實用文檔2022年哈爾濱商業大學計算機科學與技術專業《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、連續兩次啟動同一存儲器所需的最小時間間隔稱為（）。A.存儲周期B.存取時間C.存儲時間D.訪問周期2、下面關于計算機Cache的論述中，正確的是（）。A.Cache是一種介于主存和輔存之間的存儲器，用于主存和輔存之間的緩沖存儲B.如果訪問Cache不命中，則用從內存中取到的字節代替Cache中最近訪問過的字節C.Cache的命中率必須很高，一般要達到90%以上D.Cache中的信息必須與主存中的信息時刻保持一致3、用海明碼對長度為8位的數據進行檢/糾錯時，若能糾正一位錯，則校驗位數至少為（）。A.2B.3C.4D.54、串行運算器結構簡單，其運算規律是（）。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5、假設在網絡中傳送采用偶校驗碼，當收到的數據位為10101010時，則可以得出結論（）A.傳送過程中未出錯B.出現偶數位錯C.出現奇數位錯D.未出錯或出現偶數位錯6、某機器I/O設備采用異步串行傳送方式傳送字符信息，字符信息格式為1位起始位、8位數據位、1位校驗位和1位停止位。若要求每秒傳送640個字符，那么該設備的有效數據傳輸率應為（）。A.640b/sB.640B/sC.6400B/sD.6400b/s7、在下面描述的PCI總線的基本概念中，不正確的表述是（）。A.PCI總線支持即插即用B.PCI總線可對傳輸信息進行奇偶校驗C.系統中允許有多條PCI總線D.PCI設備一定是主設備8、在計算機系統中，表明系統運行狀態的部件是（）。A.程序計數器B.指令寄存器C.程序狀態字D.累加寄存器9、（）可區分存儲單元中在放的是指令還是數據。A.存儲器B.運算C.用戶D.控制器10、在獨立編址的方式下，存儲單元和I/O設備是靠（）來區分的。A.不同的地址碼B.不同的地址線C.不同的指令D.不同的數據線11、下列關于中斷I/O方式和DMA方式比較的敘述中，錯誤的是（）A.中斷I/O方式請求的是CPU處理時間，DMA方式請求的是總線使用權B.中斷響應發生在一條指令執行結束后，DMA響應發生在一個總線事務完成后C.中斷I/O方式下數據傳送通過軟件完成，DMA方式下數據傳送由硬件完成D.中斷I/O方式適用于所有外部設備，DMA方式僅適用于快速外部設備12、在計算機體系結構中，CPU內部包括程序計數器（PC）、存儲器數據寄存器（MDR）、指令寄存器（IR）和存儲器地址寄存器（MAR）等。若CPU要執行的指令為MOVRO，#100（即將數值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→IR13、某計算機的指令流水線由4個功能段組成，指令流經各功能段的時間（忽略各功能段之間的緩存時間）分別為90ns，80ns、70ns和60ns，則該計算機的CPU時鐘周期至少是）（）。A.90nsB.80nsC.70nsD.60ns14、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）15、在下列尋址方式中，（）方式需要先計算，再訪問存。A.相對尋址B.變址尋址C.間接尋址D.A、B二、填空題16、存儲器和CPU連接時，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、目前的CPU包括________、________和cache、19、多個用戶共享主存時，系統應提供_______。通常采用的方法是_______保護和_______保護，并用硬件來實現。20、計算機軟件一般分為兩大類：一類叫______，另一類叫______操作系統屬于______類21、條件轉移、無條件轉移、轉子程序、返主程序、中斷返回指令都屬于_______類指令，這類指令在指令格式中所表示的地址不是_______的地址，而是_______的地址。22、一位十進制數，用BCD碼表示需要________位二進制碼，用ASCII碼表示需要________位二進制碼。23、CPU能直接訪問_______和_______，但不能直接訪問磁盤和光盤。24、堆棧是一種特殊的_______尋址方式，它采用_______原理。按構造不同，分為寄存器堆棧和_______堆棧。25、相聯存儲器是按_________訪問的存儲器，在cache中用來存放_________，在虛擬存儲器中用來存放_________.三、名詞解釋題26、反碼：27、微指令：28、尋道時間：29、不按寫分配：四、簡答題30、什么是指令周期？什么是機器周期？什么是時鐘周期？三者之間的關系如何？31、簡述微程序控制方式的基本思想。它有什么優點和缺點？32、Cache做在CPU芯片內有什么好處？將指令Cache和數據Cache分開又有什么好處？33、在什么條件和什么時間，CPU可以響應I/0的中斷請求？五、計算題34、已知計算機的字長為32位，存儲器的容量為1MR.如果按字節、半字、字、雙字尋址，尋址范圍各是多少？35、假設磁盤存儲器轉速為3000r/min，分8個扇區，每扇區存儲1KB，主存與磁盤存儲器數據傳送的寬度為16位（即每次傳送16位）。假設一條指令最長執行時間為25s。試問：是否可采用一條指令執行結束時響應DMA請求的方案，為什么？若不行，應采用什么方案？36、假設一個32位的處理器配有16位的外部數據總線，時鐘頻率為50MHz，若總線傳輸的最短周期為4個時鐘周期，試問處理器的最大數據傳輸率是多少？若想提高一倍數據傳輸率，可采用什么措施？六、綜合題37、某程序中有如下循環代碼段p：“for（inti=0；i<N；i++）sum+=A[i]；”。假設編譯時變量sum和i分別分配在寄存器R1和R2中。常量N在寄存器R6中，數組A的首地址在寄存器R3中。程序段P起始地址為08048100H，對應的匯編代碼和機器代碼見下表。執行上述代碼的計算機M采用32位定長指令字，其中分支指令bne采用如下格式：OP為操作碼：Rs和Rd為寄存器編號：OFFSET為偏移量，用補碼表示。請回答下列問題，并說明理由。1）M的存儲器編址單位是什么？2）已知sll指令實現左移功能，數組A中每個元素占多少位？3）表中bne指令的OFFSET字段的值是多少？已知bne指令采用相對尋址方式，當前，PC內容為bne指令地址，通過分析題表中指令地址和bne指令內容，推斷出bne指令的轉移目標地址計算公式。4）若M采用如下“按序發射、按序完成”的5級指令流水線：IF（取指）、ID（譯碼及取數）、EXE（執行）、MEM（訪存）、WB（寫回寄存器），且硬件不采取任何轉發措施，分支指令的執行均引起3個時鐘周期的阻塞，則P中哪些指令的執行會由于數據相關而發生流水線阻塞？哪條指令的執行會發生控制冒險？為什么指令1的執行不會因為與指令5的數據相關而發生阻塞？38、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；intkl=m-n；intk2=m+n；若編譯器編譯時將8個8位寄存器R1~R8分別分配至變量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，則回答下列問題（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4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？39、某機器采用一地址格式的指令系統，允許直接和間接尋址（機器按字尋址）。機器配有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及變址寄存器R。和基址寄存器Ra，均為16位。1）若采用單字長指令，共能完成105種操作，則指令可直接尋址的范圍是多少？一次間接尋址的范圍又是多少？2）若采用雙字長指令，操作碼位數及尋址方式不變，則指令可直接尋址的范圍又是多少？畫出其指令格式并說明各字段的含義。3）若存儲字長不變，可采用什么方法訪問容量為8MB的主存？需增設哪些硬件？

參考答案一、選擇題1、A2、C3、C4、C5、D6、B7、D8、C9、D10、C11、D12、C13、A14、C15、D二、填空題16、順序尋址方式跳躍尋址方式17、精簡指令系統計算機復雜指令系統計算機18、控制器運算器19、存儲保護存儲區域訪問方式20、系統程序應用程序系統程序21、程序控制類操作數下一條指令22、4723、cache主存24、數據先進后出存儲器25、內容行地址表段表、頁表和快表三、名詞解釋題26、反碼：帶符號數據的表示方法之一，正數的反碼與原碼相同，負數的反碼是將二進制位按位取反。27、微指令：控制器存儲的控制代碼，分為操作控制部分和順序控制部分。28、尋道時間：在磁盤中，將磁頭定位到所要求的磁道上所需要的時間。29、不按寫分配：cache不命中時的一種更新策略，寫操作時該地址的數據塊不從主存調入cache。一般寫回法采用按寫分配法，寫直達法則采用不按寫分配法。四、簡答題30、答：指令周期是完成一條指令所需的時間。包括取指令、分析指令和執行指令所需的全部時間。機器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執行過程中的歸一化基準時間，通常等于取指時間（或訪存時間）。時鐘周期是時鐘頻率的倒數，也可稱為節拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。一個指令周期由若干個機器周期組成，每個機器周期又由若干個時鐘周期組成。31、答：（1）微操作命令以為微編碼形式變成指令，并固化在rom中（2）講一條指令的操作分為若干個微指令序列，用微指令程序對應的解釋執行；（3）易于維護，和修改，通用性強，但速度慢；32、答：Cache做在CPU芯片內主要有下面幾個好處：1）可提高外部總線的利用率。因為Cache在CPU芯片內，CPU訪問Cache時不必占用外部總線。2）Cache不占用外部總線就意味著外部總線可更多地支持I/0設備與主存的信息傳輸，增強了系統的整體效率。3）可提高存取速度。因為Cache與CPU之間的數據通路大大縮短，故存取速度得以提高。將指令Cache和數據Cache分開有如下好處：1）可支持超前控制和流水線控制，有利于這類控制方式下指令預取操作的完成。2）指令Cache可用ROM實現，以提高指令存取的可靠性。3）數據Cache對不同數據類型的支持更為靈活，既可支持整數（例32位），也可支持浮點數據（如64位）。33、答：CPU響應I/0中斷請求的條件和時間是：當中斷允許狀態為1（EINT=1），且至少有一個中斷請求被查到，則在一條指令執行完時，響應中斷。五、計算題34、解：首先1MB=8Mhit（為了在后面的計算中單位統一）按字節尋址時，尋址范圍為：8Mbit/8bit=lMB。按半字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/16bit=512KB。按字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/32bit=256KB。按雙字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/64bit=128KB。35、解析：磁盤存儲器轉速為3000r/min，即50r/s。每轉傳送的數據為8×1KB=8KB，所以數據傳輸率為8KB×50r/s=400KB/s.16位數據的傳輸時間=16位/（400KB/s）=2B/（400KB/s）=5μs。由于5μs遠小于25s，因此不能采用一條指令執行結束響應DMA的請求方案。應采用每個CPU機器周期末查詢及響應DMA的請求方案。36、解析：根據時鐘頻率可計算出總線傳輸的最短傳輸周期為T=4/（50MHz）=80×10-9s對于總線寬度為16位的總線，最大數據傳輸率為16bit/T=2B/（80×10-9s）=25MB/s若想提高一倍數據傳輸率，可采用兩種方式：1）將總線寬度擴大為32bit，CPU時鐘頻率仍為50MHz，則數據傳輸率為32bit/T-4B/（80×10-9s）=50MB/s2）將時鐘頻率擴大為100MHz，總線寬度仍為16bit，根據時鐘頻率可計算出總線傳輸的最短傳輸周期為T=4/（100MHz）=40×10-9s此時最大數據傳輸率為16bit/T=2B/（40×10-9s）=50MB/s六、綜合題37、解答：該題為計算機組成原理科目的綜合題型，涉及指令系統、存儲管理以及CPU三個部分內容，考生應注意各章節內容之間的聯系，才能更好的把握當前考試的趨勢。1）已知計算機M采用32位定長指令字，即一條指令占4B，觀察表中各指令的地址可知，每條指令的地址差為4個地址單位，即4個地址單位代表4B，一個地址單位就代表了1B，所以該計算機是按字節編址的。2）在二進制中某數左移兩位相當于以乘四，由該條件可知，數組間的數據間隔為4個地址單位，而計算機按字節編址，所以數組A中每個元素占4B。3）由表可知，bne指令的機器代碼為1446FFFAH，根據題目給出的指令格式，后2B的內容為OFFSET字段，所以該指令的OFFSET字段為FFFAH，用補碼表示，值為-6.當系統執行到bne指令時，PC自動加4，PC的內容就為08048118H，而跳轉的目標是08048100H，兩者相差了18H，即24個單位的地址間隔，所以偏移址的一位即是真實跳轉地址的-24/（-6）=4位。可知bne指令的轉移目標地址計算公式為（PC）+4+OFFSET*4。4）由于數據相關而發生阻塞的指令為第2、3、4、6條，因為第2、3、4、6條指令都與各自前一條指令發生數據相關。第6條指令會發生控制冒險。當前循環的第五條指令與下次循環的第一條指令雖然有數據相關，但由于第6條指令后有3個時鐘周期的阻塞，因而消除了該數據相關。38、解析：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（前面的進位含棄），即7CH。由于計算機字長為8位，因此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，因此最高位為符號位，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1