2022年南京工程學(xué)院計(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B(有答案)

2022年南京工程學(xué)院計(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B（有答案）一、選擇題1、下列關(guān)于頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的論述，正確的是（）。A.根據(jù)程序的模塊性，確定頁(yè)面大小B.可以將程序放置在頁(yè)面內(nèi)的任意位置C.可以從邏輯上極大地?cái)U(kuò)充內(nèi)存容量，并且使內(nèi)存分配方便、利用率高D.將正在運(yùn)行的程序全部裝入內(nèi)存2、下列關(guān)于Cache和虛擬存儲(chǔ)器的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的有（）。I.當(dāng)Cache失效（即不命中）時(shí)，處理器將會(huì)切換進(jìn)程，以更新Cache中的內(nèi)容II.當(dāng)虛擬存儲(chǔ)器失效（如缺頁(yè)）時(shí)，處理器將會(huì)切換進(jìn)程，以更新主存中的內(nèi)容III.Cache和虛擬存儲(chǔ)器由硬件和OS共同實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)用程序員均是透明的IV.虛擬存儲(chǔ)器的容量等于主存和輔存的容量之和A.I、IⅣB.Ⅲ、VC.I、Ⅱ、ⅢD.I、Ⅲ、Ⅳ3、若浮點(diǎn)數(shù)用補(bǔ)碼表示，則判斷運(yùn)算結(jié)果為規(guī)格化數(shù)的方法是（）。A.階符與數(shù)符相同，則為規(guī)格化數(shù)B.小數(shù)點(diǎn)后第一位為1，則為規(guī)格化數(shù)C.數(shù)符與小數(shù)點(diǎn)后第1位數(shù)字相異，則為規(guī)格化數(shù)D.數(shù)符與小數(shù)點(diǎn)后第1位數(shù)字相同，則為規(guī)格化數(shù)4、信息序列16位，若想構(gòu)成能糾正一位錯(cuò)、發(fā)現(xiàn)兩位錯(cuò)的海明碼，至少需要加（）位校驗(yàn)位。A.4B.5C.6D.75、設(shè)x為整數(shù)，[x]補(bǔ)=1.x1x2x3x4x5，若要x<-16，x1~x5應(yīng)滿足的條件是（）。A.x1~x5至少有一個(gè)為1B.x1必須為1，x2~x5至少有一個(gè)為1C.x1必須為0，x2~x5至少有一個(gè)為1D.x1必須為0，x2~x5任意6、某總線共有88根信號(hào)線，其中數(shù)據(jù)總線為32根，地址總線為20根，控制總線36根，總線工作頻率為66MHz、則總線寬度為（），傳輸速率為（）A.32bit264MB/sB.20bit254MB/sC.20bit264MB/sD.32bit254MB/s7、下列關(guān)于總線說(shuō)法中，正確的是（）I.使用總線結(jié)構(gòu)減少了信息傳輸量II.使用總線的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息和地址信息可以同時(shí)傳送III.使用總結(jié)結(jié)構(gòu)可以提高信息的傳輸速度IV.使用總線結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線的條數(shù)A.I，II，IIIB.II，III，IVC.III，IVD.只有I8、假設(shè)基準(zhǔn)程序A在某計(jì)算機(jī)上的運(yùn)行時(shí)間為100s，其中90s為CPU時(shí)間，其余為/O時(shí)間。若CPU速度提高50%，V/O速度不變，則運(yùn)行基準(zhǔn)程序A所耗費(fèi)的時(shí)間是（）。A.55sB.60sC.65sD.70s9、計(jì)算機(jī)（）負(fù)責(zé)指令譯碼。A.算術(shù)邏輯單元B.控制單元（或者操作碼譯碼器）C.存儲(chǔ)器電路D.輸入/輸出譯碼電路10、若每個(gè)漢字用16×16的點(diǎn)陣表示，7500個(gè)漢字的字庫(kù)容量是（）A.16KBB.240KBC.320KBD.IMB11、若磁盤轉(zhuǎn)速為7200r/min，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，則訪問(wèn)一個(gè)扇區(qū)的平均存取時(shí)間大約是（）。A.8.1msB.12.2msC.16.3msD.20.5ms12、關(guān)于微指令操作控制字段的編碼方法，下面敘述正確的是（）。A.直接編碼、字段間接編碼法和字段直接編碼法都不影響微指令的長(zhǎng)度B.一般情況下，直接編碼的微指令位數(shù)最多C.一般情況下，字段間接編碼法的微指令位數(shù)最多D.一般情況下，字段直接編碼法的微指令位數(shù)最多13、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(guò)程中控制信號(hào)不變D.每條指令的CPI為114、某計(jì)算機(jī)主存空間為4GB，字長(zhǎng)為32位，按字節(jié)編址，采用32位定長(zhǎng)指令字格式。若指令按字邊界對(duì)齊存放，則程序計(jì)數(shù)器（PC）和指令寄存器（IR）的位數(shù)至少分別是（）。A.30，30B.30，32C.32，30D.32，3215、假設(shè)變址寄存器R的內(nèi)容為1000H，指令中的形式地址為2000H：地址1000H中的內(nèi)容為2000H，地址2000H中的內(nèi)容為3000H，地址3000H中的內(nèi)容為4000H，則變址尋址方式下訪問(wèn)到的操作數(shù)是（）。A.1000HB.2000HC.3000HD.4000H二、填空題16、一位十進(jìn)制數(shù)，用BCD碼表示需______位二進(jìn)制碼，用ASCII碼表示需______位二進(jìn)制碼。17、總線仲裁部件通過(guò)采用________策略或________策略，選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總線的下次，接管總線控制權(quán)。18、多媒體CPU是帶有________技術(shù)的處理器。它是一種________技術(shù)，特別適合于圖像數(shù)據(jù)處理。19、形成指令尋址的方式，稱為指令尋址方式，有順序?qū)ぶ泛蚠______尋址兩種，使用_______來(lái)跟蹤。20、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。21、閃速存儲(chǔ)器特別適合于_______微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，被譽(yù)為_(kāi)______而成為代替磁盤的一種理想工具。22、計(jì)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。23、CPU能直接訪問(wèn)_______和_______，但不能直接訪問(wèn)磁盤和光盤。24、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_(kāi)______用于便攜式電腦中。25、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。三、名詞解釋題26、指令：27、控制存儲(chǔ)器的容量28、MIDI：29、訪問(wèn)時(shí)間：四、簡(jiǎn)答題30、什么叫機(jī)器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為什么說(shuō)指令系統(tǒng)與機(jī)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？31、在字符顯示器中，何時(shí)訪問(wèn)一次字符發(fā)生器？其地址碼如何形成？32、能不能說(shuō)CPU的主頻越快，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度就越快？為什么？33、I/0設(shè)備有哪些編址方式，各有何特點(diǎn)？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、一個(gè)直接映射的Cache有128個(gè)字塊，主機(jī)內(nèi)存包含16K個(gè)字塊，每個(gè)塊有16個(gè)字，訪問(wèn)Cache的時(shí)間是10ms，填充一個(gè)Cache字塊的時(shí)間是200ms，Cache的初始狀態(tài)為空。1）如果按字尋址，請(qǐng)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(wèn)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(shí)間是多少？36、某磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min，共有4個(gè)記錄面，5道/mm，每道記錄信息為12288B，最小磁道直徑為230mm，共有275道。試問(wèn)：1）磁盤存儲(chǔ)器的容量是多少？2）最高位密度與最低位密度是多少？3）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？4）平均等待時(shí)間是多少？5）給出一個(gè)磁盤地址格式方案。六、綜合題37、某16位計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示，數(shù)據(jù)Cache和指令Cache分離。表5-6給出了指令系統(tǒng)中部分指令格式，其中Rs和Rd表示寄存器，mem表示存儲(chǔ)單元地址，（x）表示寄存器x或存儲(chǔ)單元x的內(nèi)容。該計(jì)算機(jī)采用5段流水方式執(zhí)行指令，各流水段分別是取指IF、譯碼/讀寄存器ID、執(zhí)行/計(jì)算有效地址EX、訪問(wèn)存儲(chǔ)器M、結(jié)果寫回寄存器WB，流水線采用“按序發(fā)射，按序完成”方式，沒(méi)有采用轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)處理數(shù)據(jù)相關(guān)，并且同一寄存器的讀和寫操作不能在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。1）若int型變量x的值為-513，存放在寄存器RI中，則執(zhí)行指令"SHRRI”后，R1的內(nèi)容是多少？要求用十六進(jìn)制表示。2）若某個(gè)時(shí)間段中，有連續(xù)的4條指令進(jìn)入流水線，在其執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生任何指令段阻塞，則執(zhí)行這4條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)為多少？3）若高級(jí)語(yǔ)言程序中某賦值語(yǔ)句為x=a+b.x、a和b均為int型變量，它們的存儲(chǔ)單元地址分別為[x]、[a]和[b]。該語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列如下，其在指令流水線中的執(zhí)行過(guò)程見(jiàn)表這4條指令執(zhí)行過(guò)程中，13的ID段和14的IF段被阻塞的原因各是什么？4）若高級(jí)語(yǔ)言程序中某賦值語(yǔ)句為x=2*x+a，x和a均為unsignedint型變量，它們的存儲(chǔ)單元地址分別表示為[xJ、[a]。執(zhí)行這條語(yǔ)句至少需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？要求模仿表畫(huà)出這條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列及其在流水線中的執(zhí)行過(guò)程示意圖。38、寫出一個(gè)定點(diǎn)8位字長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)在下列情況中所能表示的真值（數(shù)值）范圍：1）不帶符號(hào)數(shù)表示。2）原碼表示。3）補(bǔ)碼表示。4）反碼表示。5）移碼表示。39、1）指令中一般含有哪些字段？分別有什么作用？如何確定這些字段的位數(shù)？2）某機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)和存儲(chǔ)字長(zhǎng)均為16位，指令系統(tǒng)共能完成50種操作，采用相對(duì)尋址、間接尋址、直接尋址。試問(wèn)：①指令格式如何確定？各種尋址方式的有效地址如何形成？②在①中設(shè)計(jì)的指令格式，能否增加其他尋址方式？試說(shuō)明理由。

參考答案一、選擇題1、C2、D3、C4、C5、D6、A7、D8、D9、B10、B11、B12、B13、A14、B15、D二、填空題16、4717、優(yōu)先級(jí)公平主方18、MMX多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)19、跳躍程序計(jì)數(shù)器20、并行串行復(fù)用21、便攜式固態(tài)盤22、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件23、cache主存24、瞬時(shí)啟動(dòng)固態(tài)盤25、資源數(shù)據(jù)控制三、名詞解釋題26、指令：是一種經(jīng)過(guò)編碼的操作命令，它指定需要進(jìn)行的操作，支配計(jì)算機(jī)中的信息傳遞以及主機(jī)與輸入輸出設(shè)備之間的信息傳遞，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)軟件的基本元素。27、控制存儲(chǔ)器的容量取決于指令的數(shù)量，每條指令的微程序長(zhǎng)度和微指令代碼的利用率。28、MIDI：音樂(lè)器材數(shù)字化接口，規(guī)定電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)之間傳遞信息的方式。29、訪問(wèn)時(shí)間：從啟動(dòng)訪問(wèn)存儲(chǔ)器操作到操作完成的時(shí)間。四、簡(jiǎn)答題30、答：人們習(xí)慣把每一條機(jī)器語(yǔ)言的語(yǔ)句稱為機(jī)器指令，而又將全部機(jī)器指令的集合稱為機(jī)器的指令系統(tǒng)。31、答：（1）每當(dāng)點(diǎn)（列）計(jì)數(shù)器一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)后，就訪問(wèn)一次緩沖存儲(chǔ)器，然后緊跟著訪問(wèn)一次字符發(fā)生器。（2）由緩沖存儲(chǔ)器讀出的字符代碼作為高位地址。（3）線（行）計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值作為低位地址。32、答：不能說(shuō)機(jī)器的主頻越快，機(jī)器的速度就越快。因?yàn)闄C(jī)器的速度不僅與主頻有關(guān)，還與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，時(shí)序分配方案、ALU運(yùn)算能力、指令功能強(qiáng)弱等多種因素有關(guān)，要看綜合效果。33、答：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。統(tǒng)一編址是在主存地址中劃出一定的范圍作為I/0地址，這樣通過(guò)訪存指令即可實(shí)現(xiàn)對(duì)1/0的訪問(wèn)。但主存的容量相應(yīng)減少了。獨(dú)立編址，I/0地址和主存是分開(kāi)的，I/0地址不占主存空間，但訪存需專門的I/0指令。五、計(jì)算題34、解析：磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min，即50r/s。每轉(zhuǎn)傳送的數(shù)據(jù)為8×1KB=8KB，所以數(shù)據(jù)傳輸率為8KB×50r/s=400KB/s.16位數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間=16位/（400KB/s）=2B/（400KB/s）=5μs。由于5μs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、解析：1）按字尋址，每個(gè)塊有16個(gè)字，故字塊內(nèi)地址為4位。Cache有128個(gè)字塊，故Cache字塊地址為8位。主存包含16K個(gè)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(gè)塊16個(gè)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(shí)，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(gè)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(wèn)Cache195-13=182次，總時(shí)間為200ns×13+10ns×182=4420ms。其余9次循環(huán)只需訪問(wèn)Cache195次，總時(shí)間為195×10ns×9=17550ns。故平均訪問(wèn)時(shí)間為（17550ns+4420ns）/10=2197ns。36、解析：1）每道記永信息容最=12288B，每個(gè)記錄面信息容量=275×12288B.共有4個(gè)記求面，所以磁盤存儲(chǔ)器的容量=4×275×12288B=13516800B。2）假設(shè)最高位密度為D1（即最內(nèi)圈磁道的位密度），D1=每道信息量：內(nèi)圈圓周長(zhǎng)=12288B：（π×最小磁道直徑）=17B/mm。假設(shè)最低位密度為D2（即最外圈磁道的位密度），最大磁道半徑=最小磁道半徑+（275÷5）=115mm+55mm=170mm.故D2=每道信息量÷外圈閱周長(zhǎng)=12288B+（π×最小磁道直徑）=11.5B/mm.3）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率C=轉(zhuǎn)速×每道信息容量，轉(zhuǎn)速r=3000/60r/s=50r/s.每道信息容量=12288B，故C=50×12288B=614400B/s4）平均等待時(shí)間=12r=12×50r/s5）磁盤地址格式為：柱面（磁道）號(hào)，磁頭（盤面）號(hào)，扇區(qū)號(hào)。因?yàn)槊總€(gè)記錄面有275個(gè)磁道，故磁道號(hào)占9位，又因?yàn)橛?個(gè)記錄面，故盤面號(hào)占2位。假定每個(gè)扇區(qū)記錄1024個(gè)字節(jié)，則需要1288B÷1024B=12個(gè)扇區(qū)，扇區(qū)號(hào)占4位.六、綜合題37、解析：1）x的值為-513，可求得[x]原=1000001000000001B，除符號(hào)位外，各位取反加1.可以求得[x]補(bǔ)=1111110111111111B.轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制表示為：FDFFH?？梢缘玫?，指令執(zhí)行前R1中存放的內(nèi)容為：FDFFH。執(zhí)行指令“SHRR1"，表示將寄存器RI的內(nèi)容算術(shù)右移1位，右移1位之后的結(jié)果為：1111111011111111B，將其轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制表示為：FEFFH，所以，執(zhí)行指令“SHRRI”后，R1的內(nèi)容是FEFFH。2）除了第1條指令需要5個(gè)時(shí)鐘周期輸出結(jié)果外，后面的3條指令都只需要一個(gè)時(shí)鐘周期就可以輸出結(jié)果，所以至少需要5+（4-1）x1=8個(gè)時(shí)鐘周期。3）各條指令語(yǔ)句的含義如下：I1LOADR1，[a]//將[a]單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R1中I2LOADR2，[b]//將[b]單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R2中I3ADDR1，R2//將R1和R2單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R2中I4STORER2，[x]//將寄存器R2單元中的內(nèi)容取出，送入[x]中很明顯，指令I(lǐng)3需要指令I(lǐng)1與指令I(lǐng)2的數(shù)據(jù)，所以存在數(shù)據(jù)相關(guān)，指令I(lǐng)3必須等到指令I(lǐng)1、I2的結(jié)果分別