2021年成都大學數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年成都大學數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、采用指令Cache與數(shù)據(jù)Cache分離的主要目的是（）。Cache的缺失損失Cache的命中率CPU平均訪存時間D.2、某機器字長32位，存儲容量64MB，若按字編址，它的尋址范圍是（）。A.8M B.16MB C.16M D.8MB3、在補碼一位乘中，若判斷位YnYn+1=01，則應執(zhí)行的操作為（）。

，然后右移一位

補，然后右移一位補[x]

，然后左移一位補，然后左移一位補4/減運算過程一般包括對階、尾數(shù)運算、規(guī)格化、舍入和判斷溢出等步驟。設浮點數(shù)的階碼和尾數(shù)均采用補碼表示，且位數(shù)分別為57位（均含兩位符號位）x=2×29/32，y=25×5/8xty的最終結果是（）。A.001111100010B.001110100010C.010000010001發(fā)生溢出5、下列關于進制的說法中正確的是（）。I.任何二進制整數(shù)都可用十進制表示Ⅱ.任何二進制小數(shù)都可用十進制表示Ⅲ.任何十進制整數(shù)都可用二進制表示IⅣ.任何十進制小數(shù)都可用二進制表示A.I、Ⅲ B.、ⅡⅢ 、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 、6、下列有關總線定時的敘述中，錯誤的是（）。異步通信方式中，全互鎖協(xié)議最慢異步通信方式中，非互鎖協(xié)議的可靠性最差同步通信方式中，同步時鐘信號可由各設備提供半同步通信方式中，握手信號的采樣由同步時鐘控制7、某總線共有88根信號線，其中數(shù)據(jù)總線為32根，地址總線為20根，控制總線36根，總線工作頻率為66MHz、則總線寬度為（），傳輸速率為（）A.32bit264MB/s B.20bit254MB/s C.20bit264MB/sD.32bit254MB/s8、假設基準程序A在某計算機上的運行時間為100s，其中90s為CPU時間，其余為/OCPU50%，V/O速度不變，則運行基準程序A所耗費的時間是（）。A.55s B.60s C.65s D.70s9、下列描述中，正確的是（）。A.控制器能理解、解釋并執(zhí)行所有指令以及存儲結果B.所有數(shù)據(jù)運算都在CPU的控制器中完成C.ALU可存放運算結果D.輸入、輸出裝置以及外界的輔助存儲器稱為外部設備10、從一條指令的啟動到下一條指令啟動的時間間隔稱為（）A.時鐘周期B.機器周期C.節(jié)拍D.指令周期11、微程序控制器中，機器指令與微指令的關系是（）。一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行C.一段機器指令組成的程序可由一個微程序來執(zhí)行D.每一條微指令由一條機器指令來解釋執(zhí)行12CMIPS中寄存器進行了以下對應：變量fgh、i、i$s0，$s1，$s2，$s3，$s4C賦值語句編譯后生成如下匯編代碼序列：add$s0,$s1,$s2，add$t1,$s3,$s4sub$s0,$t0,$t1請問這條C賦值語句是（）。A.f=（g+i）-（h+i） B.f=（g+j）-（h+i）C.f=（g+h）-（j+i） D.+i）-（g+h）13、一般來說，變址尋址經常和其他尋址方式混合在起使用，設變址寄存器為X，形式地址為D，某機具有先間址尋址再變址尋址的方式，則這種尋址方式的有效地址為（）。A.EA=D+（IX）B.EA=（D）+（IX）C.EA=（D+（IX））D.EA=D+IX14、對于字符顯示器，主機送給顯示器的應是顯示字符的（）A.ASCI碼B.列點陣碼C.BCD碼D.行點陣碼15、下列有關I/O接口的敘述中，錯誤的是（）。狀態(tài)端口和控制端口可以合用同一個寄存器I/OCPUI/O端口端口地址和主存地址可能相同D.I/O二、填空題16、存儲 并按 順序執(zhí)行，這是諾依曼型計算機的工作原理。17、指令尋址的基本方式有兩種方式和 方式。18、條件轉移、無條件轉移、轉子程序、返主程序、中斷返回指令都屬于 類指令這類指令在指令格式中所表示的地址不的地址，而的地址。19、·計算機硬件包、 、 適配器，輸入輸出設備。20、移碼表示法主要用于表示浮點數(shù)碼，以利于比較兩數(shù)的大小和行操作。21、CPU能直接訪和 但不能直接訪問磁盤和光盤。22、閃速存儲器能提供高性能、低功耗、高可靠性以能力，因此作于便攜式電腦中。23、虛擬存儲器指的層次，它給用戶提供了一個比實空間大的多 空間。24、中斷處理需要有中。中斷 產生，中等硬件支持。25、漢字、 、 是計算機用于漢字輸入、內部處理、輸出三種同用途的編碼。三、名詞解釋題、規(guī)格化數(shù)：、向量地址：28、助記符：29、硬連線邏輯：四、簡答題30、I/0設備與主機交換信息時，共有哪幾種控制方式。簡述他們的特點。31、總線的分類方法主要有哪幾種？請分別按這幾種法說明總線的分類。32、何謂分布式仲裁方式？33、什么是指令周期？什么是機器周期？什么是時鐘周期？三者之間的關系如何？五、計算題34、某計算機的CPU主頻為500MHz，所連接的某外設的最大數(shù)據(jù)傳輸率為20KB/s，該外設接口中有一個16位的數(shù)據(jù)緩存器，相應的中斷服務程序的執(zhí)行時間為500個時鐘周期。請回答下列問題：CPU用于該設備進行輸入/輸出的時間占整個CPU時間的百分比大約為多少？若該外設的最大數(shù)據(jù)傳輸率是2MB/s，則可否用中斷方式進行輸入輸出？35、已知計算機的字長為32位，存儲器的容量為1MR.如果按字節(jié)、半字、字、雙字尋址，尋址范圍各是多少？36、已知兩個實數(shù)x=-68，y=-8.25，它們在C語言中定義為float型變量，分別存放在寄存器A和B中。另外，還有兩個寄存器C和D。A、B、C、D都是32位寄存器。請問（要求用十六進制表示二進制序列）：寄存器A和B中的內容分別是什么？x和yC中，寄存器C中的內容是什么？x和yD中，寄存器DfloatIEEE754單精度格式。六、綜合題37、某計算機采用頁式虛擬存儲管理方式，按字節(jié)編址，虛擬地址為32位，物理地址為24位，頁大小為8KB:TLB采用全相聯(lián)映射；Cache數(shù)據(jù)區(qū)大小為64KB，按2路組相聯(lián)方式組織，主存塊大小為64B。存儲訪問過程的示意圖如圖所示。請回答下列問題。圖中字段A~G的位數(shù)各是多少？TLB標記字段B中存放的是什么信息？將塊號為4099CacheCache組號是多少？對應的H字段內容是什么？Cache缺失處理的時間開銷大還是缺頁處理的時間開銷大？為什么？為什么Cache可以采用直寫（WriteThrough）策略，而修改頁面內容時總是采用回寫（WriteBack）策略？38、現(xiàn)有4級流水線，分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運算、回寫4步操作，假設完成各部操作的時間依次為100ns，100ns，80ns，50ns。試問：流水線的操作周期應設計為多少？試給出相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關的例子（假設在硬件上不采取措施），析第2條指令要推遲多少時間進行才不會出錯？3）如果在硬件設計上加以改進，至少需要推遲多少時間？39、某機器字長32位，CPU內有32個32位的通用寄存器，設計一種能容納64種操作的指令系統(tǒng)，設指令字長等于機器字長。如果主存可直接或間接尋址，采用寄存器-存儲空間是多少？試畫出指令格式。在1）的基礎上，如果采用通用寄存器作為基址寄存器，則上述寄存器-存儲器型指令的指令格式又有何特點？畫出指令格式并指出這類指令可訪問多大的存儲空間。參考答案一、選擇題、D、C、B4、D、B、C、A、D、D10、D、B、C13、D1XIX的話那就變成了寄存器間接尋址了、A、D二、填空題16、程序地址17、字向位向18、程序控制類操作數(shù)下一條指令19、運算器存儲器控制器20、階碼指對階21、cache主存22、瞬時啟動固態(tài)盤23、主存--外存主存虛擬地址24、優(yōu)先級仲裁向量控制邏輯25、輸入編碼內碼字模碼三、名詞解釋題26、規(guī)格化數(shù)：在浮點數(shù)據(jù)編碼中，為使浮點數(shù)具有唯一的表示方式所作的規(guī)定，規(guī)定尾數(shù)部分用純小數(shù)形式給出，而且尾數(shù)的絕對值應大于1/R，即小數(shù)點后的第一位不為零。27、向量地址：中斷方式中由硬件產生向量地址，可由向量地址找到入口地址。28、助記符：用容易記憶的符號來表示指令中的操作碼和操作數(shù).29、硬連線邏輯：一種控制器邏輯，用一個時序電路產生時間控制信號，采用組合邏輯電路實現(xiàn)各種控制功能。四、簡答題30CPUI/0設備是否已做好準備，I/02.CPUI/0設備后，不查詢設備是否已準備就緒，繼續(xù)執(zhí)行自身程序，只是當I/0CPU發(fā)出中斷CPU3.直接存儲器存取方式主存I/0I/0設備交換信息時，無需調用中斷服務程序4.I/05.I/0處理機方式31、答：A、按時序控制方式分為：同步總線（含同步擴展總線），部總線。32、答：分布式仲裁是以優(yōu)先級仲裁策略為基礎的仲裁方式。它不需要中央仲裁器，每個潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器。當它們有總線請求時，把它們唯一的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應，并撤銷它的仲裁號。最后，獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上33、答：指令周期是完成一條指令所需的時間。包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時間。機器周期也稱為CPU通常等于取指時間（或訪存時間）。時鐘周期是時鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。一個指令周期由若干個機器周期組成，每個機器周期又由若干個時鐘周期組成。五、計算題34、解析：因為該外設接口中有一個16位數(shù)據(jù)緩存器，所以，若用中斷方式進行輸入/出，可以每16位進行一次中斷請求，因此，中斷請求的時間間隔為2B/20KB/s=100μs.對應的中斷服務程序的執(zhí)行時間為：（1/500MHz）×500=1??s。因為中斷響應過程就是執(zhí)行條隱指令的過程，所用時間相對于中斷處理時間（執(zhí)行中斷服務程序的時間）而言，幾乎可以忽略不計，因而整個中斷響應并處理的時間大約為1??s多一若用中斷方式進行該設備的輸入/輸出，則該設備持續(xù)上作期間，CPU用于該設備進行輸入/輸出的時間占整個CPU時間的百分比大約為1/100=1%。2MB/s106×2B/2MB=1??s。而整個中斷響應并處理的時間大約為1??s多一點，中斷請求的間隔時間小于中斷響應和處理時間，即中斷處理還未結束就會有該外設新的中斷到來，因此不可以用中斷方式進行該外設的輸入輸出35、解：首先1MB=8Mhit（為了在后面的計算中單位統(tǒng)一）按字節(jié)尋址時，尋址范圍為：8Mbit/8bit=lMB。按半字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/16bit=512KB。按字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/32bit=256KB。按雙字尋址時，尋址范圍為：8Mbit/64bit=128KB。36、解析：floatIEEE754單精度格式。x=-68=-（1000100）2=-1.0001×26，符號位為l，階碼為127+6=128+5=（10000101）2，尾數(shù)為1.0001，所以小數(shù)部分為00010000000000000000000，合起來整個浮點數(shù)表示為11000010100010000000000000000000，寫成十六進制為C2880000H。1，階碼為1.00001，所以小數(shù)部分為00001000000000000000000，合起來整個浮點數(shù)表示為11000001000001000000000000000000，寫成十六進制為Cl040000H。兩個浮點數(shù)相加的步驟如下。①對階：Ex=10000101，Ey=10000010，則[Ex-Ey]補=[Ex補+[-Ey補=10000101+01111110=00000011y=-0.00100001×26。②尾數(shù)相加：x的尾數(shù)為-1.000100000000000000000，y的尾數(shù)為-0.00100001000000000000000。用原碼加法運算實現(xiàn)，兩數(shù)符號相同，做加法，結果為-1.001100010000000000000000000。即x加y的結果為-1.00110001×24，所以符號位為1，尾數(shù)為00110001000000000000000，階碼為127+6=128+5，即10000101，合起來為11000010100110001000000000000000，轉換為十六進制形式為C2988000H。所以寄存器C中的內容是C2988000H。兩個浮點數(shù)相減的步驟同加法，對階的結果也一樣，只是尾數(shù)相減。尾數(shù)相減：x的尾數(shù)為-1.00010000000000000000000，y的尾數(shù)為-0.00100001000000000000000。用原碼減法運算實現(xiàn)，兩數(shù)符號相同，做減法。符號位取大數(shù)的符號，為1：數(shù)值部分為大數(shù)加小數(shù)負數(shù)的補碼，即1.00010000000000000000000+1.11011111000000000000000=0.111011110000000000000002x減y的結果為-0.11101111×26=-1.1101111×25，所以符號位為1，尾數(shù)為11011110000000000000000，階碼為127+5=128+4=（10000100），合起2來為11000010011011110000000000000000，轉換為十六進制形式為C26F0000H。所以寄存器D中的內容是C26F0000H。六、綜合題37、解析：1）頁大小為8KB，頁內偏移地址為13位，故A=B=32-l3=19；D=13；C=24-13=l1：主存塊大小為64B，故G=6。2路組相聯(lián)，每組數(shù)據(jù)區(qū)容量有64B×2=128B，共有64KB/128B=512組，故F=9：E=24-G-F=24-6-9=9。因而A=19，B=19，C=11，D=l3，E=9，F(xiàn)=9，G=6。TLB中標記字段B的內容是虛頁號，表示該TLB項對應哪個虛頁的頁表項。2）塊號4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache組號是000000011B=3，對應的H字段內容為000001000B。Cache而Cache缺失只訪問主存。因為采用直寫策略時需要同時寫快速存儲器和慢速存儲器，而寫磁盤比寫主存慢得多，所以，在Cache——主存層次，Cache可以采用直寫策略，而在主存——外存（磁盤）層次，修改頁面內容時總是采用寫回策略。38、解