2021年中國(guó)傳媒大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)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)

2021年中國(guó)傳媒大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)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、容量為64塊的Cache采用組相聯(lián)映射方式，字塊大小為128個(gè)字，每4塊為一組。如果主存為4K塊，且按字編址，那么主存地址和主存標(biāo)記的位數(shù)分別為（）。A.16，6B.17，6C.18，8D.19，82、采用指令Cache與數(shù)據(jù)Cache分離的主要目的是（）。A.降低Cache的缺失損失B.提高Cache的命中率C.降低CPU平均訪存時(shí)間D.減少指令流水線資源沖突3、某機(jī)字長(zhǎng)8位，含一位數(shù)符，采用原碼表示，則定點(diǎn)小數(shù)所能表示的非零最小正數(shù)為（）A.2-9B.2-8C.2-7D.2-64、某字長(zhǎng)為8位的計(jì)算機(jī)中，已知整型變量x、y的機(jī)器數(shù)分別為[x]補(bǔ)=11110100，[y]補(bǔ)=l0110000。若整型變量z=2x+y/2，則z的機(jī)器數(shù)為（）。A.11000000B.00100100C.10101010D.溢出5、某機(jī)器字長(zhǎng)為8位，采用原碼表示法（其中一位為符號(hào)位），則機(jī)器數(shù)所能表示的范圍是（）。A.-127~+127B.-127~+128C.-128~+127D.-128~+1286、中斷判優(yōu)邏輯和總線仲裁方式相類似，下列說(shuō)法中，正確的是（）。I.在總線仲裁方式中，獨(dú)立請(qǐng)求方式響應(yīng)時(shí)間最快，是以增加處理器開(kāi)銷和增加控制線數(shù)為代價(jià)的II.在總線仲裁方式中計(jì)數(shù)器查詢方式，若每次計(jì)數(shù)都從“0”開(kāi)始，則所有設(shè)備使用總線的優(yōu)先級(jí)相等III.總線仲裁方式一般是指I/O設(shè)備爭(zhēng)用總線的判優(yōu)方式，而中斷判優(yōu)方式一般是指I/O設(shè)備爭(zhēng)用CPU的判優(yōu)方式IV.中斷判優(yōu)邏輯既可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，A.I，IIB.I，III，IVC.I，II，IVD.I，IV7、下列關(guān)于同步總線的說(shuō)法中，正確的有（）。I.同步總線一般按最慢的部件來(lái)設(shè)置公共時(shí)鐘II.同步總線一般不能很長(zhǎng)III.同步總線一般采用應(yīng)答方式進(jìn)行通信IV.通常，CPU內(nèi)部總線、處理器總線等采用同步總線A.I，IIB.I，II，IVC.III，IVD.II，III，IV8、計(jì)算機(jī)硬件能夠直接執(zhí)行的是（）。1.機(jī)器語(yǔ)言程序IⅡ.匯編語(yǔ)言程序Ⅲ.硬件描述語(yǔ)言程序入A.僅IB.僅I、ⅡC.僅I、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ9、程序P在機(jī)器M上的執(zhí)行時(shí)間是20s，編譯優(yōu)化后，P執(zhí)行的指令數(shù)減少到原來(lái)的70%，而CPl增加到原來(lái)的1.2倍，則P在M上的執(zhí)行時(shí)間是（）。A.8.4sB.11.7sC.14sD.16.8s10、下面是段MIPS指令序列：add$a3,$s1,$s0#R[$t3]←R[$s1]+R($s0]add$t2,$s0,$s3#R[$t2]←R[$s0]+R[$s3]Lw$t1,0($t2)#R[$t1]←M[R[$t2]+0]add$t1,$t1,$t2#R[$t1]←R[$t1]+R[$t2]以上：指令序列中，指令之間發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)？（）A.1和2，2和3B.1和2，2和4C.1和3，2和3，2和4，3和4D.1和2，2和3，2和4，3和411、微程序控制器的速度比硬布線控制器慢，主要是因?yàn)椋ǎ?。A.增加了從磁盤存儲(chǔ)器讀取微指令的時(shí)間B.增加了從主存儲(chǔ)器讀取微指令的時(shí)間C.增加了從指令寄存器讀取微指令的時(shí)間D.增加了從控制存儲(chǔ)器讀取微指令的時(shí)問(wèn)12、寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)在（）中。A.通用寄存器B.堆棧C.主存單元D.指令本身13、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），每當(dāng)CPU從存儲(chǔ)器取出一個(gè)字節(jié)時(shí)，即自動(dòng)完成（PC）+l-PC。若當(dāng)前指令地址是3008H，要求轉(zhuǎn)移到300FH，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)2HB.07H，F(xiàn)3HC.05H，F(xiàn)3HD.07H，F(xiàn)2H14、某機(jī)有4級(jí)中斷，優(yōu)先級(jí)從高到低為1→2→3→4。若將優(yōu)先級(jí)順序修改，修改后1級(jí)中斷的屏蔽字為1011，2級(jí)中斷的屏蔽字為1111.3級(jí)中斷的屏蔽字為0011，4級(jí)中斷的屏蔽字為0001，則修改后的優(yōu)先順序從高到低為（）。A.3→2→1→4B.1→3→4→2C.2→1→3→4D.2→3→1→415、中斷屏蔽字的作用是（）。A.暫停外設(shè)對(duì)主存的訪問(wèn)B.暫停對(duì)某些中斷源的處理C.暫停對(duì)一切中斷的處理D.暫停CPU對(duì)主存的訪問(wèn)二、填空題16、計(jì)算機(jī)的_______是計(jì)算機(jī)_______結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是計(jì)算機(jī)不同于一般電子設(shè)備的本質(zhì)所在。17、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。18、漢字的_______、_______、_______是計(jì)算機(jī)用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途的編碼。19、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。20、2000年，超級(jí)計(jì)算機(jī)最高浮點(diǎn)運(yùn)算速度達(dá)到每秒_______次，我國(guó)的_______號(hào)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度達(dá)到3840億次，使我國(guó)成為_(kāi)______之后第三個(gè)擁有高速計(jì)算機(jī)的國(guó)家。21、CPU能直接訪問(wèn)______和______但不能直接訪問(wèn)磁盤和光盤。22、為了解決多個(gè)_______同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線_______，必須具有_______部件。23、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。24、中斷處理需要有中斷________。中斷________產(chǎn)生，中斷________等硬件支持。25、雙端口存儲(chǔ)器和多模塊交叉存儲(chǔ)器屬于________存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。前者采用________技術(shù)，后者采用________技術(shù)。三、名詞解釋題26、匯編語(yǔ)言：27、音效處理：28、指令格式：29、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式：四、簡(jiǎn)答題30、DRAM存儲(chǔ)器采用何種方式刷新？有哪幾種常用的刷新方式？31、計(jì)算機(jī)CPU中有哪些類型的寄存器？這些寄存器有什么功能？32、什么是RISC？RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？33、什么叫尋址方式？為什么要學(xué)習(xí)尋址方式？五、計(jì)算題34、設(shè)存儲(chǔ)字長(zhǎng)和指令字長(zhǎng)均為24位，若指令系統(tǒng)可完成108種操作，且具有直接、一一次間接尋址、多次間接尋址、變址、基址、相對(duì)和立即這7種尋址方式，則可在保證最大范圍內(nèi)直接尋址的前提下，指令字中操作碼占幾位？尋址特征位占幾位？可直接尋址的范圍是多少？一次間接尋址的范圍是多少？多次間接尋址的范圍又是多少？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、有一臺(tái)磁盤機(jī)，其平均尋道時(shí)間為30ms，平均等待時(shí)間為10ms，數(shù)據(jù)傳輸率為500B/ms，磁盤機(jī)中隨機(jī)存放著1000塊、每塊為3000B的數(shù)據(jù)。現(xiàn)想把“塊塊數(shù)據(jù)取走，更新后再放回原地。假設(shè)一次取出或?qū)懭胨钑r(shí)間為：平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。另外，使用CPU更新信息所需時(shí)間為4ms，并且更新時(shí)間同輸入/輸出操作不相重疊。試問(wèn)：1）更新磁盤上的全部數(shù)據(jù)需多少時(shí)間？2）若磁盤機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，更新全部數(shù)據(jù)需要多少時(shí)間？六、綜合題37、假定在一個(gè)8位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行如下類C程序段：unsignedintx=134；unsignedinty=246；intm=x；intn=y；unsignedintz1=x-y；unsignedintz2=x+y；intkl=m-n；intk2=m+n；若編譯器編譯時(shí)將8個(gè)8位寄存器R1~R8分別分配至變量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，則回答下列問(wèn)題（提示：帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示）：1）執(zhí)行上述程序段后，寄存器R1，R5和R6的內(nèi)容分別是什么（用十六進(jìn)制表示）？2）執(zhí)行上述程序段后，變量m和k1的值分別是多少（用十進(jìn)制表示）？3）上述程序段涉及帶符號(hào)整數(shù)加/減、無(wú)符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算，這4種運(yùn)算能否利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)？簡(jiǎn)述理由。4）計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何判斷帶符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算的結(jié)果是否發(fā)生溢出？上述程序段中，哪些帶符號(hào)整數(shù)運(yùn)算語(yǔ)句的執(zhí)行結(jié)果會(huì)發(fā)生溢出？38、在一個(gè)8級(jí)中斷系統(tǒng)中，硬件中斷響應(yīng)從高到低的優(yōu)先順序是：1→2→3→4→5→6-7-8，設(shè)置中斷屏蔽寄存器后，中斷處理的優(yōu)先順序變?yōu)?→5→8→3→2→4→6→7。1）應(yīng)如何設(shè)置屏蔽碼？2）如果CPU在執(zhí)行一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)有5、6、7級(jí)3個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，中斷請(qǐng)求8在6沒(méi)有處理完以前到達(dá)，在處理8時(shí)中斷請(qǐng)求2又到達(dá)CPU，試畫(huà)出CPU響應(yīng)這些中斷的順序示意圖。39、在表中的第2列、第3列填寫(xiě)簡(jiǎn)要文字對(duì)CISC和RISC的主要特征進(jìn)行對(duì)比。CISC和RISC的主要特征比較比較內(nèi)容CISCRISCl）指令系統(tǒng)2）指令數(shù)目3）指令格式4）尋址方式5）指令字長(zhǎng)6）可訪存指令7）各種指令使用須率8）各種指令執(zhí)行時(shí)間9）優(yōu)化編譯實(shí)現(xiàn)10）寄存器個(gè)數(shù)11）控制器實(shí)現(xiàn)方式12）軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間

參考答案一、選擇題1、D2、D3、C4、A5、A6、B7、B8、A9、D10、D11、D、12、C13、C14、C15、B二、填空題16、軟件系統(tǒng)17、4718、輸入編碼（或輸入碼）內(nèi)碼（或機(jī)內(nèi)碼）字模碼19、資源數(shù)據(jù)控制20、1萬(wàn)億神威美國(guó)、日本21、cache主存22、主設(shè)備控制權(quán)總線仲裁23、資源數(shù)據(jù)控制24、優(yōu)先級(jí)仲裁向量控制邏輯25、并行空間并行時(shí)間并行三、名詞解釋題26、匯編語(yǔ)言：采用文字方式（助記符）表示的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其中大部分指令和機(jī)器語(yǔ)言中的指令一一對(duì)應(yīng)，但不能被計(jì)算機(jī)的硬件直接識(shí)別。27、音效處理：改進(jìn)音頻設(shè)備輸出效果的過(guò)程，分為三種類型：混響和延時(shí)處理；聲音的回放效果處理；環(huán)繞聲的處理。28、指令格式：指定指令字段的個(gè)數(shù)，字段編碼的位數(shù)和編碼的方式.29、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式：集中式總線裁決方式之一，設(shè)備要求使用總線時(shí)通過(guò)一條公用請(qǐng)求線發(fā)出，總線控制器按計(jì)數(shù)的值對(duì)各設(shè)備進(jìn)行查詢。四、簡(jiǎn)答題30、答：DRAM采用讀出方式進(jìn)行刷新。因?yàn)樽x出過(guò)程中恢復(fù)了存儲(chǔ)單元的MOS柵極電容電荷，并保持原單元的內(nèi)容，所以讀出過(guò)程就是再生過(guò)程。常用的刷新方式由三種：集中式、分散式、異步式31、答：在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，cpu接到跟緊急的服務(wù)請(qǐng)求而暫停執(zhí)行的現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)而去執(zhí)行終端服務(wù)程序，已處理隨機(jī)事件，執(zhí)行完畢后又恢復(fù)源程序的執(zhí)行；32、答：RISC是精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，它有以下特點(diǎn)：（1）選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令，以及很有用但不復(fù)雜的指令。（2）指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。（3）只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器之間進(jìn)行。（4）大部分指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。（5）CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多。（6）以硬布線控制為主，不用或少用微指令碼控制。一般用高級(jí)語(yǔ)言編程，特別重視編譯優(yōu)化工作，以減少程序執(zhí)行時(shí)間.33、答：尋址方式是指確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指令地址的方法，它與硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，而且直接影響指令格式和指令功能。尋址方式分為指令尋址和數(shù)據(jù)尋址五、計(jì)算題34、解析：1）由于此指令系統(tǒng)可完成108種操作，因此指令字中的操作碼占7位（27=128）。2）由于指令系統(tǒng)中有7種尋址方式，因此尋址特征位占3位。3）由于地址碼的位數(shù)為24-7-3=14位，因此直接尋址的范圍為214。4）由于存儲(chǔ)字長(zhǎng)為24位，因此一次間接尋址的范圍為224。5）由于多次間接尋址需要使用一位來(lái)標(biāo)志是否間接尋址完畢，因此只有23位用做尋址，尋址范圍為223。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：由于數(shù)據(jù)塊是隨機(jī)存放的，因此每取出或?qū)懭胍粔K均要定位。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間=3000B÷500B/ms=6ms.1）更新全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間=2×1000×（平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，間）+1000×CPU更新信息時(shí)間=2×1000×（30+10+6）+1000×4=96000ms=96s2）磁盤機(jī)旋轉(zhuǎn)速度提高一倍后，平均等待時(shí)間為5ms。數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍，即1000B/ms.數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間變?yōu)?000÷1000B/ms=3ms。更新全部數(shù)據(jù)所需時(shí)間=2×1000×（30+5+3）+1000×4=80000ms=80s六、綜合題37、解析：1）寄存器R1存儲(chǔ)的是134，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為10000110B，即86H。寄存器R5存儲(chǔ)的是x-y的內(nèi)容，x-y=-112，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為10010000B，即90H。寄存器R6存儲(chǔ)的是x+y的內(nèi)容，x+y=380，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為101111100B（前面的進(jìn)位含棄），即7CH。由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，因此無(wú)符號(hào)整數(shù)能表示的范圍為0～255，而x+y=380，故溢出。2）m二進(jìn)制表示為1000011