1、2011年計(jì)算機(jī)組成原理真題12下列選項(xiàng)中，描述浮點(diǎn)數(shù)操作速度指標(biāo)的是 A MIPSBCPICIPCD MFLOPS解答：Db MFLOP表示每秒百萬次運(yùn)算。float型數(shù)據(jù)通常用IEEE 754單精度浮點(diǎn)數(shù)格式表示。若編譯器將float型變量x分配在 一個(gè)32位浮點(diǎn)寄存器FR仲，且x=-8.25，則FR的勺內(nèi)容是C104 0000H B. C242 0000H C. C184 0000H D. C1C2 0000H解答：Ax的二進(jìn)制表示為-1000.01 = -1.000 01 X 211根據(jù)IEEE754標(biāo)準(zhǔn)隱藏最高位的“ 1”, 又E-127=3，所以E=130=10000010 （2）

2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為1位數(shù)符+8位階碼（含階符）+23位 尾 數(shù)。故 FR1 內(nèi)容為 1 10000 0010 0000 10000 0000 0000 0000 000 即 1100 0001 0000 0100 0000 0000 0000 0000 ，即 C104000H下列各類存儲(chǔ)器中，不采用隨機(jī)存取方式的是D. SRAM64M現(xiàn)用4MX D. SRAM64M現(xiàn)用4MX 8位的RAMS片組成32MB勺D. 26位解答：B。光盤米用順序存取方式。某計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器按字節(jié)編址主存地址空間大小為 主存儲(chǔ)器，則存儲(chǔ)器地址寄存器MA的位數(shù)至少是A. 22位B. 23位C. 25位解答：B 64MB的主存地址空

3、間，故而 MAM尋址范圍是64M,故而是26位。而實(shí)際的主存的空間不能代表MARK位數(shù)。偏移尋址通過將某個(gè)寄存器內(nèi)容與一個(gè)形式地址相加而生成有效地址。 下列尋址方式中， 不屬于偏移尋址方式的是A.間接尋址B.基址尋址C.相對尋址D.變址尋址解答：A。間接尋址不需要寄存器，EA=（A）。基址尋址：EA=A+S址寄存器內(nèi)同；相對尋址： EA= A+PC內(nèi)容；變址尋址：EA= A+變址寄存器內(nèi)容。某機(jī)器有一個(gè)標(biāo)志寄存器，其中有進(jìn)位/借位標(biāo)志CF、零標(biāo)志ZF、符號標(biāo)志SF和溢出標(biāo) 志 OF，條件轉(zhuǎn)移指令bgt （無符號整數(shù)比較大于時(shí)轉(zhuǎn)移）的轉(zhuǎn)移條件是解答：G無符號整數(shù)比較，如AB則A-B無進(jìn)位/借位，

4、也不為0。故而CFffiZF均為0。下列給出的指令系統(tǒng)特點(diǎn)中，有利于實(shí)現(xiàn)指令流水線的是I .指令格式規(guī)整且長度一致U.指令和數(shù)據(jù)按邊界對齊存放 川.只有Load/Store指令才能對操作數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)訪問A.僅I、UB.僅 nmC.僅I、川 D.I、U、川解答：D。指令定長、對齊、僅Load/Store指令訪存，以上三個(gè)都是 RISC的特征。均能夠有 效的簡化流水線的復(fù)雜度。 假定不采用Cache和指令預(yù)取技術(shù)，且機(jī)器處于“開中斷”狀態(tài)，則在下列有關(guān)指令執(zhí) 行 的敘述中，錯(cuò)誤的是每個(gè)指令周期中CPU都至少訪問內(nèi)存一次每個(gè)指令周期一定大于或等于一個(gè) CPU時(shí)鐘周期空操作指令的指令周期中任何寄存器的內(nèi)

5、容都不會(huì)被改變當(dāng)前程序在每條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)都可能被外部中斷打斷20在系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)線上，不可能傳輸?shù)氖茿.指令B.操作數(shù)C .握手（應(yīng)答）信號 D.中斷類型號解答：G握手（應(yīng)答）信號在通信總線上傳輸。某計(jì)算機(jī)有五級中斷 L4L0,中斷屏蔽字為 M4M3M2M1，Mi=1 （0 i 4KB/4B=150K 次。（3） 優(yōu)先響應(yīng)DMA請求。DMA通常連接高速I/O設(shè)備，若不及時(shí)處理可能丟失數(shù)據(jù)。（4） 當(dāng)4體低位交叉存儲(chǔ)器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，能提供的最大帶寬為4MB/50ns=320MB/s。（12分）某16位計(jì)算機(jī)中，帶符號整數(shù)用補(bǔ)碼表示，數(shù)據(jù) Cache和指令Cache分離。 題44表給出了指令系統(tǒng)中

6、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。題44表指令系統(tǒng)中部分指令格式名稱指令的匯編格式指令功能加法指令A(yù)DD Rs, Rd(Rs)+(Rd)-Rd算術(shù)/邏輯左移SHL Rd2*(Rd)-Rd算術(shù)右移SHR Rd(Rd)/2-Rd取數(shù)指令LOAD Rd , mem(mem)-Rd存數(shù)指令STORE Rs, memRs-(mem)該計(jì)算機(jī)米用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）、訪問存儲(chǔ)器（M）和結(jié)果寫回寄存器（WB），流水線采用 按序 發(fā)射，按序完成”方式，沒有采

7、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操作不能 在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行。請回答下列問題。（1） 若int型變量x的值為-513，存放在寄存器 R1中，貝U執(zhí)行“SHL R1后, R1中的內(nèi) 容是多少？（用十六進(jìn)制表示（2）若在某個(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)行過程中沒有發(fā)生任何阻塞，則執(zhí)行這4條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)為多少？（3） 若高級語言程序中某賦值語句為x=a+b，x、a和b均為int型變量，它們的存儲(chǔ)單元地址分別表示為x、a和b。該語句對應(yīng)的指令序列及其在指令流中的執(zhí)行過程如題44圖所示。I 1 LOAD R1，a12 LOAD R2，bI 1 ADD R1，R

8、2 I2 STORE R2，x 題44圖指令序列及其執(zhí)行過程示意圖（4） 若高級語言程序中某賦值語句為x=x*2+a，x和a均為unsigned int類型變量，它們 的存儲(chǔ)單元地址分別表示為x、a，則執(zhí)行這條語句至少需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？要求模仿題 44圖畫出這條語句對應(yīng)的指令序列及其在流水線中的執(zhí)行過程示意圖。【解析】（1）x的機(jī)器碼為x補(bǔ)=1111 1101 1111B即指令執(zhí)行前（R1） =FDFFH右移1位后位1111 1110 1111 1111B,即指令執(zhí)行后（R1）=FEFFH（2）至少需要4+（5-1）=8個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)。（3） I3的ID段被阻塞的原因：因?yàn)镮3與I1和I2都存

9、在數(shù)據(jù)相關(guān)，需等到I1和I2將 結(jié)果寫回寄存器后，I3才能讀寄存器內(nèi)容，所以I3的ID段被阻塞。I4的IF段被阻塞 的原因：因?yàn)镮4的前一條指令I(lǐng)3在ID段被阻塞，所以I4的IF段被阻塞。（4） 因2*x操作有左移和加法兩種實(shí)現(xiàn)方法，故 x=x*2+a對應(yīng)的指令序列為2013年計(jì)算機(jī)組成原理真題某計(jì)算機(jī)主頻為1.2 GHz，其指令分為4類，它們在基準(zhǔn)程序中所占比例及 CPI如下表所 示指令類型所占比例CPIA50%2B20%3C10%4D20%5該機(jī)的MIP熨是A. 100 B. 200 C. 400 D. 600C 解析：基準(zhǔn)程序的 CPI=2*0.5+3*0.2+4*0.1+5*0.2=3

10、 ? ? ? ? ? ? ?，計(jì)算機(jī)的主頻為 1.2GHa,為 1200MHz 該機(jī)器的是 MIPS為 1200/3=400。某數(shù)采用IEEE 754單精度浮點(diǎn)數(shù)格式表示為C640 0000H,則該數(shù)的值是A. -1.5 2燹B. -1.5 2契 C. -0.5x 2殳D. -0.5 2契A解析：IEEE 754單精度浮點(diǎn)數(shù)格式為C640 0000H，二進(jìn)制格式為1100 0110 0100 0000 0000 0000 0000 000Q 轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的格式為：因此，浮點(diǎn)數(shù)的值為-1.5X213某字長為8位的計(jì)算機(jī)中，已知整型變量x、y的機(jī)器數(shù)分別為x補(bǔ)=11110100, y 補(bǔ)=10110

11、000=若整型變量z=2*x+y/2，則z的機(jī)器數(shù)為0101010 D. 溢出A解析：將x左移一位，y右移一位，兩個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼相加的機(jī)器數(shù)為用海明碼對長度為8位的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢/糾錯(cuò)時(shí)，若能糾正一位錯(cuò)。則校驗(yàn)位數(shù)至少為A. 2 B. 3 C. 4 D. 5某計(jì)算機(jī)主存地址空間大小為256 MB，按字節(jié)編址。虛擬地址空間大小為 4 GB，采用頁式存儲(chǔ)管理，頁面大小為4 KB , TLB（快表）采用全相聯(lián)映射，有4個(gè)頁表項(xiàng)，內(nèi)容如下表 所示。有效位標(biāo)記頁框號0FF180H0002H13FFF1H0035H002FF3H0351H103FFFH0153H則對虛擬地址03FF F180H進(jìn)行虛實(shí)地址變換的結(jié)

12、果是A. 015 3180H B. 003 5180H C. TLB缺失 D. 缺頁A解析：虛擬地址為03FF F180H,其中頁號為03FFFH頁內(nèi)地址為180H,根據(jù)題目中給 出的頁表項(xiàng)可知頁標(biāo)記為03FFFH所對應(yīng)的頁框號為0153H,頁框號與頁內(nèi)地址之和即為物理 地址 015 3180 H。假設(shè)變址寄存器R的內(nèi)容為1000H,指令中的形式地址為2000 H ;地址1000H中的內(nèi)容為 2000H地址2000H中的內(nèi)容為3000H,地址3000 H中的內(nèi)容為4000H,則變址尋址方式下訪問 到的操作數(shù)是A. 1000H B. 2000H C. 3000H D.4000 HD解析：根據(jù)變址

13、尋址的主要方法，變址寄存器的內(nèi)容與形式地址的內(nèi)容相加之后，得到操作數(shù)的實(shí)際地址，根據(jù)實(shí)際地址訪問內(nèi)存，獲取操作數(shù)4000H某CP主頻為1.03 GHz，采用4級指令流水線，每個(gè)流水段的執(zhí)行需要1個(gè)時(shí)鐘周期。假 定CP執(zhí)行了 100條指令，在其執(zhí)行過程中，沒有發(fā)生任何流水線阻塞，此時(shí)流水線的吞吐率為A.0.25 X09條指令 / 秒B.0.97X 109條指令 / 秒C.1.0 X09條指令/秒D.1.03 X 109條指令/秒C 解析：采用4級流水執(zhí)行100條指令，在執(zhí)行過程中共用4+（100-1）=103個(gè)時(shí)鐘周期。CPU勺主頻是1.03 GHz也就是說每秒鐘有1.03 G個(gè)時(shí)鐘周期。 流水

14、線的吞吐率為1.03G*100/103=1.0*10 9條指令/秒。下列選項(xiàng)中，用于設(shè)備和設(shè)備控制器（I/O接口）之間互連的接口標(biāo)準(zhǔn)是A. PCI B. USB C. AGP D. PCI-ExpressB解析：設(shè)備和設(shè)備控制器之間的接口是 US接口，其余選項(xiàng)不符合，答案為Bo下列選項(xiàng)中，用于提高RAID可靠性的措施有I.磁盤鏡像II. 條帶化 HI. 奇偶校驗(yàn) IV.增加Cache機(jī)制A.僅I、II B.僅I、III C. 僅I、III 和 IV D.僅II、III 和 IVB解析：能夠提高RAID可靠性的措施主要是對磁盤進(jìn)行鏡像處理和進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。其余 選項(xiàng)不符合條件。某磁盤的轉(zhuǎn)速為10

15、000轉(zhuǎn)/分，平均尋道時(shí)間是6 ms，磁盤傳輸速率是20 MB/s，磁盤 控制器延遲為0.2 ms，讀取一個(gè)4 KB的扇區(qū)所需的平均時(shí)間約為A. 9 ms B. 9.4 ms C. 12 ms D. 12.4 msB解析：磁盤轉(zhuǎn)速是10 000轉(zhuǎn)/分鐘，平均轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的時(shí)間是6 ms，因此平均查詢扇區(qū)的 時(shí)間是3 ms，平均尋道時(shí)間是6 ms，讀取4 KB扇區(qū)信息的時(shí)間為0.2 ms，信息延遲的時(shí)間為 0.2 ms，總時(shí)間為 3+6+0.2+0.2=9.4 ms。下列關(guān)于中斷I/O方式和DM方式比較的敘述中，錯(cuò)誤的是中斷I/O方式請求的是CP處理時(shí)間，DM方式請求的是總線使用權(quán)中斷響應(yīng)發(fā)生在一條指

16、令執(zhí)行結(jié)束后，DM響應(yīng)發(fā)生在一個(gè)總線事務(wù)完成后中斷I/O方式下數(shù)據(jù)傳送通過軟件完成，DM方式下數(shù)據(jù)傳送由硬件完成中斷I/O方式適用于所有外部設(shè)備，DM方式僅適用于快速外部設(shè)備D解析：中斷處理方式：在I/O設(shè)備輸入每個(gè)數(shù)據(jù)的過程中，由于無需 CP干預(yù)，因而 可使CPUf I/O設(shè)備并行工作。僅當(dāng)輸完一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，才需CPUS費(fèi)極短的時(shí)間去做些中斷處理。 因此中斷申請使用的是CPI處理時(shí)間，發(fā)生的時(shí)間是在一條指令執(zhí)行結(jié)束之后，數(shù)據(jù)是在軟件的控制下完成傳送。而DM方式與之不同。DM方式：數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊，即在 CPU 與I/O設(shè)備之間，每次傳送至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊；DM方式每次申請的是總線的使用權(quán)

17、，所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的，或者相反；僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束時(shí)，才 需CP干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制下完成的。答案D的說法不正確。(9分)某32位計(jì)算機(jī)，CP主頻為800MHz Cache命中時(shí)的CPI為4，Cache塊大小為32字 節(jié)；主存采用 8體交叉存儲(chǔ)方式，每個(gè)體的存儲(chǔ)字長為 32位、存儲(chǔ)周期為 40 ns ；存儲(chǔ)器總線 寬度為32位，總線時(shí)鐘頻率為200 MHz，支持突發(fā)傳送總線事務(wù)。每次讀突發(fā)傳送總線事務(wù) 的過程包括：送首地址和命令、存儲(chǔ)器準(zhǔn)備數(shù)據(jù)、傳送數(shù)據(jù)。每次突發(fā)傳送32字節(jié)，傳送地址或32位數(shù)據(jù)均需要一個(gè)總線時(shí)鐘周期。請回答下列問題，要求給出

18、理由或計(jì)算過程。CPI和總線的時(shí)鐘周期各為多少？總線的帶寬(即最大數(shù)據(jù)傳輸率)為多少？Cache缺失時(shí)，需要用幾個(gè)讀突發(fā)傳送總線事務(wù)來完成一個(gè)主存塊的讀取？存儲(chǔ)器總線完成一次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)所需的時(shí)間是多少？ 若程序BP執(zhí)行過程中，共執(zhí)行了 100條指令，平均每條指令需進(jìn)行1.2次訪存，Cache 缺失率為5%不考慮替換等開銷，則BP的CPI執(zhí)行時(shí)間是多少？【參考答案】CPU勺時(shí)鐘周期為：1/800 MHz = 1.25 ns 。總線的時(shí)鐘周期為： 1/200 MHz = 5 ns 。 總線帶寬為：4 B X 200 MHz = 800 MB/s 或4 B/5 ns = 800 MB/s 。

19、Cache塊大小是32 B，因此Cache缺失時(shí)需要一個(gè)讀突發(fā)傳送總線事務(wù)讀取一個(gè)主存塊。 一次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)包括一次地址傳送和32 B 數(shù)據(jù)傳送： 用1個(gè)總線時(shí)鐘周期傳輸 地址；每隔 40 ns/8 = 5 ns 啟動(dòng)一個(gè)體工作(各進(jìn)行 1次存取)，第一個(gè)體讀數(shù)據(jù)花費(fèi) 40 ns， 之后數(shù)據(jù)存取與數(shù)據(jù)傳輸重疊； 用8個(gè)總線時(shí)鐘周期傳輸數(shù)據(jù)。 讀突發(fā)傳送總線事務(wù)時(shí)間： 5 ns + 40 ns + 8 X 5 ns = 85 ns 。BP的CP執(zhí)行時(shí)間包括Cache命中時(shí)的指令執(zhí)行時(shí)間和Cache缺失時(shí)帶來的額外開銷。命 中時(shí)的指令執(zhí)行時(shí)間：100X 4X 1.25 ns = 500 ns

20、 。指令執(zhí)行過程中Cache缺失時(shí)的額外 開銷：1.2 X 100X 5%X 85 ns = 510 ns 。BP的 CPI執(zhí)行時(shí)間：500 ns+510 ns=1010 ns。(14分)某計(jì)算機(jī)采用16位定長指令字格式，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，其格式如下：其中，00000為操作碼OP C Z和N分別為CF、ZF和NF勺對應(yīng)檢測位，某檢測位為1 時(shí)表示需檢測對應(yīng)標(biāo)志，需檢測的標(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=1, Z=0, N=1,則需檢測CF和NF勺值，當(dāng)CF=1或NF=1時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移；OFFSE是相對偏移量， 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+2X OFFSE；T 順序執(zhí)行時(shí)，下條指令地址為( PC) +2。請