。第二種指令是雙字長二地址指令，屬于RS型，其中S采用基址尋址或變址尋址，R由源寄存器決定。第三種也是雙字長二地址指令，屬于RS型，其中R由目標寄存器決定，S由20位地址（直接尋址）決定。處理器完成第一種指令所花的時間最短，因為是RR第二種指令所花的時間最長，因為是RS型指令，需要訪問存儲器，同時要進行尋址方式的變換運算（基址