2022年無(wú)錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2022年無(wú)錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)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、某存儲(chǔ)器容量為64KB，按字節(jié)編址，地址4000H~5FFFH為ROM區(qū)，其余為RAM區(qū)。若采用8K×4位的SRAM芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，則需要該芯片的數(shù)量是（）。A.7 B.8 C.14 D.162、某C語(yǔ)言程序段如下：for（i=0；i<9；i++）{temp=1；for（j=0；j<=i；j++）temp+=a[J]；sum+=temp；}下列關(guān)于數(shù)組a的訪問(wèn)局部性的描述中，正確的是（）。A.時(shí)間局部性和空間局部性皆有B.無(wú)時(shí)間局部性，有空間局部性C.有時(shí)間局部性，無(wú)空間局部性D.時(shí)間局部性和空間局部性皆無(wú)3、在原碼兩位乘中，符號(hào)位單獨(dú)處理，參加操作的數(shù)是（）。A.原碼B.絕對(duì)值的補(bǔ)碼C.補(bǔ)碼D.絕對(duì)值4、一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)N可以用下式表示：N=mrme，其中，e=rcg；m：尾數(shù)的值，包括尾數(shù)采用的碼制和數(shù)制：e：階碼的值，一般采用移碼或補(bǔ)碼，整數(shù)；Tm：尾數(shù)的基；re：階碼的基；p：尾數(shù)長(zhǎng)度，這里的p不是指尾數(shù)的：進(jìn)制位數(shù)，當(dāng)ra=16時(shí)，每4個(gè)二進(jìn)制位表示一位尾數(shù)；q：階碼長(zhǎng)度，由于階碼的基通常為2，因此，在一般情況下，q就是階碼部分的二進(jìn)制位數(shù)。研究浮點(diǎn)數(shù)表示方式的主要目的是用盡量短的字長(zhǎng)（主要是階碼字長(zhǎng)q和尾數(shù)字長(zhǎng)的和）實(shí)現(xiàn)盡可能大的表述范圍和盡可能高的表數(shù)精度。根據(jù)這一目的，上述6個(gè)參數(shù)中只有3個(gè)參數(shù)是浮點(diǎn)數(shù)表示方式要研究的對(duì)象，它們是（）。A.m、e、rm B.、e、rm C.re、pq D.、p、5、下列關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算的敘述中，正確的是（）。I.對(duì)階操作不會(huì)引起階碼上溢或下溢Ⅱ.Ⅲ.左歸時(shí)可能引起階碼下溢IV.尾數(shù)溢出時(shí)結(jié)果不一定溢出A.僅ⅡⅢ B.僅I、Ⅲ 僅I、Ⅲ、IⅣ D.、Ⅱ、Ⅲ、6、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7、關(guān)于同步控制說(shuō)法正確的是（）。采用握手信號(hào)由統(tǒng)一時(shí)序電路控制的方式允許速度差別較大的設(shè)備一起接入工作D.B和C8、CPU中的譯碼器要用（）。A.地址譯碼人指令譯碼 C.數(shù)據(jù)譯碼1 D.控制信號(hào)譯9、下列選項(xiàng)中，能縮短程序執(zhí)行時(shí)間的措施是（）。提高CPU時(shí)鐘頻Ⅱ.優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)對(duì)程序進(jìn)行編譯優(yōu)A.儀IⅡ B.僅I、Ⅲ 僅Ⅱ、I D.I、Ⅱ、Ⅲ10、隱指令指（）。操作數(shù)隱含在操作碼中的指令C.隱含地址碼的指令D.指令系統(tǒng)中沒(méi)有的指令1110000r/min6ms20MB/s，0.2ms4KB的扇區(qū)所需平均時(shí)間約為（）。A.9ms B.9.4ms C.12ms 12、關(guān)于通用寄存器，下列說(shuō)法正確的是（）?？纱娣胖噶畹募拇嫫骺纱娣懦绦驙顟B(tài)字的寄存器D.可存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器13CPU1.03GHz41個(gè)時(shí)鐘周CPU100條指令，在其執(zhí)行過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生任何流水，線阻塞，此時(shí)流水線的吞吐率為（）。A.0.25x109條指令/秒B.0.97x109條指令/秒C.1.0x109條指令/秒D.1.03x109條指令/秒14、下列關(guān)于指令字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)和存儲(chǔ)字長(zhǎng)的說(shuō)法中，正確的是（）。I.指令字長(zhǎng)等于機(jī)器字長(zhǎng)的前提下，取指周期等于機(jī)器周期Ⅱ.Ⅲ.指令字長(zhǎng)和機(jī)器字長(zhǎng)的長(zhǎng)度沒(méi)有必然關(guān)系Ⅳ為了硬件設(shè)計(jì)方便，指令字長(zhǎng)都和存儲(chǔ)字長(zhǎng)一樣大A.I、ⅢIV B.I、Ⅳ C.Ⅱ、Ⅲ Ⅲ、Ⅳ15、假設(shè)相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為操作碼，第二個(gè)字節(jié)為位移量（用補(bǔ)碼表示），CPU從存儲(chǔ)器取出一個(gè)字節(jié)時(shí)，即自動(dòng)完成。若當(dāng)3008H300FH，則該轉(zhuǎn)移指令第二個(gè)字節(jié)的內(nèi)容應(yīng)為（若當(dāng)前指令地址為300FH，要求轉(zhuǎn)移到3004H，則該轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容為（）。A.05H，F(xiàn)2H B.07H，F(xiàn)3H C.05H，F(xiàn)3H D.07H，F(xiàn)2H二、填空題16、CPU能直接訪和 ，但不能直接訪問(wèn)磁盤(pán)和光盤(pán)。17、RISC的中文含義，CISC的中文含義。18、不同機(jī)器有不同，RISC指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的改進(jìn)。19、存儲(chǔ) 并按 順序執(zhí)行，這是馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的工作原理。20、按照總線仲裁電路的位置不同，可分仲裁和 仲裁。21、PCI總線采仲裁方式，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)兩信號(hào)線與 相連。22、按IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)、 、 三個(gè)域組成。23、指令字長(zhǎng)度、 、 三種形式。24、主存儲(chǔ)器容量通常以KB表示，其中K= ；硬盤(pán)容量通常以GB表示，其中G= 25、流水CPU中的主要問(wèn)題相關(guān)， 相關(guān)和 相關(guān)；為此需采用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，才能保證流水暢通而不斷流。三、名詞解釋題26、不按寫(xiě)分配：27、數(shù)據(jù)幀：28、操作系統(tǒng)：29、繪圖機(jī)：四、簡(jiǎn)答題30、什么是多重中斷？實(shí)現(xiàn)多重中斷的必要條件是什么？31、在CPU中，哪些寄存器屬于控制用的指令部件？它們各起什么作用？32、什么是刷新存儲(chǔ)器？其存儲(chǔ)容量與什么因素有關(guān)？33、CacheCPUCacheCache分開(kāi)又有什么好處？五、計(jì)算題34、設(shè)浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)為16位，其中階碼5位（含一位階符），尾數(shù)11位（含一位數(shù)符），將十進(jìn)制數(shù)+13/128寫(xiě)成：二進(jìn)制定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)，并分別寫(xiě)出它在定點(diǎn)機(jī)和浮點(diǎn)機(jī)中的機(jī)器數(shù)形式。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、假設(shè)對(duì)于上題中的計(jì)算機(jī)M和程序P的機(jī)器代碼，M采用頁(yè)式，虛擬存儲(chǔ)管理：P開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，（R1）=（R2）=0，（R6）=1000，其機(jī)器代碼已調(diào)入主存但不在Cache中：數(shù)組A未調(diào)入主存，且所有數(shù)組元素在同一頁(yè)，并存儲(chǔ)在磁盤(pán)同一個(gè)扇區(qū)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題并說(shuō)明理由。P執(zhí)行結(jié)束時(shí)，R2的內(nèi)容是多少？M的指令CacheCache分離。若指令Cache共有16行，Cache和主存交換的塊大小為32P令Cache的命中率為多少？P生缺頁(yè)，異常？對(duì)于數(shù)組A的訪問(wèn)，需要讀磁盤(pán)和TLB至少各多少次？六、綜合題37、在信號(hào)處理和科學(xué)的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)置矩陣的行和列是一個(gè)很重要的問(wèn)題。從局部性的角度來(lái)看，它也很有趣，因?yàn)樗囊媚Ｊ郊仁且孕袨橹鞯模彩且粤袨橹鞯?，例如，考慮下面的轉(zhuǎn)置函數(shù)：Tpedefintarraya[2][2]；2.3.voidtransposel（arraydst，arraysrc）4.{5. inti，j；6.for（i=0；i<2；1++）{7. for（j=0；j<2；j++）{8. dst[j][i]=src[i][j]；9. }10. }11.}假設(shè)在一臺(tái)具有如下屬性的機(jī)器上運(yùn)行這段代碼：sizeof（int）==4。src數(shù)組從地址0開(kāi)始，dst數(shù)組從地址16開(kāi)始（十進(jìn)制）。只有一個(gè)L1數(shù)據(jù)高速緩存，它是直接映射的、直寫(xiě)、寫(xiě)分配，塊大小為8個(gè)字節(jié)。這個(gè)高速緩存總的大小為16個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，一開(kāi)始是空的。對(duì)src和dst數(shù)組的訪問(wèn)分別是讀和寫(xiě)不命中的唯一來(lái)源。問(wèn)題如下：對(duì)每個(gè)row和colsrc[row][col]和dstfrow][col]的訪問(wèn)是命中（h）還（m），例如，讀src[0][0]dst[0][0]也不命中，并將結(jié)果填至下列表格中。對(duì)于一個(gè)大小為32數(shù)據(jù)字節(jié)的高速緩存，指明src和dst結(jié)果填至下列表格中。38、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(zhǎng)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(wèn)題。圖中哪些寄存器是程序員可見(jiàn)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(chēng)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(xiě)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？39、設(shè)某機(jī)器共能完成120種操作，CPU共有8個(gè)通用寄存器，且寄存器都為12位。主存容量為16K字（機(jī)器采用按字尋址），采用寄存器-存儲(chǔ)器型指令。欲使指令可直接訪問(wèn)主存的任意地址，指令字長(zhǎng)應(yīng)取多少位？若在上述設(shè)計(jì)的指令字中設(shè)置一尋址特征位X，且X=0表示某個(gè)寄存器作為基址寄存器，試畫(huà)出指令格式。試問(wèn)采用基址尋址可否訪問(wèn)主存的任意單元？為什么？如不能，提出一種方案，使得指令可訪問(wèn)主存的任意位置。若存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，且主存容量擴(kuò)大到64K字，在不改變硬件結(jié)構(gòu)的前提下，可采用什么方法使得指令可訪問(wèn)存儲(chǔ)器的任意位置。參考答案一、選擇題、C、A、B、D、D、A、B、B9、D?！?0、D11、B、D、C、C、C二、填空題16、cache 主存17、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)18、指令系統(tǒng)CISC19、程序地址20、集中式分布式21、集中式中央仲裁器22、符號(hào)位階碼尾數(shù)23、單字長(zhǎng)半字長(zhǎng)雙字長(zhǎng)24、210 23025、資源數(shù)據(jù)控制三、名詞解釋題26、不按寫(xiě)分配：cache不命中時(shí)的一種更新策略，寫(xiě)操作時(shí)該地址的數(shù)據(jù)塊不從主存調(diào)入cache。一般寫(xiě)回法采用按寫(xiě)分配法，寫(xiě)直達(dá)法則采用不按寫(xiě)分配法。27、數(shù)據(jù)幀：串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈桓袷剑ㄆ鹗嘉?，?shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，結(jié)束位和空閑位。28、操作系統(tǒng)：主要的系統(tǒng)軟件，控制其它程序的運(yùn)行，管理系統(tǒng)資源并且為用戶提供操作界面。29、繪圖機(jī)：計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備，主要用于工程圖紙的輸出。四、簡(jiǎn)答題30、答：多重中斷是指：當(dāng)CPU執(zhí)行某個(gè)中斷服務(wù)程序的過(guò)程中，發(fā)生了更高級(jí)、更緊迫的事件，CPU暫停現(xiàn)行中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去處理該事件的中斷，處理完返回現(xiàn)行中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)多重中斷的必要條件是：在現(xiàn)行中斷服務(wù)期間，中斷允許觸發(fā)器為1，即開(kāi)中斷。31、答：（1）程序計(jì)數(shù)器PC，提供取指地址，從而控制程序執(zhí)行順序。（2）指令寄存器IR，存放現(xiàn)行指令，作為產(chǎn)生各種微操作命令的基本邏輯依據(jù)。（3）程序狀態(tài)寄存器PS，記錄程序運(yùn)行結(jié)果的某些特征標(biāo)志，或用來(lái)設(shè)置程序運(yùn)行方式與優(yōu)先級(jí)。參與形成某些微操作命令。32、答：為了不斷提供刷新圖像的信號(hào)，必須把一頓圖像信息存儲(chǔ)在刷新存儲(chǔ)器，也叫視頻存儲(chǔ)器。其存儲(chǔ)容量由圖像灰度級(jí)決定。分辨率越高，灰度級(jí)越多，刷新存儲(chǔ)器容量越大33、答：Cache做在CPU芯片內(nèi)主要有下面幾個(gè)好處：CacheCPUCache時(shí)不必占用外部總線。CacheI/0增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體效率。CacheCPU高。將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開(kāi)有如下好處：可支持超前控制和流水線控制，有利于這類(lèi)控制方式下指令預(yù)取操作的完成。CacheROM實(shí)現(xiàn)，以提高指令存取的可靠性。Cache對(duì)不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的支持更為靈活，既可支持整數(shù)（例32位），浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（64位）。五、計(jì)算題34、解析：假設(shè)x=+13/128其二進(jìn)制形式可以表示為：x=0.0001101000。定點(diǎn)數(shù)表示：x=0.0001101000。浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化表示：0。原 補(bǔ) 定點(diǎn)機(jī)中：[x]=[x]=[x]=0.0001101000原 補(bǔ) [x]=1，0011；0.1101000000。原[x]=1，1101；0.1101000000。補(bǔ)[x]=1，1100；0.1101000000。反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1/2ns=5×108。36、解答：該題繼承了上題中的相關(guān)信息，統(tǒng)考中首次引入此種設(shè)置，具體考察到程序的運(yùn)行結(jié)果、Cache的大小和命中率的計(jì)算以及磁盤(pán)和TLB的相關(guān)計(jì)算，是一題比較綜合的題型。R2里裝的是ii<N（1000），即當(dāng)i自增到不滿足這個(gè)條件時(shí)跳出循環(huán)，程序結(jié)束，所以此時(shí)i的值為1000。Cache共有1632B，所以Cache數(shù)據(jù)區(qū)的容量為16x32B=512B。P共有6條指令，占24B，小于主存塊大?。?2B），其起始地址為08048100H，對(duì)應(yīng)Cache缺失，故將P所在的主存塊調(diào)入Cache某一行，以后每次讀取指令時(shí)，都能在指令Cache中命中。因此在1000次循環(huán)中，只會(huì)發(fā)生1次指令訪問(wèn)缺失，所以指令Cache的命中率為：（1000×6-1）/（1000×6）=99.98%。指令4sum+=A[i]，當(dāng)數(shù)組A中元素的值過(guò)大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致這條加法指令發(fā)生溢出異常：而指令2、5雖然都是加法指令，但它們分別為數(shù)組地址的計(jì)算指令和存儲(chǔ)變量i的寄存器進(jìn)行自增的指令，而i最大到達(dá)1000它們都不會(huì)產(chǎn)生溢出異常。只有訪存指令可能產(chǎn)生缺頁(yè)異常，即指令3可能產(chǎn)生缺頁(yè)異常。因?yàn)閿?shù)組A致訪盤(pán)，把A調(diào)入內(nèi)存，而以后數(shù)組A的元素都在內(nèi)存中，則不會(huì)導(dǎo)致訪盤(pán)，所以該程序，共訪盤(pán)一次。每訪問(wèn)一次內(nèi)存數(shù)據(jù)就會(huì)查T(mén)LB1000次，所以此時(shí)又訪問(wèn)TLB1000A，即訪問(wèn)A[0]時(shí)，會(huì)多訪問(wèn)一次TLB（第一次訪問(wèn)A[0]會(huì)先查一次TLB，然后產(chǎn)生缺頁(yè)，處理完缺頁(yè)中斷后，會(huì)重新訪問(wèn)A[0].此時(shí)又查T(mén)LB），所以訪問(wèn)TLB的次數(shù)一共是1001次。六、綜合題37、解析：解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是想象出如圖所示的關(guān)系圖。注意：每個(gè)高速緩存行只包含數(shù)組的一個(gè)行，高速緩存正好只夠保存一個(gè)數(shù)組，而且對(duì)王所有isrc和dst的行i都映射到同一個(gè)高速緩存行（0%2=0，1%2=1，2%2=0，3%2=1）。因?yàn)楦咚倬彺娌粔蛱?，不足以容納這兩個(gè)數(shù)組，所以對(duì)一個(gè)數(shù)組的引用總是驅(qū)逐出另一個(gè)數(shù)組的有用的行。具體過(guò)程如下：dst[j][i]=src[i][j]語(yǔ)包先訪問(wèn)src[i][i]再將其存儲(chǔ)到dst[j][i]說(shuō)明如下：①訪問(wèn)src[0][0]，不命中，將src[0]調(diào)入高速緩存的Line0。②訪問(wèn)dst[0]