計算機組成原理試題解析1.下列選項中，描述浮點數操作速度指標的是

A．MIPSB．CPIC．IPCD．MFLOPS考查計算機的性能指標。

MFLOPS指每秒百萬條浮點數運算。2.float型數據通常用IEEE754單精度浮點數格式表示。若編譯器將float型變量x分配在一個32位浮點寄存器FR1中，且x=-8.25，則FR1的內容是A．C1040000HB．C2420000HC．C1840000HD．C1C20000H考查浮點數的表示。x的二進制表示為-1000.01﹦-1.00001×211，根據IEEE754，標準隱藏最高位的“1”，又E-127=3，所以E=130=10000010B，還因數據存儲順序為1位數符+8位階碼（含階符）+23位尾數。故，FR1內容為1100000010000010000000000000000000即，11000001000001000000000000000000=C104000H。3.下列各類存儲器中，不采用隨機存取方式的是A．EPROMB．CDROMC．DRAMD．SRAM

考查隨機存取存儲器。隨機存取方式是指存儲器的任何一個存儲單元的內容都可以存取，而且存取時間與存儲單元的物理位置無關。選項A、C、D均采用隨機存取方式，CD-ROM即光盤，采用串行存取方式。4.某計算機存儲器按字節編址，主存地址空間大小為64MB，現用4M×8位的RAM芯片組成32MB的主存儲器，則存儲器地址寄存器MAR的位數至少是A．22位B．23位C．25位D．26位考查存儲器的編制。按字節編址，64MB的主存地址空間，MAR的尋址范圍是64M，故而是26位，而實際的主存的空間不能代表MAR的位數。5.偏移尋址通過將某個寄存器內容與一個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．變址尋址考查尋址方式。間接尋址不需要寄存器，EA=(A)?；穼ぶ罚篍A=A+基址寄存器內同；相對尋址：EA﹦A+PC內容；變址尋址：EA﹦A+變址寄存器內容。考查條件轉移指令。無符號整數比較A>B的情況，bgt指令會將兩個無符號數進行比較，也就是將A和B相減。A-B無進位/借位，也不為0（為0時表示兩數相同），故而CF和ZF均為0。6.某機器有一個標志寄存器，其中有進位/借位標志CF、零標志ZF、符號標志SF和溢出標志OF，條件轉移指令bgt（無符號整數比較大于時轉移）的轉移條件是A．CF+OF＝1B．SF+ZF＝1C．CF+ZF＝1D．CF+SF＝17.下列給出的指令系統特點中，有利于實現指令流水線的是I．指令格式規整且長度一致II．指令和數據按邊界對齊存放III．只有Load/Store指令才能對操作數進行存儲訪問A．僅I、II

B．僅II、III

C．僅I、III

D．I、II、III考查指令流水線的優化。指令定長、對齊、僅Load/Store指令訪存，以上3個都是RISC的特征，使取指令、取操作數操作簡化且時間長度固定，能夠有效地簡化流水線的復雜度。考查指令周期。A由于沒有采用指令預取技術，故而取指令要訪存；B時鐘周期對指令是不可分割的；C空指令能夠使PC寄存器自動加1，故而不正確；D在指令執行結束時刻，CPU查詢是否有中斷請求，故而可能被中斷。8.假定不采用Cache和指令預取技術，且機器處于“開中斷”狀態，則在下列有關指令執行的敘述中，錯誤的是A．每個指令周期中CPU都至少訪問內存一次B．每個指令周期一定大于或等于一個CPU時鐘周期C．空操作指令的指令周期中任何寄存器的內容都不會被改變D．當前程序在每條指令執行結束時都可能被外部中斷打斷9.在系統總線的數據線上，不可能傳輸的是A．指令

B．操作數C．握手（應答）信號D．中斷類型號考查總線的特點。數據線可能傳輸指令，當取指令時，指令便是在數據線上傳輸的；操作數顯然在數據線上傳輸。中斷類型號是用以指出中斷向量地址的，CPU響應中斷請求后，將中斷應答信號（INTR）發回到數據總線上，CPU從數據總線上讀取中斷類型號后，就可以通過這個中斷類型號在中斷向量表上找到該設備的中斷服務程序入口地址，轉入中斷服務程序，而握手（應答）信號應該在通信總線上傳輸?？疾橹袛嗥帘巫帧８邇炏燃壷?表示可被中斷，比該中斷優先級低（相等）的置1表示不可被中斷，只能屏蔽L3和其自身。10.某計算機有五級中斷L4~L0，中斷屏蔽字為M4M3M2M1M0，Mi=1（0≤i≤4）表示對Li級中斷進行屏蔽。若中斷響應優先級從高到低的順序是L0→L1→L2→L3→L4，且要求中斷處理優先級從高到低的順序為L4→L0→L2→L1→L3，則L1的中斷處理程序中設置的中斷屏蔽字是A．11110

B．01101

C．00011

D．0101011.某計算機處理器主頻為50MHz，采用定時查詢方式控制設備A的I/O，查詢程序運行一次所用的時鐘周期數至少為500。在設備A工作期間，為保證數據不丟失，每秒需對其查詢至少200次，則CPU用于設備A的I/O的時間占整個CPU時間的百分比至少是A．0.02%

B．0.05%

C．0.20%

D．0.50%考查程序查詢方式。每秒200次查詢，每次500個時鐘周期，則每秒最少占用200×500﹦100000個時鐘周期，占CPU時間比為100000÷50M=0.20%。假定在一個8位字長的計算機中運行如下類C程序段：unsignedintx=134;unsignedinty=246;intm=x;intn=y;unsignedintz1=x–y;unsignedintz2=x+y;intk1=m–n;intk2=m+n;若編譯器編譯時將8個8位寄存器R1~R8分別分配給變量x、y、m、n、z1、z2、k1和k2。請回答下列問題。（提示：帶符號整數用補碼表示）（1）執行上述程序段后，寄存器R1、R5和R6的內容分別是什么？（用十六進制表示）（2）執行上述程序段后，變量m和k1的值分別是多少？（用十進制表示）（3）上述程序段涉及帶符號整數加/減、無符號整數加/減運算，這四種運算能否利用同一個加法器及輔助電路實現？簡述理由。（4）計算機內部如何判斷帶符號整數加/減運算的結果是否發生溢出？上述程序段中，哪些帶符號整數運算語句的執行結果會發生溢出？【答案解析】此題考察的知識點是程序編譯運行時各寄存器的運用與變化。（1）寄存器R1存儲的是134，轉換成二進制為10000110B，即86H。寄存器R5存儲的是x－y的內容，x－y=-112，轉換成二進制為10010000B，即90H。寄存器R6存儲的是x+y的內容，x+y=380，轉換成二進制為101111100B（前面的進位舍棄），即7CH。由于計算機字長為8位，所以無符號整數能表示的范圍為0~255。而x+y=380，故溢出。（2）m二進制表示為10000110B，由于m是int型，所以最高位為符號位，所以可以得出m的原碼為：11111010（對10000110除符號位取反加1），即-122。同理n的二進制表示為11110110B，故n的原碼為：10001010，轉成十進制為-10。所以k1=-122-（-10）=-112.（3）可以利用同一個加法器及輔助電路實現。因為無符號整數都是以補碼形式存儲，所以運算規則都是一樣的。但是有一點需要考慮，由于無符號整數和有符號整數的表示范圍是不一樣的，所以需要設置不一樣的溢出電路。（4）帶符號整數只有k2會發生溢出。分析：8位帶符號整數的補碼取值范圍為：-128~+127，而k2=m+n=-122-10=-132，超出范圍，而k=-112，在范圍-128~+127之內。三種方法可以判斷溢出：雙符號位、最高位進位、符號相同操作數的運算后與原碼操作數的符號不同則溢出。某計算機存儲器按字節編址，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之間交換的塊大小為32B。系統運行到某一時刻時，頁表的部分內容和Cache的部分內容分別如a圖、b圖所示，圖中頁號及標記字段的內容為十六進制形式。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（物理頁號）？（2）使用物理地址訪問Cache時，物理地址應劃分成哪幾個字段？要求說明每個字段的位數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路組相聯的TLB，該TLB共可存放8個頁表，若其當前內容（十六進制）如題44-c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。圖cTLB的部分內容01234567虛頁號有效位頁框號。。。 01234567虛頁號有效位頁框號。。。 圖a頁表的部分內容圖bcache的部分內容【答案解析】此題考察的知識點是計算機的地址管理。（1）由于虛擬地址空間大小為16MB，且按字節編址，所以虛擬地址共有24位（224=16M）。由于頁面大小為4KB（212=4K），所以虛頁號為前12位。由于主存（物理）地址空間大小為1MB，所以物理地址共有20位（220=1M）。由于頁內地址12位，所以20-12=8，即前8位為頁框號。（2）由于Cache采用直接映射方式，所以物理地址應劃分成3個字段，如下： 12位 3位 5位分析：由于塊大小為32B，所以字塊內地址占5位。Cache共8行，故字塊標記占3位，所以主存字塊標記占20-5-3=12位。（3）虛擬地址001C60H的虛頁號為前12位，即001H=1。查表可知，其有效位為1，故在內存中。虛頁號為1對應頁框號為04H，故物理地址為04C60H。由于采用的是直接映射方式，所以對應Cache行號為4。盡管有效位為1，但是由于標記位04CH≠064H，故不命中。（4）由于