2022年北京林業(yè)大學(xué)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)

2022年北京林業(yè)大學(xué)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、訪問相聯(lián)存儲(chǔ)器時(shí)，（）A.根據(jù)內(nèi)容，不需要地址B.不根據(jù)內(nèi)容，只需要地址C.既要內(nèi)容，又要地址D.不要內(nèi)容也不要地址2、對(duì)36位虛擬地址的頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)，每頁8KB，每個(gè)頁表項(xiàng)為32位，頁表的總?cè)萘繛椋ǎ.1MBB.4MBC.8MBD.32MB3、有如下C語言程序段：（）shortsi=-32767；unsignedshortusi=si；執(zhí)行上述兩條語句后，usi的值為A.-32767B.32767C.32768D.327694、下列關(guān)于進(jìn)制的說法中正確的是（）。I.任何二進(jìn)制整數(shù)都可用十進(jìn)制表示Ⅱ.任何二進(jìn)制小數(shù)都可用十進(jìn)制表示Ⅲ.任何十進(jìn)制整數(shù)都可用二進(jìn)制表示IⅣ.任何十進(jìn)制小數(shù)都可用二進(jìn)制表示A.I、ⅢB.I、Ⅱ、ⅢC.I、Ⅱ、Ⅲ、ⅣD.Ⅱ、IV5、在浮點(diǎn)機(jī)中，判斷原碼規(guī)格化的形式的原則是（）。A.尾數(shù)的符號(hào)位與第一數(shù)位不同B.尾數(shù)的第一數(shù)位為1，數(shù)符任意C.尾數(shù)的符號(hào)位與第一位相同D.階符與數(shù)符不同6、下列關(guān)于多總線結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的是（）。A.靠近CPU的總線速度較快B.存儲(chǔ)器總線可支持突發(fā)傳送方式C.總線之間需通過橋接器相連D.PCI-Expressx16采用并行傳輸方式7、為了對(duì)n個(gè)設(shè)備使用總線的請(qǐng)求進(jìn)行仲裁，如果使用獨(dú)立請(qǐng)求方式，則需要（）根控制線。A.nB.log2n+2C.2nD.38、已知計(jì)算機(jī)A的時(shí)鐘頻率為800MHz，假定某程序在計(jì)算機(jī)A上運(yùn)行需要12s?，F(xiàn)在硬件設(shè)計(jì)人員想設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)B，希望該程序在B上的運(yùn)行時(shí)間能縮短為8s，使用新技術(shù)后可使B的時(shí)鐘頻率大幅度提高，但在B上運(yùn)行該程序所需要的時(shí)鐘周期數(shù)為在A上的1.5倍。那么，機(jī)器B的時(shí)鐘頻率至少應(yīng)為（）能運(yùn)到所希望的要求。A.800MHzB.1.2GHzC.1.5GHzD.1.8GHz9、在計(jì)算機(jī)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10、計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備指（）A.輸入/輸出設(shè)備B.外存儲(chǔ)器C.輸入/輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器D.以上均不正確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、指令寄存器中寄存的是（）A.下一條要執(zhí)行的指令B.已執(zhí)行完了的指令C.正在執(zhí)行的指令D.要轉(zhuǎn)移的指令13、在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，CPU內(nèi)部包括程序計(jì)數(shù)器（PC）、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器（MDR）、指令寄存器（IR）和存儲(chǔ)器地址寄存器（MAR）等。若CPU要執(zhí)行的指令為MOVRO，#100（即將數(shù)值100傳送到寄存器R0中），則CPU首先要完成的操作是（）。A.100ROB.100→MDRC.PC→MARD.PC→IR14、執(zhí)行操作的數(shù)據(jù)不可能來（）。A.寄存器B.指令本身C.控制存儲(chǔ)器D.存儲(chǔ)器15、下列尋址方式中，最適合按下標(biāo)順序訪問一維數(shù)組的是（）。A.相對(duì)尋址B.寄存器尋址C.直接尋址D.變址尋址二、填空題16、存儲(chǔ)器和CPU連接時(shí)，要完成______的連接；______的連接和_______的連接，方能正常工作。17、RISC的中文含義是________，CISC的中文含義是________。18、DMA控制器訪采用以下三種方法：________、________、________19、移碼表示法主要用于表示浮點(diǎn)數(shù)的_______碼，以利于比較兩個(gè)_______數(shù)的大小和進(jìn)行操作。20、計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類叫______，另一類叫______操作系統(tǒng)屬于______類21、從操作數(shù)的物理位置來說，可將指令歸結(jié)為三種類型：存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器型，_______22、計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類叫________，另一類叫________操作系統(tǒng)屬于________類。23、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。24、奔騰CPU中L2級(jí)cache的內(nèi)容是_______的子集，而_______內(nèi)容又是L2級(jí)cache的子集。25、中斷處理過程可以嵌套進(jìn)行，_________的設(shè)備可以中斷_________的中斷服務(wù)程序。三、名詞解釋題26、循環(huán)碼：27、復(fù)合傳輸：28、字段直接編碼：29、按寫分配：四、簡(jiǎn)答題30、簡(jiǎn)要描述外設(shè)進(jìn)行DMA操作的過程及DMA方式的主要優(yōu)點(diǎn)。31、RAM與ROM有何異同？32、說明總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響。33、總線的一次信息傳送過程大致分哪幾個(gè)階段？五、計(jì)算題34、設(shè)有主頻24MHz的CPU，平均每條指令的執(zhí)行時(shí)間為兩個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期由兩個(gè)時(shí)鐘周期組成，試求：1）機(jī)器的工作速度。2）假如每個(gè)指令周期中有一個(gè)是訪存周期，需插入兩個(gè)時(shí)鐘周期的等待時(shí)間，求機(jī)器的工作速度。解：35、設(shè)有一個(gè)1MB容量的存儲(chǔ)器，字長(zhǎng)為32位，問：1）若按字節(jié)編址，地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為幾位？編址范圍為多大？2）若按半字編址，地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為幾位？編址范圍為多大？3）若按字編址，地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為兒位？編址范圍為多大？36、某Cache采用全相聯(lián)映射，且此Cache有16塊，每塊8個(gè)字，主存容量為216個(gè)字（按字尋址），Cache開始為空。Cache存取時(shí)間為40ns；主存與Cache間傳送8個(gè)字需要lus。1）計(jì)算Cache地址中標(biāo)記位數(shù)和塊內(nèi)地址位數(shù)。2）程序首先訪問主存單元20，21，22，…，45，然后重復(fù)訪問主存單元28，29，30，…，45四次（假設(shè)沒有命中Cache，將主存對(duì)應(yīng)塊一次全部讀入Cache中，且第一塊從0開始計(jì)數(shù)），試計(jì)算Cache的命中率。3）計(jì)算上述程序總的存取時(shí)間。六、綜合題37、設(shè)某機(jī)有4個(gè)中斷源A、B、C、D.其硬件排隊(duì)優(yōu)先順序?yàn)锳>B>C>D，現(xiàn)要求將中斷處理順序改為D>A>C>B。1）寫出每個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的屏蔽字。2）按圖所示的時(shí)間軸給出的4個(gè)中斷源的請(qǐng)求時(shí)刻，畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。設(shè)每個(gè)中斷源的中斷服務(wù)程序時(shí)間均為20s。38、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)算語句的執(zhí)行結(jié)果會(huì)發(fā)生溢出？39、在按字節(jié)編址的計(jì)算機(jī)M上，fl的部分源程序（陰影部分）與對(duì)應(yīng)的機(jī)器級(jí)代碼（包括指令的虛擬地址）如下：其中，機(jī)器級(jí)代碼包括行號(hào)、虛擬地址、機(jī)器指令和匯編指令。請(qǐng)回答下列問題（1）計(jì)算機(jī)M是RISC還是CISC，為什么？（2）fl的機(jī)器指令代碼共占多少字節(jié)，要求給出計(jì)算過程。（3）第20條指令cmp通過i減n-1實(shí)現(xiàn)對(duì)i和n-l的比較。執(zhí)行fl（0）過程中，當(dāng)i=0時(shí)，cmp指令執(zhí)行后，進(jìn)/借位標(biāo)志CF的內(nèi)容是什么？要求給出計(jì)算過程。（4）第23條指令shl通過左移操作實(shí)現(xiàn)了power*2運(yùn)算，在f2中能否也用shl指令實(shí)現(xiàn)power*2運(yùn)算？為什么？

參考答案一、選擇題1、A2、D3、D4、B5、B6、D7、C8、D9、A10、C11、B、12、C，13、C14、C15、D二、填空題16、順序?qū)ぶ贩绞教S尋址方式17、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)18、停止CPU訪問周期挪用DMA和CPU交替訪內(nèi)19、階碼指對(duì)階20、系統(tǒng)程序應(yīng)用程序系統(tǒng)程序21、寄存器一寄存器型寄存器一存儲(chǔ)器型22、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件23、軟件系統(tǒng)24、主存L1級(jí)cache25、優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)低三、名詞解釋題26、循環(huán)碼：一種糾錯(cuò)碼，其合法碼字移動(dòng)任意位后的結(jié)果仍然是一個(gè)合法碼字。27、復(fù)合傳輸：又稱總線復(fù)用的傳輸方式，它使不同的信號(hào)在同一條信號(hào)線上傳輸，不同的信號(hào)在不同的時(shí)間片中輪流地身總線的同一條信號(hào)線上發(fā)出。（它與并串傳輸?shù)膮^(qū)別在于分時(shí)地傳輸同一數(shù)據(jù)源的不同信息。）28、字段直接編碼：字段直接編碼就是將微指令的操作控制字段分成若干段，將一組互斥的微命令放在一個(gè)字段內(nèi)，通過對(duì)這個(gè)字段譯碼，便可對(duì)應(yīng)每一個(gè)微命令，這種方式因靠字段直接譯碼發(fā)出微命令，故又有顯式編碼之稱。29、按寫分配：cache不命中時(shí)的一種更新策略，寫操作時(shí)把對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊從主存調(diào)入cache。四、簡(jiǎn)答題30、答：（1）外設(shè)發(fā)出DMA請(qǐng)求；（2）CPU響應(yīng)請(qǐng)求，DMA控制器從CPU接管總線的控制；（3）由DMA控制器執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作；（4）向CPU報(bào)告DMA操作結(jié)束。主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)速度快31、答：rom是只讀存儲(chǔ)器，對(duì)它只能讀，不能寫，斷電后其數(shù)據(jù)能保存。Ram隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器，速度快，斷電后數(shù)據(jù)消失；32、答：（1）最大存儲(chǔ)容量單總線系統(tǒng)中，最大內(nèi)存容量必須小于由計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)所決定的可能的地址總線。雙總線系統(tǒng)中，存儲(chǔ)容量不會(huì)受到外圍設(shè)備數(shù)量的影響（2）指令系統(tǒng)雙總線系統(tǒng)，必須有專門的I/0指令系統(tǒng)單總線系統(tǒng)，訪問內(nèi)存和I/0使用相同指令（3）吞吐量總線數(shù)量越多，吞吐能力越大33、答：分五個(gè)階段：請(qǐng)求總線、總線仲裁、尋址（目的地址）、信息傳送、狀態(tài)返回（或錯(cuò)誤報(bào)告）。五、計(jì)算題34、1）主頻為24MHz的意思是每秒中包含24M個(gè)時(shí)鐘周期，又因?yàn)閳?zhí)行一條指令需要4個(gè)時(shí)鐘周期，故機(jī)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(gè)時(shí)鐘周期，即執(zhí)行每條指令需要6個(gè)時(shí)鐘周期，故機(jī)器每秒可以執(zhí)行的指令數(shù)為24M/6=4M條，即400萬條。35、解析：字長(zhǎng)為32位，若按半字編址，則每個(gè)存儲(chǔ)單元存放16位；若按字編址，則每個(gè)存儲(chǔ)單元存放32位。1）若按字節(jié)編址，1MB=220×8bit，地址寄存器為20位，數(shù)據(jù)寄存器為8位，編址范圍為00000H~FFFFFH。2）若按半字編址，1MB=20×8bit=219×16bit，地址寄存器為19位，數(shù)據(jù)寄存器為16位，編址范圍為00000H~7FFFFH。3）若按字編址，1MB=20×8bit=218×32bit，地址寄存器為18位，數(shù)據(jù)寄存器為32位，編址范圍為00000H~3FFFFH。歸納總結(jié)：主存容量確定后，編址單位越大，對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元數(shù)量就越少。因此，隨著編址單位的變大，地址寄存器的位數(shù)減少，數(shù)據(jù)寄存器的位數(shù)增加。其實(shí)這個(gè)可以這么來理解，醫(yī)院需要放置1000個(gè)床位，每個(gè)房間放的床位多了，需要的房間自然就少了。36、解析：1）Cache地址中塊內(nèi)地址位數(shù)為3位（23=8）。由于采用的是全相聯(lián)映射，因此除去塊內(nèi)地址剩下的就是標(biāo)記位數(shù)。主存的標(biāo)記位數(shù)為16-3=13，故Cache的標(biāo)記位數(shù)為13位。2）首先，每塊包含8個(gè)字（也就是8個(gè)主存單元），先訪問20號(hào)單元，如果Cache不命中（因?yàn)镃ache開始時(shí)為空），那么Cache就調(diào)入包含此單元的塊，此塊包含20、21、22、23單元，當(dāng)接下來訪問21~23單元時(shí)都命中。其次，訪問24號(hào)單元時(shí)又不命中，以此類推。當(dāng)訪問20、24、32、40號(hào)單元時(shí)，不命中。也就是說，一共訪問次數(shù)為26+18×4=98次，其中有4次不命中，Cache的命中率為98-43）已知Cache命中率、訪問Cache的時(shí)間、主存與Cache交換塊的時(shí)間，總的存取時(shí)間就很容易計(jì)算了，如下：40ns×98+4×lμs=7920ns有些考生認(rèn)為答案應(yīng)該是40ns×94+4×lμs=7760ms，因?yàn)橛?次沒有命中Cache，故沒有存取操作，僅僅是對(duì)比了標(biāo)記位而已，所以只需乘以94。解釋一下，如果Cache沒有命中，則CPU將會(huì)去主存取數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)從主存送往Cache，所以最終CPU還是得對(duì)Cache進(jìn)行98次的存取。六、綜合題37、解析：1）在中斷處理順序改為D>A>C>B后，每個(gè)中斷源新的屏蔽字如圖所示。2）根據(jù)新的處理順序，CPU執(zhí)行程序的軌跡如圖所示。38、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，由于無符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)的表