2021年長(zhǎng)春理工大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A(有答案)

2021年長(zhǎng)春理工大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A（有答案）一、選擇題1、某計(jì)算機(jī)使用4體交叉編址存儲(chǔ)器，假定在存儲(chǔ)器總線上出現(xiàn)的主存地址（十進(jìn)制）序列為8005，8006，8007，8008，8001，8002，8003，8004，8000，則可能發(fā)生訪存沖突的地址對(duì)是（）。A.8004和8008B.8002和8007C.8001和8008D.8000和80042、某機(jī)器的主存儲(chǔ)器共32KB，由16片16K×l位（內(nèi)部采用128×128存儲(chǔ)陣列）的DRAM芯片字和位同時(shí)擴(kuò)展構(gòu)成。若采用集中式刷新方式，且刷新周期為2ms，那么所有存儲(chǔ)單元刷新一遍需要（）個(gè)存儲(chǔ)周期。A.128B.256C.1024D.163843、某數(shù)采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中的單精度浮點(diǎn)數(shù)格式表示為C6400000H，則該數(shù)的值是（）。A.-1.5×213B.-1.5×212C.-0.5×213D.-0.5×2124、下列為8位移碼機(jī)器數(shù)[x]移，當(dāng)求[-x]移時(shí)，（）將會(huì)發(fā)生溢出。A.11111111B.00000000C.10000000D.011l1l115、在補(bǔ)碼加減交替除法中，參加操作的數(shù)和商符分別是（）。A.絕對(duì)值的補(bǔ)碼在形成商值的過(guò)程中自動(dòng)形成B.補(bǔ)碼在形成商值的過(guò)程中自動(dòng)形成C.補(bǔ)碼由兩數(shù)符號(hào)位“異或”形成D.絕對(duì)值的補(bǔ)碼由兩數(shù)符號(hào)位“異或”形成6、總線的通信控制主要解決（）問(wèn)題。A.由哪個(gè)主設(shè)備占用總線B.通信雙方如何獲知傳輸開(kāi)始和結(jié)束C.通信過(guò)程中雙方如何協(xié)調(diào)配合D.B和C7、在鏈?zhǔn)讲樵兎绞较?，若有N個(gè)設(shè)備，則（）。A.只需一條總線請(qǐng)求線B.需要N條總線請(qǐng)求線C.視情況而定，可能一條，也可能N條D.以上說(shuō)法都不對(duì)8、假定編譯器對(duì)高級(jí)語(yǔ)言的某條語(yǔ)句可以編譯生成兩種不同的指令序列，A、B和C三類指令的CPl和執(zhí)行兩種不同序列所含的三類指令條數(shù)見(jiàn)下表。則以下結(jié)論錯(cuò)誤的是（）。I.序列一比序列二少l條指令Ⅱ.序列一比序列二的執(zhí)行速度快Ⅲ.序列一的總時(shí)鐘周期數(shù)比序列二多1個(gè)Ⅳ.序列一的CPI比序列二的CPI大A.I、llB.1、ⅢC.ll、1VD.Ⅱ9、馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想主要有（）。1.存儲(chǔ)程序Ⅱ.二進(jìn)制表示Ⅲ.微程序方式Ⅳ.局部性原理A.I，ⅢB.Ⅱ，ⅢC.IⅡ，IⅣD.I，IⅡ10、某指令格式如下所示。OPMID其中M為尋址方式，I為變址寄存器編號(hào)，D為形式地址。若采用先變址后間址的尋址方式，則操作數(shù)的有效地址是（）。A.I+DB.（I）+DC.(（I）+D)D.（（I））+D11、（）不是常用三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)中的一級(jí)。A.指令周期B.機(jī)器周期C.節(jié)拍D.定時(shí)脈沖12、在下列尋址方式中，（）方式需要先計(jì)算，再訪問(wèn)存。A.相對(duì)尋址B.變址尋址C.間接尋址D.A、B13、某機(jī)器采用16位單字長(zhǎng)指令，采用定長(zhǎng)操作碼，地址碼為5位，現(xiàn)已定義60條地址指令，那么單地址指令最多有（）條。A.4B.32C.128D.25614、下列選項(xiàng)中，用于提高RAID可靠性的措施有（）。I.磁盤(pán)鏡像II.條帶化III.奇偶校驗(yàn)IV.增加Cache機(jī)制A.僅I，IIB.僅I，IIIC.僅I，III，IVD.僅II.、III，IV15、流水線中有3類數(shù)據(jù)相關(guān)沖突：寫(xiě)后讀相關(guān)、讀后寫(xiě)相關(guān)、寫(xiě)后寫(xiě)相關(guān)。那么下列3組指令中存在讀后寫(xiě)相關(guān)的是（）。A.I1，SUBR1，R2，R3；（R2）-（R3）→R1I2，ADDR4，R5，R1；（R5）+（R1）→R4B.I1，STAM，R2；（R2）→M，M為主存單元I2，ADDR2，R4，R5；（R4）+（R5）→R2C.I1，MULR3，R2，R1；（R2）×（R3）→R3I2，SUBR3，R4，R5；（R5）-（R4）→R3D.以上都不是二、填空題16、CPU能直接訪問(wèn)_______和_______，但不能直接訪問(wèn)磁盤(pán)和光盤(pán)。17、存儲(chǔ)器和CPU連接時(shí)，要完成______的連接；______的連接和_______的連接，方能正常工作。18、閃速存儲(chǔ)器特別適合于_______微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，被譽(yù)為_(kāi)______而成為代替磁盤(pán)的一種理想工具。19、PCI總線是當(dāng)前流行的總線。它是一個(gè)高_(dá)________且與_________無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)總線。20、多媒體CPU是帶有_______技術(shù)的處理器，它是一種多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)技術(shù)，特別適合于_______處理。21、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用條件和硬件資源不同，數(shù)據(jù)傳輸方式可采用______傳送、______傳送、______傳送。22、并行I/O接口_______和串行I/O接口_______是兩個(gè)目前最具權(quán)威性和發(fā)展前景的標(biāo)準(zhǔn)接23、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。24、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)是利用________方法設(shè)計(jì)________的一門(mén)技術(shù)。25、雙端口存儲(chǔ)器和多模塊交叉存儲(chǔ)器屬于________存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。前者采用________技術(shù)，后者采用________技術(shù)。三、名詞解釋題26、系統(tǒng)軟件：27、同步控制方式：28、EPROM：29、微程序：四、簡(jiǎn)答題30、CPU對(duì)DMA請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間是否相同？為什么？31、以DMA方式實(shí)現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個(gè)階段？32、簡(jiǎn)要說(shuō)明通用I/O標(biāo)準(zhǔn)接口SCSI的性能特點(diǎn)。33、請(qǐng)說(shuō)明程序查詢方式與中斷方式各自的特點(diǎn)。五、計(jì)算題34、一個(gè)直接映射的Cache有128個(gè)字塊，主機(jī)內(nèi)存包含16K個(gè)字塊，每個(gè)塊有16個(gè)字，訪問(wèn)Cache的時(shí)間是10ms，填充一個(gè)Cache字塊的時(shí)間是200ms，Cache的初始狀態(tài)為空。1）如果按字尋址，請(qǐng)定義主存地址字段格式，給出各字段的位寬；2）CPU從主存中依次讀取位置16~210的字，循環(huán)讀取10次，則訪問(wèn)Cache的命中率是多少？3）10次循環(huán)中，CPU平均每次循環(huán)讀取的時(shí)間是多少？35、設(shè)浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)為16位，其中階碼5位（含一位階符），尾數(shù)11位（含一位數(shù)符），將十進(jìn)制數(shù)+13/128寫(xiě)成：二進(jìn)制定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)，并分別寫(xiě)出它在定點(diǎn)機(jī)和浮點(diǎn)機(jī)中的機(jī)器數(shù)形式。36、假設(shè)硬盤(pán)傳輸數(shù)據(jù)以32位的字為單位，傳輸速率為1MB/s.CPU的時(shí)鐘頻率為50MHz。1）采用程序查詢的輸入/輸出方式，假設(shè)查詢操作需要100個(gè)時(shí)鐘周期，求CPU為I/O查詢所花費(fèi)的時(shí)間比率，假定進(jìn)行足夠的查詢以避免數(shù)據(jù)丟失。2）采用中斷方式進(jìn)行控制，每次傳輸?shù)拈_(kāi)銷(xiāo)（包括中斷處理）為100個(gè)時(shí)鐘周期。求CPU為傳輸硬盤(pán)數(shù)據(jù)花費(fèi)的時(shí)間比率。3）采用DMA控制器進(jìn)行輸入/輸出操作，假定DMA的啟動(dòng)操作需要1000個(gè)時(shí)鐘周期，DMA完成時(shí)處理中斷需要500個(gè)時(shí)鐘周期。如果平均傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度為4KB，問(wèn)在硬盤(pán)工作時(shí)處理器將用多少時(shí)間比率進(jìn)行輸入/輸出操作，忽略DMA申請(qǐng)使用總線的影響。六、綜合題37、假定在一個(gè)8位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行如下類C程序段：unsignedintx=134；unsignedinty=246；intm=x；intn=y；unsignedintz1=x-y；unsignedintz2=x+y；intkl=m-n；intk2=m+n；若編譯器編譯時(shí)將8個(gè)8位寄存器R1~R8分別分配至變量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，則回答下列問(wèn)題（提示：帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示）：1）執(zhí)行上述程序段后，寄存器R1，R5和R6的內(nèi)容分別是什么（用十六進(jìn)制表示）？2）執(zhí)行上述程序段后，變量m和k1的值分別是多少（用十進(jìn)制表示）？3）上述程序段涉及帶符號(hào)整數(shù)加/減、無(wú)符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算，這4種運(yùn)算能否利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)？簡(jiǎn)述理由。4）計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何判斷帶符號(hào)整數(shù)加/減運(yùn)算的結(jié)果是否發(fā)生溢出？上述程序段中，哪些帶符號(hào)整數(shù)運(yùn)算語(yǔ)句的執(zhí)行結(jié)果會(huì)發(fā)生溢出？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(xiě)出每個(gè)中斷源對(duì)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(qǐng)求時(shí)刻，畫(huà)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(duì)應(yīng)的機(jī)器級(jí)代碼（包括指令的虛擬地址）如下：其中，機(jī)器級(jí)代碼包括行號(hào)、虛擬地址、機(jī)器指令和匯編指令。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(guò)程。（3）第20條指令cmp通過(guò)i減n-1實(shí)現(xiàn)對(duì)i和n-l的比較。執(zhí)行fl（0）過(guò)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(guò)程。（4）第23條指令shl通過(guò)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、A4、B5、B6、D7、A8、D9、D10、C11、A12、D13、A14、B15、B二、填空題16、cache主存17、順序?qū)ぶ贩绞教S尋址方式18、便攜式固態(tài)盤(pán)19、帶寬處理器20、MMX圖像數(shù)據(jù)21、并行串行復(fù)用22、SCSIIEEE139423、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件24、軟件操作控制器25、并行空間并行時(shí)間并行三、名詞解釋題26、系統(tǒng)軟件：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分，進(jìn)行命令解釋、操作管理、系統(tǒng)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通信、軟件開(kāi)發(fā)和輸入輸出管理的軟件，與具體的應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)關(guān)。27、同步控制方式：任何一條指令或指令中的任何一個(gè)微操作的執(zhí)行，都由事先確定且有統(tǒng)基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)的時(shí)序信號(hào)所控制的方式，叫做同步控制方式。28、EPROM：可擦寫(xiě)可編程的ROM，可以被用戶編程多次?？孔贤饩€激發(fā)浮置柵上的電荷以達(dá)到擦除的目的。8，EEPROM：電可擦寫(xiě)可編程的ROM，能夠用電子的方法擦除其中的內(nèi)容。9，SDRAM：同步型動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)時(shí)鐘控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。29、微程序：存儲(chǔ)在控制存儲(chǔ)中的完成指令功能的程序，由微指令組成。四、簡(jiǎn)答題30、答：CPU對(duì)DMA請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間不相同，因?yàn)閮煞N方式的交換速度相差很大，因此CPU必須以更短的時(shí)間間隔查詢并響應(yīng)DMA請(qǐng)求（一個(gè)存取周期末）。31、答：（1）DMA傳送前的預(yù)置階段（DMA初始化）（2）數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）（3）傳送后的結(jié)束處理32、答：（1）SCSI接口總線有8條數(shù)據(jù)線、1條奇偶校驗(yàn)線、9條控制線組成。使用50芯電纜，規(guī)定了兩種電氣條件：?jiǎn)味蓑?qū)動(dòng)和差分驅(qū)動(dòng)。（2）總線時(shí)鐘頻率高。（3）SCSI接口總線以菊花鏈形式最多可接8臺(tái)設(shè)備。（4）每個(gè)SCSI設(shè)備有自己唯一的設(shè)備號(hào)ID=0-7。ID=7的設(shè)備有最高優(yōu)先權(quán)，ID=0的設(shè)備優(yōu)先權(quán)最低。采用分布式總線仲裁策略。（5）SCSI設(shè)備是指連接在SCSI總線上的智能設(shè)備，即除主適配器HBA外，其他SCSI設(shè)備實(shí)際是外設(shè)的適配器或控制器。（6）SCSI設(shè)備是智能設(shè)備，對(duì)SCSI總線以至主機(jī)屏蔽了實(shí)際外設(shè)的固有物理屬性，設(shè)備間可用一套標(biāo)準(zhǔn)命令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（7）SCSI設(shè)備間是一種對(duì)等關(guān)系，而不是主從關(guān)系。33、答：程序查詢方式，數(shù)據(jù)在CPU和外圍設(shè)備之間的傳送完全靠計(jì)算機(jī)程序控制，優(yōu)點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是CPU效率低，中斷方式是外圍設(shè)備用來(lái)“主動(dòng)”通知CPU，準(zhǔn)備輸入輸出的一種方法，它節(jié)省了，CPU時(shí)間，但硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些。五、計(jì)算題34、解析：1）按字尋址，每個(gè)塊有16個(gè)字，故字塊內(nèi)地址為4位。Cache有128個(gè)字塊，故Cache字塊地址為8位。主存包含16K個(gè)字塊，故主存地址總共14位。則主存字塊標(biāo)記位數(shù)為14-8-4=2位。2）Cache中每個(gè)塊16個(gè)字，故16~210位置的字，按照直接映射可分別放入Cache的第1~13塊。由于Cache的初始狀態(tài)為空，循環(huán)讀取10次時(shí)，第一次循環(huán)第16、32、48、64、…、208位置的字均末命中，共13次，其他位置均命中，后面9次循環(huán)每個(gè)字都命中。故Cache的命中率為1-13/（195×10）=99.3%。3）第一次循環(huán)需要填充Cache13次，訪問(wèn)Cache195-13=182次，總時(shí)間為200ns×13+10ns×182=4420ms。其余9次循環(huán)只需訪問(wèn)Cache195次，總時(shí)間為195×10ns×9=17550ns。故平均訪問(wèn)時(shí)間為（17550ns+4420ns）/10=2197ns。35、解析：假設(shè)x=+13/128其二進(jìn)制形式可以表示為：x=0.0001101000。定點(diǎn)數(shù)表示：x=0.0001101000。浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化表示：x=0.1101000000×2-11"。定點(diǎn)機(jī)中：[x]原=[x]補(bǔ)=[x]反=0.0001101000。浮點(diǎn)機(jī)中：[x]原=1，0011；0.1101000000。[x]補(bǔ)=1，1101；0.1101000000。[x]反=1，1100；0.1101000000。36、解析：1）假設(shè)采用程序查詢方式，則可算出硬盤(pán)每秒進(jìn)行查詢的次數(shù)為：1MB/4B=250K次，而查詢250K次需要的時(shí)鐘周期數(shù)為250K×100=25000K，則可算出CPU為1/0查詢所花費(fèi)的時(shí)間比率為25000×10002）假設(shè)采用中斷方法進(jìn)行控制，每傳送一個(gè)字需要的時(shí)間為4B1MB/s=4μs的開(kāi)銷(xiāo)為100個(gè)時(shí)鐘周期，還得先計(jì)算出時(shí)鐘周期，即150MHz=0.02s。所以，每次傳輸?shù)?0MHz開(kāi)銷(xiāo)為2μs，故CPU為傳輸硬盤(pán)數(shù)據(jù)花費(fèi)的時(shí)間比率為3）：可算得每秒傳輸次數(shù)1MB/4KB=250次，所以CPU為傳輸硬盤(pán)數(shù)據(jù)花費(fèi)的時(shí)間比率為1000+500六、綜合題37、解析：1）寄存器R1存儲(chǔ)的是134，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為10000110B，即86H。寄存器R5存儲(chǔ)的是x-y的內(nèi)容，x-y=-112，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為10010000B，即90H。寄存器R6存儲(chǔ)的是x+y的內(nèi)容，x+y=380，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為101111100B（前面的進(jìn)位含棄），即7CH。由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，因此無(wú)符號(hào)整數(shù)能表示的范圍為0～255，而x+y=380，故溢出。2）m二進(jìn)制表示為10000110B，由于m是int型，因此最高位為符號(hào)位，可以得出m的原碼為11111010（對(duì)10000110除符號(hào)位取反加1），即-122。同理，n的二進(jìn)制表示為11110110B，故n的原碼為10001010，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制為-10。因此，k1=-122-（-10）=-112。3）參考答案：可以利用同一個(gè)加法器及輔助電路實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闊o(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)都是以補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)，所以運(yùn)算規(guī)則都是一樣的。但有一點(diǎn)需要考慮，由于無(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)的表示范圍是不一樣的，因此需要設(shè)置不