2026年湖南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B(有答案)

2026年湖南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B（有答案）一、选择题1、Cache用组相联映射，一块大小为128B，Cache共64块，4块分一组，主存有4096块，主存地址共需（）位。A.19B.18C.17D.162、容量为64块的Cache采用组相联映射方式，字块大小为128个字，每4块为一组。如果主存为4K块，且按字编址，那么主存地址和主存标记的位数分别为（）。A.16，6B.17，6C.18，8D.19，83、假定变量i、f、d的数据类型分别为int、float、double（int用补码表示，float和double用IEEE754标准中的单精度和双精度浮点数据格式表示），已知i=785，f-l.5678e3，d=1.5el00，若在32位机器中执行下列关系表达式，则结果为真的是（）。I.i==（int）（float）iⅡ.f==（float）（int）fIⅡ.f==（float）（double）fⅣ.（d+f）-d=fA.仅I、ⅡB.仅I、ⅢC.仅Ⅱ、ⅢD.仅Ⅲ、Ⅳ4、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、并行加法器中，每位全和的形成除与本位相加两数数值位有关外，还与（）有A.低位数值大小B.低位数的全和C.高位数值大小D.低位数送来的进位6、下列有关总线定时的叙述中，错误的是（）。A.异步通信方式中，全互锁协议最慢B.异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差C.同步通信方式中，同步时钟信号可由各设备提供D.半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制7、某同步总线的时钟频率为100MHz，宽度为32位，地址/数据线复用，每传输一个地址或数据占用一个时钟周期。若该总线支持突发（猝发）传输方式，则一次“主存写”总线事务传输128位数据所需要的时间至少是（）。A.20nsB.40nsC.50nsD.80ns8、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9、下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）。1.提高CPU时钟频率Ⅱ.优化数据通路结构ll.对程序进行编译优化A.仪I、ⅡB.仅I、ⅢC.仅Ⅱ、ID.I、Ⅱ、Ⅲ10、组合逻辑控制器和微程序控制器的主要区别在于（）。A.ALU结构不同B.数据通路不同C.CPU寄存器组织不同D.微操作信号发生器的构成方法不同。11、下列部件中不属于控制部件的是（）。A.指令寄存器B.操作控制器C.程序计数器D.状态条件寄存器12、下列关于各种寻址方式获取操作数快慢的说法中，正确的是（）。I.立即寻址快于堆栈寻址Ⅱ.堆栈寻址快于寄存器寻址Ⅲ.寄存器一次间接寻址快于变址寻址Ⅳ.变址寻址快于一次间接寻址A.I、IVB.Ⅱ、ⅢC.I、Ⅲ、IVD.Ⅲ、Ⅳ13、执行操作的数据不可能来（）。A.寄存器B.指令本身C.控制存储器D.存储器14、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15、若磁盘转速为7200r/min，平均寻道时间为8ms，每个磁道包含1000个扇区，则访问一个扇区的平均存取时间大约是（）。A.8.1msB.12.2msC.16.3msD.20.5ms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、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。18、从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型，_______19、·计算机硬件包括_________、_________、_________适配器，输入/输出设备。20、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_______21、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、虚拟存储器指的是________层次，它给用户提供了一个比实际________空间大的多________空间。24、微程序设计技术是利用________方法设计________的一门技术。25、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。三、名词解释题26、主存：27、不归零制NRZO：28、直接映象：29、串行传输：四、简答题30、一个计算机系统中的总线，大致分为哪几类？31、简述同步总线的定时方式。32、什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。33、一个较完善的指令系统应包括哪几类？五、计算题34、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）。35、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。36、某磁盘存储器转速为3000r/min，共有4个记录面，5道/mm，每道记录信息为12288B，最小磁道直径为230mm，共有275道。试问：1）磁盘存储器的容量是多少？2）最高位密度与最低位密度是多少？3）磁盘数据传输率是多少？4）平均等待时间是多少？5）给出一个磁盘地址格式方案。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）：1）执行上述程序段后，寄存器R1，R5和R6的内容分别是什么（用十六进制表示）？2）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）？3）上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加/减运算，这4种运算能否利用同一个加法器及辅助电路实现？简述理由。4）计算机内部如何判断带符号整数加/减运算的结果是否发生溢出？上述程序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出？38、假设指令流水线分为取指令（IF）、指令译码/读寄存器（ID）、执行/有效地址计算（EX）、存储器访问（MEM）、结果写回寄存器（WB）5个过程段。现有下列指令序列进入该流水线。①ADDR1，R2，R；②SUBR4，R1，R5；③ANDR6，R1，R7；④ORR8，R1，R9；⑤XORR10，R1，R11；请回答以下问题：1）如果处理器不对指令之间的数据相关进行特殊处理，而允许这些指令进入流水线，试问上述指令中哪些将从未准备好数据的R1寄存器中取到错误的数据？2）假如采用将相关指令延迟到所需操作数被写回到寄存器后再执行的方式，以解决数据相关的问题，那么处理器执行该指令序列需占用多少个时钟周期？39、某计算机字节长为16位，主存地址空间大小为128KB，按字编址。采用单字长指令格式，指令各字段定义如图所示。151211650OPMxR1MdRd源操作数目的操作数转移指令采用相对寻址方式，相对偏移用补码表示，寻址方式的定义见表寻址方式的定义My/Md寻址方式助记符含义000B寄存器直接Rn操作数=（Rn）001B寄存器间接（Rn）操作数=（（Rn））010B寄存器间接、自增（Rn）+操作数=（（Rn）），（Rn）+1→Rn011B相对D（Rn）转移目标地址=（PC）+（Rn）回答下列问题：1）该指令系统最多可有多少指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MDR）至少各需要多少位？2）转移指令的目标地址范围是多少？3）若操作码0010B表示加法操作（助记符为add），寄存器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容为1234H，R5的内容为5678H，地址1234H中的内容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇编语句“add（R4），（R5）+”（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元中的内容会改变？改变后的内容是什么？

参考答案一、选择题1、A2、D3、B4、C5、D6、C7、C8、C9、D。“10、D11、D12、C13、C14、B15、B二、填空题16、二进制代码地址码17、系统软件应用软件系统软件18、寄存器一寄存器型寄存器一存储器型19、运算器存储器控制器20、传输字节21、系统程序应用程序系统程序22、RRRS23、主存--外存主存虚拟地址24、软件操作控制器25、并行空间并行时间并行三、名词解释题26、主存：一般采用半导体存储器件实现，速度较高、成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。27、不归零制NRZO：一种磁盘信息记录方式，磁头线圈上始终有电流，正向电流代表1，反向电流代表0。28、直接映象：cache的一种地址映象方式，一个主存块只能映象到cache中的唯一一个指定块。29、串行传输：是指数据的传输在一条线路上按位进行。（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）四、简答题30、答：（1）同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线，称为内部总线。（2）同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和各类I/0接口间互相连接的总线，称为系统总线。31、答：规定固定的传输率，每隔一定的时间进行一次数据传递，一直到传输完毕。这是一种比较简单的通信方式，主要适合传输速度固定或者差异比较小的情况。32、答：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。异步式：是集中式和分散式的折衷。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、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=1001000035、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。36、解析：1）每道记永信息容最=12288B，每个记录面信息容量=275×12288B.共有4个记求面，所以磁盘存储器的容量=4×275×12288B=13516800B。2）假设最高位密度为D1（即最内圈磁道的位密度），D1=每道信息量：内圈圆周长=12288B：（π×最小磁道直径）=17B/mm。假设最低位密度为D2（即最外圈磁道的位密度），最大磁道半径=最小磁道半径+（275÷5）=115mm+55mm=170mm.故D2=每道信息量÷外圈阅周长=12288B+（π×最小磁道直径）=11.5B/mm.3）磁盘数据传输率C=转速×每道信息容量，转速r=3000/60r/s=50r/s.每道信息容量=12288B，故C=50×12288B=614400B/s4）平均等待时间=12r=12×50r/s5）磁盘地址格式为：柱面（磁道）号，磁头（盘面）号，扇区号。因为每个记录面有275个磁道，故磁道号占9位，又因为有4个记录面，故盘面号占2位。假定每个扇区记录1024个字节，则需要1288B÷1024B=12个扇区，扇区号占4位.六、综合题37、解析：1）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。2）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。3）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。4）至于内