20121111中期试卷A.docx

学院 姓名 学号 任课老师 考场教室_选课号/座位号 密封线以内答题无效电子科技大学2012-2013学年第 1 学期期 中 考试 A 卷课程名称：微处理器系统结构与嵌入式系统设计 考试形式：一本书开卷 考试日期：2012年11月11日 考试时长：120分钟平行班课程成绩构成：平时 10 %， 期中 15 %， 实验 15 %， 期末 60 %本试卷试题由 3 部分构成，共 7 页。题号一二三（1）三（2）三（3）三（4）三（5）合计得分注意：请将第一、二题答案填入指定位置。得 分一、 单选题答案（共40分，共 40题，每题1分）1234567891011121314151617181920DCBABCDBBBDCABCBCDDD2122232425262728293031323334353637383940DDBBABDDBADCCBCADCDC得 分二、 填空题答案（共30分，共30空，每空1分）1. 可编程处理器 片上存储器 硬件加速功能单元 (或I/O接口) （可交换顺序）2. 每秒百万条指令 指令的平均执行周期数 3. 系统级并行技术 指令级并行技术 线程级并行技术 电路级并行技术 （可交换顺序） 4. 机器语言 5. 程序控制 中断控制 I/O处理机 DMA DMA（或I/O处理机） （前4空可交换顺序） 6. 2k * 9 bit （或 211*9 bit） 7. 88 8. 统一编址 （或 存储器映象编址） 9. 合理地控制和管理系统中主设备的总线请求，以避免总线冲突 10. 1 11. 线选法 部分译码法 全译码法 （可交换顺序）12. 16 8 2 13. 程序员角度看到的计算机结构 计算机各部件的逻辑结构及连接方式 体系结构 14. 先入先出 一、单项选择题（每空1分，共40分） 1. 8位二进制补码操作数“10010011”等值扩展为16位后，其机器数为：（D）A、0111111110010011B、0000000010010011C、1000000010010011D、11111111100100112. 下列无符号数中最大的数是：（C）A、（03F5）16B（100,0001,0101）2C、（2590）10 D（1764）83. 无符号二进制数右移一位，则数值：（B） A、增大一倍B、减小一倍C、增大10倍D、不变4. 计算机系统的主要组成部件应包括：（A）A、微处理器、存储器和I/O B、微处理器、运算器和存储器C、控制器、运算器和寄存器 D、微处理器、运算器和寄存器5. 计算机通常用MB（兆字节）作为主存容量的计量单位，这里1MB等于（B）字节。A、210B、220 C、230 D、1066. 某个寄存器中存放的数值为操作数的存储单元地址，这种寻址方式称为：（C）A、立即寻址B、寄存器移位寻址C、寄存器间接寻址D、寄存器直接寻址7. 程序计数器PC通常用于存放：（D）A、数据B、指令C、正在执行的指令地址 D、待取指的指令地址 8. 若要使寄存器A中的低4位不变，高4位清零，使用指令：（B） （OR：或运算 ，AND与运算）。A、OR A,0F0HB、AND A,0FHC、OR A,0FHD、AND A,0F0H9. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是：（B）A、每一条机器指令由一条微指令来执行B、每一条机器指令由一段微指令编写的微程序来解释执行C、每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D、一条微指令由若干条机器指令组成10. 计算机将要执行的程序段（包括代码和数据）应安排在计算机的（B）部件中。A、硬盘B、内存C、寄存器D、端口11. 以下对于RISC机器来说正确的是：（D）A、指令编码不等长 B、寻址方式多 C、不能访问存储器D、运算类指令只使用寄存器12. 以下主存设计中属于计算机系统结构考虑的是：（C）A、采用MOS还是TTL B、采用单体还是多体交叉 C、容量和编址方式 D、工作时钟频率13. 冯诺依曼计算机的基本特点是：（A）。A、单指令单数据流B、多指令单数据流C、单指令多数据流D、多指令多数据流14. 下面对“堆栈”最好的解释是：（ B ）。A、按字操作访问的内存固定区域B、按后进先出原则组织的内存区域C、用于存放临时数据的内存固定区域D、按向上增长方式组织的内存区域15. 在微处理器的体系结构中，下列哪个功能部件不属于数据通路的组成部分：（C）A、ALUB、寄存器组C、控制器D、内总线16. 通常所说的32位机指的是：（B）A、地址总线是32位的B、数据总线是32位的C、控制总线是32位的D、I/O口线是32位的17. 指令之间存在的相关性可能会引起流水线的停顿，从而影响流水线的性能和效率。下列不属于指令相关的为：（C） A、数据相关B、结构相关 C、名字相关D、控制相关18. 对于RISC机设计应遵循的原则，下列说法不正确的是：（D） A、指令结构简单B、提供足够的寄存器 C、指令由硬件直接执行D、减少复杂度，尽量不使用流水线19. 程序控制类指令的功能之一是：（D）A、完成算术、逻辑运算 B、完成主存和CPU之间的数据传送C、完成CPU和I/O设备之间的数据传送 D、改变程序执行的顺序20. 在嵌入式软件系统中，以下模块不属于操作系统层的是：（ D ）。A、文件系统B、OS内核C、键盘驱动D、嵌入式GUI21. 片内AMBA总线中， APB桥是（D）A、一种I/O接口B、AHB高性能系统的中枢C、一种总线仲裁器D、APB总线中的唯一主设备22. 中断控制方式的优点是：（D）。A 无须CPU干预B软件编程容易C硬件连接简单D提高CPU的利用率23. 指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是：（ B ）。A、实现存储程序和程序控制 B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、可以直接访问外存 D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度24. 动态RAM的特点是：（B）A速度高于静态RAMB集成度高于静态RAMC一般用作高速缓存CacheD不需要刷新电路25. 当CPU响应中断时，通常对正在执行的指令的处理方法是（A）。A.执行完当前指令之后响应中断B.停止执行当前指令C.中断执行当前指令D.放弃执行当前指令26. 下列关于闪速存储器（Flash Memory）说法错误的是（B）。A抗震能力比硬盘强B掉电以后信息消失C可以整块芯片电擦除和部分电擦除D可反复使用27. 下面关于总线的叙述中，错误的是（D）。A、总线位宽指的是单位时间内能同时传送的最大数据位数B、总线标准是指总线传送信息时应遵守的一些协议与规范C、PCI总线支持突发成组传送D、串行总线带宽小于并行总线的带宽28. 下列各项中，不是同步总线协定特点的是( D )。A、不需要应答信号B、各部件的存取时间比较接近C、总线长度较短D、总线周期长度可变29. 计算机系统中，中断向量通常是指（B）。A、中断发生的先后顺序 B、中断服务程序的入口地址C、中断的优先级 D、中断的类型编号30. CPU访问I/O设备，实际上是访问（A）。A、端口 B、接口 C、总线D、信号线31. 微处理器地址总线宽度为32位，则其内部数据总线的宽度（D）。 A、16位B、32位C、64位D、与地址总线没有必然联系32. 计算机系统中的四级存储器，其存取速度从高到低的顺序是（C）。A、主存储器，Cache，寄存器，辅存 B、快存，主存储器，寄存器，辅存C、寄存器，Cache，主存储器，辅存 D、寄存器，主存储器，Cache，辅存33. 分页管理存储系统中，通过地址映射表来完成虚拟地址到物理地址转换的部件是：（C）。A、寄存器 B、ALU C、MMU D、.接口34. 为了提高系统总线的驱动能力可采用（ B ）A、采样保持器B、三态缓冲器C、地址译码器D、多路转换器35. 若下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，那么采用偶校验的字符码是（C）。A、11001011 B、11010110C、11010001 D、1100000136. 下列因素中，与Cache的命中率无关的是（A）。A、主存存取时间B、块的大小C、Cache组织方式D、Cache容量37. 存储器内容不会因电源的关闭而消失的存储器类型是（D）。A、DRAMB、SRAMC、SDRAMD、EEROM38. 在主机与外围设备进行数据交换时，为解决两者之间的同步与协调、数据格式转换等问题，必须要引入（C）。A、数据缓冲器B、IO总线C、I/O接口D、串/并转换器39. 除了I/O设备本身的性能外，影响嵌入式系统I/O数据传输速度的主要因素是：（D）。A、Cache性能B、CPU字长C、主存容量D、总线传输速率40. 16*4位的ROM芯片，需要多少个地址输入端：（C）。A、2B、3C、4D、8二 填空题（共30分，每空1分）1. 通常一个SOC应该包括可编程处理器、 片上存储器 、和 硬件加速功能单元 (或I/O接口) 等部件。此外，SOC作为一个系统，需要直接与外界打交道，因而一般还包含模拟部件及数模混合部件。2. MIPS的含义为每秒百万条指令，CPI的含义为 指令的平均执行周期数 。3. 现代计算机系统中常采用的并行处理技术主要包括系统级并行技术 、指令级并行技术 、线程级并行技术和电路级并行技术。4. 计算机系统中可以有多种编程语言，但硬件能够直接识别和执行的只有机器语言。5. 目前计算机采用的输入输出信息传输方式主要有 程序控制 、中断控制、 I/O处理机和 DMA ，无需CPU执行指令的方式是 DMA（或I/O处理机） 。6. 下图所示半导体存储芯片的容量为 2k * 9 bit （或 211*9 bit） 。A0-A10 CS D0-D8RD VCC WR GND 7. 设某32位总线时钟频率为66MHz，若每3个时钟周期完成一次数据传送，则总线带宽为 88 MByte/s。8. 若处理器采用 统一编址 （或 存储器映象编址） 方式对I/O端口进行编址，则不需要开发专门的I/O指令集。9. 总线仲裁的目的是合理地控制和管理系统中主设备的总线请求，以避免总线冲突 。10. 某CRT显示器的分辨率为10241024像素，每个像素的颜色数为256，则其刷新存储器的容量至少是 1 MB。注：颜色数为256色即颜色位数为8bit。进行2D应用时占用显存容量=水平分辨率垂直分辨率颜色位数/8bit=1024x1024x8bit/8bit=1048576byte=1MB。11. 一般来说，芯片片选信号的形成方法有 线选法 、 部分译码法 和 全译码法 。12. 若利用SRAM 2114（1K4bit）组建容量为8KB的RAM存储系统，则共需要 16 片2114，这些2114应分成 8 组，每组 2 片。13. 计算机体系结构是指 程序员角度看到的计算机结构 ，计算机组成是指 计算机各部件的逻辑结构及连接方式 。在设计一个计算机系统时指令集结构的确定属于以上两个方面中的 体系结构 范畴。14. 队列是按 先入先出 原则读写的一段存储区域。得 分3、 简答、设计题（共30分，共 5题）1. 常见的流水线冒险（冲突）包括哪几种？可以如何解决？（6分）答：常见的流水线冒险包含：结构相关、数据相关和控制相关。（2分）解决办法：1）资源重复法：如采用多总线通路或专用通路结构，使各个段的操作所使用的数据通路相互独立；2）指令冻结法：如遇转移指令时，暂停取指，直到控制相关消除；3）延迟转移法：延长转移指令的执行时间；4）分支预测法：先预测转移方向并执行该方向上的指令，预测错误时才回头执行另一方向指令。 （4分）2. 什么是微代码体系结构？微指令的作用是什么？（6分）答：为了改进硬连线控制器的硬件电路复杂、改动困难等缺点，人们提出了微码控制器的设计思路：在微码结构中，控制单元的输入和输出之间被视为一个内存系统。控制信号存放在一个微程序内存中，指令执行过程中的每一个时钟周期，处理器从微程序内存中读取一个控制字作为指令执行的控制信号并输出。（3分）微指令只实现必要的基本操作，可以直接被硬件执行。通过编写由微指令构成的微代码，可以实现复杂的指令功能。微指令使处理器硬件设计与指令集设计相分离，有助于指令集的修改与升级，并有助于实现复杂的指令。 （3分）3. 试简述异步串行通信中发送时钟与接收时钟和波特率的关系。（6分）答：在异步串行通信中，以基波方式为例：发送器在发送时钟的作用下将待发送数据按位串行输出，因此：发送时钟频率=波特率；（2分）而为了保证接收数据的正确性，接收器要求接收时钟的频率比波特率高，即：接收时钟频率=n*波特率 （通常n=16,32,64等)。 （4分）4. 什么叫高速缓冲存储器技术和虚拟存储器技术？微型机中采用这两种存储器技术的根本目的是什么？（6分）答：高速缓存技术通过保存所选择数据的一个本地副本，在需要时，使用这个本地副本回应请求，由于高速缓存比常规的请求相应机构回应得更快，所以可以提高性能。高速缓存技术的目的解决处理速度和存储速度之间的匹配问题。 （3分）虚拟存储器技术利用次级存储器来扩展物理存储器容量，目的是掩盖了下层存储器的物理细节，提供一个克服物理存储器和物理寻址方案局限性的地址空间和存储区存取方案。 （3分）