石大远程在线考试——《计算机组成原理》A卷

1、中国石油大学（北京）远程教育学院期末考试计算机组成原理试卷 A学习中心：姓名：学号：0 关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。2、两人或两人以上答题内容或用语有 50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者， 认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。试卷选题说明请按照学号尾数选答试卷:学号尾号为 0、1、2、3 的同学做 A 卷学号尾号为 4、5、6 的

2、同学做 B 卷学号尾号为 7、8、9 的同学做 C 卷一、选择题（共 20 分，每小题 2 分）1float 类型（即 IEEE754 单精度浮点数格式）能表示的最大正整数是 D 。A. 21262103B. 21272104C. 21272103D. 212821042定点 16 位字长的字，采用原码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是 A 。A -32767+32767B -32768+32767C -32769+32768D -32768+327683如果浮点数用补码表示，则判断下列哪一项的运算结果是规格化数 C 。A. 1.11000B. 0.01110C. 0.01010D. 1.

3、010104 -19/64 的补码表示是_A 。A.1.101101B.1.011111C.1.000001D.0.0111015. 相对寻址方式中，操作数的有效地址等于 B 。A 基址寄存器内容加上形式地址(位移量)1B 变址寄存器内容加上形式地址C 堆栈指示器内容加上形式地址D 程序计数器内容加上形式地址6. 程序控制类指令的功能是 D 。A.进行算术运算和逻辑运算B.进行主存与 CPU 之间的数据传送C.进行 CPU 和 I/O 设备之间的数据传送D.改变程序执行的顺序7. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 B 。A. 每一条机器指令由一条微指令来执行B. 每一条机器指令由一段微

4、指令编写的微程序来解释执行C. 每一条机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D. 一条微指令由若干条机器指令组成8 CPU 内通用寄存器的位数取决于 B 。A.存储器容量 B.机器字长 C.指令的长度 D.CPU 的管脚数9. 采用虚拟存储器的主要目的是 B 。A.提高主存储器的存取速度B.扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度C.提高外存储器的存取速度D.扩大外存储器的存储空间10周期挪用方式常用于 A 方式的输入/输出中 。ADMAB中断C程序传送D通道二、简答题（共 30 分，每小题 3 分）1.冯诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成

5、？ 它们各起什么作用？答：冯诺依曼型计算机的思想是“存储程序”。按此思想设计的计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备与输出设备 5 大基本部件组成。2一个定点数有哪两部分组成，根据小数位置的不同，定点数有哪两种表示方法答：所谓定点数，就是指小数点固定的数。例如我们生活中对金钱的描述就是典型的定点数格式。所谓浮点数，就是指小数点浮动、不固定的数。科学计数法就是最典型的浮点数应用。 两者的区别主要在于：表示的精度与范围不同，对于相同的存储空间而言，浮点数的精度更高、有效范围更2小；在计算机中运算的效率不同，浮点数的运算实现复杂、效率低下，因此一般需要在 CPU 中添加专门的浮点运算单元。3.

6、 为提高运算器的运行速度，可采用哪几种并行技术措施答：为了提高运算器的速度，可以采用（先行）进位、（阵列）乘除法、流水线等并行措施。4. 什么是指令周期答：指令周期是指取出并执行一条指令的时间。它由若干个 CPU 周期组成。5. 什么是微程序答：微程序（microprogram）是英国剑桥大学教授 M.V.Wilkes 在 1951 年首先提出的，它是实现程序的一种手段，具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作。在有微程序的系统中，CPU 内部有一个控制存储器,用于存放各种机器指令对应的微程序段。当 CPU 执行机器指令时，会在控制

7、存储器里寻找与该机器指令对应的微程序，取出相应的微指令来控制执行各个微操作，从而完成该程序语句的功能。微程序设计技术，指的是利用软件技术来实现硬件设计的一门技术。6. 解释流水线答：采用流水线技术执行多条指令时，在保证设备利用率不变的前提下，一条指令的开始到下一条指令的最晚开始时间称为计算机流水线周期。计算机的流水处理过程同工厂中的流水装配线类似。为了实现流水,首先必须把输入的任务分割为一系列的子任务,使各子任务能在流水线的各个阶段并发地执行。假定作业 T 被分成 k 个子任务,可表达为 TT1,T2,.,Tk ，各个子任务之间有一定的优先关系：若 ij,则必须在 Ti 完成以后,Tj 才能开

8、始工作。具有这种线性优先关系的流水线称为线性流水线。7主存储器性能的主要参数有哪些答：主存储器性能的主要参数包括存储容量、存储速度（包括带宽、存取时间、存储周期等）。8简述虚拟存储器的工作原理3答：（1）虚拟存储器是一个容量非常大的存储器的逻辑模型，不是任何实际的物理存储器；（2）它借助磁盘等辅助存储器来扩大主存容量，使之为更大或更多的程序所使用；（3）它指的是主存-外存层次（用硬盘充当主存），以透明的方式给用户提供了一个比实际主存空间大得多的程序地址空间。此时程序的逻辑地址叫作虚拟地址（虚地址），程序的逻辑地址空间叫作虚拟地址空间。9总线上的信息传送方式主要有哪两种答：串行传送，并行传送。1

9、0比较 DMA 和中断答：DMA：直接存储器访问，DMA 占了总线控制权，传送数据不需经过 CPU 而直接进行，传送结束后产生中断，适合成组数据传送；中断主要针对外部或内部随机发生的事件，传送数据量小。三、应用题（共 50 分）1. （8 分）计算：已知 x=0.10011， y= -0.10101，求：（1） x 补， y 补（2）用补码计算 x-y，同时指出结果是否溢出答： （1）x 补，y 补x补0.10011, y补=1.01011（2）用补码计算 x-y，同时指出结果是否溢出x补0.10011, -y补=0.10101x-y补=x补+-y补溢出判断：设 X 的符号为即 00，y 的符

10、号为即 00，运算结果的符号为即 01，则溢出逻辑表达式： V=XfYf, 若 V0 则无溢出；若 V1 有溢出,现在为 1，故溢出。这里 V1,所以溢出,结果大于等于+1（3）0.5x补，0.25y补0.5x补0.01001140.25y补1.11010112.（7 分）设机器字长 16 位，指令格式如下所示，OP 为操作码字段，试分析指令格式特点。1512119 86 5320OP寻址方式寄存器寻址方式寄存器答： （1）双字长二地址指令，用于访问存储器。（2）操作码字段 OP 为 6 位，可以指定 26 = 64 种操作。（3）一个操作数在源寄存器（共 16 个），另一个操作数在存储器中（

11、由基值寄存器 和位移量决定），所以是 RS 型指令。3.（8 分）解释流水线中都有哪些主要问题，其中数据相关有哪几种，举一例说明。答：流水线中有资源相关，数据相关、控制相关三种。其中数据相关包括：写后读（RAW）,读后写（WAR），写后写（WAW）三种，例如：指令 1：ADD R1,R2,R3 ;(R2) + (R3)(R1) 指令 2：SUB R4,R1,R5 ; (R1) - (R5)(R4)上述两条指令构成了写后读（RAW）相关。4.（12 分）已知某 8 位机的主存采用半导体存储器，地址码为 18 位，若使用 4K4 位 RAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，问

12、：（1） 若每个模块为 32K8 位，共需几个模块条？（2） 每个模块内共有多少片 RAM 芯片？（3） 主存共需多少 RAM 芯片？ CPU 如何选择各模块条？答：解：该机的地址码为 18b，字长 8b，故该机的主存容量为 218X8b28X210X8b 256KB，(1)若每个模板块为 32K X 8b， 则需要 256K / 32K8(块)。(2)每个模板块需要 32/4X8/48X2=16 片。(3)主存共需 16X8=128 片。CPU 可用 3 位地址码选择 8 个模板块。5.（15 分）某机有 8 条微指令 I1-I8，每条微指令所包含的微指令控制信号如表所示，a-j 分别对应 10 种不同性质的微命令信号，假设一条微指令的控制字段为 8 位，请安排微指令的控制字段格5式。微指令微命令信号abcdefghijI1I2I3I4I5I6I7I8解：因为有 10 种不同性质的微命令信号，如果采用直接表示法则需要 10 位控制字段， 现控制字段仅限于 8 位，那