本文格式為Word版，下載可任意編輯——《計算機組成原理》武漢大學2023級期末考試試題答案武漢大學計算機學院

2023-2023學年第一學期2023級《計算機組成原理》

期末考試試題A類B卷（閉卷）

學號_____________班級_________姓名_____________成績________

一、單項選擇題（每題2分，共30分）

1.馮·諾依曼計算機中指令和數據均以二進制形式存放在存儲器中，CPU區分它們的依據是：A.指令操作碼的譯碼結果B．指令和數據的尋址方式

C.指令周期的不同階段D．指令和數據所在的存儲單元

2.浮點數加減運算過程一般包括對階、尾數運算、規格化、舍入和判溢出等步驟。設浮點數的階碼和尾數均采用補碼表示，且位數分別為5位和7位(均含2位符號位)。若有兩個數X=27×29/32，Y=25×5/8，則浮點加法計算X+Y的最終結果是：

A．001111100010B．001110100010C．010000010001D.發生溢出

3.十進制數5的單精度浮點數IEEE754代碼為:

A.01100000101000000000000000000000B.01000000101000000000000000000000C.11000000101000000000000000000000D.11000000101100000000000000000000

4．某計算機的Cache共有16塊，采用2路組相聯映射方式，每個主存塊大小為32字節，按字節編址。主存129號單元所在主存塊應裝入到Cache的組號是：

A．0B．2C．4D．6

5．某計算機主存容量為64KB．其中ROM區為4KB．其余為RAM區，按字節編址；現要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片來設計該存儲器，則需要上述規格的ROM芯片數和RAM芯片數分別是：

A．1、15B．2、15C．1、30D.2、30

6．有一個lK×l的DRAM芯片，芯片內是32×32結構，采用分散刷新方式，假使刷新間隔不超過2ms，刷新信號的周期是。

A．62．5usB．6．25usC．0．625usD．2ms

7．某機器字長16位，主存按字節編址，轉移指令采用相對尋址，由兩個字節組成，第一字節為操作碼字段，其次字節為相對位移量字段。假定取指令時，每取一個字節PC自動加1。若某轉移指令所在主存地址為2000H，相對位移量字段的內容為06H，則該轉移指令成功轉以后的目標地址是：A．2023HB.2023HC．2023HD.2023H

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8.以下關于RISC的表達中，錯誤的是

A.RISC普遍采用微程序控制器B.RISC大多數指令在一個時鐘周期內完C.RISC的內部通用寄放器數量相對CISC多

D.RISC的指令數、尋址方式和指令格式種類相對CISC少

9.某計算機的指令流水線由四個功能段組我。指令流經各功能段的時間(忽略各功能段之間的緩存時間)分別是90ns、80ns、70ns和60ns．則該計算機的CPU時鐘周期至少是：

A.90nsB.80nsC．70nsD．60ns

10.相對于微程序控制器，硬布線控制器的特點是：A．指令執行速度慢，指令功能的修改和擴展簡單B．指令執行速度慢，指令功能的修改和擴展難C．指令執行速度快，指令功能的修改和擴展簡單D．指令執行速度快，指令功能的修改和擴展難

11.假設某系統總線在一個總線周期中并行傳輸4字節信息．一個總線周期占用2個時鐘周期，總線時鐘頻率為10MHZ，則總線帶寬是：

A．10MB/SB.20MB/SC．10MB/SD．80MB/S

12．假設某計算機的存儲系統由出Cache和主存組成，某程序執行過程中訪存1000次，其中訪問Cache缺失50次，則Cache的命中率是：

A．5%B.9.5%C．50%D．95%

13．一個分段存儲管理系統中，地址長度為32位．其中段號8位，則最大段長是A．28字節B．218字節C．224字節D.232字節

14．分區分派內存管理方式的主要保護措施是：

A．界地址保護B．程序代碼保護C．數據保護D.棧保護

15．以下選項中能引起外部中斷的事件是：

A．鍵盤輸入B．除數為0C．浮點運算下溢D．訪存缺頁二、（16分）

（1）在恢復余數法中，若第i次求商的余數為Ri,下一次求商的余數為Ri+1,證明不恢復余數法中加減交替法運算規則的正確性。

（2）已知接收到的海明碼為01001l1(偶校驗)，問有沒有錯誤？傳送的信息是什么？

三、（12分）某半導體存儲器容量為15KB，其中固化區8KB，可選EPROM芯片為4K×8位；隨機讀寫區7KB，可選SRAM芯片有：4K×4位、2K×4位、IK×4位。地址總線A15～A0，雙向數據總線D7～D0，R/W為讀／寫控制信號，MREQ為低電平日允許存儲器工作信號。設計并畫出該存儲器規律圖。

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四、(15分)請求分頁管理系統中，假設某程序的頁表內容如下表所示．

虛頁號012主存實頁面號101H254H有效位101

頁面大小為4KB，一次內存的訪問時間是l00ns．一次快表(TLB)的訪問時間是10ns，處理一次缺頁的平均時間為108ns(已含更新TLB和頁表的時間)，設內存只為該程序分派頁表中的2個頁面，采用最近最少使用置換算法(LRU)。假設①TLB初始為空;②地址轉換時先訪問TLB，若TLB未命中，再訪問頁表；同時將該頁面放入TLB;③有效位為0表示頁面不在內存，產生缺頁中斷，調入該頁面或置換頁表中頁面后合成物理地址后訪存。設有虛地址訪問序列2362H、1565H、25A5H．請問：依次訪問上述三個虛地址，各需多少時間?物理地址分別是多少?給出過程。五、（15分）某計算機字長16位，采用16位定長指令字結構，部分數據通路結構如下圖，所有控制信號為l時表示有效，為0表示無效，例如控制信號MDRinE為1表示允許數據從DB打入MDR，MDRin為1表示允許數據從內總線打入MDR。假設MAR的輸出一直處于使能狀態，加法指令ADDR0，（R1）的功能為(R0)+((R1))→(R1)，即將R0中的數據與R1的內容所指主存單元中的數據相加，并將結果送入Rl的內容所指主存單元中保存。寫出其指令操作流程圖并分解為微操作序列。

六．(12分)某計算機的CPU主頻為500MHZ，CPI為5（即執行每條指令平均需5個時鐘周期)。假定某外設的數據傳輸率為0.5MB/S，采用中斷方式與主機進行數據傳送，以32位為傳輸單位．對應的中斷服務程序包含18條指令，中斷服務的其他開銷相當于2條指令的執行時間。請回復以下問題，要求給出計算過程。

(1)在中斷方式下，CPU用于該外設I/O的時間占整個CPU時間的百分比是多少?

（2)當該外設的數據傳輸率達到5MB/S時，改用DMA方式傳送數據。假設每次DMA傳送大小為5000B．且DMA預處理和后處理的總開銷為500個時鐘周期，則CPU用于該外設I/O的時間整個CPU時間的百分比是多少?(假設DMA與CPU之間沒有訪存沖突)。

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參考答案

一、單項選擇題（每題2分，共30分）

1、C2、D3、B4、C5、D6、A7、C8、A9、A10、D11、B12、D13、C14、A15、A二、（16分）

（1）在恢復余數法中，若第i次求商的余數為Ri,下一次求商的余數為Ri+1,證明不恢復余數法中加減交替法運算規則的正確性。

證明：在恢復余數法中：

當余數為負時，商上0，恢復余數,左移一位，再減去除數，即：若Ri0Ri+1=2Ri-Y;

所以加減交替法的原碼除法運算的規則是：當余數為負時，商上0，余數左移一位，再加上除數；當余數為正時，商上1，余數左移一位，再減去除數。（2）已知接收到的海明碼為01001l1(偶校驗)，問有沒有錯誤？傳送的信息是什么？解：糾錯過程如下：

第一組其次組第三組D30√√√D21√√D10√√P30√D01√√P21√P11√S1=1⊕3⊕5⊕7=0S2=2⊕3⊕6⊕7=1S3=4⊕5⊕6⊕7=1

所以S3S2S1=110，第6位出錯，可改正為0000111，故欲傳送的信息為0001。

三、（12分）

解：該存儲器的地址分派如下：

4K×8EPROM0000H～0FFFH4K×8EPROM0100H～1FFFH4K×4RAM(2片)2000H～2FFFH2K×4RAM(2片)3000H～37FFH1K×4RAM(2片)3800H～3BFFH

存儲器規律圖如下圖。

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四、（15分）解：

2bits7bits7bits00①OP地址碼1地址碼2操作碼01總共三條105bits4bits7bits11000②OP寄放器索引位移量操作碼總共六條111018bits4bits4bits11110000③OP寄放器索引1寄放器索引2操作碼總共8條111101119bits7bits111110000④OP地址碼操作碼總共12條1