2021年南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院軟件工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷B(有答案)

實(shí)用文檔2021年南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院軟件工程專業(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、根據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行存取的存儲(chǔ)器稱為（）。A.雙端口存儲(chǔ)器B.相聯(lián)存儲(chǔ)器C.交叉存儲(chǔ)器D.串行存儲(chǔ)器2、假定編譯器將賦值語(yǔ)句“x=x+3；”轉(zhuǎn)換為指令“addxaddr，3”，其中xaddr是x對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元地址。若執(zhí)行該指令的計(jì)算機(jī)采用頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理方式，并配有相應(yīng)的TLB，且Cache使用直寫(xiě)（WriteTrough）方式，則完成該指令功能需要訪問(wèn)主存的次數(shù)至少是（）。A.0B.1C.2D.343、ALU屬于（）。A.時(shí)序電路B.控制器C.組合邏輯電路D.寄存器4、當(dāng)定點(diǎn)運(yùn)算發(fā)生溢出時(shí)，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(cuò)信息5、在浮點(diǎn)機(jī)中，（）是隱藏的。A.階碼B.數(shù)符C.尾數(shù)D.基數(shù)6、假設(shè)某存儲(chǔ)器總線采用同步通信方式，時(shí)鐘頻率為50MHz，每個(gè)總線事務(wù)以突發(fā)方式傳輸8個(gè)字，以支持塊長(zhǎng)為8個(gè)字的Cache行讀和Cache行寫(xiě)，每字4B.對(duì)于讀操作，方式順序是1個(gè)時(shí)鐘周期接收地址，3個(gè)時(shí)鐘周期等待存儲(chǔ)器讀數(shù)，8個(gè)時(shí)鐘周期用于傳輸8個(gè)字。請(qǐng)問(wèn)若全部訪問(wèn)都為讀操作，該存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸速率為（）。A.114.3MB/sB.126.0MB/sC.133.3MB/sD.144.3MB/s7、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(hào)控制方式下的設(shè)備8、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、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、微指令操作控制字段的每一位代表一個(gè)控制信號(hào)，這種微程序的控制方式叫作（）A.字段直接編碼B.字段間接編碼C.混合編碼D.直接編碼11、下列說(shuō)法中正確的是（）。A.采用微程序控制器是為了提高速度B.控制存儲(chǔ)器采用高速RAM電路組成C.微指令計(jì)數(shù)器決定指令的執(zhí)行順序D.一條微指令放在控制存儲(chǔ)器的一個(gè)單元中12、在下列尋址方式中，（）方式需要先計(jì)算，再訪問(wèn)存。A.相對(duì)尋址B.變址尋址C.間接尋址D.A、B13、四地址指令OPA1A2A3A4的功能為（A1）OP（A2）一A3，且A4給出下一條指令地址，假設(shè)A1，A2，A3，A4都為主存儲(chǔ)器地址，則完成上述指令需要訪存（）次。A.2B.3C.4D.514、在DMA傳送方式中，發(fā)出DMA請(qǐng)求的是（）。A.外部設(shè)備B.DMA控制器C.CPUD.主存15、DMA方式的接口電路中有程序中斷部件，其作用是（）。A.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送B.向CPU提出總線使用權(quán)C.向CPU提出傳輸結(jié)束D.發(fā)中斷請(qǐng)求二、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、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=______18、從操作數(shù)的物理位置來(lái)說(shuō)，可將指令歸結(jié)為三種類(lèi)型：存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器型，_______19、PCI總線是當(dāng)前流行的總線。它是一個(gè)高_(dá)________且與_________無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)總線。20、廣泛使用的_______和_______都是半導(dǎo)體隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，它們共同的缺點(diǎn)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、并行I/O接口_______和串行I/O接口_______是兩個(gè)目前最具權(quán)威性和發(fā)展前景的標(biāo)準(zhǔn)接23、總線同步定時(shí)協(xié)議中，事件出現(xiàn)在總線的時(shí)刻由________信號(hào)確定，總線周期的長(zhǎng)度是________的。24、尋址方式按操作數(shù)的物理位置不同，多使用________型和________型，前者比后者執(zhí)行速度快。25、堆棧是一種特殊的數(shù)據(jù)尋址方式，它采用________原理。按結(jié)構(gòu)不同，分為_(kāi)_______堆棧和________堆棧。三、名詞解釋題26、字：27、水平型微指令：28、特權(quán)指令：29、微操作：四、簡(jiǎn)答題30、試比較程序查詢方式、程序中斷方式和DMA方式對(duì)CPU工作效率的影響。31、基本的DMA控制器的主要部件有哪些？32、簡(jiǎn)要說(shuō)明通用I/O標(biāo)準(zhǔn)接口SCSI的性能特點(diǎn)。33、何謂CRT的顯示分辨率、灰度級(jí)？五、計(jì)算題34、設(shè)某機(jī)主存容量為16MB，Cache的容量為8KB，且按字節(jié)編址。每字塊8個(gè)字，每字32位。設(shè)計(jì)一個(gè)4路組相聯(lián)映射的Cache組織。1）畫(huà)出主存地址字段中各段的位數(shù)。2）設(shè)Cache初態(tài)為空，CPU依次從主存0，1，2，…，99號(hào)單元中讀出100個(gè)字（主存一次讀出一個(gè)字），并重復(fù)此次序10次，問(wèn)命中率是多少？3）若Cache速度是主存速度的5倍，試問(wèn)有Cache和無(wú)Cache相比，速度提高多少倍？4）系統(tǒng)的效率是多少？35、假設(shè)磁盤(pán)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(pán)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？36、有一臺(tái)磁盤(pán)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(pán)機(jī)中隨機(jī)存放著1000塊、每塊為3000B的數(shù)據(jù)?，F(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(pán)上的全部數(shù)據(jù)需多少時(shí)間？2）若磁盤(pán)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、某計(jì)算機(jī)采用頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理方式，按字節(jié)編址，虛擬地址為32位，物理地址為24位，頁(yè)大小為8KB:TLB采用全相聯(lián)映射；Cache數(shù)據(jù)區(qū)大小為64KB，按2路組相聯(lián)方式組織，主存塊大小為64B。存儲(chǔ)訪問(wèn)過(guò)程的示意圖如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。1）圖中字段A~G的位數(shù)各是多少？TLB標(biāo)記字段B中存放的是什么信息？2）將塊號(hào)為4099的主存塊裝入到Cache中時(shí)，所映射的Cache組號(hào)是多少？對(duì)應(yīng)的H字段內(nèi)容是什么？3）Cache缺失處理的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)大還是缺頁(yè)處理的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)大？為什么？4）為什么Cache可以采用直寫(xiě)（WriteThrough）策略，而修改頁(yè)面內(nèi)容時(shí)總是采用回寫(xiě)（WriteBack）策略？38、采用微程序控制器的某計(jì)算機(jī)在微程序級(jí)采用兩級(jí)流水線，即取第i+1條微指令與執(zhí)行第i條微指令同時(shí)進(jìn)行。假設(shè)微指令的執(zhí)行時(shí)間需要40ns，試問(wèn)：1）若控制存儲(chǔ)器選用讀出時(shí)間為30ns的ROM，在這種情況下微周期為多少？并畫(huà)出微指令執(zhí)行時(shí)序圖。2）若控制存儲(chǔ)器選用讀出時(shí)間為50ns的ROM，在這種情況下微周期為多少？并畫(huà)出微指令執(zhí)行時(shí)序圖。39、某指令系統(tǒng)字長(zhǎng)12位，地址碼取3位，試提出一種方案，使該系統(tǒng)有4條三地址指令、8條二地址指令、150條一地址指令。列出操作碼的擴(kuò)展形式并計(jì)算操作碼的平均長(zhǎng)度。

參考答案一、選擇題1、B2、B3、C4、D5、D6、C7、A8、D9、D10、D、11、D12、D13、C14、A15、C二、填空題16、軟件系統(tǒng)17、21023018、寄存器一寄存器型寄存器一存儲(chǔ)器型19、帶寬處理器20、SRAMDRAM斷電后不能保存信息21、并行串行復(fù)用22、SCSIIEEE139423、總線時(shí)鐘固定24、RRRS25、先進(jìn)后出寄存器存儲(chǔ)器三、名詞解釋題26、字：數(shù)據(jù)運(yùn)算和存儲(chǔ)的單位，其位數(shù)取決于具體的計(jì)算機(jī)。27、水平型微指令：水平型微指令的特點(diǎn)是一次能定義并執(zhí)行多個(gè)并行操作的微命令。從編碼方式看，直接編碼、字段直接編碼、字段間接編碼以及直接編碼和字段直接和間接混合編碼都屬水平型微指令。其中直接編碼速度最快，字段編碼要經(jīng)過(guò)譯碼，故速度受影響28、特權(quán)指令：改變執(zhí)行特權(quán)的指令，用于操作系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)資源的控制29、微操作：在微程序控制器中，執(zhí)行部件接受微指令后所進(jìn)行的操作。四、簡(jiǎn)答題30、答：程序查詢方式使CPU和I/0設(shè)備處于串行工作狀態(tài)，CPU工作效率不高程序中斷方式CPU效率較高DMA方式進(jìn)一步提高了CPU的資源利用率，31、答：邏輯結(jié)構(gòu)包括時(shí)序和控制邏輯；內(nèi)部計(jì)數(shù)器、寄存器組、程序命令控制邏輯；優(yōu)先級(jí)編碼邏輯；地址、數(shù)據(jù)緩沖器組等部分。32、答：（1）SCSI接口總線有8條數(shù)據(jù)線、1條奇偶校驗(yàn)線、9條控制線組成。使用50芯電纜，規(guī)定了兩種電氣條件：?jiǎn)味蓑?qū)動(dòng)和差分驅(qū)動(dòng)。（2）總線時(shí)鐘頻率高。（3）SCSI接口總線以菊花鏈形式最多可接8臺(tái)設(shè)備。（4）每個(gè)SCSI設(shè)備有自己唯一的設(shè)備號(hào)ID=0-7。ID=7的設(shè)備有最高優(yōu)先權(quán)，ID=0的設(shè)備優(yōu)先權(quán)最低。采用分布式總線仲裁策略。（5）SCSI設(shè)備是指連接在SCSI總線上的智能設(shè)備，即除主適配器HBA外，其他SCSI設(shè)備實(shí)際是外設(shè)的適配器或控制器。（6）SCSI設(shè)備是智能設(shè)備，對(duì)SCSI總線以至主機(jī)屏蔽了實(shí)際外設(shè)的固有物理屬性，設(shè)備間可用一套標(biāo)準(zhǔn)命令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（7）SCSI設(shè)備間是一種對(duì)等關(guān)系，而不是主從關(guān)系。33、答：分辨率是指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率取決于顯像管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力。同時(shí)刷新存儲(chǔ)器要有與顯示像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)像素的信息。灰度級(jí)是指黑白顯示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同?；叶燃?jí)越多，圖像層次越清楚逼真。五、計(jì)算題34、解析：1）主存地址字段如圖所示。2）由于Cache初態(tài)為空，因此CPU讀0號(hào)單元時(shí)不命中，必須訪存，同時(shí)將該字所在的主存塊調(diào)入Cache（調(diào)入內(nèi)存一定是一整塊調(diào)入，而一塊包括8個(gè)單元），接著CPU讀1~7號(hào)單元均命中。同理，CPU讀8，16，…，96號(hào)單元均不命中。可見(jiàn)，CPU在連續(xù)讀100個(gè)字中共有13次未命中，而后9次循環(huán)讀100個(gè)字全部命中，命中率為100×10?13100×103）設(shè)主存存儲(chǔ)周期為5t，Cache的存儲(chǔ)周期為t，沒(méi)有Cache的訪問(wèn)時(shí)間是5t×l000，有Cache存儲(chǔ)周期為t×（1000-13）+5t×13，則有Cache和無(wú)Cache相比，速度提高的倍數(shù)為5t×1000t4）系統(tǒng)的效率為t0.987t+35、解析：磁盤(pán)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。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(pán)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）頁(yè)大小為8KB，頁(yè)內(nèi)偏移地址為13位，故A=B=32-l3=19；D=13；C=24-13=l1：主存塊大小為64B，故G=6。2路組相聯(lián)，每組數(shù)據(jù)區(qū)容量有64B×2=128B，共有64KB/128B=512組，故F=9：E=24-G-F=24-6-9=9。因而A=19，B=19，C=11，D=l3，E=9，F(xiàn)=9，G=6。TLB中標(biāo)記字段B的內(nèi)容是虛頁(yè)號(hào)，表示該TLB項(xiàng)對(duì)應(yīng)哪個(gè)虛頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)。2）塊號(hào)4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache組號(hào)是000000011B=3，對(duì)應(yīng)的H字段內(nèi)容為000001000B。3）Cache缺失帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)小，而處理缺頁(yè)的開(kāi)銷(xiāo)大。因?yàn)槿表?yè)處理需要訪問(wèn)磁盤(pán)，而Cache缺失只訪問(wèn)主存。4）因?yàn)椴捎弥睂?xiě)策略時(shí)需要同時(shí)寫(xiě)快速存儲(chǔ)器和慢速存儲(chǔ)器，而寫(xiě)磁盤(pán)比寫(xiě)主存慢得多，所以，在Cache——主存層次，Cache可以采用直寫(xiě)策略，而在主存——外存（磁盤(pán)）層次，修改頁(yè)面內(nèi)容時(shí)總是采用寫(xiě)回策略。38、解析：在執(zhí)行本條微指令的同時(shí)，預(yù)取下一條微指令。因?yàn)檫@兩個(gè)操作是在兩個(gè)完全不同的部件中執(zhí)