南邮《计算机组成与结构》期末题库.pdf

计算机组成与结构 习题练习 第一章 1 某计算机主频为 1 2GHz 其指令分为 4 类 其在基准程序中所占比例及 CPI 如下表所示 则该机的 MIPS 数是多少 指令类型多占比例CPI A50 2 B20 3 C10 4 D20 5 2 程序 P 在机器 M 上的执行时间是 20s 编译优化后 P 执行的指令数减少到原来的 70 而 CPI 增加到原来的 1 2 倍 则 P 在 M 上的执行时间是多少 3 冯 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么 它包括哪些主要组成部分 第二章 1 某字长为8位的计算机中 已知整型变量x y的机器数分别为 x 补 11110100 y 补 10110000 若整型变量 z 2 x y 2 则 z 是多少 结果用 16 进制表示 2 若 x 103 y 25 则下列表达式采用 8 位定点补码运算实现时 会发生溢出的是 A x y B x y C x y D x y 3 用海明码对长度为 8 位的数据进行检错 纠错时 若能纠正一位错 则校验位数至少是几 位 4 字长 8 位 写出下列各整数的原码 反码 补码表示 二进制表示 35 128 127 1 原码 反码 补码 5 用 IEEE 32 位浮点格式表示如下的数 结果用十六进制表示 1 1 5 2 384 3 1 16 6 下列各数使用了 IEEE 32 位浮点格式 相等的十进制数是多少 1 C1E0 0000 H 2 3F50 0000 H 7 已知 x 和 y 真值 用变形补码计算 x y 同时指出结果是否溢出 1 x 11011 y 00111 2 x 11011 y 10101 3 x 10110 y 00001 8 已知 x 和 y 真值 用变形补码计算 x y 同时指出结果是否溢出 1 x 11011 y 11111 2 x 10111 y 11011 3 x 11011 y 10011 第三章 1 设有一个具有 20 位地址和 32 位字长的存储器 则该存储器能存储 个字节的信 息 如果存储器由 512K 8 位 SRAM 芯片组成 需要 片 还需要 位地 址作芯片选择 2 用32K 8位的E2PROM芯片组成128K 16位的只读存储器 则数据寄存器至少 位 地址寄存器至少 位 共需要 个 E2PROM 芯片 3 用 16K 8 位的 DRAM 芯片构成 64K 32 位的存储器 则该 DRAM 芯片的地址引脚有 个 数据引脚有 个 4 设存储器容量为 64M 存储器字长为 64 位 模块数 m 8 分别用顺序和交叉方式进行组 织 存储周期 T 100ns 数据总线宽度为 64 位 总线传送周期 50ns 求 顺序存储器和 交叉存储器的带宽各是多少 Bps 5 已知单个存储体的存储周期为 110ns 总线传输周期为 10ns 则当采用低位交叉编址的多 模块存储器时 存储体数应是 A 小于 11 B 等于 11 C 大于 11 D 大于等于 11 6 已知 cache 存储周期 40ns 主存存储周期 200ns cache 主存系统平均访问时间为 50ns 求 cache 的命中率 7 CPU 执行一段程序时 cache 完成存取的次数为 2420 次 主存完成存取的次数为 80 次 已知 cache 存储周期为 40ns 主存存储周期为 240ns 求 cache 主存系统的效率和平均访问 时间 8 假设某计算机的 CPU 主频为 80MHz CPI 为 4 并且平均每条指令访存 1 5 次 主存和 Cache 之间交换的块大小为 16B Cache 的命中率为 99 存储器总线的宽度为 32 位 则该 计算机的 MIPS 数是多少 平均每秒 Cache 缺失的次数是多少 在不考虑 DMA 传送的情况 下 主存带宽至少达到多少才能满足 CPU 的访存要求 9 某计算机的主存地址位数为 32 位 按字节编址 假定 Cache 中最多存放 128 个主存块 采用直接映射方式 全写法 Write Through 块大小为 64B 则该 Cache 的容量是多少字 节 10 主存容量为 4MB 虚存容量为 1GB 则虚地址和物理地址各为多少位 如页面大小为 4KB 则页表长度是多少 11 设某系统采用页式虚拟存储管理 页表存放在主存中 如果一次主存访问需要 50ns 那 么完成一次数据访问需用多少时间 如果增加 TLB 忽略查找 TLB 表项占用的时间 并且 75 的页表访问命中 TLB 完成一次数据访问的时间又是多少 12 某页式存储管理 页大小为 2KB 逻辑地址空间包含 16 页 物理地址空间共有 8 页 逻辑地址应有多少位 主存物理空间有多大 13 某计算机的存储系统由 cache 主存和磁盘构成 Cache 的访问时间为 15ns 如果被访 问的单元在主存中但不在 cache 中 需要用 60ns 的时间将其装入 cache 然后再进行访问 如果被访问的单元不在主存中 则需要 10ms 的时间将其从磁盘中读入主存 然后再装入 cache 中并开始访问 若 cache 的命中率为 90 主存的命中率为 60 求该系统中访问一 个字的平均时间 14 在一个分页虚存系统中 用户虚地址空间为 32 页 页长 1KB 主存物理空间为 16KB 已知用户程序有 10 页长 若虚页 0 1 2 3 已经被分别调入到主存 8 7 4 10 页中 请 问虚地址 0AC5H 和 1AC5H 对应的物理地址是多少 第四章 1 一种单地址指令格式如下所示 其中 I 为间接特征 X 为寻址模式 D 为形式地址 I X D 组成该指令的操作数有效地址 E 设 R1为变址寄存器 R2为基址寄存器 PC 为程序计数 器 请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称 寻址方式IX有效地址 E 000E D 001E PC D 010E R1 D 011E R2 D 100E D 111E R2 D 2 根据操作数所在位置 指出其寻址方式 1 操作数在寄存器中 为 寻址方式 2 操作数地址在寄存器中 为 寻址方式 3 操作数在指令中 为 寻址方式 4 操作数的物理地址在指令中 寻址方式 5 操作数的地址为某一寄存器内容与位移量之和 可以是 寻址方式 3 下列关于 RISC 的描述 正确的是 A 采用 RISC 技术后 计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况 B 为了实现兼容 新设计的 RISC 是从原来 CISC 系统的指令系统中挑选一部分实现的 C 减少指令数是 RISC 的主要目标 D RISC 中设有乘 除法指令和浮点运算指令 4 设某机字长为 32 位 CPU 中有 16 个 32 位通用寄存器 设计一种能容纳 64 种操作的指令 系统 如果采用通用寄存器作基址寄存器 则单字长 RS 型指令的最大存储空间是多少 5 某机器字长 16 位 主存按字节编址 转移指令采用相对寻址 由两个字节组成 第 1 字 节为操作码字段 第 2 字节为相对位移量字段 假定取指令时 每取一个字节 PC 自动加 1 若某转移指令所在主存地址为 2000H 相对位移量字段的内容为 06H 则该转移指令成功后 的目标地址是多少 6 某计算机有 16 个通用寄存器 采用 32 位定长指令字 操作码字段 含寻址方式位 为 8 位 Store 指令 存数指令 的源操作数和目的操作数分别采用寄存器直接寻址和基址寻址 方式 若基址寄存器可使用任一通用寄存器 且偏移量用补码表示 则 Store 指令中偏移量 的取值范围是多少 第五章 1 CPU 中 保存当前正在执行的指令的寄存器是 保存即将执行的指令地址的寄存器是 2 假设某机器有 80 条指令 平均每条指令由 4 条微指令组成 其中有一条取指微指令是所 有指令公用的 已知微指令长度为 32 位 则控制存储器的容量是多少字节 3 已知某机采用微程序控制方式 控存容量为512 48位 微程序可在整个控存中实现转移 控制微程序转移的条件共 4 个 微指令采用水平型格式 后继微指令采用断定方式 则微指 令由哪几个字段构成 分别为多少位 4 下列选项中 能缩短程序执行时间的措施是 I 提高 CPU 时钟频率 II 优化数据通路结构 III 对程序进行编译优化 5 相对于微程序控制器 硬布线控制器的特点是 A 指令执行速度慢 指令功能的修改和扩展容易 B 指令执行速度慢 指令功能的修改和扩展难 C 指令执行速度快 指令功能的修改和扩展容易 D 指令执行速度快 指令功能的修改和扩展难 6 今有 4 级流水线 分别完成取指 指令译码并取数 运算 送结果四步操作 假设完成各 步操作的时间依次是100ns 100ns 80ns和50ns 则流水线的操作周期应设计为 7 会造成流水线断流的相关冲突有哪些 8 某 CPU 主频为 1 03GHz 采用 4 级指令流水线 每个流水线的执行需要 1 个时钟周期 假定 CPU 执行了 100 条指令 在其执行过程中 没有发生任何流水线阻塞 此时流水线的 吞吐率为多少 第六章 1 总线的仲裁分为哪两类 2 集中式仲裁分为哪几种 其中 响应时间最快的是哪一种 对电路故障最敏感的是哪一 种 当代总线标准采用的是哪一种 3 计算机系统中 传输信息采用哪几种方式 其中 系统总线上传送的信息采用什么方式 4 什么是分时传送 5 总线的一次信息传送 可以分为哪些阶段 6 某总线在一个总线周期中并行传送 8 个字节的信息 假设一个总线周期等于 2 个总线时 钟周期 总线时钟频率为 70MHz 总线带宽是多少 Bps 7 一次总线事务中 主设备只需给出一个首地址 从设备就能从首地址开始的若干连续单 元读出或写入多个数据 这种总线事务方式称为 A 并行传输 B 串行传输 C 突发传输 D 同步传输 8 某同步总线的时钟频率为 100MHz 宽度为 32 位 地址 数据线复用 每传输一个地址或 数据占用一个时钟周期 若该总线支持突发 猝发 传输方式 则一次 主存写 总线事务 传输 128 位数据需要多少时间 本题如果不采用突发 猝发 传输方式 则需要多长时间 第七章 1 一个光栅扫描图形显示器 每帧有 1024 1024 像素 可以显示 256 种颜色 则刷新存储 器容量至少是多少字节 2 某磁盘存储器转速为 3000 转 分 共有 4 个记录面 每道记录信息为 12288 字节 共有 275 道 问 1 磁盘存储器的容量是多少字节 2 磁盘数据传输率是多少 B s 3 磁盘平均等待时间是多少 4 给出该磁盘地址格式方案 假设每个扇区记录 1024 个字节 3 某双面磁盘 每面有 220 道 已知磁盘转速为 4000 转 分 数据传输率为 185000B s 求磁 盘总容量 4 已知某磁盘存储器转速为 2400 转 分 每个记录面有 200 磁道 平均找道时间为 60ms 每 道存储容量为 96Kb 求磁盘的存取时间与数据传输率 数据传输率单位为 B s 5 若显示器分辨率为 1024 768 颜色深度为 24 位 帧频 刷新频率 为 72Hz 求 1 刷新存储器的存储容量是多少 2 刷新存储器的带宽约是多少 Bps 第八章 1 在计算机系统中 CPU 管理外围设备有哪几种方式 2 设某机有 5 级中断 L0 L1 L2 L3 L4 其中断响应优先次序从高到低为 L0 L1 L2 L3 L4 中断屏蔽字为 M4M3M2M1M0 Mi 1 0 i 4 表示对 Li 级中断进行屏蔽 现在要求中断处理优先级从高到低的顺序是 L1 L3 L0 L4 L2 1 请写出各级中断的中断屏蔽字 2 若这 5 级中断同时发出中断请求 最先执行的是哪个中断 最早执行完毕的是哪个中 断 3 某中断系统响应中断需要 50ns 总线中断服务程序至少需要 150ns 其中 60ns 用于软件的 额外开销 则系统的中断频率最大是多少 中断额外开销时间占中断时间的比例是多少 有 一个字节设备 数据传输率为 10MB s 如果以