2021年厦门大学嘉庚学院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)

2021年厦门大学嘉庚学院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、用二地址指令来完成算术运算时，其结果一般存放在（）。A.其中一个地址码提供的地址中B.栈顶C.累加器（ACC）中D.以上都不对2、下列对RISC的描述中，正确的有（）。I.支持的寻址方式更多Ⅱ.大部分指令在一个机器周期完成Ⅲ.通用寄存器的数量多Ⅳ.指令字长不固定A.I、ⅣB.Ⅱ、ⅢC.I、Ⅱ、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ3、组成一个运算器需要多个部件，但下面所列（）不是组成运算器的部件。A.通用寄存器组B.数据总线C.ALUD.地址寄存器4、在C语言程序中，下列表达式中值为True的有（）。I.123456789=（int）（float）l23456789Ⅱ.123456==（int）（float）1234561Ⅲ.123456789-（int（double）123456789A.仅I、ⅡB.仅I、ⅢC.仅Ⅱ、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ、5、假设寄存器的内容为00000000，若它等于-128，则该机器采用了（）。A.原码B.补码C.反码D.移码6、关于LRU算法，以下论述正确的是（）。A.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最长且未被引用的块B.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最短且未被引用的块C.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最长且仍在引用的块D.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最短且仍在引用的块7、主存与Cache间采用全相联映射方式，Cache容量4MB，分为4块，每块lMB，主存容量256MB。若主存读/写时间为30ms，Cache的读/写时间为3ns，平均读/写时间为3.27ms，则Cache的命中率为（）。A.90%B.95%C.97%D.99%8、下列关于计算机操作的单位时间的关系中，正确的是（）。A.时钟周期>指令周期>CPU周期B.指令周期CPU周期>时钟周期C.CPU周期>指令周期>时钟周期D.CPU周期>时钟周期>指令周期9、下列部件中，CPU存取速度由慢到快的排列顺序正确的是（）。A.外存、主存、Cache、寄存器B.外存、主存、寄存器、CacheC.外存、Cache、寄存器、主存D.主存、Cache、寄存器、外存10、某同步总线采用数据线和地址线复用方式，其中地址/数据线有32根，总线时钟频率为66MHz，每个时钟周期传送两次数据（上升沿和下降沿各传送一次数据），该总线的最大数据传输率（总线带宽）是（）。A.132MB/sB.264MB/sC.528MB/sD.1056MB/s11、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12、下列关于主存储器（MM）和控制存储器（CS）的叙述中，错误的是（）。A.MM在CPU外，CS在CPU内B.MM按地址访问.CS按内容访问C.MM存储指令和数据，CS存储位置D.MM用RAM和ROM实现，CS用ROM实现13、单周期处理器中所有指令的指令周期为一个时钟周期。下列关于单周期处理器的叙述中，错误的是（）。A.可以采用单总线结构数据通路B.处理器时钟频率较低C.在指令执行过程中控制信号不变D.每条指令的CPI为114、各种外部设备均通过（）电路，才能连接到系统总线上。A.外设B.内存C.中断D.接口15、若某设备中断请求的响应和处理时间为100ns，每400ns发出一次中断请求，中断响应所允许的最长延迟时间为50ns，则在该设备持续工作过程中、CPU用于该设备的I/O时间占整个CPU时间的百分比至少是（）。A.12.5%B.25%C.37.5%D.50%二、填空题16、软磁盘和硬磁盘的_______记录方式基本相同，但在_______和_______上存在较大差别。17、存储器的技术指标有存储容量、存取时间、________和________、18、奔腾CPU中L2级cache的内容是_______的子集，而_______内容又是L2级cache的子集。19、总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻由________信号确定，总线周期的长度是________的。20、多个用户共享主存时，系统应提供_______。通常采用的方法是_______保护和_______保护，并用硬件来实现。21、指令字长度有______、______、______三种形式。22、存储________并按________顺序执行，这是冯诺依曼型计算机的工作原理。23、相联存储器是按_________访问的存储器，在cache中用来存放_________，在虚拟存储器中用来存放_________.24、直接内存访问（DM）方式中，DM控制器从CPU完全接管对_______的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存和_______之间进行。25、存储器和CPU连接时，要完成______的连接；______的连接和_______的连接，方能正常工作。三、名词解释题26、相对转移：27、链式查询方式（菊花链方式）：28、移码：29、音效处理：四、简答题30、简要说明通用I/O标准接口SCSI的性能特点。31、水平型微指令；32、I/0设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式。简述他们的特点。33、简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。五、计算题34、用一个时钟频率为40MHz的处理器执行标准测试程序，它所包含的混合指令数和响应所需的时钟周期见表。试求出有效的CPI、MIPS速率和程序的执行时间（假设有N条指令）。35、设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：1）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？2）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？3）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？36、某计算机的字长为16位，存储器按字编址，访存指令格式为16位，其中5位操作码，3位寻址方式字段，分别表示立即寻址、直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址这5种，8位地址码字段。设PC和Rx分别为程序计数器和变址寄存器（其中变址寄存器的位数为16位）。试问：1）该格式能定义多少种指令？2）各种寻址方式的寻址范围大小是多少？3）写出各种寻址方式的有效地址EA的计算式。六、综合题37、一个程序员在一台字长为32位的计算机上，写出下面的代码，从计算机计算能力是否充分利用的角度来看，该代码是否高效，如果高效请说明原因，如果还有缺点请指出，并提出解决方法并附上改进后的代码。（char为8位存储空间，int为32位存储空间）intcompare（char*A，char*B）if（A==B）returnstrlen（A）；intlen，i；if（strlen（A）>strlen（B））1en=strlen（A）；else1en=strlen（B）；for（i=0；i<len&&A[i]=B[i]；i++）；returni；38、假定CPU主频为50MHz，CPI为4。设备D采用异少中行通信方式向主机传送7位ASCII字符，通信规程中有1位奇校验位和1位停止位，从D接收启动命令到字符送入IO端口需要0.5ms。请回答下列问题，要求说明理由。（1）每传送一个字符，在异步串行通信线上共需传输多少位？在设备D持续上作过程中，每秒钟最多可向1/0端口送入多少个字符？（2）设备D采用中断方式进行输入/输出，示意图如下：I/O端口每收到一个字符申请一次中断，中断响应需10个时钟周期，中断服务程序共有20条指令，其中第15条指令启动D工作。若CPU需从D读取1000个字符，则完成这一任务所需时间大约是多少个时钟周期？CPU用于完成这一任务的时间大约是多少个时钟周期？在中断响应阶段CPU进行了哪些操作？39、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。1）应如何设置屏蔽码？2）如果CPU在执行一个应用程序时有5、6、7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。

参考答案一、选择题1、A2、B3、D4、C5、D6、A7、D8、B9、A10、C11、A12、B13、A14、D15、B、二、填空题16、存储原理结构性能17、存储周期存储器带宽18、主存L1级cache19、总线时钟固定20、存储保护存储区域访问方式21、单字长半字长双字长22、程序地址23、内容行地址表段表、页表和快表24、总线I/O设备（或输入输出设备）25、顺序寻址方式跳跃寻址方式三、名词解释题26、相对转移：一种形成转移目标地址的方式，转移指令的目标指令地址是由PC寄存器的值加上一个偏移量形成的。27、链式查询方式（菊花链方式）：各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线，布总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。28、移码：带符号数据表示方法之一，符号位用1表示正，0表示负，其余位与补码相同。29、音效处理：改进音频设备输出效果的过程，分为三种类型：混响和延时处理；声音的回放效果处理；环绕声的处理。四、简答题30、答：（1）SCSI接口总线有8条数据线、1条奇偶校验线、9条控制线组成。使用50芯电缆，规定了两种电气条件：单端驱动和差分驱动。（2）总线时钟频率高。（3）SCSI接口总线以菊花链形式最多可接8台设备。（4）每个SCSI设备有自己唯一的设备号ID=0-7。ID=7的设备有最高优先权，ID=0的设备优先权最低。采用分布式总线仲裁策略。（5）SCSI设备是指连接在SCSI总线上的智能设备，即除主适配器HBA外，其他SCSI设备实际是外设的适配器或控制器。（6）SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至主机屏蔽了实际外设的固有物理属性，设备间可用一套标准命令进行数据传送。（7）SCSI设备间是一种对等关系，而不是主从关系。31、答：水平型微指令的特点是一次能定义并执行多个并行操作的微命令。从编码方式看，直接编码、字段直接编码、字段间接编码以及直接和字段混合编码都属水平型微指令。其中直接编码速度最快，字段编码要经过译码，故速度受影响。32、答：五种：1.程序查询方式是由CPU通过程序不断查询I/0设备是否已做好准备，从而控制I/0设备与主机交换信息。2.程序中断方式倘若CPU在启动I/0设备后，不查询设备是否已准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/0设备准备就绪并向CPU发出中断请求后予以响应，这将大大提高CPU的工作效率。3.直接存储器存取方式（DMA）主存与I/0设备之间有一条数据通路，主存与I/0设备交换信息时，无需调用中断服务程序4.I/0通道方式、5.I/0处理机方式33、答：（1）外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。主要优点是数据数据速度快五、计算题34、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时钟周期的长度，故程序执行时间=N×2.24×1/40MHz=5.6N×10-8s35、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。1）若按字节编址，1MB=220×8bit，地址寄存器为20位，数据寄存器为8位，编址范围为00000H~FFFFFH。2）若按半字编址，1MB=20×8bit=219×16bit，地址寄存器为19位，数据寄存器为16位，编址范围为00000H~7FFFFH。3）若按字编址，1MB=20×8bit=218×32bit，地址寄存器为18位，数据寄存器为32位，编址范围为00000H~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。36、解析：1）5位操作码可表示25=32种不同的指令。2）各种寻址方式的寻址范围大小如下。立即数寻址方式：只能访问唯一的一个数据。直接寻址方式：用地址码表示存储器地址，8位地址码可以有28=256个数据字。间接寻址方式需要分为两种（特别注意）：①一次间接寻址：用地址码表示地址的存储位置，存储器中16位的地址可以有216=64K大小的寻址范围。②多次间接寻址：多次间接寻址需要使用一位来表示是否为最后一次间接寻址，可以有215=32K大小的寻址范围。变址寻址方式：用地址码表示地址的偏移量，地址在寄存器中，16位变址寄存器的寻址范围是216。相对寻址方式：寻址范围是PC值附近的字，8位地址偏移量可对PC附近的256个数据字进行寻址，即寻址范围是256个数据字。3）设地址码位A，各寻址方式的有效地址见表六、综合题37、解析：本函数最主要的操作就是A[]=B]，但由于A]和B]都是char类型的，故每次用32位的运算器来进行char变量的比较，都是将char变量转换为int类型后进行比较的。这其实浪费了运算器3/4的运算能力。所以改进方法就是，一次比较连续的4个char变量，代码如intcompare（char*a，char*B）if（A==B）returnstrlen（A）；int*a，*b；char*al，*b1；a=（int*）A；b=（int*）B；while（*a++==*b++）；a1=（char*）--a；b1=(char*)--b;while(*al++==*b1++);--b1;returnb1-B;}38、解析：（1）每传送一个ASCI字符