2021年陕西科技大学数据科学与大数据技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)

2021年陕西科技大学数据科学与大数据技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（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.3HB.7HC.7HD.3fH2、某SRAM芯片，其容量为512×8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目应该是（）。A.23B.25C.50D.193、某字长为8位的计算机中，已知整型变量x、y的机器数分别为[x]补=11110100，[y]补=l0110000。若整型变量z=2x+y/2，则z的机器数为（）。A.11000000B.00100100C.10101010D.溢出4、假设机器字长为8位（含两位符号位），若机器数DA日为补码，则算术左移一位和算术右移一位分别得（）。A.B4HEDHB.F4H6DHC.B5HEDHD.B4H6DH5、一个浮点数N可以用下式表示：N=mrme，其中，e=rcg；m：尾数的值，包括尾数采用的码制和数制：e：阶码的值，一般采用移码或补码，整数；Tm：尾数的基；re：阶码的基；p：尾数长度，这里的p不是指尾数的：进制位数，当ra=16时，每4个二进制位表示一位尾数；q：阶码长度，由于阶码的基通常为2，因此，在一般情况下，q就是阶码部分的二进制位数。研究浮点数表示方式的主要目的是用尽量短的字长（主要是阶码字长q和尾数字长的和）实现尽可能大的表述范围和尽可能高的表数精度。根据这一目的，上述6个参数中只有3个参数是浮点数表示方式要研究的对象，它们是（）。A.m、e、rmB.rm、e、rmC.re、p、qD.rm、p、q6、下列关于总线设计的叙述中，错误的是（）。A.并行总线传输比串行总线传输速度快B.采用信号线复用技术可减少信号线数量C.采用突发传输方式可提高总线数据传输率D.采用分离事务通信方式可提高总线利用率7、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8、完整的计算机系统应该包括（）。A.运算器、存储器、控制器B.外部设备和主机C.主机和应用程序D.主机、外部设备、配套的软件系统9、计算机（）负责指令译码。A.算术逻辑单元B.控制单元（或者操作码译码器）C.存储器电路D.输入/输出译码电路10、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11、关于通用寄存器，下列说法正确的是（）。A.可存放指令的寄存器B.可存放程序状态字的寄存器C.本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器D.可存放运算结果的寄存器12、设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，每个子部件的工作周期均为At，采用常规标量流水线处理器。若连续执行l0条指令，则需要的时间为（）。A.8∆tB.10∆tC.12∆tD.14∆t13、下列寻址方式中，最适合按下标顺序访问一维数组的是（）。A.相对寻址B.寄存器寻址C.直接寻址D.变址寻址14、下列选项中，用于设备和设备控制器（I/O接口）之间互连的接口标准是（）。A.PCIB.USBC.AGPD.PCI-Express15、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、RISC的中文含义是______，CISC的中文含义是______18、条件转移、无条件转移、转子程序、返主程序、中断返回指令都属于_______类指令，这类指令在指令格式中所表示的地址不是_______的地址，而是_______的地址。19、按IEEE754标准，一个浮点数的阶码E的值等于指数的_________加上一个固定的_________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、当今的CPU芯片除了包括定点运算器和控制器外，还包括_______、_______运算器和_______管理等部件。23、一位十进制数，用BCD码表示需要________位二进制码，用ASCII码表示需要________位二进制码。24、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。25、按照总线仲裁电路的位置不同，可分为________仲裁和________仲裁。三、名词解释题26、解释程序：27、灰度级：28、RAM：29、码元：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、简述多重中断系统中CPU响应中断的步骤。32、控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？33、请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？五、计算题34、设有一个64K×8位的RAM芯片，试问该芯片共有多少个基本单元电路（简称存储基元）？欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有几种解答。35、将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码4位（包含一位阶符），分别用补码和移码表示；尾数9位（包含一位数符），用补码表示。1）27/64。2）-27/64。36、假设某字长为8位的计算机中，带符号整数采用补码表示，x=-68，y=-80，x和y分别存放在寄存器A和B中。请回答下列问题（要求最终用十六进制表示二进制序列）：1）寄存器A和B中的内容分别是什么？2）若x和y相加后的结果存放在寄存器C中，则寄存器C中的内容是什么？运算结果是否正确？此时，溢出标志（OF）、符号标志（SF）和零标志（ZF）各是什么？加法器最高位的进位C。是什么？3）若x和y相减后的结果存放在寄存器D中，则寄存器D中的内容是什么？运算结果是否正确？此时，溢出标志（OF）、符号标志（SF）和零标志（ZF）各是什么？加法器最高位的进位Cn是什么？4）若将加法器最高位的进位Cn作为进位标志（CF），则能否直接根据CF的值对两个带符号整数的大小进行比较？六、综合题37、某计算机存储器按字节编址，虚拟（逻辑）地址空间大小为16MB，主存（物理》地址空间大小为1MB，页面大小为4KB；Cache采用直接映射方式，共8行；主存与Cache之闸交换的块大小为32B。系统运行到某一时刻时，页表的部分内容和Cache的部分的容如图3-50和图3-51所示，图中页框号及标记字段的内容为十六进制形式。请回答下列问题：1）虚拟地址共有几位，哪几位表示虚页号？物理地址共有几位？哪几位表示页框号（物人理页号）？2）使用物理地址访问Cache时，物理地址应划分成哪几个字段？要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置。3）虚拟地址001C60H所在的页面是否在主存中？若在主存中，则该虚拟地址对应的物理地址是什么？访问该地址时是否Cache命中？要求说明理由。4）假定为该机配置一个4路组相连的TLB，该TLB共可存放8个页表项，若其当前内容（十六进制）如图所示，则此时虚拟地址024BACH所在的页面是否在主存中？要求说明理由。38、某机采用微程序控制方式，微指令字长为24位，采用水平型字段直接编码控制方式和断定方式。共有微命令30个，构成4个互斥类，各包含5个、8个、14个和3个微命令，外部条件共3个。1）控制存储器的容量应为多少？2）设计出微指令的具体格式。39、在表中的第2列、第3列填写简要文字对CISC和RISC的主要特征进行对比。CISC和RISC的主要特征比较比较内容CISCRISCl）指令系统2）指令数目3）指令格式4）寻址方式5）指令字长6）可访存指令7）各种指令使用须率8）各种指令执行时间9）优化编译实现10）寄存器个数11）控制器实现方式12）软件系统开发时间

参考答案一、选择题1、B2、D3、A4、A5、D6、A7、B8、D9、B10、D11、D12、C13、D14、B15、B、二、填空题16、存储原理结构性能17、精简指令系统计算机复杂指令系统计算机18、程序控制类操作数下一条指令19、真值偏移量20、1万亿神威美国、日本21、运算器控制器存储器22、cache浮点存储23、4724、RRRS25、集中式分布式三、名词解释题26、解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并立即执行源程序的语句。27、灰度级：显示器所显示的象素点的亮度差别。28、RAM：随机访问存储器，能够快速方便的访问地址中的内容，访问的速度与存储位置无关。29、码元：信息传输通道中，携带数据信息的信号单元。四、简答题30、答：程序查询方式使CPU和I/0设备处于串行工作状态，CPU工作效率不高程序中断方式CPU效率较高DMA方式进一步提高了CPU的资源利用率，31、答：（1）、关中断。暂时禁止所有中断；（2）、保护现场信息，包括保存pc的值；（3）、判别中断条件根据中断优先条件，从而确定中断服务程序的地址；（4）、开中断，设置cpu优先级为当前中断优先级，允许响应外部中断。（5）、执行中断服务程序。完成中断请求的操纵；（6）关闭中断，暂时禁止所有中断；（7）恢复现场保护，包括pc的值（8）、开中断，继续执行源程序；32、答：控制单元具有发出各种微操作命令序列的功能33、答：SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。五、计算题34、解析：存储基元总数=64K×8位=512K位=219位。思路：如要满足地址线和数据线总和最小，应尽量把存储元安排在字向，因为地址位数和字数成2的幂的关系，可较好地压缩线数。设地址线根数为a，数据线根数为b，则片容量为2a×b=219；b=219-a。若a=19，b=l，总和=19+1=20；若a=18，b=2，总和=18+2=20；若a=17，b=4，总和=17+4=21；若a=16，b=8，总和=16+8=24；由上可看出，片字数越少，片字长越长，引脚数越多。片字数、片位数均按2的幂变化。通过证明也是能得出结论的，我们要最小化a+b=a+219-4。令F（a）=a+b=a+219-4，对a求导后，得到1-ln2×a×29。在1≤a≤l8时，F是单调递减函数，所以在这个区间最小值为F（18）=20，剩下F（19）=20。所以得出结论：如果满足地址线和数据线的总和为最小，这种芯片的引脚分配方案有两种：地址线=19根，数据线=1根；地址线=18根，数据线=2根。35、解析1）27/64=0.011011=0.11011×2-1当补码和尾数都采用补码表示时：1，111：0.11011000。阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.11l：0.11011000。2）-27/64=1.011011=1.11011×2-1当补码和尾数都采用补码表示时：1，11l；1.00101000。阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.1l1：l.00101000。36、解析：1）[-68]补=[-1000100B]补=10111100B=BCH。[-80]补=[-1010000B]补=10110000B=B0H。所以，寄存器A和寄存器B中的内容分别是BCH和BOH。2）①[x+y]补=[x]补+[y]补=10111100B+10110000B=（1）0110100B=6CH，最高位前面的一位1被丢弃，因此，寄存器C中的内容为6CH。2②寄存器C中的内容为6CH，对应的真值为+108，而x+y的正确结果应是-68+（-80）-148，故结果不正确。③溢出标志位（OF）可采用以下任意一条规则判断得到。规则1：若两个加数的符号位相同，但与结果的符号位相异，则溢出。规则2：若最高位上的进位和次高位上的进位不同，则溢出。通过这两个规则都能判断出结果溢出，即溢出标志位（OF）为1，说明寄存器C中的内容不是正确的结果。结果的第一位0为符号标志（SF），表示结果为整数。因为结果不为0，所以零标志ZF=0。综上，溢出标志（OF）为1，符号标志（SF）为0，零标志（ZF）为0。④加法器最高位向前的进位Cn为l。3）①[x-y]=[x]补+[-y]补=10111100B+01010000B=（1）00001100B=OCH，最高位前面的一位1被丢弃，因此，寄存器D中的内容为CH。②对应的真值为+12，结果正确。③两个加数的符号位相异一定不会溢出，因此溢出标志（OF）为0，说明寄存器D中的内容是真正的结果：结果的第一位0为符号标志（SF），表示结果为正数：因为结果不为0，所以零标志ZF=0。综上，溢出标志（OF）为0，符号标志（SF）为0，零标志（ZF）为0。④加法器最高位向前的进位Ca为1。4）从2）和3）的例子就可得出，带符号整数-68和-80时，C。为1，而带符号数-68和80时，Cn一样为1，所以若将加法器最高位的进位Ca作为进位标志（CF）.无法直接根据CF的值判断两个带符号整数的大小。六、综合题37、解析：1）由于虚拟地址空间大小为16MB，且按字节编址，因此虚拟地址共有24位（24=16M）。由于页面大小为4KB（212=4K），因此虚页号为前12位。由于主存（物理）地址空间大小为1MB，因此物理