2021年江汉大学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年江汉大学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1、在一个容量为l28KB的SRAM存储器芯片上，按字长32位编址，其地址范围可从0000H到（）。A.3H B.7H C.7H D.3fH2、在全相联映射、直接映射和组相联映射中，块冲突概率最小的是（）。A.全相联映射 B.直接映C.组相联映射 不一定3、对于相同位数（设为N位，且各包含1位符号位）的二进制补码小数和十进制小数，（二进制小数所表示的数的个数）/（十进制小数所能表示的数的个数）为（）。A.（0.2）N B.（0.2）N-1 C.（0.02）N D.（0.02）N-14、ALU属于（）。A.时序电路B.控制器C.组合逻辑电路D.寄存器5、一个C323个变量xy、z，其中xzint型，yshortx=127，y=-9z=xty后，x、y、z的值分别是（）。A.x=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076HB.x=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFFO076HC.X=0000007FH，y-FFF7H，z=FFFF0076HD.X=0000007FH，y=FFF7H，z=00000076H6、中断判优逻辑和总线仲裁方式相类似，下列说法中，正确的是（）。为代价的“0”的优先级相等I/OI/O设CPU的判优方式中断判优逻辑既可以通过硬件实现，也可以通过软件实现，AI，II BI，III，IV CI，II，IV 7、总线按连接部件不同可分为（）。A.片内总线、系统总线、通信总线B.数据总线、地址总线、控制总线C.主存总线I/O总线、DMA总线D.ISA总线、VESA总线、PCI总线8、下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）。1.提高CPU时钟频Ⅱ.优化数据通路结构对程序进行编译优A.仪IⅡ B.仅I、Ⅲ 仅Ⅱ、I D.I、Ⅱ、Ⅲ9、下列关于配备32位微处理器的计算机的说法中，正确的是（）。该机器的通用寄存器一般为32位Ⅱ.该机器的地址总线宽度为32位Ⅲ.该机器能支持64位操作系统IV.一般来说，64位微处理器的性能比32位微处理器的A.I、Ⅱ B.IⅢ C.I、Ⅳ 、、Ⅳ102GHzCPI1.2P在该计算机上的指令条P4s，则运PCPUCPU时间的百分比大约是（）。A.40% B.60% C.80% D.100%11、指令译码器进行译码的是（）整条指令C.指令的地址D.指令的操作数字段12、直接寻址的无条件转移指令的功能是将指令中的地址码送入（）。A.程序计数器（PC）B.累加器（ACC）C.指令寄存器（IR）D.地址寄存器（MAR）133Atl0条指令，则需要的时间为（）。14、隐指令指（）。操作数隐含在操作码中的指令C.隐含地址码的指令D.指令系统中没有的指令15、在统一编址的方式下，存储单元和I/O设备是靠（）米区分的。A.不同的地址码B.不同的地址线C.不同的指令D.二、填空题16、RISC机器一定但后者不一定是RISC机器，奔腾机属机器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，其中G= 、从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储-存储器型 19、外围设备大体分为输入设备，输出设备设备， 设备， 设备五大类。20、形成指令寻址的方式，称为指令寻址方式，有顺序寻址寻址两种，使用 来跟踪。21、计算机软件一般分为两大类：一类，另一类操作系统属类22、并行I/O接口 和串行I/O接口 是两个目前最具权威性和发展前景的准接23、虚拟存储器指的层次，它给用户提供了一个比实空间大的多 空间。24、为了运算器的高速性，采用进位乘除法， 等并行技术施。25、多媒体CPU是带技术的处理器。它是一技术，特别适合于图数据处理。三、名词解释题26、软件：27、数字化仪：28、页表：29、机器周期：四、简答题30、I/0设备有哪些编址方式，各有何特点？31、简述计算机控制器的功能和执行一条指令所需的步骤。32、指令和数据均存放在内存中，CPU如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？33、什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？五、计算题34、设有主频24MHz的CPU，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟周期组成，试求：机器的工作速度。解：35、用一个时钟频率为40MHzCPI、MIPS速率和程序的执行时间（N条指令）。36、某Cache采用全相联映射，且此Cache有16块，每块8个字，主存容量为216个字（按字寻址），Cache开始为空。Cache存取时间为40ns；主存与Cache间传送8个字需要lus。计算Cache地址中标记位数和块内地址位数。程序首先访问主存单元20，21，22，…，45，然后重复访问主存单元28，29，30，…，45四次（假设没有命中Cache，将主存对应块一次全部读入Cache中，且第一块从0开始计数），试计算Cache的命中率。计算上述程序总的存取时间。六、综合题37、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；intkl=m-n；intk2=m+n；若编译器编译时将8个8位寄存器R1~R8分别分配至变量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，则回答下列问题（提示：带符号整数用补码表示）：执行上述程序段后，寄存器R1，R5和R6的内容分别是什么（表示）？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）？上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加/减运算，这否利用同一个加法器及辅助电路实现？简述理由。计算机内部如何判断带符号整数加/序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出？38、在一个8级中断系统中，硬件中断响应从高到低的优先顺序是：1→2→3→4→5→6-7-8，设置中断屏蔽寄存器后，中断处理的优先顺序变为1→5→8→3→2→4→6→7。应如何设置屏蔽码？如果CPU5、67级3个中断请求同时到达，中断请求8在6没有处理完以前到达，在处理8时中断请求2又到达CPU，试画出CPU响应这些中断的顺序示意图。39、在按字节编址的计算机M上，fl的部分源程序（阴影部分）与对应的机器级代码（包括指令的虚拟地址）如下：其中，机器级代码包括行号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。请回答下列问题计算机M是RISC还是CISC，为什么？fl的机器指令代码共占多少字节，要求给出计算过程。第20条指令cmp通过i减n-1实现对in-l的比较。执行fl（0）过程中，当i=0时，cmp指令执行后，进/借位标志CF的内容是什么？要求给出计算过程。第23条指令shlpower*2运算，在f2shl指令实现power*2运算？为什么？参考答案一、选择题、B、A、B、C、D、B、A8、D。“9、C、B、B、A、C、D、A二、填空题16、流水CISC17、210 23018、寄存器一寄存器型寄存器一存储器型19、外存数据通信过程控制20、跳跃程序计数器21、系统程序应用程序系统程序22、SCSIIEEE139423、主存--外存主存虚拟地址24、先行阵列流水线25、MMX 多媒体扩展结构三、名词解释题26、软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。27、数字化仪：一种二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图，包括一个游标和一个图形板。28、页表：页式虚拟存储器管理用的地址映象表，其中包括每个页的主存页号、装入位和访问方式等。29、机器周期：指令执行中每一步操作所需的时间。四、简答题30、答：统一编址和独立编址。统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为I/0地址，这样通过访存指令即可实现对1/0的访问。但主存的容量相应减少了。独立编址，I/0地址和主存是分开的，I/0地址不占主存空间，但访存需专门的I/0指令。31、解析：控制器部件是计算机的五i大功能部件之一，其作用是向整机的每个部件（包括控制器部件木身）提供协同运行所需要的控制信号。计算机最本质的功能是连续执行指令，而每一条指令往往又要分成几个执行步骤才得以完成。因此又可以说，计算机控制器的基本功能是依据当前正在执行的指令和它所处的执行步骤，形成（或称得到）并提供出在这一时，刻整机各部件要用到的控制信号。执行一条指令，要经过读取指令、分析指令、执行指令3个阶段，控制器还要保证能按程序中设定的指令运行次序，自动地连续执行指令序列。32从空间上讲，从内存读出指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）33、答：为了不断提供刷新图像的信号，必须把一顿图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大五、计算题34、1）主频为24MHz的意思是每秒中包含24M个时钟周期，又因为执行一条指令需要4个时钟周期，故机器每秒可以执行的指令数为24M/4=6M条（600万条）。为24M/6=4M400万条。35、解：CPI即执行一条指令所需的时钟周期数。本标准测试程序共包含4种指令，那么CPl就是这4种指令的数学期望，故CPl=1×60%+2×18%+4×12%+8×10%=2.24MIPS即每秒执行百万条指令数。已知处理器的时钟频率为40MHz，即每秒包含40M个时钟周期，故MIPS=40/CPl=40/2.24≈17.9程序执行时间自然就等于程序包含的指令数×CP1x故程序执行时间0s36、解析：Cache3位。由于采用的是全相联映射，因此除去块内地址剩下的就是标记位数。主存的标记位数为16-3=13，故Cache的标记位数为13位。首先，每块包含8个字（8个主存单元），先访问20号单元，如果Cache不命中（因为Cache开始时为空），那么Cache就调入包含此单元的块，此块包含20、2122、23单元，当接下来访问21~2324号单元时又不命中，以此类推。当访问20、24、32、40号单元时，不命中。也就是说，一共访问次数为26+18×4=984次不命中，Cache的命中率为98−4×100%=96%98已知CacheCache的时间、主存与Cache交换块的时间，总的存取时间就很容易计算了，如下：40ns×98+4×l𝜇s=7920ns有些考生认为答案应该是40ns×94+4×l𝜇s=7760ms，因为有4次没有命中Cache，故没有存取操作，仅仅是对比了标记位而已，所以只需乘以94。解释一下，如果Cache没有命中，则CPU将会去主存取数据，并且将数据从主存送往Cache，所以最终CPU还是得对Cache进行98次的存取。六、综合题寄存器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（前面的进位含弃），即7CH。由于计算机字长为8位，因此无符号整数能表示的范围为0～255，而x+y=380，故溢出。m二进制表示为10000110B，由于m是int型，因此最高位为符号位，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。因此，k1=-122-（-10）=-112。参考答案：可以利用同一个加法器及辅助电路实现。因为无符号整数和有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，因此需要设置不一样的溢出电路。至于内部如何判断溢出，可参考前面的总结。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kl=-112，在范围-128~+127之内。38、解析：中断屏蔽码见表中断处理示意图如图所示。5、6、7级中断请求同时到达，CPU按响应优先顺序首先执行中断服务程序⑤，在中断⑤执行完后回到现行程序，再按响应优先顺序先进入中断服务程序④。由于中断请求的处理优先级，高于中断④，因此中断⑤被打断，进入中断服务程序③。当处理中断③的过程中又有一个中断请求②到达，由于②的优先级低于中断8，因此中断服务程序③可继续执行。中断8执行完后问到被打断的中断⑤，但中断③又被中断请求②打断，而进入中断服务程序②。中断②执行完后才回到中断⑤，中断⑤执行完后回到现行程序，再按响应优先顺序进入中断服务程序⑦。中断⑦执行完后回到现行程序，整个中断处理完毕。39、解析：M为CISC。M的指令长短不一，不符合RISC指令系统特点。fl96B。因为fl的第一条指令pushebp所在的虚拟地址为00401020H，最后一条指令ret所在的虚拟地址为0040107FH，所以，l的机器代码长度为0040107FH-00401020H=60H=96B。CF=1。cmp指令实现i与n-l的比较功能，进行的是减法运算。在执行fl（0）过程中，n=0，当i=