2021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)

實(shí)用文檔2021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、某指令系統(tǒng)指令字長(zhǎng)為8位，每一地址碼長(zhǎng)3位，用擴(kuò)展操作碼技術(shù)。若指令系統(tǒng)具有兩條二地址指令、10條零地址指令，則最多有（）條一地址指令。A.20B.14C.10D.62、某機(jī)器采用16位單字長(zhǎng)指令，采用定長(zhǎng)操作碼，地址碼為5位，現(xiàn)已定義60條地址指令，那么單地址指令最多有（）條。A.4B.32C.128D.2563、假定變量i、f、d的數(shù)據(jù)類型分別為int、float、double（int用補(bǔ)碼表示，float和double用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中的單精度和雙精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式表示），已知i=785，f-l.5678e3，d=1.5el00，若在32位機(jī)器中執(zhí)行下列關(guān)系表達(dá)式，則結(jié)果為真的是（）。I.i==（int）（float）iⅡ.f==（float）（int）fIⅡ.f==（float）（double）fⅣ.（d+f）-d=fA.僅I、ⅡB.僅I、ⅢC.僅Ⅱ、ⅢD.僅Ⅲ、Ⅳ4、假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)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）5、十進(jìn)制數(shù)-0.3125的8位移碼編碼為（）。A.D8HB.58HC.A8HD.28H6、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)7、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8、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、（）可區(qū)分存儲(chǔ)單元中在放的是指令還是數(shù)據(jù)。A.存儲(chǔ)器B.運(yùn)算C.用戶D.控制器10、在下面描述的PCI總線的基本概念中，不正確的表述是（）。A.PCI總線支持即插即用B.PCI總線可對(duì)傳輸信息進(jìn)行奇偶校驗(yàn)C.系統(tǒng)中允許有多條PCI總線D.PCI設(shè)備一定是主設(shè)備11、在集中式總線控制中，響應(yīng)時(shí)間最快的是（）。A.鏈?zhǔn)讲樵傿.計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢C.獨(dú)立請(qǐng)求D.分組鏈?zhǔn)讲樵?2、已知一臺(tái)時(shí)鐘頻率為2GHz的計(jì)算機(jī)的CPI為1.2。某程序P在該計(jì)算機(jī)上的指令條數(shù)為4×10-6。若在該計(jì)算機(jī)上，程序P從開(kāi)始啟動(dòng)到執(zhí)行結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間是4s，則運(yùn)行P所用CPU時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比大約是（）。A.40%B.60%C.80%D.100%13、指令從流水線開(kāi)始建立時(shí)執(zhí)行，設(shè)指令由取指、分析、執(zhí)行3個(gè)子部件完成，并且，每個(gè)子部件的時(shí)間均為At，若采用常規(guī)標(biāo)量單流水線處理器（即處理器的度為1），連續(xù)執(zhí)行12條指令，共需（）。Α.12ΔtB.14ΔtC.16ΔtD.18Δt14、對(duì)于字符顯示器，主機(jī)送給顯示器的應(yīng)是顯示字符的（）A.ASCI碼B.列點(diǎn)陣碼C.BCD碼D.行點(diǎn)陣碼15、在統(tǒng)一編址的方式下，存儲(chǔ)單元和I/O設(shè)備是靠（）米區(qū)分的。A.不同的地址碼B.不同的地址線C.不同的指令D.不同的數(shù)據(jù)線二、填空題16、主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、_______和_______17、目前的CPU包括________、________和cache、18、為了解決多個(gè)_______同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線_______，必須具有_______部件。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、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。21、主存儲(chǔ)器容量通常以MB表示，其中M=______，B=______硬盤(pán)容量通常以GB表示，其中G=______.22、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。23、不同機(jī)器有不同的_________RISC指令系統(tǒng)是_________指令系統(tǒng)的改進(jìn)。24、直接內(nèi)存訪問(wèn)（DM）方式中，DM控制器從CPU完全接管對(duì)_______的控制，數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過(guò)CPU，而直接在內(nèi)存和_______之間進(jìn)行。25、由于存儲(chǔ)器芯片的容量有限，所以往往需要在______和______兩方面進(jìn)行擴(kuò)充才能滿足實(shí)際需求。三、名詞解釋題26、助記符：27、機(jī)器周期：28、容量：29、通道：四、簡(jiǎn)答題30、在計(jì)算機(jī)中，CPU管理外圍設(shè)備有幾種方式？31、CPU主要有哪些基本功能？CPU主要由哪些基本部件構(gòu)成？32、在定點(diǎn)機(jī)和浮點(diǎn)機(jī)中分別如何判斷溢出？33、說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。五、計(jì)算題34、一臺(tái)8位微機(jī)的地址總線為l6條，其RAM存儲(chǔ)器容量為32KB，首地址為4000H，且地址是連續(xù)的，可用的最高地址是多少？35、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？36、現(xiàn)有64K×2位的存儲(chǔ)器芯片，欲設(shè)計(jì)具有同樣存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)器，應(yīng)如何安排地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目，使兩者之和最小，并說(shuō)明有幾種解法。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、某計(jì)算機(jī)采用16位定長(zhǎng)指令字格式，其CPU中有一個(gè)標(biāo)志寄存器，其中包含進(jìn)位/借位標(biāo)志CF、零標(biāo)志ZF和符號(hào)標(biāo)志NF。假定為該機(jī)設(shè)計(jì)了條件轉(zhuǎn)移指令，其格式如圖所示。其中，00000為操作碼OP；C、Z和N分別為CF、ZF和NF的對(duì)應(yīng)檢測(cè)位，某檢測(cè)位為l時(shí)表示需檢測(cè)對(duì)應(yīng)標(biāo)志，需檢測(cè)的標(biāo)志位中只要有一個(gè)為1就轉(zhuǎn)移，否則不轉(zhuǎn)移，例如，若C=l，Z=0，N=1，則需檢測(cè)CF和NF的值，當(dāng)CF=l或NF=1時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移；OFFSET是相對(duì)偏移量，用補(bǔ)碼表示。轉(zhuǎn)移執(zhí)行時(shí)，轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址為（PC）+2+2×OFFSET；順序執(zhí)行時(shí)，下條指令地址為（PC）+2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。1）該計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器按字節(jié)編址還是按字編址？該條件轉(zhuǎn)移指令向后（反向）最多可跳轉(zhuǎn)多少條指令？2）某條件轉(zhuǎn)移指令的地址為200CH，指令內(nèi)容如圖所示，若該指令執(zhí)行時(shí)CF=0，ZF=0，NF=1，則該指令執(zhí)行后PC的值是多少？若該指令執(zhí)行時(shí)CF=1，ZF=0，NF=0，則該指令執(zhí)行后PC的值又是多少？請(qǐng)給出計(jì)算過(guò)程。3）實(shí)現(xiàn)“無(wú)符號(hào)數(shù)比較小于等于時(shí)轉(zhuǎn)移”功能的指令中，C、Z和N應(yīng)各是什么？4）下圖是該指令對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通路示意圖，要求給出圖中部件①~③的名稱或功能說(shuō)明39、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(xiě)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(xiě)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。

參考答案一、選擇題1、B2、A3、B4、D5、B6、A7、B8、A9、D10、D11、C12、B13、B14、A15、A二、填空題16、存儲(chǔ)周期存儲(chǔ)器帶寬17、控制器運(yùn)算器18、主設(shè)備控制權(quán)總線仲裁19、1（單）傳輸數(shù)據(jù)塊20、跳躍程序計(jì)數(shù)器21、2208位（1個(gè)字節(jié)）23022、RRRS23、指令系統(tǒng)CISC24、總線I/O設(shè)備（或輸入輸出設(shè)備）25、存取時(shí)間存儲(chǔ)周期存儲(chǔ)器帶寬三、名詞解釋題26、助記符：用容易記憶的符號(hào)來(lái)表示指令中的操作碼和操作數(shù).27、機(jī)器周期：指令執(zhí)行中每一步操作所需的時(shí)間。28、容量：是衡量容納信息能力的指標(biāo)。29、通道：是一個(gè)具有輸入輸出處理器的輸入輸出接口。四、簡(jiǎn)答題30、答：CPU管理外圍設(shè)備有五種方式：（1）程序查詢方式（2）程序中斷方式（3）直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）方式（4）通道方式（5）外圍處理機(jī)方式31、答：（1）主要由控制器，運(yùn)算器兩部分組成（2）指令控制、操作控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算、異常處理和中斷；32、解析：（1）定點(diǎn)機(jī)定點(diǎn)機(jī)中可分別采用單符號(hào)位和雙符號(hào)位判斷補(bǔ)碼加/減運(yùn)算是否溢出，其中單符號(hào)位又分為兩種方法：1）若參加運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)符號(hào)相同，結(jié)果的符號(hào)位又與操作數(shù)的符號(hào)不同，則為溢出。2）若求和時(shí)最高進(jìn)位與次高位進(jìn)位“異或”結(jié)果為1，則為溢出。雙符號(hào)位判別方法：當(dāng)最后的運(yùn)算結(jié)果兩位符號(hào)位為10或者01時(shí)，溢出，10表示負(fù)溢出，01表示正溢出。（2）浮點(diǎn)機(jī)浮點(diǎn)機(jī)中的溢出根據(jù)階碼來(lái)判斷。當(dāng)階碼大于最大正階碼時(shí)，即為浮點(diǎn)數(shù)溢出：當(dāng)階碼小于最小負(fù)階碼時(shí)，按機(jī)器零處理。33、答：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為：微程序機(jī)器級(jí)，一般機(jī)器級(jí)（或稱機(jī)器語(yǔ)言級(jí)），操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語(yǔ)言級(jí)，高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。五、計(jì)算題34、解析：32KB存儲(chǔ)空間共占用15條地址線，若32KB的存儲(chǔ)地址起始單元為0000H，其范圍應(yīng)為0000H~7FFFH，但現(xiàn)在的首地址為4000H，即首地址后移了，因此最高地址也應(yīng)該相應(yīng)后移，故最高地址=4000H+7FFFH=BFFFH。歸納總結(jié)：32KB的存儲(chǔ)空間是連續(xù)的，由于首地址發(fā)生變化，因此術(shù)地址也會(huì)跟著發(fā)生變化。35、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。36、解析：不妨設(shè)地址線和數(shù)據(jù)線的數(shù)目分別為x和y。只需要滿足2x×y=64K×2，有如下方案：當(dāng)y=l時(shí)，x=17：當(dāng)y=2時(shí)，x=16；當(dāng)y=4時(shí)，x=15；當(dāng)y=8時(shí)，x=14。（可不用討論y等于3、5、6這些情況，不然x就沒(méi)法計(jì)算了）后面的就不用計(jì)算了，肯定比前面的引腳數(shù)目多。從以上分析可以看出，當(dāng)數(shù)據(jù)線為1或2時(shí)，地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目之和為18，達(dá)到最小，并且有兩種解答。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10000110B，由于m是int型，因此最高位為符號(hào)位，可以得出m的原碼為11111010（對(duì)10000110除符號(hào)位取反加1），即-122。同理，n的二進(jìn)制表示為11110110B，故n的原碼為10001010，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制為-10。因此，k1=-122-（-10）=-112。3）參考答案：可以利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闊o(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)都是以補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)，所以運(yùn)算規(guī)則都是一樣的。但有一點(diǎn)需要考慮，由于無(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)的表示范圍是不一樣的，因此需要設(shè)置不一樣的溢出電路。4）至于內(nèi)部如何判斷溢出，可參考前面的總結(jié)。帶符號(hào)整數(shù)只有k2會(huì)發(fā)生溢出。分析：8位帶符號(hào)整數(shù)的補(bǔ)碼取值范圍為-128~+127，而k2-m+n=-122-10--132，超出范圍。而kl=-112，在范圍-128~+127之內(nèi)。38、解析：l）因?yàn)橹噶钭珠L(zhǎng)為16位，且下條指令地址為（PC）+2，故編址單位是字節(jié)。偏移OFFSET為8位補(bǔ)碼，范圍為-128~127，將-128代入轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址計(jì)算公式，可以得到（PC）+254=（PC）+127×2，故該條件轉(zhuǎn)移指令向后（反向）最多可跳轉(zhuǎn)127條指令。2）指令中C=0，Z=1，N=1，故應(yīng)根據(jù)ZF和NF的值來(lái)判斷是否轉(zhuǎn)移。當(dāng)CF=0，ZF=0，NF=1時(shí)，需轉(zhuǎn)移。已知指令中偏移量為11100011B=E3H，符號(hào)擴(kuò)展后為FFE3H，左移一位（乘2）后為FFC6H，故PC的值（即轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址）為200CH+2+FFC6H=1FD4H。當(dāng)CF=1，ZF=0，NF=0時(shí)不轉(zhuǎn)移。PC的值為：200CH+2=200EH。3）指令中的C、Z和N應(yīng)分別設(shè)置為C=Z=l，N=0（參考常見(jiàn)尋址方式最后的補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)）。4）部件①：指令寄存器（用于存放當(dāng)前指令）；部件②：移位寄存器（用于左移一位）；部件③：加法器（地址相加）。39、解析：