2021年臺州科技職業(yè)學院計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年臺州科技職業(yè)學院計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計算機組成原理》科

目期末試卷B（有答案）

一、選擇題

1、某計算機的存儲系統(tǒng)由Cache一主存系統(tǒng)構(gòu)成，Cache的存取周期為10ms,主存的

存取周期為50ms.在CPU執(zhí)行一段程序時，Cache完成存取的次數(shù)為4800次，主存

完成的存取次數(shù)為200次，該Cache一主存系統(tǒng)的效率是（）。

【注：計算機存取時，同時訪問Cache和主存，Cache訪問命中，則主存訪問失效；

Cache訪問未命中，則等待主存訪問】

A.0.833B.0.856C.0.958D.0.862

2、在一個容量為128KB的SRAM存儲器芯片上，按字長32位編址，其地址范圍可從

0000H到（）。

A.3HB.7HC.7HD.3fH

3、下列關(guān)于進制的說法中正確的是（）。

L任何二進制整數(shù)都可用十進制表示

n.任何二進制小數(shù)都可用十進制表示

【n.任何十進制整數(shù)都可用二進制表示

nv.任何十進制小數(shù)都可用二進制表示

A.LmB.L口、mC.LU、H、IVD.U、IV

4、并行加法器中，每位全和的形成除與本位相加兩數(shù)數(shù)值位有關(guān)外?還與（）有

A.低位數(shù)值大小

B.低位數(shù)的全和

C.高位數(shù)值大小

D,低位數(shù)送來的進位

5、下列說法正確的是（）。

A.當機器采用補碼表示時，0有兩種編碼方式

B.當機器采用原碼表示時，。有兩種編碼方式

C.當機器采用反碼表示時，0有一種編碼方式

D.無論機器數(shù)采用何種碼表示，。都有兩種編碼方式

6、按數(shù)據(jù)傳送格式，總線常被劃分為（）。

A.并行總線與串行總線

B.同步總線與異步總線

C.系統(tǒng)總線與外總線

D.存儲總線與I/?？偩€

7、下列關(guān)于總線仲裁方式的說法中，正確的有（）。

L獨立請求方式響應(yīng)時間最快，是以增加處理器開銷和增加控制線數(shù)為代價的

II.計數(shù)器定時查詢方式下，有，根總線請求（BR）線和一根設(shè)備地址線，若每次計數(shù)都從

0開始，則設(shè)備號小的優(yōu)先級高

HL鏈式查詢方式對電路故障最敏感

IV.分布式仲裁控制邏輯分散在總線各部件中，不需要中央仲裁器

A.III,IVB.LIII,IVC.I,ILIVD.D,IILIV

8、只有當程序要執(zhí)行時，它才會去將源程序翻譯成機器語言，而且一次只能讀取、翻譯

并執(zhí)行源程序中的一行語句，此程序稱為（）。

A.目標程序B.編譯程序C.解釋程序D.匯編程序

9、下列描述中，正確的是（）。

A.控制器能理解、解釋并執(zhí)行所有指令以及存儲結(jié)果

B.所有數(shù)據(jù)運算都在CPU的控制器中完成

C.ALU可存放運算結(jié)果

D.輸入、輸出裝置以及外界的輔助存儲器稱為外部設(shè)備

10、同步控制是（）。

A.只適用于CPU控制的方式

B.由統(tǒng)一時序信號控制的方式

C.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式

D.不強調(diào)統(tǒng)一時序信號控制的方式

11、微指令操作控制字段的每一位代表一個控制信號，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

12、四地址指令OPAiA2A3A4的功能為（Ai）OP（A2）-A3,且4給出下一條指令地

址，假設(shè)Ai，A2,A3,4都為主存儲器地址，則完成上述指令需要訪存（）次。

A.2B.3C.4D,5

13、在各種尋址方式中，指令的地址碼字段可能的情況有（）。

L寄存器編號

I【.設(shè)備端口地址

m,存儲器的單元地址

M數(shù)值

A.LnB.L口、mci、山D.L口、m、iv

14、中斷響應(yīng)是在（）

A.一條指令執(zhí)行開始

B.一條指令執(zhí)行中間

C.一條指令執(zhí)行之術(shù)

D.一條指令執(zhí)行的任何時刻

15、傳輸一幅分辨率為640像素x480像素、65536色的圖片（采用無壓縮方式），假

設(shè)采用數(shù)據(jù)傳輸速度為56kbit/s,大約需要的時間是（）。

A34.82S8.42.86sC.85.71SD.87.77S

二、填空題

16、CPU能直接訪問和，但不能直接訪問磁盤和光盤。

17、指令尋址的基本方式有兩種，方式和方式。

18、PQ總線采用仲裁方式，每一個PQ設(shè)備都有獨立的總線請求和總線授權(quán)兩條

信號線與相連。

19、外國設(shè)備大體分為輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，設(shè)備，設(shè)備，

設(shè)備五大類。

20、多媒體CPU是帶有技術(shù)的處理器，它是一種多媒體擴展結(jié)構(gòu)技術(shù)，特別適合

J'處理，

21、通道是一個特殊功能的,它有自己的專門負責數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制。

22、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。

23、流水CPU中的主要問題是相關(guān)、相關(guān)和相關(guān)，為此需要采

用相應(yīng)的技術(shù)對策，才能保證流水暢通而不斷流。

24、為了運算器的高速性，采用了進位，乘除法，等并行技術(shù)措

施。

25、漢字的、、是計算機用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不

同用途的編碼。

三、名詞解釋題

26、尾數(shù)：

27s統(tǒng)一編址:

28、系統(tǒng)指令:

29、總線協(xié)議:

四、簡答題

30、中斷處理過程包括哪些操作步驟?

31、什么是中斷？請說明它的特點和適用場合。

32、浮點數(shù)的階碼為什么通常采用移碼?

33、說明計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。

五、計算題

34、假設(shè)磁盤存儲器轉(zhuǎn)速為3000r/min,分8個扇區(qū)，每扇區(qū)存儲1KB,主存與磁

盤存儲器數(shù)據(jù)傳送的寬度為16位（即每次傳送16位）。假設(shè)一條指令最長執(zhí)行時

間為25s。

試問；是否可采用一條指令執(zhí)行結(jié)束時響應(yīng)DMA請求的方案，為什么？若不行,

應(yīng)采用什么方案？

35、某計算機采用5級指令流水線，如果每級執(zhí)行時間是2ns,求理想情況下該流

水線的加速比和吞吐率。

36、設(shè)主存容量為IMB,Cache容量為I6KB,每字塊有16個字，每字32位，且按

字節(jié)編址。

1）若Cache采用直接映射，試求主存地址字段中各段的位數(shù)。

2）若Cache采用4路組相聯(lián)映射，試求主存地址字段中各段的位數(shù)。

六、綜合題

37、假定在一個8位字長的計算機中運行如下類C程序段；

unsignedintx=134：

unsignedinty=246；

intm=x；

intn=y；

unsignedintzi=x=y；

unsignedintZ2=x+y：

intki=m-n；

intk2=m+n；

若編譯器編譯時將8個8位寄存器RI~R8分別分配至變量x、v、m、n、zi、Z2、

ki和IQ,則回答下列問題（提示：帶符號整數(shù)用補碼表示）：

1）執(zhí)行上述程序段后，寄存器Ri,Rs和R6的內(nèi)容分別是什么（用十六進制

表示）？

2）執(zhí)行上述程序段后，變量m和ki的值分別是多少（用十進制表示）？

3）上述程序段涉及帶符號整數(shù)加/減、無符號整數(shù)加/減運算，這4種運算能

否利用同一個加法器及輔助電路實現(xiàn)？簡述理由。

4）計算機內(nèi)部如何判斷帶符號整數(shù)加/減運算的結(jié)果是否發(fā)生溢出？上述程

序段中，哪些帶符號整數(shù)運算語句的執(zhí)行結(jié)果會發(fā)生溢出？

38、某程序中有如下循環(huán)代碼段p；°for（inti=0；i<N；i++）

sum+二A[i]；〃。假設(shè)編譯時變量sum和i分別分配在寄存器RI和R2中。常量N在

寄存器R6中，數(shù)組A的首地址在寄存器R3中。程序段P起始地址為08048100H，

對應(yīng)的匯編代碼和機器代碼見下表。

埒號研機器代碼匯編代碼注界

108048100HOOO22O8OHloop:sllR4.R2J(R2K<2R4

208048IO4H00083020HaddR4.R4,R3(R4HR3)R4

308048M8C850000H1南R5MR4)?R4)*0)R5

40X04810CHOO25OR2OHtddRl.RI.R5(RIHR5)R!

52042000IHaddR2,R2,I(R2)+lR2

6080481I4HI446FFFAHbnc勉,R6,loopiNR2)!=(R6)即。loop

執(zhí)行上述代碼的計算機M采用32位定長指令字，其中分支指令bne采用如下格

式：

3】2625212016150

OPRsRdOFFSET

OP為操作碼：Rs和Rd為寄存器編號：OFFSET為偏移量，用補碼表示。請回答下

列問題，并說明理由。

1）M的存儲器編址單位是什么？

2）已知sll指令實現(xiàn)左移功能，數(shù)組A中每個元素占多少位？

3）表中bne指令的OFFSET字段的值是多少？己知bne指令采用相對尋址方式，當

前，PC內(nèi)容為bne指令地址，通過分析題表中指令地址和bne指令內(nèi)容，推斷出

bne指令的轉(zhuǎn)移目標地址計算公式。

4）若M采用如下"按序發(fā)射、按序完成"的5級指令流水線：IF（取指）、ID

（譯碼及取數(shù)）、EXE（執(zhí)行）、MEM（訪存）、WB（寫回寄存器），且硬件不

采取任何轉(zhuǎn)發(fā)措施，分支指令的執(zhí)行均引起3個時鐘周期的阻塞，則P中哪些指令

的執(zhí)行會由于數(shù)據(jù)相關(guān)而發(fā)生流水線阻塞？哪條指令的執(zhí)行會發(fā)生控制冒險？為什

么指令1的執(zhí)行不會因為與指令5的數(shù)據(jù)相關(guān)而發(fā)生阻塞？

39、某機器采用一地址格式的指令系統(tǒng)，允許直接和間接尋址（機器按字尋址）0

機器配有如下硬件：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？

參考答案

一、選擇題

1、D

2、B

3、B

4、D

5、B

6、A

7、B

8、C

9、D

10、B

11、D、

12、C

13、D

14、C

15、D

二、填空題

16、cache主存

17、字向位向

18、集中式中央仲裁器

19、外存數(shù)據(jù)通信過程控制

20、MMX圖像數(shù)據(jù)

21、處理器指令和程序

22、瞬時啟動固態(tài)盤

23、資源數(shù)據(jù)控制

24、先行陣列流水線

25、輸入編碼內(nèi)碼字模碼

三、名詞解釋題

26、尾數(shù)：

在浮點數(shù)據(jù)編碼中，表示數(shù)據(jù)有效值的代碼。

27、統(tǒng)一編址：

就是將外圍設(shè)備中的控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和內(nèi)存單元一起編排地址。

28、系統(tǒng)指令:

改變計算機系統(tǒng)的工作狀態(tài)的指令.

29、總線協(xié)議：

總線通信同步方式規(guī)則，規(guī)定實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩〞r規(guī)則。

四、簡答題

30、答：中斷處理過程如下：

⑴設(shè)備提出中斷請求；

⑵當一條指令執(zhí)行結(jié)束時CPU響應(yīng)中斷

（3）CPU設(shè)置"中斷屏蔽"標志，不再響應(yīng)其它中斷請求

⑷保存程序斷點（PC）

⑸硬件識別中斷源（移到中斷服務(wù)子程序入口地，址）

⑹用軟件方法保存CPU現(xiàn)場

⑺為設(shè)備服務(wù)

⑻恢復(fù)CPU現(xiàn)場

⑼"中斷屏蔽"標志復(fù)位，以便接收其它設(shè)備中斷請求

⑩返回主程序

31s答：在計算機的運行過程中，cpu接到跟緊急的服務(wù)請求而暫停執(zhí)行的現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)而

去執(zhí)行終端服務(wù)程序，己處理隨機事件，執(zhí)行完畢后又恢復(fù)源程序的執(zhí)行；主要特點；隨

機性，通過執(zhí)行程序處理隨機事件；使用于中低速的NO管理，已處理隨機事件；

32、解析?：假設(shè)采用n位數(shù)值位，由移碼的定義可知，有如下關(guān)系：

國移<2\當XV?？?/p>

國移N2"當讓?？?/p>

因此，正數(shù)的移碼一定大于負數(shù)的移碼，這個是移碼與原碼、補碼、反碼的一個重要區(qū)別。更重要的是,

移碼具有如下性質(zhì)：

當x>y時，［xQ［y］修

33、答：計算機系統(tǒng)可分為：微程序機器級，一般機器級（或稱機器語言級），操作系統(tǒng)

級，匯編語言級，高級語言級。

五、計算題

34、解析，磁盤存儲器轉(zhuǎn)速為3000r/min,BP50r/so每轉(zhuǎn)傳送的數(shù)據(jù)為

8xlKB=8KB,所以數(shù)據(jù)傳輸率為8KBx50r/s=400KB/S.16位數(shù)據(jù)的傳輸時間二16

位/（400KB/5）=2B/（400KB/S）由于5”遠小于25s,因此不能采用一

條指令執(zhí)行結(jié)束響應(yīng)DMA的請求方案。應(yīng)采用每個CPU機器周期末查詢及響應(yīng)

DMA的請求方案。

35、44.解析：流水線的加速比指采用流水線技術(shù)時指令的執(zhí)行速度與等效的不采

用流水線技術(shù)的指令執(zhí)行速度之比，理想情況加速比等于流水線的級數(shù)。吞吐率指

每秒鐘能處理的指令數(shù)量。本題中計算機采用5級指令流水線，所以理想情況下加

速比等于5?，F(xiàn)在每完成一條指令的時間是2ns,則最大吞吐率等于l/2ns=5x108。

36、解析:

1）若Cache采用直接映射。由于每個字塊含有16個字（64B）,且按字節(jié)編址,

因此字塊內(nèi)的位數(shù)（塊內(nèi)地址位數(shù)）為6位。另外，由于Cache中含有256個塊

（16KB/16x4B）,因此字塊地址位數(shù)為8位。主存容量1MB,說明總位數(shù)為20

位，因此主存字塊標記位數(shù)為20-6-8=6位。主存的地址格式如下；

主存標記組號塊內(nèi)地址

13位6位5位

2）若Cache采用4路組相聯(lián)映射。同理，塊內(nèi)地址位數(shù)為6位。由于采用4路

組相聯(lián)映射，即每組4塊，因此一共有64組，即組號需要6位。很容易得到主存

字塊標記位數(shù)為20-6?6;8位d主存的地址格式如下：

主.標記組號塊內(nèi)地址

HP；

六、綜合題

37、解析;

1）寄存裕R1存儲的是134,轉(zhuǎn)換成：進制為10000110B,即86H。寄存器R5存儲的是x-y的內(nèi)容,

x-y=-112,轉(zhuǎn)換成二進制為10010000B,即90也寄存器R6存儲的是x+y的內(nèi)容，x+y=380,轉(zhuǎn)換成

二進制為101111100B（前面的進位含棄），即7CH。由于計算機字長為8位，因此無符號整數(shù)能表示

的范圍為。?255,而x+y=380,故溢出。

2）m二進制表示為10000110B,由于m是int型，因此最高位為符號位，可以得出m的原碼為

11111010（對10000110除符號位取反加D,即-122。同理，n的二進制表示為11110110B,故n的

原碼為10001010,轉(zhuǎn)成十進制為-10。因此,kl=-122-（-10）=-112。

3）參考答案：可以利用同一個加法器及輔助電路實現(xiàn)。因為無符號整數(shù)和有符號整數(shù)都是以補碼

形式存儲，所以運算規(guī)則都是一樣的。但有一點需要考慮，由于無符號整數(shù)和有符號整數(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)。帶符號整數(shù)只有k2會發(fā)生溢出。分析：8位帶符

號整數(shù)的補碼取值范困為-128~+127,Mk2-m+n=-122-10-132,超出范圍。而kl=-112,在范圍-

128~+127之內(nèi)。

38、解答：該題為計算機組成原理科目的綜合題型，涉及指令系統(tǒng)、存儲管理以

及CPU三個部分內(nèi)容，考生應(yīng)注意各章節(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系，才能更好的把握當前

考試的趨勢。

1）已知計算機M采用32位定長指令字，即一條指令占4B,觀察表中各指令的

地址可知，每條指令的地址差為4個地址單位，即4個地址單位代表4B,一個地

址單位就代表了1B,所以該計算機是按字節(jié)編址的。

2）在二進制中某數(shù)左移兩位相當于以乘四，由該條件可知，數(shù)組間的數(shù)據(jù)間隔為

4個地址單位，而計算機按字節(jié)編址，所以數(shù)組A中每個元素占4B。

3）由表可知，bne指令的機器代碼為1446FFFAH,根據(jù)題目給出的指令格式，后

2B的內(nèi)容為。FFSET字段，所以該指令的OFFSET字段為FFFAH,用補碼表示，值

為-6.當系統(tǒng)執(zhí)行到bne指令時，PC自動加4,PC的內(nèi)容就為0804811