2021年浙大寧波理工學院計算機科學與技術專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年浙大寧波理工學院計算機科學與技術專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、假設某指令的一個操作數(shù)采用變址尋址方式，變址寄存器中的值為007CH，地址007CH中的內容為0124H，指令中給出的形式地址為B000H，地址B000H中的內容為C000H，則該操作數(shù)的有效地址為（）。A.B124HB.Cl24HC.B07CHD.CO7CH2、假定編譯器對C源程序中的變量和MIPS中寄存器進行了以下對應：變量f、g、h、i、i分別對應給寄存器$s0，$s1，$s2，$s3，$s4，并將一條C賦值語句編譯后生成如下匯編代碼序列：add$s0,$s1,$s2，add$t1,$s3,$s4sub$s0,$t0,$t1請問這條C賦值語句是（）。A.f=（g+i）-（h+i）B.f=（g+j）-（h+i）C.f=（g+h）-（j+i）D.f=（j+i）-（g+h）3、串行運算器結構簡單，其運算規(guī)律是（）。A.由低位到高位先行進行進位運算B.由低位到高位先行進行借位運算C.由低位到高位逐位運算D.由高位到低位逐位運算4、用海明碼對長度為8位的數(shù)據(jù)進行檢/糾錯時，若能糾正一位錯，則校驗位數(shù)至少為（）。A.2B.3C.4D.55、在浮點機中，（）是隱藏的。A.階碼B.數(shù)符C.尾數(shù)D.基數(shù)6、主存按字節(jié)編址，地址從0A4000H到0CBFFFH，共有（）字節(jié)；若用存儲容量為32K×8位的存儲芯片構成該主存，至少需要（）片。A.80K，2B.96K，2C.160K，5C.192K，57、某機器字長32位，存儲容量64MB，若按字編址，它的尋址范圍是（）。A.8MB.16MBC.16MD.8MB8、下列關于配備32位微處理器的計算機的說法中，正確的是（）。該機器的通用寄存器一般為32位Ⅱ.該機器的地址總線寬度為32位Ⅲ.該機器能支持64位操作系統(tǒng)IV.一般來說，64位微處理器的性能比32位微處理器的高A.I、ⅡB.I、ⅢC.I、ⅣD.I、IⅡ、Ⅳ9、下列部件中，CPU存取速度由慢到快的排列順序正確的是（）。A.外存、主存、Cache、寄存器B.外存、主存、寄存器、CacheC.外存、Cache、寄存器、主存D.主存、Cache、寄存器、外存10、總線按連接部件不同可分為（）。A.片內總線、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、PCI總線11、總線寬度與下列（）有關。A.控制線根數(shù)B.數(shù)據(jù)線根數(shù)C.地址線根數(shù)D.以上都不對12、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)行時問都相同的方式D.不強調統(tǒng)一時序信號控制的方式13、從一條指令的啟動到下一條指令啟動的時間間隔稱為（）A.時鐘周期B.機器周期C.節(jié)拍D.指令周期14、隱指令指（）。A.操作數(shù)隱含在操作碼中的指令B.在一個機器周期里完成全部操作的指令C.隱含地址碼的指令D.指令系統(tǒng)中沒有的指令15、在DMA傳送方式中，發(fā)出DMA請求的是（）。A.外部設備B.DMA控制器C.CPUD.主存二、填空題16、指令格式是指令用_______表示的結構形式，通常格式中由操作碼字段和_______字段組成。17、雙端口存儲器和多模塊交叉存儲器屬于________存儲器結構。前者采用________技術，后者采用________技術。18、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。19、計算機軟件一般分為兩大類：一類叫________，另一類叫________操作系統(tǒng)屬于________類。20、2000年，超級計算機最高浮點運算速度達到每秒_______次，我國的_______號計算機的運算速度達到3840億次，使我國成為_______之后第三個擁有高速計算機的國家。21、在計算機術語中，將______和______和在一起稱為CPU，而將CPU和______合在一起稱為主機。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、中斷處理過程可以嵌套進行，_________的設備可以中斷_________的中斷服務程序。24、直接內存訪問（DM）方式中，DM控制器從CPU完全接管對_______的控制，數(shù)據(jù)交換不經過CPU，而直接在內存和_______之間進行。25、由于存儲器芯片的容量有限，所以往往需要在______和______兩方面進行擴充才能滿足實際需求。三、名詞解釋題26、小數(shù)端：27、并行傳輸：28、地址：29、CRT：四、簡答題30、試比較同步控制、異步控制和聯(lián)合控制的區(qū)別。31、中斷隱指令及其功能？32、什么是中斷允許觸發(fā)器？他有何作用？33、一個較完善的指令系統(tǒng)應包括哪幾類？五、計算題34、一個直接映射的Cache有128個字塊，主機內存包含16K個字塊，每個塊有16個字，訪問Cache的時間是10ms，填充一個Cache字塊的時間是200ms，Cache的初始狀態(tài)為空。1）如果按字尋址，請定義主存地址字段格式，給出各字段的位寬；2）CPU從主存中依次讀取位置16~210的字，循環(huán)讀取10次，則訪問Cache的命中率是多少？3）10次循環(huán)中，CPU平均每次循環(huán)讀取的時間是多少？35、假設機器字長為16位，其中階碼6位（包含兩位階符），尾數(shù)10位（包含兩位數(shù)符）。已知十進制數(shù)x=125，y=-18.125，試計算[x-y]補。（其結果用二進制真值表示，舍入時采用0舍l入法）。36、現(xiàn)有64K×2位的存儲器芯片，欲設計具有同樣存儲容量的存儲器，應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，并說明有幾種解法。六、綜合題37、某計算機采用頁式虛擬存儲管理方式，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。存儲訪問過程的示意圖如圖所示。請回答下列問題。1）圖中字段A~G的位數(shù)各是多少？TLB標記字段B中存放的是什么信息？2）將塊號為4099的主存塊裝入到Cache中時，所映射的Cache組號是多少？對應的H字段內容是什么？3）Cache缺失處理的時間開銷大還是缺頁處理的時間開銷大？為什么？4）為什么Cache可以采用直寫（WriteThrough）策略，而修改頁面內容時總是采用回寫（WriteBack）策略？38、某計算機采用16位定長指令字格式，其CPU中有一個標志寄存器，其中包含進位/借位標志CF、零標志ZF和符號標志NF。假定為該機設計了條件轉移指令，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的對應檢測位，某檢測位為l時表示需檢測對應標志，需檢測的標志位中只要有一個為1就轉移，否則不轉移，例如，若C=l，Z=0，N=1，則需檢測CF和NF的值，當CF=l或NF=1時發(fā)生轉移；OFFSET是相對偏移量，用補碼表示。轉移執(zhí)行時，轉移目標地址為（PC）+2+2×OFFSET；順序執(zhí)行時，下條指令地址為（PC）+2。請回答下列問題。1）該計算機存儲器按字節(jié)編址還是按字編址？該條件轉移指令向后（反向）最多可跳轉多少條指令？2）某條件轉移指令的地址為200CH，指令內容如圖所示，若該指令執(zhí)行時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CF=1，ZF=0，NF=0，則該指令執(zhí)行后PC的值又是多少？請給出計算過程。3）實現(xiàn)“無符號數(shù)比較小于等于時轉移”功能的指令中，C、Z和N應各是什么？4）下圖是該指令對應的數(shù)據(jù)通路示意圖，要求給出圖中部件①~③的名稱或功能說明39、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。

參考答案一、選擇題1、C2、C3、C4、C5、D6、C7、C8、C9、A10、A11、B12、B13、D14、D15、A二、填空題16、二進制代碼地址碼17、并行空間并行時間并行18、瞬時啟動固態(tài)盤19、系統(tǒng)軟件應用軟件系統(tǒng)軟件20、1萬億神威美國、日本21、運算器控制器存儲器22、RRRS23、優(yōu)先級高優(yōu)先級低24、總線I/O設備（或輸入輸出設備）25、存取時間存儲周期存儲器帶寬三、名詞解釋題26、小數(shù)端：將最低字節(jié)存到小地址位置.27、并行傳輸：每個數(shù)據(jù)位都需要單獨一條傳輸線，所有的數(shù)據(jù)位同時進行傳輸。（在采用并行傳輸方式的總線中，除了有傳輸數(shù)據(jù)的線路外，還可以具有傳輸?shù)刂泛涂刂菩盘柕木€路，地址線用于選擇存儲單元和設備，控制線用于傳遞操作信號）28、地址：給主存器中不同的存儲位置指定的一個二進制編號。29、CRT：陰極射線管，顯示器的一種。四、簡答題30、答：同步控制方式：任何一條指令或指令中任何一個微操作的執(zhí)行都是事先確定的，并且都是受統(tǒng)基準時標的時序信號所控制的方式。異步控制方式：不存在基準時標信號，沒有固定的周期節(jié)拍和嚴格的時鐘同步，執(zhí)行每條指令和每個操作需要多少時間就占用多少時間。聯(lián)合控制方式：是前兩者的相結合。對各種不同指令的微操作實行大部分統(tǒng)一，小部分區(qū)分對待的方法。31、答：中斷隱指令是在機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU在中斷周期內由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務程序的入口地址、關中斷等功能。32、答：中斷允許觸發(fā)器是CPU中斷系統(tǒng)中的一個部件，他起著開關中斷的作用（即中斷總開關，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開關）。33、答：包括：數(shù)據(jù)傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、程序控制指令、輸入輸出指令、堆棧指令、字符串指令、特權指令等。五、計算題34、解析：1）按字尋址，每個塊有16個字，故字塊內地址為4位。Cache有128個字塊，故Cache字塊地址為8位。主存包含16K個字塊，故主存地址總共14位。則主存字塊標記位數(shù)為14-8-4=2位。2）Cache中每個塊16個字，故16~210位置的字，按照直接映射可分別放入Cache的第1~13塊。由于Cache的初始狀態(tài)為空，循環(huán)讀取10次時，第一次循環(huán)第16、32、48、64、…、208位置的字均末命中，共13次，其他位置均命中，后面9次循環(huán)每個字都命中。故Cache的命中率為1-13/（195×10）=99.3%。3）第一次循環(huán)需要填充Cache13次，訪問Cache195-13=182次，總時間為200ns×13+10ns×182=4420ms。其余9次循環(huán)只需訪問Cache195次，總時間為195×10ns×9=17550ns。故平均訪問時間為（17550ns+4420ns）/10=2197ns。35、64.解析：首先將x和y轉換成浮點數(shù)x=125=0.11111010×2011y=-18.125=-0.10010001×20101由于jx=00，0111，因此[jx]補=00，0111，同理[-jy]補=11，1011故[jx]補=00，0111；00.11111010[-jy]補=00，0101；11.01101111下面可以按照5個步驟來做：1)對階。求階差：[?j]補=[jx]補-[jx]補=[jx]補+[-jy]補。所以y的階碼要低2，故應該y向x對齊，y尾數(shù)需要右移兩位，階碼加2，如下：[y]補=000111，11.110110112）2)尾數(shù)求差。00.11111010+00.00100101（這里加的是y尾數(shù)的負數(shù)補碼）01.00011111即[x-y]補=00，0111；01.00011111。3）規(guī)格化。尾數(shù)出現(xiàn)01.×××…x，說明需要右規(guī)一次即可，階碼加1，最后可得[x-y]補=00，1000；00.100011111（加了下畫線的1為右規(guī)丟棄的1）4）舍入處理。山于右規(guī)低位丟1，因此尾數(shù)末位加1，即尾數(shù)變?yōu)?0.10010000。5）溢出判斷。最后階符為00，沒有溢出，最后應將[x-y]補=001000，00.10010000轉換為二進制真值，即500x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=1001000036、解析：不妨設地址線和數(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y=l時，x=17：當y=2時，x=16；當y=4時，x=15；當y=8時，x=14。（可不用討論y等于3、5、6這些情況，不然x就沒法計算了）后面的就不用計算了，肯定比前面的引腳數(shù)目多。從以上分析可以看出，當數(shù)據(jù)線為1或2時，地址線和數(shù)據(jù)線引腳的數(shù)目之和為18，達到最小，并且有兩種解答。六、綜合題37、解析：1）頁大小為8KB，頁內偏移地址為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中標記字段B的內容是虛頁號，表示該TLB項對應哪個虛頁的頁表項。2）塊號4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache組號是000000011B=3，對應的H字段內容為000001000B。3）Cache缺失帶來的開銷小，而處理缺頁的開銷大。因為缺頁處理需要訪問磁盤，而Cache缺失只訪問主存。4）因為采用直寫策略時需要同時寫快速存儲器和慢速存儲器，而寫磁盤比寫主存慢得多，所以，在Cache——主存層次，Cache可以采用直寫策略，而在主存——外存（磁盤）層次，修改頁面內容時總是采用寫回