2021年海南師范大學(xué)軟件工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2021年海南師范大學(xué)軟件工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、某SRAM芯片，其容量為512×8位，除電源和接地端外，該芯片引出線的最小數(shù)目應(yīng)該是（）。A.23B.25C.50D.192、某C語言程序段如下：for（i=0；i<9；i++）{temp=1；for（j=0；j<=i；j++）temp+=a[J]；sum+=temp；}下列關(guān)于數(shù)組a的訪問局部性的描述中，正確的是（）。A.時(shí)間局部性和空間局部性皆有B.無時(shí)間局部性，有空間局部性C.有時(shí)間局部性，無空間局部性D.時(shí)間局部性和空間局部性皆無3、在浮點(diǎn)機(jī)中，判斷原碼規(guī)格化的形式的原則是（）。A.尾數(shù)的符號位與第一數(shù)位不同B.尾數(shù)的第一數(shù)位為1，數(shù)符任意C.尾數(shù)的符號位與第一位相同D.階符與數(shù)符不同4、下列編碼中，能檢測出所有長度小于或等于校驗(yàn)位（檢測位）長度的突發(fā)錯(cuò)的校驗(yàn)碼是（）。A.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼B.海明碼C.奇校驗(yàn)碼D.偶校驗(yàn)碼5、假設(shè)機(jī)器字長為8位（含兩位符號位），若機(jī)器數(shù)DA日為補(bǔ)碼，則算術(shù)左移一位和算術(shù)右移一位分別得（）。A.B4HEDHB.F4H6DHC.B5HEDHD.B4H6DH6、總線的數(shù)據(jù)傳輸速率可按公式Q=Wf/N計(jì)算，其中Q為總線數(shù)據(jù)傳輸速率，W為總線數(shù)據(jù)寬度（總線位寬/8），f為總線時(shí)鐘頻率，N為完成一次數(shù)據(jù)傳送所需的總線時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)。若總線位寬為16位，總線時(shí)鐘頻率為8MHz，完成一次數(shù)據(jù)傳送需2個(gè)總線時(shí)鐘周期，則總線數(shù)據(jù)傳輸速率Q為（）。A.16Mbit/sB.8Mbit/sC.16MB/sD.8MB/s7、在下列各種情況中，最應(yīng)采用異步傳輸方式的是（）.A.I/O接口與打印機(jī)交換信息B.CPU與主存交換信息C.CPU和PCI總線交換信息D.由統(tǒng)一時(shí)序信號控制方式下的設(shè)備8、只有當(dāng)程序要執(zhí)行時(shí)，它才會去將源程序翻譯成機(jī)器語言，而且一次只能讀取、翻譯并執(zhí)行源程序中的一行語句，此程序稱為（）。A.目標(biāo)程序B.編譯程序C.解釋程序D.匯編程序9、假定機(jī)器M的時(shí)鐘頻率為200MHz，程序P在機(jī)器M上的執(zhí)行時(shí)間為12s。對P優(yōu)化時(shí)，將其所有乘4指令都換成了一條左移兩位的指令，得到優(yōu)化后的程序P。若在M上乘法指令的CPl為102，左移指令的CPl為z，P的執(zhí)行時(shí)間是P”執(zhí)行時(shí)間的1.2倍，則P中的乘法指令條數(shù)為（）。A.200萬B.400萬C.800萬D.1600萬10、關(guān)于通用寄存器，下列說法正確的是（）。A.可存放指令的寄存器B.可存放程序狀態(tài)字的寄存器C.本身具有計(jì)數(shù)邏輯與移位邏輯的寄存器D.可存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器11、下列關(guān)于指令流水線數(shù)據(jù)通路的敘述中，正確的是（）。A.包含生成控制信號的控制部件B.包含算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALUC.包含通用寄存器組和取指部件D.由組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路組合而成12、某指令系統(tǒng)有200條指令，對操作碼采用固定長度二進(jìn)制編碼時(shí)，最少需要用（）A.4B.8C.16D.3213、假設(shè)寄存器R中的數(shù)值為200，主存地址為200和300的地址單元中存放的內(nèi)容分別是300和400，則（）訪問到的操作數(shù)為200。I.直接尋址200Ⅱ.寄存器間接尋址（R）Ⅲ.存儲器間接尋址（200）Ⅳ.寄存器尋址RA.I、IⅣB.Ⅱ、ⅢC.Ⅲ、IVD.只有Ⅳ14、設(shè)一個(gè)磁盤盤面共有200個(gè)磁道，盤面總存儲容量60MB，磁盤旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)問為25ms，每個(gè)磁道有8個(gè)扇區(qū)，各扇區(qū)之間有一間隙，磁頭通過每個(gè)間除需1.25ms。則磁盤通道所需最大傳輸率是（）。A.10MB/sB.60MB/sC.83.3MB/sD.20MB/s15、中斷服務(wù)程序的最后一條指令是（）。A.轉(zhuǎn)移指令B.出棧指令C.中斷返回指令D.開中斷指令二、填空題16、RISC機(jī)器一定是_______CPU，但后者不一定是RISC機(jī)器，奔騰機(jī)屬于_______機(jī)器17、計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類叫______,另一類叫______操作系統(tǒng)屬于_______類。18、漢字的_______、_______、_______是計(jì)算機(jī)用于漢字輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途的編碼。19、中斷處理過程可以嵌套進(jìn)行，_________的設(shè)備可以中斷_________的中斷服務(wù)程序。20、形成指令尋址的方式，稱為指令尋址方式，有順序?qū)ぶ泛蚠______尋址兩種，使用_______來跟蹤。21、在計(jì)算機(jī)術(shù)語中，將______和______和在一起稱為CPU，而將CPU和______合在一起稱為主機(jī)。22、為了解決多個(gè)_______同時(shí)競爭總線_______，必須具有_______部件。23、虛擬存儲器指的是________層次，它給用戶提供了一個(gè)比實(shí)際________空間大的多________空間。24、存儲________并按________順序執(zhí)行，這是馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的工作原理。25、堆棧是一種特殊的數(shù)據(jù)尋址方式，它采用________原理。按結(jié)構(gòu)不同，分為________堆棧和________堆棧。三、名詞解釋題26、軟件：27、溫徹斯特技術(shù)：28、指令編碼：29、控制存儲器的容量四、簡答題30、什么是并行處理？31、計(jì)算機(jī)指令中一般包含哪些字段？各有什么作用？32、寫出浮點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼規(guī)格化形式。當(dāng)尾數(shù)出現(xiàn)什么形式時(shí)需要規(guī)格化？如何規(guī)格化？33、何謂CRT的顯示分辨率、灰度級？五、計(jì)算題34、一個(gè)16K×16位的存儲器，有l(wèi)K×4位的DRAM芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由64×64構(gòu)成，試問：1）采用異步刷新方式，如果最大刷新間隔為2ms，則相鄰兩行之間的刷新間隔是多少？2）如果采用集中刷新方式，則存儲器刷新一遍最少用多少個(gè)存儲周期？設(shè)存儲器的存儲周期為0.5us，“死區(qū)”占多少時(shí)間？“死時(shí)間率”為多少（刷新周期為2ms）？35、設(shè)有一個(gè)1MB容量的存儲器，字長為32位，問：1）若按字節(jié)編址，地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為幾位？編址范圍為多大？2）若按半字編址，地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為幾位？編址范圍為多大？3）若按字編址，地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器各為兒位？編址范圍為多大？36、某32位計(jì)算機(jī)，CPU主頻為800MHz，Cache命中時(shí)的CPI為4，Cache塊大小為32B；主存采用8體交叉存儲方式，每個(gè)體的存儲字長為32位、存儲周期為40ns；存儲器總線寬度為32位，總線時(shí)鐘頻率為200MHz，支持突發(fā)傳送總線事務(wù)。每次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)的過程包括送首地址和命令、存儲器準(zhǔn)備數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)。每次突發(fā)傳送32B，傳送地址或32位數(shù)據(jù)均需一個(gè)總線時(shí)鐘周期。請回答下列問題，要求給出理由或計(jì)算過程。1）CPU和總線的時(shí)鐘周期各為多少？總線的帶寬（即最大數(shù)據(jù)傳輸率）為多少？2）Cache缺失時(shí)，需要用幾個(gè)讀突發(fā)傳送總線事務(wù)來完成一個(gè)主存塊的讀取？3）存儲器總線完成一次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)所需的時(shí)間是多少？4）若程序BP執(zhí)行過程中，共執(zhí)行了100條指令，平均每條指令需進(jìn)行1.2次訪存，Cache缺失率為5%，不考慮替換等開銷，則BP的CPU執(zhí)行時(shí)間是多少？六、綜合題37、在信號處理和科學(xué)的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)置矩陣的行和列是一個(gè)很重要的問題。從局部性的角度來看，它也很有趣，因?yàn)樗囊媚Ｊ郊仁且孕袨橹鞯模彩且粤袨橹鞯?，例如，考慮下面的轉(zhuǎn)置函數(shù)：1.Tpedefintarraya[2][2]；2.3.voidtransposel（arraydst，arraysrc）4.{5.inti，j；6.for（i=0；i<2；1++）{7.for（j=0；j<2；j++）{8.dst[j][i]=src[i][j]；9.}10.}11.}假設(shè)在一臺具有如下屬性的機(jī)器上運(yùn)行這段代碼：sizeof（int）==4。src數(shù)組從地址0開始，dst數(shù)組從地址16開始（十進(jìn)制）。只有一個(gè)L1數(shù)據(jù)高速緩存，它是直接映射的、直寫、寫分配，塊大小為8個(gè)字節(jié)。這個(gè)高速緩存總的大小為16個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，一開始是空的。對src和dst數(shù)組的訪問分別是讀和寫不命中的唯一來源。問題如下：1）對每個(gè)row和col，指明對src[row][col]和dstfrow][col]的訪問是命中（h）還是不命中（m），例如，讀src[0][0]會不命中，寫dst[0][0]也不命中，并將結(jié)果填至下列表格中。2）對于一個(gè)大小為32數(shù)據(jù)字節(jié)的高速緩存，指明src和dst的訪問命中情況，并將結(jié)果填至下列表格中。38、設(shè)某機(jī)有4個(gè)中斷源A、B、C、D.其硬件排隊(duì)優(yōu)先順序?yàn)锳>B>C>D，現(xiàn)要求將中斷處理順序改為D>A>C>B。1）寫出每個(gè)中斷源對應(yīng)的屏蔽字。2）按圖所示的時(shí)間軸給出的4個(gè)中斷源的請求時(shí)刻，畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。設(shè)每個(gè)中斷源的中斷服務(wù)程序時(shí)間均為20s。39、在按字節(jié)編址的計(jì)算機(jī)M上，fl的部分源程序（陰影部分）與對應(yīng)的機(jī)器級代碼（包括指令的虛擬地址）如下：其中，機(jī)器級代碼包括行號、虛擬地址、機(jī)器指令和匯編指令。請回答下列問題（1）計(jì)算機(jī)M是RISC還是CISC，為什么？（2）fl的機(jī)器指令代碼共占多少字節(jié)，要求給出計(jì)算過程。（3）第20條指令cmp通過i減n-1實(shí)現(xiàn)對i和n-l的比較。執(zhí)行fl（0）過程中，當(dāng)i=0時(shí)，cmp指令執(zhí)行后，進(jìn)/借位標(biāo)志CF的內(nèi)容是什么？要求給出計(jì)算過程。（4）第23條指令shl通過左移操作實(shí)現(xiàn)了power*2運(yùn)算，在f2中能否也用shl指令實(shí)現(xiàn)power*2運(yùn)算？為什么？

參考答案一、選擇題1、D2、A3、B4、A5、A6、D、7、A8、C9、B10、D11、A12、B13、D14、D15、C二、填空題16、流水CISC17、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件18、輸入編碼（或輸入碼）內(nèi)碼（或機(jī)內(nèi)碼）字模碼19、優(yōu)先級高優(yōu)先級低20、跳躍程序計(jì)數(shù)器21、運(yùn)算器控制器存儲器22、主設(shè)備控制權(quán)總線仲裁23、主存--外存主存虛擬地址24、程序地址25、先進(jìn)后出寄存器存儲器三、名詞解釋題26、軟件：由程序構(gòu)成的系統(tǒng)，分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。27、溫徹斯特技術(shù)：硬盤中采用的一種技術(shù)，將磁頭、盤片和音圈電機(jī)組合在一個(gè)密封的盒內(nèi)，避免產(chǎn)生磁頭與介質(zhì)的磨損，并且采用接觸式啟停。28、指令編碼：將指令分成操作碼和操作數(shù)地址碼的幾個(gè)字段來編碼.29、控制存儲器的容量取決于指令的數(shù)量，每條指令的微程序長度和微指令代碼的利用率。四、簡答題30、答：廣義地講，并行性有兩種含義：一是同時(shí)性，指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生；二是并發(fā)性，指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。計(jì)算機(jī)的并行處理技術(shù)可貫穿于信息加工的各個(gè)步驟和階段，概括起來，主要有三種形式：（1）時(shí)間并行：指時(shí)間重疊，在并行性概念中引入時(shí)間因素，讓多個(gè)處理過程在時(shí)間上相互錯(cuò)開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。（2）空間并行：指資源重復(fù)，在并行性概念中引入空間因素，以“數(shù)量取勝”為原則來大幅度提高計(jì)算機(jī)的處理速度。（3）時(shí)間并行+空間并行：指時(shí)間重疊和資源重復(fù)的綜合應(yīng)用，既采用時(shí)間并行性又采用空間并行性31、答：包含地址碼和操作嗎；操作碼表示操作的類型；地址碼一半表示操作數(shù)和操作結(jié)果的存儲位置；32、解析：設(shè)浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)采用雙符號位，當(dāng)尾數(shù)呈現(xiàn)00.1×××…×或者11.0×××…×?xí)r，即為補(bǔ)碼規(guī)格化形式。當(dāng)尾數(shù)出現(xiàn)01.×××…×或10.××x…×?xí)r，需要右規(guī)一次，即尾數(shù)右移一位，階碼加1。當(dāng)尾數(shù)出現(xiàn)00.0×××…×或11.1××x…x時(shí)，需要左規(guī)N次（N不定），尾數(shù)每左移一位，階碼減1，直到尾數(shù)呈現(xiàn)規(guī)格化形式為止。33、答：分辨率是指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率取決于顯像管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力。同時(shí)刷新存儲器要有與顯示像素?cái)?shù)相對應(yīng)的存儲空間，用來存儲每個(gè)像素的信息?；叶燃壥侵负诎罪@示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同?；叶燃壴蕉?，圖像層次越清楚逼真。五、計(jì)算題34、解析：不論采用何種刷新方式，刷新都是從單個(gè)芯片的存儲容量著手。1）采用異步刷新方式，在2ms時(shí)間內(nèi)把芯片的64行刷新一遍，相鄰兩行之間的刷新間隔=2ms/64=31.25μs，可取的刷新間隔為31μs。2）如果采用集中刷新方式，則存儲器刷新一遍最少用64個(gè)存儲周期，因?yàn)榇鎯ζ鞯拇鎯χ芷跒?.5μs，則“死區(qū)”=0.5μs×64=32μs，“死時(shí)間率”=32μs/2000μs×100%=l.6%。35、解析：字長為32位，若按半字編址，則每個(gè)存儲單元存放16位；若按字編址，則每個(gè)存儲單元存放32位。1）若按字節(jié)編址，1MB=220×8bit，地址寄存器為20位，數(shù)據(jù)寄存器為8位，編址范圍為00000H~FFFFFH。2）若按半字編址，1MB=20×8bit=219×16bit，地址寄存器為19位，數(shù)據(jù)寄存器為16位，編址范圍為00000H~7FFFFH。3）若按字編址，1MB=20×8bit=218×32bit，地址寄存器為18位，數(shù)據(jù)寄存器為32位，編址范圍為00000H~3FFFFH。歸納總結(jié)：主存容量確定后，編址單位越大，對應(yīng)的存儲單元數(shù)量就越少。因此，隨著編址單位的變大，地址寄存器的位數(shù)減少，數(shù)據(jù)寄存器的位數(shù)增加。其實(shí)這個(gè)可以這么來理解，醫(yī)院需要放置1000個(gè)床位，每個(gè)房間放的床位多了，需要的房間自然就少了。36、解析：1）CPU的時(shí)鐘周期為1/800MHz=1.25ns。總線的時(shí)鐘周期為1/200MHz=5ns?？偩€帶寬為4B×200MHz=800MB/s或4B/5ns=800MB/s。2）因?yàn)槊看巫x突發(fā)傳送32B，而Cache塊大小恰好是32B，所以只需要1個(gè)讀突發(fā)傳送總線事務(wù)來完成一個(gè)主存塊的讀取。3）一次讀突發(fā)傳送總線事務(wù)包括一次地址傳送和32B數(shù)據(jù)傳送：用1個(gè)總線時(shí)鐘周期傳輸?shù)刂?，?ns；首先，根據(jù)低位交叉存儲器的工作原理，數(shù)據(jù)全部讀出需要40ns+（8-1）×5ns=75ns。但是，在第40ns時(shí)，數(shù)據(jù)的讀取與傳輸是可以重疊的，所以只需要加上最后一個(gè)體讀出的數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間即可，即5ns。故讀突發(fā)傳送總線事物時(shí)間為5ns+75ns+5ns=85ns。4）BP的CPU執(zhí)行時(shí)間包括Cache命中時(shí)的指令執(zhí)行時(shí)間和Cache缺失時(shí)帶來的額外開銷。命中時(shí)的指令執(zhí)行時(shí)間：100×4×l.25ns=500ns。指令執(zhí)行過程中Cache缺失時(shí)的額外開銷：1.2×100×5%×85ns=510ns?？傻茫珺P的CPU執(zhí)行時(shí)間：500ns+510ns=1010ns。六、綜合題37、解析：1）解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是想象出如圖所示的關(guān)系圖。注意：每個(gè)高速緩存行只包含數(shù)組的一個(gè)行，高速緩存正好只夠保存一個(gè)數(shù)組，而且對王所有isrc和dst的行i都映射到同一個(gè)高速緩存行（0%2=0，1%2=1，2%2=0，3%2=1）。因?yàn)楦咚倬彺娌粔蛱?，不足以容納這兩個(gè)數(shù)組，所以對一個(gè)數(shù)組的引用總是驅(qū)逐出另一個(gè)數(shù)組的有用的行。具體過程如下：dst[j][i]=src[i][j]語包先訪問src[i][i]再將其存儲到dst[j][i]說明如下：①訪問src[0][0]，不命中，將src[0]調(diào)入高速緩存的L