2021年嘉应学院计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2021年嘉应学院计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1368KB32量为（）。A.1MB B.4MB C.8MB D.32MB2、某存储器容量为64KB，按字节编址，地址4000H~5FFFH为ROM区，其余为RAM区。若采用8K×4位的SRAM芯片进行设计，则需要该芯片的数量是（）。A.7 B.8 C.14 D.163/减运算过程一般包括对阶、尾数运算、规格化、舍入和判断溢出等步骤。设浮点数的阶码和尾数均采用补码表示，且位数分别为57位（均含两位符号位）x=2×29/32，y=25×5/8xty的最终结果是（）。A.001111100010B.001110100010 C.010000010001 发生溢出48位（含两位符号位），DA算术右移一位分别得（）。A.B4HEDH B.F4H6DH C.B5HEDH D.B4H6DH5、在浮点机中，判断原码规格化的形式的原则是（）。A.尾数的符号位与第一数位不同B.1C.尾数的符号位与第一位相同D.阶符与数符不同6、在下列各种情况中，最应采用异步传输方式的是（）.A.I/O接口与打印机交换信息B.CPU与主存交换信息C.CPU和PCI总线交换信息D.由统一时序信号控制方式下的设备7、假设某存储器总线采用同步通信方式，时钟频率为50MHz88CacheCache4B.对于读操作，1个时钟周期用于传8个字。请问若全部访问都为读操作，该存储器的数据传输速率为（）。A.114.3MB/s B.126.0MB/s C.133.3MB/s D.144.3MB/s8、下列描述中，正确的是（）。A.控制器能理解、解释并执行所有指令以及存储结果B.所有数据运算都在CPU的控制器中完成C.ALU可存放运算结果D.输入、输出装置以及外界的辅助存储器称为外部设备9、在计算机系统中，表明系统运行状态的部件是（）。程序计数器B.指令寄存器C.程序状态字D.10、组合逻辑控制器和微程序控制器的主要区别在于（）。A.ALU结构不同数据通路不同C.CPUD.微操作信号发生器的构成方法不同。11、从一条指令的启动到下一条指令启动的时间间隔称为（）A.时钟周期B.机器周期C.节拍D.指令周期12、下列关于指令字长、机器字长和存储字长的说法中，正确的是（）。I.指令字长等于机器字长的前提下，取指周期等于机器周期Ⅱ.Ⅲ.指令字长和机器字长的长度没有必然关系Ⅳ为了硬件设计方便，指令字长都和存储字长一样大A.I、ⅢIVB.I、ⅣC.Ⅱ、ⅢⅢ、Ⅳ13、一般来说，变址寻址经常和其他寻址方式混合在起使用，设变址寄存器为X，形式地址为D，某机具有先间址寻址再变址寻址的方式，则这种寻址方式的有效地址为（）。A.EA=D+（IX）B.EA=（D）+（IX）C.EA=（D+（IX））D.EA=D+IX14、CPU在中断周期中（）A.执行中断服务程序B.执行中断隐指令C.与I/O设备传送数据D.处理异常情况15、若每个汉字用16×16的点阵表示，7500个汉字的字库容量是（）A.16KB B.240KB C.320KB D.IMB二、填空题16、存储 并按 顺序执行，这是诺依曼型计算机的工作原理。17、主存储器容量通常以KB表示，其中K= ；硬盘容量通常以GB表示，其G= 18、闪速存储器特别适合微型计算机系统，被誉而成为代替磁盘的种理想工具。19、PCI总线是当前流行的总线。它是一个且与 无关的标准总线。20、2000年，超级计算机最高浮点运算速度达到每次，我国号计算的运算速度达到3840亿次，使我国成之后第三个拥有高速计算机的国家。21、计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采传送、 传送、 传送。22、闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以能力，因此作于便携式电脑中。23、不同机器有不同，RISC指令系统指令系统的改进。24、为了运算器的高速性，采用进位乘除法， 等并行技术施。25、目前的CPU包、 和cache、三、名词解释题26、原码：27、中断向量方式：、汇编语言：、指令周期：四、简答题30、试比较程序查询方式、程序中断方式和DMA方式对CPU工作效率的影响。31、什么是堆栈？说明堆栈指针SP的作用。32、什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。33、指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。五、计算题34、设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：若按字节编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？若按半字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？若按字编址，地址寄存器、数据寄存器各为儿位？编址范围为多大？35、假设磁盘存储器转速为3000r/min，分8个扇区，每扇区存储1KB，主存与磁盘存储器数据传送的宽度为16位（即每次传送16位）。假设一条指令最长执行时间为25s。试问：是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案，为什么？若不行，应采用什么方案？36、某总线时钟频率为100MHz，在一个64位总线中，总线数据传输的周期是10个时，钟周期传输25个字的数据块，试问：总线的数据传输率是多少？少？六、综合题37、用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。38、某16位计算机中，带符号整数用补码表示，数据Cache和指令Cache分离。表5-6给出了指令系统中部分指令格式，其中Rs和Rd表示寄存器，mem表示存储单元地址，（x）表示寄存器x或存储单元x的内容。该计算机采用5段流水方式执行指令，各流水段分别是取指IF、译码/读寄存器ID、执行/计算有效地址EX、访问存储器M、结果写回寄存器WB，流水线采用“按序发射，按序完成”方式，没有采用转发技术处理数据相关，并且同一寄存器的读和写操作不能在同一个时钟周期内进行。请回答下列问题。若int型变量x-513RI中，则执行指令"SHRRI”后，R1的内容是多少？要求用十六进制表示。若某个时间段中，有连续的4条指令进入流水线，在其执行过程中没有发生任何指令段阻塞，则执行这4条指令所需的时钟周期数为多少？3）x=a+b.x、abint型变量，它们的存储单元地址分别为[x]、[a]和[b]。该语句对应的指令序列如下，其在指令流水线中的执行过程见表这4条指令执行过程中，13的ID段和14的IF段被阻塞的原因各是什么？4）若高级语言程序中某赋值语句为x=2*x+a，x和a均为unsignedint型变量，它们的存储单元地址分别表示为[xJ、[a]。执行这条语句至少需要多少个时钟周期？要求模仿表画出这条语句对应的指令序列及其在流水线中的执行过程示意图。39、某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如图所示，该机器有两个20位基址寄存器，4个16位变址寄存器，16个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S（源）、D（目标）都是通用寄存器，M是主存的一个单元，3种指令的操作码分别是MOV（OP）=（A）H、STA（OP）=（1B）H、LDA（OP）=（3C）H。其中，MOV是传送指令，STA为写数指令，LDA为读数指令。试分析3种指令的指令格式和寻址方式特点。处理器完成哪一种操作所花时间最短？完成哪一种操作所花时间最长？第2指令的执行时间有时会等于第3种指令的执行时间吗？下列情况中，每个十六进制指令字分别代表什么操作？简述此指令的作用。①（FOFl）H/（3CD2）H：②（2856）H参考答案一、选择题、D、C、D、A、B、A、C、D、C、D、D、C13、D1XIX的话那就变成了寄存器间接寻址了14、B、15、B二、填空题16、程序地址17、210 23018、便携式固态盘19、带宽处理器20、1万亿神威美国、日本21、并行串行复用22、瞬时启动固态盘23、指令系统CISC24、先行阵列流水线25、控制器运算器三、名词解释题26、原码：带符号数据表示方法之一，一个符号位表示数据的正负，0代表正号，2代表负号，其余的代表数据的绝对值。27、中断向量方式：是指发生中断请求的外围设备通过输入输出总线主动向CPU发出一个识别代码，CPU根据这个代码就可以识别出请求中断的外围设备的中断方式。28、汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但是不能被计算机的硬件直接识别。29、指令周期：从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间。四、简答题30CPUI/0工作效率不高程序中CPUDMACPU的资源利用率，31、答：是一种按先进后出的顺序进行存取的数据结构或存储区域。Sp是用来存放最后进堆栈的位置的寄存器；32DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行CPU/访存死时间。异步式：是集中式和分散式的折衷。33、答：时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。五、计算题34、解析：字长为32位，若按半字编址，则每个存储单元存放16位；若按字编址，则每个存储单元存放32位。若按字节编址，1MB=220×8bit208位，编址范围为00000H~FFFFFH。19位，数据寄存器为1600000H~7FFFFH。18位，数据寄存器为3200000H~3FFFFH。归纳总结：主存容量确定后，编址单位越大，对应的存储单元数量就越少。因此，随着编址单位的变大，地址寄存器的位数减少，数据寄存器的位数增加。其实这个可以这么来理解，医院需要放置1000个床位，每个房间放的床位多了，需要的房间自然就少了。35、解析：磁盘存储器转速为3000r/min，即50r/s。每转传送的数据为8×1KB=8KB，所以数据传输率为8KB×50r/s=400KB/s.16位数据的传输时间=16位/（400KB/s）=2B/（400KB/s）=5𝜇s。由于5𝜇s远小于25s，因此不能采用一条指令执行结束响应DMA的请求方案。应采用每个CPU机器周期末查询及响应DMA的请求方案。36、解析：10-8s，则一个总线传输周期为10-7s，也就是说，10-7s可以传送64×25bit的信息，即200B。故总线的数据传输率为200B/10-7s=2000MB/s如果将时钟频率减半，可以计算出时钟周期为2×10-8s为2×10-7s，也就是说，2×10-7s可以传送200B的信息，故总线的数据传输率为200B/2×10-7s=1000MB/s六、综合题37、解析：所需芯片总数（64K×32）/（16K×16）=8片，因此存储器可分为4个模块（图中用椭圆标示出来了），16K×32A15A142-4译码38、解析：1）x的值为-513，可求得[x]原=1000001000000001B，除符号位外，各位取反加1.可以求得[x]补=1111110111111111B.转换成十六进制表示为：FDFFH。可以得到，指令执行前R1中存放的内容为：FDFFH。执行指令“SHRR1"，表示将寄存器RI的内容算术右移1位，右移1位之后的结果为：1111111011111111B，将其转换成十六进制表示为：FEFFH，所以，执行指令“SHRRI”后，R1的内容是FEFFH。除了第15个时钟周期输出结果外，后面的3钟周期就可以输出结果，所以至少需要5+（4-1）x1=8个时钟周期。各条指令语句的含义如下：I1LOADR1，[a]//将单元中的内容取出，送入寄存器R1中I2 LOADR2，[b] //将[b]单元中的内容取出，送入寄存器R2中I3 ADDR1，R2 //将R1和R2单元中的内容取出，送入寄存器R2I4 STORER2，[x] //将寄存器R2单元中的内容取出，送[x]中很明显，指令I3需要指令I1与指令I2的数据，所以存在数据相关，指令I3必须等到指令I1、I2的结果分别写回寄存器RI和R2，才能执行读寄存器操作，所以I3的ID段被阻塞。另外，由于指令I3在ID段被阻塞，导致指令I4不能完成取指令操作，因此指令14的IF段被阻塞。该条语句对应的指令序列有两种情况，因为2x操作有加法（对应第一种）移（对，应第二种）两种方法实现对应的执行过程示意图见表综上所述，执行这条语句至少需要17个时钟周期。39、解析：第一种指令是单字长二地址指令，属于RR型。第二种指令是双字长二地址指令，属于RS型，其中S采用基址寻址或变址寻址，R由源寄存器决定。第三种也是双字长二地址指令，属于RS型，其中R由目标寄存器决定，S由20位地址（直接寻址）决定。处理器完成第一种指令所花的时间最短，因为是RR第二种指令所花的时间最长，因为是RS型指令，需要访问存储器，同时要进行寻址方式的变换运算（基址或变址），这也要时间。第二种指令的执行时间不会等于第三种指令，因为第三种指令虽然也访问存储器，但是节省了求有效地址的时间开销。3）根据已知条件：MOV（OP）=001010：STA（OP）=011011；LDA（OP）=