2021年湖北師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A(有答案)

2021年湖北師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A（有答案）一、選擇題1、一般來說，變址尋址經(jīng)常和其他尋址方式混合在起使用，設(shè)變址寄存器為X，形式地址為D，某機(jī)具有先間址尋址再變址尋址的方式，則這種尋址方式的有效地址為（）。A.EA=D+（IX）B.EA=（D）+（IX）C.EA=（D+（IX））D.EA=D+IX2、某指令系統(tǒng)有200條指令，對操作碼采用固定長度二進(jìn)制編碼時(shí)，最少需要用（）A.4B.8C.16D.323、當(dāng)滿足下列（）時(shí)，x>-1/2成立。A.x1必須為l，x2~x4至少有一個(gè)為1B.x1必須為1，x2~x4任意C.x1必須為0，x2~x4至少有一個(gè)為1D.x1必須為0，X2~x4任意4、下列編碼中，能檢測出所有長度小于或等于校驗(yàn)位（檢測位）長度的突發(fā)錯(cuò)的校驗(yàn)碼是（）。A.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼B.海明碼C.奇校驗(yàn)碼D.偶校驗(yàn)碼5、假設(shè)機(jī)器字長為16位，用定點(diǎn)補(bǔ)碼小數(shù)表示時(shí)，一個(gè)字所能表示的范圍是（）。A.0~（1-2-15）B.-（1-2-15）~（1-2-15）C.-1~1D.-1~（1-2-15）6、對36位虛擬地址的頁式虛擬存儲系統(tǒng)，每頁8KB，每個(gè)頁表項(xiàng)為32位，頁表的總?cè)萘繛椋ǎ?。A.1MBB.4MBC.8MBD.32MB7、在全相聯(lián)映射、直接映射和組相聯(lián)映射中，塊沖突概率最小的是（）。A.全相聯(lián)映射B.直接映射C.組相聯(lián)映射D.不一定8、假定編譯器對高級語言的某條語句可以編譯生成兩種不同的指令序列，A、B和C三類指令的CPl和執(zhí)行兩種不同序列所含的三類指令條數(shù)見下表。則以下結(jié)論錯(cuò)誤的是（）。I.序列一比序列二少l條指令Ⅱ.序列一比序列二的執(zhí)行速度快Ⅲ.序列一的總時(shí)鐘周期數(shù)比序列二多1個(gè)Ⅳ.序列一的CPI比序列二的CPI大A.I、llB.1、ⅢC.ll、1VD.Ⅱ9、CPU中的譯碼器要用（）。A.地址譯碼人B.指令譯碼C.數(shù)據(jù)譯碼1D.控制信號譯碼10、系統(tǒng)總線中的數(shù)據(jù)線、地址線、控制線是根據(jù)（）來劃分的。A.總線所處的位置B.總線的傳輸方向C.總線傳輸?shù)膬?nèi)容D.總線的材料11、在下列各種情況中，最應(yīng)采用異步傳輸方式的是（）.A.I/O接口與打印機(jī)交換信息B.CPU與主存交換信息C.CPU和PCI總線交換信息D.由統(tǒng)一時(shí)序信號控制方式下的設(shè)備12、單周期處理器中所有指令的指令周期為一個(gè)時(shí)鐘周期。下列關(guān)于單周期處理器的敘述中，錯(cuò)誤的是（）。A.可以采用單總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通路B.處理器時(shí)鐘頻率較低C.在指令執(zhí)行過程中控制信號不變D.每條指令的CPI為113、下列部件中不屬于控制部件的是（）。A.指令寄存器B.操作控制器C.程序計(jì)數(shù)器D.狀態(tài)條件寄存器14、下列選項(xiàng)中，用于提高RAID可靠性的措施有（）。I.磁盤鏡像II.條帶化III.奇偶校驗(yàn)IV.增加Cache機(jī)制A.僅I，IIB.僅I，IIIC.僅I，III，IVD.僅II.、III，IV15、下列操作中，不屬于“中斷隱指令”所完成的是（）。I.關(guān)中斷II.開中斷III.保護(hù)現(xiàn)場IV.保存斷點(diǎn)V.將中斷服務(wù)程序首地址送PCA.I，IIB.II，III，VC.II，IIID.III，V二、填空題16、一個(gè)定點(diǎn)數(shù)由_______和_______兩部分組成。17、DMA控制器訪采用以下三種方法：________、________、________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、數(shù)組多路通道允許________個(gè)設(shè)備進(jìn)行________型操作，數(shù)據(jù)傳送單位是________20、字節(jié)多路通道可允許多個(gè)設(shè)備進(jìn)行_______型操作，數(shù)據(jù)傳送單位是_______21、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用條件和硬件資源不同，數(shù)據(jù)傳輸方式可采用______傳送、______傳送、______傳送。22、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)是利用________方法設(shè)計(jì)________的一門技術(shù)。23、·計(jì)算機(jī)硬件包括_________、_________、_________適配器，輸入/輸出設(shè)備。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、主存儲器容量通常以KB表示，其中K=______；硬盤容量通常以GB表示，其中G=______三、名詞解釋題26、訪問周期時(shí)間：27、波特率：28、海明碼：29、CRT：四、簡答題30、什么是指令周期、機(jī)器周期和時(shí)鐘周期？三者有何關(guān)系？31、什么是指令格式？計(jì)算機(jī)指令為什么要有一定的格式？32、簡要說明程序中斷接口中IM、IR、EI、RD、BS五個(gè)觸發(fā)器的作用。33、什么是指令周期？指令周期是否有一個(gè)固定值？為什么？五、計(jì)算題34、將下列十進(jìn)制數(shù)表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，階碼4位（包含一位階符），分別用補(bǔ)碼和移碼表示；尾數(shù)9位（包含一位數(shù)符），用補(bǔ)碼表示。1）27/64。2）-27/64。35、已知計(jì)算機(jī)的字長為32位，存儲器的容量為1MR.如果按字節(jié)、半字、字、雙字尋址，尋址范圍各是多少？36、假設(shè)某字長為8位的計(jì)算機(jī)中，帶符號整數(shù)采用補(bǔ)碼表示，x=-68，y=-80，x和y分別存放在寄存器A和B中。請回答下列問題（要求最終用十六進(jìn)制表示二進(jìn)制序列）：1）寄存器A和B中的內(nèi)容分別是什么？2）若x和y相加后的結(jié)果存放在寄存器C中，則寄存器C中的內(nèi)容是什么？運(yùn)算結(jié)果是否正確？此時(shí)，溢出標(biāo)志（OF）、符號標(biāo)志（SF）和零標(biāo)志（ZF）各是什么？加法器最高位的進(jìn)位C。是什么？3）若x和y相減后的結(jié)果存放在寄存器D中，則寄存器D中的內(nèi)容是什么？運(yùn)算結(jié)果是否正確？此時(shí)，溢出標(biāo)志（OF）、符號標(biāo)志（SF）和零標(biāo)志（ZF）各是什么？加法器最高位的進(jìn)位Cn是什么？4）若將加法器最高位的進(jìn)位Cn作為進(jìn)位標(biāo)志（CF），則能否直接根據(jù)CF的值對兩個(gè)帶符號整數(shù)的大小進(jìn)行比較？六、綜合題37、某計(jì)算機(jī)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(yùn)行到某一時(shí)刻時(shí)，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(biāo)記字段的內(nèi)容為十六進(jìn)制形式。請回答下列問題：1）虛擬地址共有幾位，哪幾位表示虛頁號？物理地址共有幾位？哪幾位表示頁框號（物人理頁號）？2）使用物理地址訪問Cache時(shí)，物理地址應(yīng)劃分成哪幾個(gè)字段？要求說明每個(gè)字段的位數(shù)及在物理地址中的位置。3）虛擬地址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(shí)是否Cache命中？要求說明理由。4）假定為該機(jī)配置一個(gè)4路組相連的TLB，該TLB共可存放8個(gè)頁表項(xiàng)，若其當(dāng)前內(nèi)容（十六進(jìn)制）如圖所示，則此時(shí)虛擬地址024BACH所在的頁面是否在主存中？要求說明理由。38、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）若存儲字長不變，可采用什么方法訪問容量為8MB的主存？需增設(shè)哪些硬件？39、假設(shè)指令流水線分為取指令（IF）、指令譯碼/讀寄存器（ID）、執(zhí)行/有效地址計(jì)算（EX）、存儲器訪問（MEM）、結(jié)果寫回寄存器（WB）5個(gè)過程段?，F(xiàn)有下列指令序列進(jìn)入該流水線。①ADDR1，R2，R；②SUBR4，R1，R5；③ANDR6，R1，R7；④ORR8，R1，R9；⑤XORR10，R1，R11；請回答以下問題：1）如果處理器不對指令之間的數(shù)據(jù)相關(guān)進(jìn)行特殊處理，而允許這些指令進(jìn)入流水線，試問上述指令中哪些將從未準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)的R1寄存器中取到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)？2）假如采用將相關(guān)指令延遲到所需操作數(shù)被寫回到寄存器后再執(zhí)行的方式，以解決數(shù)據(jù)相關(guān)的問題，那么處理器執(zhí)行該指令序列需占用多少個(gè)時(shí)鐘周期？

參考答案一、選擇題1、B。先間址后變址，這里需要理清“先間址”的這個(gè)間址指的是D，而不是1X，如果是IX的話那就變成了寄存器間接尋址了2、B3、A4、A5、D6、D7、A8、D9、B10、C11、A12、A13、D14、B15、C二、填空題16、符號位數(shù)值域17、停止CPU訪問周期挪用DMA和CPU交替訪內(nèi)18、瞬時(shí)啟動(dòng)固態(tài)盤19、1（單）傳輸數(shù)據(jù)塊20、傳輸字節(jié)21、并行串行復(fù)用22、軟件操作控制器23、運(yùn)算器存儲器控制器24、總線I/O設(shè)備（或輸入輸出設(shè)備）25、210230三、名詞解釋題26、訪問周期時(shí)間：從一次訪問存儲的操作到操作完成后可啟動(dòng)下一次操作的時(shí)間。27、波特率：碼元傳輸速率，每秒通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)。（傳的是信號）28、海明碼：一種常見的糾錯(cuò)碼，能檢測出兩位錯(cuò)誤，并能糾正一位錯(cuò)誤。29、CRT：陰極射線管，顯示器的一種。四、簡答題30、答：CPU每取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間叫指令周期；機(jī)器周期是在同步控制的機(jī)器中，執(zhí)行指令周期中一步相對完整的操作（指令步）所需時(shí)間，通常安排機(jī)器周期長度=主存周期；時(shí)鐘周期是指計(jì)算機(jī)主時(shí)鐘的周期時(shí)間，它是計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)最基本的時(shí)序單位，對應(yīng)完成一個(gè)微操作所需的時(shí)間，通常時(shí)鐘周期=計(jì)算機(jī)主頻的倒數(shù)。31、答：對計(jì)算機(jī)指令的編碼的格式稱為指令格式；以便計(jì)算機(jī)能區(qū)分指令和數(shù)據(jù)；32、答：它們的作用是：中斷屏蔽觸發(fā)器（IM）：CPU是否受理中斷或批準(zhǔn)中斷的標(biāo)志。IM標(biāo)志為“0”時(shí)，CPU可受理外界中斷請求。中斷請求觸發(fā)器（IR）：暫存中斷請求線上由設(shè)備發(fā)出的中斷請求信號。IR標(biāo)志為“1”時(shí)表示設(shè)備發(fā)出了中斷請求。允許中斷觸發(fā)器（EI）：用程序指令來置位，控制是否允許某設(shè)備發(fā)出中斷請求。EI為“1”時(shí)，某設(shè)備可以向CPU發(fā)出中斷請求。準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志（RD）：一旦設(shè)備做好一次數(shù)據(jù)的接受或發(fā)送，便發(fā)出一個(gè)設(shè)備動(dòng)作完畢信號，使RD標(biāo)志為“1”。工作觸發(fā)器：（BS）：設(shè)備“忙”的標(biāo)志，表示設(shè)備正在工作。33、答：指令周期是指取出并執(zhí)行完一條指令所需的時(shí)間。由于計(jì)算機(jī)中各種指令執(zhí)行所需的時(shí)間差異很大，因此為了提高CPU運(yùn)行效率，即使在同步控制的機(jī)器中，不同指令的指令周期長度都是不一致的，也就是說指令周期對于不同的指令來說不是一個(gè)固定值。五、計(jì)算題34、解析1）27/64=0.011011=0.11011×2-1當(dāng)補(bǔ)碼和尾數(shù)都采用補(bǔ)碼表示時(shí)：1，111：0.11011000。階碼采用移碼、尾數(shù)采用補(bǔ)碼表示時(shí)：0.11l：0.11011000。2）-27/64=1.011011=1.11011×2-1當(dāng)補(bǔ)碼和尾數(shù)都采用補(bǔ)碼表示時(shí)：1，11l；1.00101000。階碼采用移碼、尾數(shù)采用補(bǔ)碼表示時(shí)：0.1l1：l.00101000。35、解：首先1MB=8Mhit（為了在后面的計(jì)算中單位統(tǒng)一）按字節(jié)尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/8bit=lMB。按半字尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/16bit=512KB。按字尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/32bit=256KB。按雙字尋址時(shí)，尋址范圍為：8Mbit/64bit=128KB。36、解析：1）[-68]補(bǔ)=[-1000100B]補(bǔ)=10111100B=BCH。[-80]補(bǔ)=[-1010000B]補(bǔ)=10110000B=B0H。所以，寄存器A和寄存器B中的內(nèi)容分別是BCH和BOH。2）①[x+y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=10111100B+10110000B=（1）0110100B=6CH，最高位前面的一位1被丟棄，因此，寄存器C中的內(nèi)容為6CH。2②寄存器C中的內(nèi)容為6CH，對應(yīng)的真值為+108，而x+y的正確結(jié)果應(yīng)是-68+（-80）-148，故結(jié)果不正確。③溢出標(biāo)志位（OF）可采用以下任意一條規(guī)則判斷得到。規(guī)則1：若兩個(gè)加數(shù)的符號位相同，但與結(jié)果的符號位相異，則溢出。規(guī)則2：若最高位上的進(jìn)位和次高位上的進(jìn)位不同，則溢出。通過這兩個(gè)規(guī)則都能判斷出結(jié)果溢出，即溢出標(biāo)志位（OF）為1，說明寄存器C中的內(nèi)容不是正確的結(jié)果。結(jié)果的第一位0為符號標(biāo)志（SF），表示結(jié)果為整數(shù)。因?yàn)榻Y(jié)果不為0，所以零標(biāo)志ZF=0。綜上，溢出標(biāo)志（OF）為1，符號標(biāo)志（SF）為0，零標(biāo)志（ZF）為0。④加法器最高位向前的進(jìn)位Cn為l。3）①[x-y]=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=10111100B+01010000B=（1）00001100B=OCH，最高位前面的一位1被丟棄，因此，寄存器D中的內(nèi)容為CH。②對應(yīng)的真值為+12，結(jié)果正確。③兩個(gè)加數(shù)的符號位相異一定不會(huì)溢出，因此溢出標(biāo)志（OF）為0，說明寄存器D中的內(nèi)容是真正的結(jié)果：結(jié)果的第一位0為符號標(biāo)志（SF），表示結(jié)果為正數(shù)：因?yàn)榻Y(jié)果不為0，所以零標(biāo)志ZF=0。綜上，溢出標(biāo)志（OF）為0，符號標(biāo)志（SF）為0，零標(biāo)志（ZF）為0。④加法器最高位向前的進(jìn)位Ca為1。4）從2）和3）的例子就可得出，帶符號整數(shù)-68和-80時(shí)，C。為1，而帶符號數(shù)-68和80時(shí)，Cn一樣為1，所以若將加法器最高位的進(jìn)位Ca作為進(jìn)位標(biāo)志（CF）.無法直接根據(jù)CF的值判斷兩個(gè)帶符號整數(shù)的大小。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。2）由于Cache采用直接映射方式，因此物理地址應(yīng)劃分成3個(gè)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(biāo)記占3位。綜上所述，主存字塊標(biāo)記占20-5-3=12位。3）虛擬地址001C60H的虛頁號為前12位，即001H=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(biāo)記位04CH#105H，故不命中。4）由于采用了4路組相連的，因此TLB被分為2組，每組4行。因此，虛地址應(yīng)劃分成3個(gè)字段，如下：將024BACH轉(zhuǎn)成二進(jìn)制為000000100100101110101100，可以看出組號為0。標(biāo)記為00000010010，換成十六進(jìn)制為000000010010（高位補(bǔ)一個(gè)0），即012H，從圖3-51中的0組可以看出，標(biāo)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：1）首先，由于MD