计算机组成原理试题解析及相关分析PPT课件.ppt

计算机组成原理试题解析 1 1 下列选项中 描述浮点数操作速度指标的是A MIPSB CPIC IPCD MFLOPS 考查计算机的性能指标 MFLOPS指每秒百万条浮点数运算 2 2 float型数据通常用IEEE754单精度浮点数格式表示 若编译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中 且x 8 25 则FR1的内容是A C1040000HB C2420000HC C1840000HD C1C20000H 考查浮点数的表示 x的二进制表示为 1000 01 1 00001 211 根据IEEE754 标准隐藏最高位的 1 又E 127 3 所以E 130 10000010B 还因数据存储顺序为1位数符 8位阶码 含阶符 23位尾数 故 FR1内容为1100000010000010000000000000000000即 11000001000001000000000000000000 C104000H 3 3 下列各类存储器中 不采用随机存取方式的是A EPROMB CDROMC DRAMD SRAM 考查随机存取存储器 随机存取方式是指存储器的任何一个存储单元的内容都可以存取 而且存取时间与存储单元的物理位置无关 选项A C D均采用随机存取方式 CD ROM即光盘 采用串行存取方式 4 4 某计算机存储器按字节编址 主存地址空间大小为64MB 现用4M 8位的RAM芯片组成32MB的主存储器 则存储器地址寄存器MAR的位数至少是A 22位B 23位C 25位D 26位 考查存储器的编制 按字节编址 64MB的主存地址空间 MAR的寻址范围是64M 故而是26位 而实际的主存的空间不能代表MAR的位数 5 5 偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址 下列寻址方式中 不属于偏移寻址方式的是A 间接寻址B 基址寻址C 相对寻址D 变址寻址 考查寻址方式 间接寻址不需要寄存器 EA A 基址寻址 EA A 基址寄存器内同 相对寻址 EA A PC内容 变址寻址 EA A 变址寄存器内容 6 考查条件转移指令 无符号整数比较A B的情况 bgt指令会将两个无符号数进行比较 也就是将A和B相减 A B无进位 借位 也不为0 为0时表示两数相同 故而CF和ZF均为0 6 某机器有一个标志寄存器 其中有进位 借位标志CF 零标志ZF 符号标志SF和溢出标志OF 条件转移指令bgt 无符号整数比较大于时转移 的转移条件是A CF OF 1B SF ZF 1C CF ZF 1D CF SF 1 7 7 下列给出的指令系统特点中 有利于实现指令流水线的是I 指令格式规整且长度一致II 指令和数据按边界对齐存放III 只有Load Store指令才能对操作数进行存储访问A 仅I IIB 仅II IIIC 仅I IIID I II III 考查指令流水线的优化 指令定长 对齐 仅Load Store指令访存 以上3个都是RISC的特征 使取指令 取操作数操作简化且时间长度固定 能够有效地简化流水线的复杂度 8 考查指令周期 A由于没有采用指令预取技术 故而取指令要访存 B时钟周期对指令是不可分割的 C空指令能够使PC寄存器自动加1 故而不正确 D在指令执行结束时刻 CPU查询是否有中断请求 故而可能被中断 8 假定不采用Cache和指令预取技术 且机器处于 开中断 状态 则在下列有关指令执行的叙述中 错误的是A 每个指令周期中CPU都至少访问内存一次B 每个指令周期一定大于或等于一个CPU时钟周期C 空操作指令的指令周期中任何寄存器的内容都不会被改变D 当前程序在每条指令执行结束时都可能被外部中断打断 9 9 在系统总线的数据线上 不可能传输的是A 指令B 操作数C 握手 应答 信号D 中断类型号 考查总线的特点 数据线可能传输指令 当取指令时 指令便是在数据线上传输的 操作数显然在数据线上传输 中断类型号是用以指出中断向量地址的 CPU响应中断请求后 将中断应答信号 INTR 发回到数据总线上 CPU从数据总线上读取中断类型号后 就可以通过这个中断类型号在中断向量表上找到该设备的中断服务程序入口地址 转入中断服务程序 而握手 应答 信号应该在通信总线上传输 10 考查中断屏蔽字 高优先级置0表示可被中断 比该中断优先级低 相等 的置1表示不可被中断 只能屏蔽L3和其自身 10 某计算机有五级中断L4 L0 中断屏蔽字为M4M3M2M1M0 Mi 1 0 i 4 表示对Li级中断进行屏蔽 若中断响应优先级从高到低的顺序是L0 L1 L2 L3 L4 且要求中断处理优先级从高到低的顺序为L4 L0 L2 L1 L3 则L1的中断处理程序中设置的中断屏蔽字是A 11110B 01101C 00011D 01010 12 11 某计算机处理器主频为50MHz 采用定时查询方式控制设备A的I O 查询程序运行一次所用的时钟周期数至少为500 在设备A工作期间 为保证数据不丢失 每秒需对其查询至少200次 则CPU用于设备A的I O的时间占整个CPU时间的百分比至少是A 0 02 B 0 05 C 0 20 D 0 50 考查程序查询方式 每秒200次查询 每次500个时钟周期 则每秒最少占用200 500 100000个时钟周期 占CPU时间比为100000 50M 0 20 13 假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段 unsignedintx 134 unsignedinty 246 intm x intn y unsignedintz1 x y unsignedintz2 x y intk1 m n intk2 m n 若编译器编译时将8个8位寄存器R1 R8分别分配给变量x y m n z1 z2 k1和k2 请回答下列问题 提示 带符号整数用补码表示 1 执行上述程序段后 寄存器R1 R5和R6的内容分别是什么 用十六进制表示 2 执行上述程序段后 变量m和k1的值分别是多少 用十进制表示 3 上述程序段涉及带符号整数加 减 无符号整数加 减运算 这四种运算能否利用同一个加法器及辅助电路实现 简述理由 4 计算机内部如何判断带符号整数加 减运算的结果是否发生溢出 上述程序段中 哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出 14 答案解析 此题考察的知识点是程序编译运行时各寄存器的运用与变化 1 寄存器R1存储的是134 转换成二进制为10000110B 即86H 寄存器R5存储的是x y的内容 x y 112 转换成二进制为10010000B 即90H 寄存器R6存储的是x y的内容 x y 380 转换成二进制为101111100B 前面的进位舍弃 即7CH 由于计算机字长为8位 所以无符号整数能表示的范围为0 255 而x y 380 故溢出 2 m二进制表示为10000110B 由于m是int型 所以最高位为符号位 所以可以得出m的原码为 11111010 对10000110除符号位取反加1 即 122 同理n的二进制表示为11110110B 故n的原码为 10001010 转成十进制为 10 所以k1 122 10 112 15 3 可以利用同一个加法器及辅助电路实现 因为无符号整数都是以补码形式存储 所以运算规则都是一样的 但是有一点需要考虑 由于无符号整数和有符号整数的表示范围是不一样的 所以需要设置不一样的溢出电路 4 带符号整数只有k2会发生溢出 分析 8位带符号整数的补码取值范围为 128 127 而k2 m n 122 10 132 超出范围 而k 112 在范围 128 127之内 三种方法可以判断溢出 双符号位 最高位进位 符号相同操作数的运算后与原码操作数的符号不同则溢出 16 某计算机存储器按字节编址 虚拟 逻辑 地址空间大小为16MB 主存 物理 地址空间大小为1MB 页面大小为4KB Cache采用直接映射方式 共8行 主存与Cache之间交换的块大小为32B 系统运行到某一时刻时 页表的部分内容和Cache的部分内容分别如a图 b图所示 图中页号及标记字段的内容为十六进制形式 请回答下列问题 1 虚拟地址共有几位 哪几位表示虚页号 物理地址共有几位 哪几位表示页框号 物理页号 2 使用物理地址访问Cache时 物理地址应划分成哪几个字段 要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置 3 虚拟地址001C60H所在的页面是否在主存中 若在主存中 则该虚拟地址对应的物理地址是什么 访问该地址时是否Cache命中 要求说明理由 17 4 假定为该机配置一个4路组相联的TLB 该TLB共可存放8个页表 若其当前内容 十六进制 如题44 c图所示 则此时虚拟地址024BACH所在的页面是否在主存中 要求说明理由 图cTLB的部分内容 01234567 虚页号有效位页框号 01234567 虚页号有效位页框号 图a页表的部分内容 图bcache的部分内容 18 答案解析 此题考察的知识点是计算机的地址管理 1 由于虚拟地址空间大小为16MB 且按字节编址 所以虚拟地址共有24位 224 16M 由于页面大小为4KB 212 4K 所以虚页号为前12位 由于主存 物理 地址空间大小为1MB 所以物理地址共有20位 220 1M 由于页内地址12位 所以20 12 8 即前8位为页框号 19 2 由于Cache采用直接映射方式 所以物理地址应划分成3个字段 如下 12位3位5位 分析 由于块大小为32B 所以字块内地址占5位 Cache共8行 故字块标记占3位 所以主存字块标记占20 5 3 12位 20 3 虚拟地址001C60H的虚页号为前12位 即001H 1 查表可知 其有效位为1 故在内存中 虚页号为1对应页框号为04H 故物理地址为04C60H 由于采用的是直接映射方式 所以对应Cache行号为4 尽管有效位为1 但是由于标记位04CH 064H