2021年浙大宁波理工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年浙大宁波理工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、假设某指令的一个操作数采用变址寻址方式，变址寄存器中的值为007CH，地址007CH中的内容为0124H，指令中给出的形式地址为B000H，地址B000H中的内容为C000H，则该操作数的有效地址为（）。A.B124HB.Cl24HC.B07CHD.CO7CH2、假定编译器对C源程序中的变量和MIPS中寄存器进行了以下对应：变量f、g、h、i、i分别对应给寄存器$s0，$s1，$s2，$s3，$s4，并将一条C赋值语句编译后生成如下汇编代码序列：add$s0,$s1,$s2，add$t1,$s3,$s4sub$s0,$t0,$t1请问这条C赋值语句是（）。A.f=（g+i）-（h+i）B.f=（g+j）-（h+i）C.f=（g+h）-（j+i）D.f=（j+i）-（g+h）3、串行运算器结构简单，其运算规律是（）。A.由低位到高位先行进行进位运算B.由低位到高位先行进行借位运算C.由低位到高位逐位运算D.由高位到低位逐位运算4、用海明码对长度为8位的数据进行检/纠错时，若能纠正一位错，则校验位数至少为（）。A.2B.3C.4D.55、在浮点机中，（）是隐藏的。A.阶码B.数符C.尾数D.基数6、主存按字节编址，地址从0A4000H到0CBFFFH，共有（）字节；若用存储容量为32K×8位的存储芯片构成该主存，至少需要（）片。A.80K，2B.96K，2C.160K，5C.192K，57、某机器字长32位，存储容量64MB，若按字编址，它的寻址范围是（）。A.8MB.16MBC.16MD.8MB8、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位微处理器的高A.I、ⅡB.I、ⅢC.I、ⅣD.I、IⅡ、Ⅳ9、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、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11、总线宽度与下列（）有关。A.控制线根数B.数据线根数C.地址线根数D.以上都不对12、同步控制是（）。A.只适用于CPU控制的方式B.由统一时序信号控制的方式C.所有指令执行时问都相同的方式D.不强调统一时序信号控制的方式13、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14、隐指令指（）。A.操作数隐含在操作码中的指令B.在一个机器周期里完成全部操作的指令C.隐含地址码的指令D.指令系统中没有的指令15、在DMA传送方式中，发出DMA请求的是（）。A.外部设备B.DMA控制器C.CPUD.主存二、填空题16、指令格式是指令用_______表示的结构形式，通常格式中由操作码字段和_______字段组成。17、双端口存储器和多模块交叉存储器属于________存储器结构。前者采用________技术，后者采用________技术。18、闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及_______能力，因此作为_______用于便携式电脑中。19、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。20、2000年，超级计算机最高浮点运算速度达到每秒_______次，我国的_______号计算机的运算速度达到3840亿次，使我国成为_______之后第三个拥有高速计算机的国家。21、在计算机术语中，将______和______和在一起称为CPU，而将CPU和______合在一起称为主机。22、寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用________型和________型，前者比后者执行速度快。23、中断处理过程可以嵌套进行，_________的设备可以中断_________的中断服务程序。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、由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在______和______两方面进行扩充才能满足实际需求。三、名词解释题26、小数端：27、并行传输：28、地址：29、CRT：四、简答题30、试比较同步控制、异步控制和联合控制的区别。31、中断隐指令及其功能？32、什么是中断允许触发器？他有何作用？33、一个较完善的指令系统应包括哪几类？五、计算题34、一个直接映射的Cache有128个字块，主机内存包含16K个字块，每个块有16个字，访问Cache的时间是10ms，填充一个Cache字块的时间是200ms，Cache的初始状态为空。1）如果按字寻址，请定义主存地址字段格式，给出各字段的位宽；2）CPU从主存中依次读取位置16~210的字，循环读取10次，则访问Cache的命中率是多少？3）10次循环中，CPU平均每次循环读取的时间是多少？35、假设机器字长为16位，其中阶码6位（包含两位阶符），尾数10位（包含两位数符）。已知十进制数x=125，y=-18.125，试计算[x-y]补。（其结果用二进制真值表示，舍入时采用0舍l入法）。36、现有64K×2位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的存储器，应如何安排地址线和数据线引脚的数目，使两者之和最小，并说明有几种解法。六、综合题37、某计算机采用页式虚拟存储管理方式，按字节编址，虚拟地址为32位，物理地址为24位，页大小为8KB:TLB采用全相联映射；Cache数据区大小为64KB，按2路组相联方式组织，主存块大小为64B。存储访问过程的示意图如图所示。请回答下列问题。1）图中字段A~G的位数各是多少？TLB标记字段B中存放的是什么信息？2）将块号为4099的主存块装入到Cache中时，所映射的Cache组号是多少？对应的H字段内容是什么？3）Cache缺失处理的时间开销大还是缺页处理的时间开销大？为什么？4）为什么Cache可以采用直写（WriteThrough）策略，而修改页面内容时总是采用回写（WriteBack）策略？38、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39、采用微程序控制器的某计算机在微程序级采用两级流水线，即取第i+1条微指令与执行第i条微指令同时进行。假设微指令的执行时间需要40ns，试问：1）若控制存储器选用读出时间为30ns的ROM，在这种情况下微周期为多少？并画出微指令执行时序图。2）若控制存储器选用读出时间为50ns的ROM，在这种情况下微周期为多少？并画出微指令执行时序图。

参考答案一、选择题1、C2、C3、C4、C5、D6、C7、C8、C9、A10、A11、B12、B13、D14、D15、A二、填空题16、二进制代码地址码17、并行空间并行时间并行18、瞬时启动固态盘19、系统软件应用软件系统软件20、1万亿神威美国、日本21、运算器控制器存储器22、RRRS23、优先级高优先级低24、总线I/O设备（或输入输出设备）25、存取时间存储周期存储器带宽三、名词解释题26、小数端：将最低字节存到小地址位置.27、并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。（在采用并行传输方式的总线中，除了有传输数据的线路外，还可以具有传输地址和控制信号的线路，地址线用于选择存储单元和设备，控制线用于传递操作信号）28、地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。29、CRT：阴极射线管，显示器的一种。四、简答题30、答：同步控制方式：任何一条指令或指令中任何一个微操作的执行都是事先确定的，并且都是受统基准时标的时序信号所控制的方式。异步控制方式：不存在基准时标信号，没有固定的周期节拍和严格的时钟同步，执行每条指令和每个操作需要多少时间就占用多少时间。联合控制方式：是前两者的相结合。对各种不同指令的微操作实行大部分统一，小部分区分对待的方法。31、答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。32、答：中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件，他起着开关中断的作用（即中断总开关，则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关）。33、答：包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。五、计算题34、解析：1）按字寻址，每个块有16个字，故字块内地址为4位。Cache有128个字块，故Cache字块地址为8位。主存包含16K个字块，故主存地址总共14位。则主存字块标记位数为14-8-4=2位。2）Cache中每个块16个字，故16~210位置的字，按照直接映射可分别放入Cache的第1~13块。由于Cache的初始状态为空，循环读取10次时，第一次循环第16、32、48、64、…、208位置的字均末命中，共13次，其他位置均命中，后面9次循环每个字都命中。故Cache的命中率为1-13/（195×10）=99.3%。3）第一次循环需要填充Cache13次，访问Cache195-13=182次，总时间为200ns×13+10ns×182=4420ms。其余9次循环只需访问Cache195次，总时间为195×10ns×9=17550ns。故平均访问时间为（17550ns+4420ns）/10=2197ns。35、64.解析：首先将x和y转换成浮点数x=125=0.11111010×2011y=-18.125=-0.10010001×20101由于jx=00，0111，因此[jx]补=00，0111，同理[-jy]补=11，1011故[jx]补=00，0111；00.11111010[-jy]补=00，0101；11.01101111下面可以按照5个步骤来做：1)对阶。求阶差：[∆j]补=[jx]补-[jx]补=[jx]补+[-jy]补。所以y的阶码要低2，故应该y向x对齐，y尾数需要右移两位，阶码加2，如下：[y]补=000111，11.110110112）2)尾数求差。00.11111010+00.00100101（这里加的是y尾数的负数补码）01.00011111即[x-y]补=00，0111；01.00011111。3）规格化。尾数出现01.×××…x，说明需要右规一次即可，阶码加1，最后可得[x-y]补=00，1000；00.100011111（加了下画线的1为右规丢弃的1）4）舍入处理。山于右规低位丢1，因此尾数末位加1，即尾数变为00.10010000。5）溢出判断。最后阶符为00，没有溢出，最后应将[x-y]补=001000，00.10010000转换为二进制真值，即500x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=1001000036、解析：不妨设地址线和数据线的数目分别为x和y。只需要满足2x×y=64K×2，有如下方案：当y=l时，x=17：当y=2时，x=16；当y=4时，x=15；当y=8时，x=14。（可不用讨论y等于3、5、6这些情况，不然x就没法计算了）后面的就不用计算了，肯定比前面的引脚数目多。从以上分析可以看出，当数据线为1或2时，地址线和数据线引脚的数目之和为18，达到最小，并且有两种解答。六、综合题37、解析：1）页大小为8KB，页内偏移地址为13位，故A=B=32-l3=19；D=13；C=24-13=l1：主存块大小为64B，故G=6。2路组相联，每组数据区容量有64B×2=128B，共有64KB/128B=512组，故F=9：E=24-G-F=24-6-9=9。因而A=19，B=19，C=11，D=l3，E=9，F=9，G=6。TLB中标记字段B的内容是虚页号，表示该TLB项对应哪个虚页的页表项。2）块号4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache组号是000000011B=3，对应的H字段内容为000001000B。3）Cache缺失带来的开销小，而处理缺页的开销大。因为缺页处理需要访问磁盘，而Cache缺失只访问主存。4）因为采用直写策略时需要同时写快速存储器和慢速存储器，而写磁盘比写主存慢得多，所以，在Cache——主存层次，Cache可以采用直写策略，而在主存——外存（磁盘）层次，修改页面内容时总是采用写回