2022年重庆理工大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2022年重庆理工大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、有效容量为128KB的Cache，每块16B，8路组相联。字节地址为1234567H的单元调入该Cache，其tag应为（）。A.1234HB.2468HC.048DHD.12345H2、主存储器主要性能指标有（）。1.存储周期Ⅱ.存储容量Ⅲ.存取时间Ⅳ.存储器带宽A.I、IⅡB.I、IⅡ、IVC.I、Ⅲ、lVD.全部都是3、在C语言程序中，以下程序段最终的f值为（）。Floatf=2.5+1e10；f=f-1e10；A.2.5B.250C.0D.3.54、在补码一位乘中，若判断位YY=01，则应执行的操作为（）。nn+1A.原部分积加[-x]，然后右移一位补B.原部分积加[x]，然后右移一位补C.原部分积加[-x]，然后左移一位补D.原部分积加[x]，然后左移一位补5、下列为8位移码机器数[x]，当求[-x]时，（）将会发生溢出。移移

A.11111111B.00000000C.10000000D.011l1l116、内部总线（又称片内总线）是指（）。A.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线B.CPU和计算机系统的其他高速功能部件之间互相连接的总线C.多个计算机系统之间互相连接的总线D.计算机系统和其他系统之间互相连接的总线7、下列关于总线说法中，正确的是（）I.使用总线结构减少了信息传输量II.使用总线的优点是数据信息和地址信息可以同时传送III.使用总结结构可以提高信息的传输速度IV.使用总线结构可以减少信息传输线的条数A.I，II，IIIB.II，III，IVC.III，IVD.只有I8、指令寄存器的位数取决（）。A.存储器的容量B.指令字长C.机器字长人D.存储字长9、将高级语言源程序转换为机器目标代码文件的程序是（）。A.汇编程序B.链接程序C.编译程序D.解释程序10、中断服务程序的最后一条指令是（）。A.转移指令B.出栈指令C.中断返回指令

D.开中断指令11、中断屏蔽字的作用是（）。A.暂停外设对主存的访问B.暂停对某些中断源的处理C.暂停对一切中断的处理D.暂停CPU对主存的访问12、指令译码器进行译码的是（）A.整条指令B.指令的操作码字段C.指令的地址D.指令的操作数字段13、指令从流水线开始建立时执行，设指令由取指、分析、执行At，若采用常规标量单流水线处理器（即处理器的度为执行12条指令，共需（）。3个子部件完成，并且，每个子部件的时间均为1），连续Α.12Δt14、下列对RISC的描述中，I.支持的寻址方式更多Ⅱ.大部分指令Ⅲ.通用Ⅳ.指令字长不固定A.I、ⅣB.Ⅱ、ⅢC.I、Ⅱ、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ、ⅣB.14ΔtC.16ΔtD.18Δt正确的有（）。在一个机器周期完成寄存器的数量多

15、在下列寻址方式中，（）方式需要先计算，再访问存。A.相对寻址B.变址寻址C.间接寻址D.A、B二、填空题16、计算机软件一般分为两大类：一类叫______,另一类叫______操作系统属于_______类。17、微程序设计技术是利用________方法设计________的一门技术。18、堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用________原理。按结构不同，分为________堆栈和________堆栈。19、字节多路通道可允许多个设备进行_______型操作，数据传送单位是_______20、并行I/O接口______和串行I/O接口______是目前两个最具有权威性的标准接口技术。21、PCI总线采用_______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与_______相连。22、不同的CRT所支持的最大________和________数目是不同的。23、一个定点数由_______和_______两部分组成。24、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标准接25、流水CPU中的主要问题是_________相关，_________相关和_________相关；为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。三、名词解释题26、指令流：

27、微指令：28、RLL码：29、SRAM：四、简答题30、零地址指令的操作数来自哪里？？各举一例说明。

31、RAM与ROM有何异同？32、Cache做在CPU芯片内有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？33、中断处理过程包括哪些操作步骤？

五、计算题34、某计算机采用5级指令流水线，如果每级执行时间是2ns，求理想情况下该流水线的加速比和吞吐率。35、设存储字长和指令字长均为24位，若指令系统可完成108种操作，且具有直接、一一次间接寻址、多次间接寻址、变址、基址、相对和立即这7种寻址方式，则可在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占几位？寻址特征位占几位？可直接寻址的范围是多少？一次间接寻址的范围是多少？多次间接寻址的范围又是多少？

36、假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址和二地址3种格式。1）设操作码固定，若零地址指令有M种，一地址指令有N种，则二地址指令最多有多少种？2）采用扩展操作码技术，二地址指令最多有多少种？3）采用扩展操作码技术，若二地址指令有P条，零地址指令有Q条，则一地址指令最多有几种？六、综合题37、某16位计算机的主存按字节编码，存取单位为16位；采用16位定长指令字格式：CPU采用单总线结构，主要部分如下图所示。图中R0~R3为通用寄存器：T为暂存器：SR为移位寄存器，可实现直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3种操作，控制信号为SRop，SR的输出由信号SRout控制：ALU可实现直送A（mova）、A加B（add）、A减B（sub）、A与B（and）、A或B（or）、非A（not）、A加1（inc）7种操作，控制信号为ALUop。请回答下列问题。

1）图中哪些寄存器是程序员可见的？为何要设置暂存器T？2）控制信号ALUop和SRop的位数至少各是多少？3）控制信号SRout所控制部件的名称或作用是什么？4）端点①~⑨中，哪些端点须连接到控制部件的输出端？5）为完善单总线数据通路，需要在端点相应的端点之间添加必要的连线。①~⑨中写出连线的起点和终点，以正确表示数据的流动方向。6）为什么二路选择器MUX的一个输入端是2？

38、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。39、某计算机采用16位定长指令字格式，其CPU中有一个标志寄存器，其中包含进位/借位标志CF、零标志ZF和符号标志NF。假定为该机设计了条件转移指令，其格式如图所示。其中，00000为操作码OP；C、Z和N分别为CF、ZF和NF的对应检测位，某检测位为l时表示需检测对应标志，需检测的标志位中只要有一个为1就转移，否则不转移，例如，若C=l，Z=0，N=1，则需检测CF和NF的值，当CF=l或NF=1时发生转移；OFFSET是相对偏移量，用补码表示。转移执行时，转移目标地址为（PC）+2+2×OFFSET；顺序执行时，下条指令地址为（PC）+2。请回答下列问题。1）该计算机存储器按字节编址还是按字编址？该条件转移指令向后（反向）最多可跳转多少条指令？2）某条件转移指令的地址为200CH，指令内容如图所示，若该指令执行时CF=0，ZF=0，NF=1，则该指令执行后PC的值是多少？若该指令执行时CF=1，ZF=0，NF=0，则该指令执行后PC的值又是多少？请给出计算过程。

3）实现“无符号数比较小于等于时转移”功能的指令中，C、Z和N应各是什么？4）下图是该指令对应的数据通路示意图，要求给出图中部件①~③的名称或功能说明

参考答案一、选择题1、C2、D3、C4、B5、B6、A7、D8、B9、C10、C11、B12、B13、B14、B15、D二、填空题16、系统软件应用软件系统软件17、软件操作控制器

18、先进后出寄存器存储器19、传输字节20、SCSIIEEE139421、集中式中央仲裁器22、分辨率颜色23、符号位数值域24、SCSIIEEE139425、资源数据控制三、名词解释题26、指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。从存储器流向控制器。27、微指令：控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分。28、RLL码：游程长度受限码，将原始数据序列变换成29、SRAM：静态随机访问存储器，采用双稳态电路存储信息。四、简答题30、答：零地址指令的操作数来自ACC，为隐含约定。在一地址指令中，另一个操作数的地址通常可采用ACC隐含寻址方式获得。

31、答：rom是只读存储器，对它只能读，不能写，断电后其数据能保存。Ram随机读写存储器，速度快，断电后数据消失；32、答：Cache做在CPU芯片内主要有下面几个好处：1）可提高外部总线的利用率。因为Cache在CPU芯片内，CPU访问Cache时不必占用外部总线。2）Cache不占用外部总线就意味着外部总线可更多地支持I/0设备与主存的信息传输，增强了系统的整体效率。3）可提高存取速度。因为Cache与CPU之间的数据通路大大缩短，故存取速度得以提高。将指令Cache和数据Cache分开有如下好处：1）可支持超前控制和流水线控制，有利于这类控制方式下指令预取操作的完成。2）指令Cache可用ROM实现，以提高指令存取的可靠性。3）数据Cache对不同数据类型的支持更为灵活，既可支持整数（例32位），也可支持浮点数据（如64位）。33、答：中断处理过程如下：⑴设备提出中断请求；⑵当一条指令执行结束时CPU响应中断⑶CPU设置“中断屏蔽”标志，不再响应其它中断请求⑷保存程序断点（PC）⑸硬件识别中断源（移到中断服务子程序入口地，址）⑹用软件方法保存CPU现场⑺为设备服务⑻恢复CPU现场

⑼“中断屏蔽”标志复位，以便接收其它设备中断请求⑽返回主程序五、计算题34、44.解析：流水线的加速比指采用流水线技术时指令的执行速度与等效的不采用流水线技术的指令执行速度之比，理想情况加速比等于流水线的级数。吞吐率指每秒钟能处理的指令数量。本题中计算机采用5级指令流水线，所以理想情况下加速比等于5。现在每完成一条指令的时间是2ns，则最大吞吐率等于1/2ns=5×10。835、解析：1）由于此指令系统可完成108种操作，因此指令字中的操作码占7位（2=128）。72）由于指令系统中有7种寻址方式，因此寻址特征位占3位。3）由于地址码的位数为24-7-3=14位，因此直接寻址的范围为214。4）由于存储字长为24位，因此一次间接寻址的范围为224。5）由于多次间接寻址需要使用一位来标志是否间接寻址完毕，因此只有23位用做寻址，寻址范围为236、解析：23。1）由于操作数的地址码为6位，因此二地址指令中操作码的位数为16-6-6=4位，即操作码只占4位。又由于操作码固定，因此零地址指令、一地址指令、二地址指令的总和不能超过16。现已知零地址指令有M种，一地址指令有N种，所有二地址指令最多有16-M-N种。2）在1）中算得二地址指令的操作码为4位，即最多有20=16条指令。但是绝对不能取16。如果取了16，就不能扩展成一地址指令和零地址指令了。因此，二地址指令最多只能有15条。3）由于操作码位数可变，且二地址指令、一地址指令和零地址指令的操作码长度分别为4位、10位、16位，因此二地址指令每减少一条，就可以多出2条一地址指6

令；一地址指令每减少一条，就可以多出条零地址指令。根据以上分析，假设一26-P）×26条，零地址指令就应该最多有地址指令有X条，则一地址指令最多有（24[（2-P）×2-R]×26条。根据题中给出的零地址指令有Q条，则可以得出一个公46式，如下：Q=[（2-P）×2-R]×2646-P）×2-Q×2-6可解得：R=（246六、综合题37、解析1）程序员可见寄存器为通用寄存器（R0~R3）和PC.因为采用了单总线结构，因此.若无暂存器T，则ALU的A、B端口会同时获得两个相同的数据，使数据通路不能正常工作。2）ALU共有7种操作，故其操作控制信号ALUop至少需要3位；移位寄存器有3种2位。操作，其操作控制信号SRop至少需要3）信号SRout所控制的部件是一个三态门，用于控制移位器与总线之间数据通路的连接与断开。4）端口①、②、③、⑤、⑧须连接到控制部件输出端。5）连线1，⑥→⑨：连线6）因为每条指令的2，①④。