2022年福州大學軟件工程專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2022年福州大學軟件工程專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B

（有答案）

一、選擇題

1、下列關(guān)于虛擬存儲器的說法，錯誤的是（）。

A,虛擬存儲器利用了局部性原理

B.頁式虛擬存儲器的頁面如果很小，主存中存放的頁面數(shù)較多，導(dǎo)致缺頁頻率較低，換頁

次數(shù)減少，可以提升操作速度

C.頁式虛擬存儲器的頁面如果很大，主存中存放的頁面數(shù)較少，導(dǎo)致頁面調(diào)度頻率較高，

換頁次數(shù)增加，降低操作速度

D.段式虛擬存儲器中，段具有邏輯獨立性，易于實現(xiàn)程序的編譯、管理和保護，也便于多

道程序共享

2、對36位虛擬地址的頁式虛擬存儲系統(tǒng)，每頁8KB,每個頁表項為32位，頁表的總?cè)?/p>

量為（）。

A.1MBB.4MBC.8MBD.32MB

3、CPU中的譯碼器要用（）。

A.地址譯碼人B.指令譯碼C.數(shù)據(jù)譯碼1D.控制信號譯碼

4、在計算機系統(tǒng)中，作為硬件與應(yīng)用軟件之間的界面是（）。

A.操作系統(tǒng)

B.編譯程序

C.指令系統(tǒng)

D.以上都不是

5、假定機器M的時鐘頻率為200MHz,程序P在機器M上的執(zhí)行時間為12s。對P優(yōu)

化時，將其所有乘4指令都換成了一條左移兩位的指令，得到優(yōu)化后的程序P。若在M

上乘法指令的CPI為102,左移指令的CPI為z,P的執(zhí)行時間是P"執(zhí)行時間的1.2倍,

則P中的乘法指令條數(shù)為（）。

A.200萬B.400萬C.800萬D.1600萬

6、總線的半同步通信方式是（）。

A.既不采用時鐘信號，也不采用握手信號

B.只采用時鐘信號，不采用握手信號

C.不采用時鐘信號，只采用握手信號

D.既采用時鐘信號，又采用握手信號

7、總線按連接部件不同可分為（）6

A.片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、通信總線

B.數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線

C.主存總線I/O總線、DMA總線

D.ISA總線、VESA總線、PQ總線

8、流水線計算機中，下列語句發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)類型是（）。

ADDRI,R2,R3；（R2）+（R3）-RI

ADDR4,RI,R5；（RI）+（RS）R4

A.寫后寫B(tài).讀后寫C.寫后讀D.讀后讀

9、指令從流水線開始建立時執(zhí)行，設(shè)指令由取指、分析、執(zhí)行3個子部件完成，并且，

每個子部件的時間均為At,若采用常規(guī)標量單流水線處理器（即處理器的度為1）,連續(xù)

執(zhí)行12條指令，共需（）。

A.12AtB.14AtC.16AtD.18At

10、若每個漢字用16x16的點陣表示，7500個漢字的字庫容量是（）

A.16KBB.240KBC320KBD.IMB

11、CPU在中斷周期中（）

A.執(zhí)行中斷服務(wù)程序

B.執(zhí)行中斷隱指令

C.與I/O設(shè)備傳送數(shù)據(jù)

D.處理異常情況

12、加法器采用先行進位的根本目的是（）。

A.優(yōu)化加法器的結(jié)構(gòu)

B.快速傳遞進位信號

C增強加法器的功能

D.以上都不是

13、float型數(shù)據(jù)常用正EE754單精度浮點格式表示。假設(shè)兩個float型變量x和y分別

存放在32位寄存器fl和f2中，若（fl）=CC900000H,（f2）=BOCOOOOOH,則x和

y之間的關(guān)系為（）。

A.x《y且符號相同B.xvy符號不同C.x>y且符號相同D.x>y且符號不同

14、某指令系統(tǒng)指令字長為8位，每一地址碼長3位，用擴展操作碼技術(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.6

15、某計算機主存空間為4GB,字長為32位，按字節(jié)編址，采用32位定長指令字格式。

若指令按字邊界對齊存放，則程序計數(shù)器（PC）和指令寄存器（IR）的位數(shù)至少分別是

（）0

A30,30B30,32C.32,30D32,32

二、填空題

16、奔騰CPU中L2級cache的內(nèi)容是的子集，而內(nèi)容又是L2級cache

的子集。

17、微程序設(shè)計技術(shù)是利用方法設(shè)計的一門技術(shù)。

18、目前的CPU包括、和cache、

19、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

于處理。

20、指令尋址的基本方式有兩種，方式和方式。

21、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。

22、總線同步定時協(xié)議中，事件出現(xiàn)在總線的時刻由信號確定，總線周期的長度

是的0

23、存儲并按順序執(zhí)行，這是馮?諾依曼型計算機的工作原理。

24、?計算機硬件包括、、適配器，輸入/輸出設(shè)備。

25、CPU能直接訪問和_____但不能直接訪問磁盤和光盤。

三、名詞解釋題

26、雙重分組跳躍進位;

27、計數(shù)器定時查詢方式:

28、寄存器:

29、指令編碼:

四、簡答題

30、何謂CRT的顯示分辨率、灰度級?

31、什么是多重中斷？實現(xiàn)多重中斷的必要條件是什么？

32、說明存取周期和存取時間的區(qū)別。

33、什么是DMA方式？DMA的主要優(yōu)點及適用場合?

五、計算題

34、設(shè)存儲字長和指令字長均為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、設(shè)有主頻24MHz的CPU,平均每條指令的執(zhí)行時間為兩個機器周期，每個機器周期由兩個時鐘周

期組成，試求：

1）機器的工作速度。

2）假如每個指令周期中有一個是訪存周期，需插入兩個時鐘周期的等待時間，求機器的工作速度Q

36、某總線時鐘頻率為100MHz,在一個64位總線中，總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹芷谑?0

個時，鐘周期傳輸25個字的數(shù)據(jù)塊，試問：

1）總線的數(shù)據(jù)傳輸率是多少？

2）如果不改變數(shù)據(jù)塊的大小，而是將時鐘頻率減半，這時總線的數(shù)據(jù)傳輸率是多

少？

六、綜合題

37、采用微程序控制器的某計算機在微程序級采用兩級流水線，即取第i+1條微指

令與執(zhí)行第i條微指令同時進行。假設(shè)微指令的執(zhí)行時間需要40ns,試問；

1）若控制存儲器選用讀出時間為30ns的ROM,在這種情況下微周期為多少?

并畫出微指令執(zhí)行時序圖。

2）若控制存儲器選用讀出時間為50ns的ROM,在這種情況下微周期為多少?

并畫出微指令執(zhí)行時序圖。

38、某機器字長32位，CPU內(nèi)有32個32位的通用寄存器，設(shè)計一種能容納64種操

作的指令系統(tǒng)，設(shè)指令字長等于機器字長。

1）如果主存可直接或間接尋址，采用寄存器■存儲器型指令，能直接尋址的最大

存儲空間是多少？試畫出指令格式。

2）在1）的基礎(chǔ)上，如果采用通用寄存器作為基址寄存器，則上述寄存器-存儲潛

型指令的指令格式又有何特點？畫出指令格式并指出這類指令可訪問多大的存儲空

間。

39、某計算機存儲器按字節(jié)編址，虛擬（邏輯）地址空間大小為16MB,主存（物

理》地址空間大小為1MB,頁面大小為4KB；Cache采用直接映射方式，共8行；

主存與Cache之閘交換的塊大小為32B。系統(tǒng)運行到某一時刻時，頁表的部分內(nèi)容

和Cache的部分的容如圖3-50和圖3-51所示，圖中頁框號及標記字段的內(nèi)容為十

六進制形式。

請回答下列問題：

1）虛擬地址共有幾位，哪幾位表示虛頁號？物理地址共有幾位？哪幾位表示頁框

號（物人理頁號）？

2）使用物理地址訪問Cache時，物理地址應(yīng)劃分成哪幾個字段？要求說明每個字

段的位數(shù)及在物理地址中的位置。

3）虛擬地址001C60H所在的頁面是否在主存中？若在主存中，則該虛擬地址對應(yīng)

的物理地址是什么？訪問該地址時是否Cache命中？要求說明理由。

4）假定為該機配置一個4路組相連的TLB,該TLB共可存放8個頁表項，若其當前

內(nèi)容（十六進制）如圖所示，則此時虛擬地址024BACH所在的頁面是否在主存中?

要求說明理由。

虛頁號仃效位頁樁號行號有效位標記

1%1020

1040*

1151QID

1021105

0—1064

12B114D

0—0—

132127A

圖3-50頁表的部分內(nèi)容圖3-51Cache的部分內(nèi)容

組號仃效位標記頁框號fl牧儀標記以機號有效位標記貝框弓仃效位標記頁框號

o0—一1001150—一1012IF

10132D0——100R7E0——

參考答案

一、選擇題

1、B

2、D

3、B

4、A

5、B

6、D

7、A

8、C

9、B

10、B

11、B、

12、B

13、A

14、B

15、B

二、填空題

16、主存LI級cache

17、軟件操作控制器

18、控制器運算器

19、MMX圖像數(shù)據(jù)

20、字向位向

21、集中式中央仲裁器

22、總線時鐘固定

23、程序地址

24、運算器存儲器控制器

25、cache主存

三、名詞解釋題

26、雙重分組跳躍進位：

n位全加器分成若干大組，大組內(nèi)又分成若干小組，大組中小組的最高進位同時產(chǎn)生，大

組與大組間的進位串行傳送。

27、計數(shù)器定時查詢方式：

集中式總線裁決方式之一，設(shè)備要求使用總線時通過一條公用請求線發(fā)出，總線控制器按

計數(shù)的值對各設(shè)備進行查詢。

28、寄存器：

是運算器中若干個臨時存放數(shù)據(jù)的部件，由觸發(fā)器構(gòu)成，用于存儲最頻繁使

29、指令編碼：

將指令分成操作碼和操作數(shù)地址碼的幾個字段來編碼.

四、簡答題

30、答：分辨率是指顯示器所能表示的像素個數(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。同時刷新

存儲器要有與顯示像素數(shù)相對應(yīng)的存儲空間，用來存儲每個像素的信息。

灰度級是指黑白顯示器中所顯示的像素點的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不

同?；叶燃壴蕉?，圖像層次越清楚逼真。

31、答：多重中斷是指：當CPU執(zhí)行某個中斷服務(wù)程序的過程中，發(fā)生了更高級、更緊

迫的事件，CPU暫停現(xiàn)行中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去處理該事件的口斷，處理完返回現(xiàn)

行中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。實現(xiàn)多重中斷的必要條件是：在現(xiàn)行中斷服務(wù)期間，中

斷允許觸發(fā)器為1,即開中斷。

32、答：存取周期和存取時間的主要區(qū)別是：存取時間僅為完成一次操作的時間，而存取

周期不僅包含操作時間，還包含操作后線路的恢復(fù)時間。即：存取周期二存取時間+恢復(fù)

時間

33、答：DMA直接訪問存儲器，一種高速輸入輸出的方法，能直接訪問內(nèi)存，可以減少

cpu的I/O的負擔；適合大批量得數(shù)據(jù)傳輸：

五、計算題

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）由于存儲字長為24位，因此一次間接尋址的范圍為22，

5）由于多次間接尋址需要使用一位來標志是否間接尋址完畢，因此只有23位用做

尋址，尋址范圍為22，

35、1）主頻為24MHz的意思是每秒中包含24M個時鐘周期，又因為執(zhí)行一條指令需要4

個時鐘周期，故機器每秒可以執(zhí)行的指令數(shù)為24M/4;6M條（600萬條）。

2）插入兩個時鐘周期，即執(zhí)行每條指令需要6個時鐘周期，故機器每秒可以執(zhí)行的指令數(shù)

為24M/6=4M條，即400萬條。

36、解析，

1）根據(jù)時鐘頻率為100MHz,可以計算出時鐘周期為10選，則一個總線傳輸周期

為10公，也就是說，10%可以傳送64x25bit的信息，即200B。故總線的數(shù)據(jù)傳

輸率為200B/10-7s=2000MB/s

2）如果將時鐘頻率減半，可以計算出時鐘周期為2x10%則一個總線傳輸周期

為2x10-7$,也就是說，2x10-7$可以傳送200B的信息，故總線的數(shù)據(jù)傳輸率為

200B/2xl0-7s=1000MB/s

六、綜合題

37、解析：在執(zhí)行本條微指令的同時，預(yù)取下一條微指令。因為這兩個操作是在

兩個完全不同的部件中執(zhí)行的，所以這種重疊是完全可行的。取微指令的時間與執(zhí)

行微指令的時間哪個長，就以它作為微周期

1）若控制存儲器選用讀出時間為30ns的ROM,微指令執(zhí)行時序圖如圖a所示。因

為取第i+l條微指令與執(zhí)行第i條微指令同時進行，所以取微指令的讀出時間為

30ns,而微指令的執(zhí)行時間需要40ns。這種情況下微周期取最長的時間，即40ns。

2）若控制存儲器選用讀出時間為50ns的ROM,微指令執(zhí)行時序圖如圖b所示。這

種情況下微周期需取50ns0

執(zhí)行第i條條指令執(zhí)行第條微指令

執(zhí)行做指令

取微指令

取第i條微指令取第iT條做指令

微周期40ns

a)

執(zhí)行微指令執(zhí)行第i條微指令執(zhí)行第i*條微指令

取微指令取第磔微指令

取第i7條微指少

微周期SOns

b)

38、解析：

1）根據(jù)題意，可設(shè)計出如下的指令格式:

操作碼尋址方式1得。海編號R形式地址A

其中，操作碼占6位，可容納64種操作；I占1位，表示直接、間接尋址（1=0表示

間接尋址；1=1表示直接尋址）：由于有32個寄存器，因此R需要占5位：形式地

址A占剩下的位數(shù)，即32-6?1?5二20位。因此，直接尋址的最大存儲空間為22。。

2）如果還需要增加基址尋址，且基址尋址采用通用寄存器，那么必須要增加一個

字段來表示基址寄存器到底使用32個中的哪一個通用寄存器，故指令格式變?yōu)?/p>

操作碼尋址方式【寄存器編號R總此寄存器戰(zhàn)號網(wǎng)形式地址A

其中，操作碼占6位，可容納64種操作；I占2位，表示直接、間接、基址

（I二00表示間接尋址：1=01表示直接尋址：1=10表示基址尋址）：由于有32

個寄存器，因此R需要占5位；同理，R1需要5位；形式地址A占剩下的位數(shù),

即32-6-2-5-5=14位。因為通用寄存器為32位，用它做基址寄存器后，可得32

位的有效地址，所以尋址范圍可達到232。

39、解析，1）由于虛擬地址空間大小為16MB,且按字節(jié)編址，因此虛擬地址共

有24位（24=16M）o由于頁面大小為4KB（2i2=4K）,因此虛頁號為前12位。

由