2021年湘潭大學(xué)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷A(有答案)

2021年湘潭大學(xué)網(wǎng)絡(luò)工程專業(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SRAM芯片，其容量為512乂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.19

2、某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)由Cache一主存系統(tǒng)構(gòu)成，Cache的存取周期為10ms,主存的

存取周期為50ms。在CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，Cache完成存取的次數(shù)為4800次，主存

完成的存取次數(shù)為200次，該Cache一主存系統(tǒng)的效率是()。

【注：計(jì)算機(jī)存取時(shí)，同時(shí)訪問(wèn)Cache和主存，Cache訪問(wèn)命中，則主存訪問(wèn)失效；

Cache訪問(wèn)未命中，則等待主存訪問(wèn)】

A.0.833B.0.856C.0.958D.0.862

3、假設(shè)有7位信息碼010101,則低位增設(shè)偶校驗(yàn)位后的代碼和低位增設(shè)奇校驗(yàn)位后的

代碼分別為()，

A.0110101001101010B.010101001101011

C.0110101101101010D,0110101101101011

4、某機(jī)字長(zhǎng)8位，含一位數(shù)符，采用原碼表示，則定點(diǎn)小數(shù)所能表示的非零最小正數(shù)為

()

A.2-9B.2-8C.27D26

5、假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中傳送采用偶校驗(yàn)碼，當(dāng)收到的數(shù)據(jù)位為10101010時(shí)，則可以得出結(jié)論

()

A.傳送過(guò)程中未出錯(cuò)B.W現(xiàn)偶數(shù)位錯(cuò)

C.出現(xiàn)奇數(shù)位錯(cuò)D.未出錯(cuò)或出現(xiàn)偶數(shù)位錯(cuò)

6、總線的通信控制主要解決（：?jiǎn)栴}。

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C

7、中斷判優(yōu)邏輯和總線仲裁方式相類似，下列說(shuō)法中，正確的是（）o

L在總線仲裁方式中，獨(dú)立請(qǐng)求方式響應(yīng)時(shí)間最快，是以增加處理器開(kāi)銷和增加控制線數(shù)

為代價(jià)的

n.在總線仲裁方式中計(jì)數(shù)器查詢方式，若每次計(jì)數(shù)都從"0"開(kāi)始，則所有設(shè)備使用總線

的優(yōu)先級(jí)相等

in.總線仲裁方式一般是指I/O設(shè)備爭(zhēng)用總線的判優(yōu)方式，而中斷判優(yōu)方式一般是指I/O設(shè)

備爭(zhēng)用CPU的判優(yōu)方式

IV.中斷判優(yōu)邏輯既可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，

A.LnB.I,m,ivc.i,n,ivD.I,IV

8、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(duì)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CPI為102,左移指令的CPI為z,P的執(zhí)行時(shí)間是Pw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(wàn)B.400萬(wàn)C.800萬(wàn)D.1600萬(wàn)

9、下列關(guān)于計(jì)算機(jī)操作的單位時(shí)間的關(guān)系中，正確的是（）。

A.時(shí)鐘周期〉指令周期,CPU周期

B希令周期CPU周期〉時(shí)鐘周期

C.CPU周期》指令周期＞時(shí)鐘周期

D.CPU周期》時(shí)鐘周期》指令周期

10、下列不屬于微指令結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)是（）。

A.提高微程序的執(zhí)行速度

B,提高微程序設(shè)計(jì)的靈活性

C.縮短微指令的長(zhǎng)度

D,增大控制存儲(chǔ)器的容量

11＞下列說(shuō)法中，正確的是（）。

A.加法指令的執(zhí)行周期一定要訪存

B.加法指令的執(zhí)行周期一定不要訪存

C.指令的地址碼給出存儲(chǔ)器地址的加法指令，在執(zhí)行周期一定要訪存

D.指令的地址碼給出存儲(chǔ)器地址的加法指令，在執(zhí)行周期一定不需要訪存

12、在通用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的二地址指令中，操作數(shù)的物理位置可安排在（）Q

I.一個(gè)主存單元和緩沖存儲(chǔ)器

II.兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器

in.一個(gè)主存單元和一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器

IV.一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和一個(gè)控制存儲(chǔ)器

V.一個(gè)主存單元和一個(gè)外存單元

an、m.ivB.in、nCLn、mD.Ln、m、v

13、下列關(guān)于一地址指令的說(shuō)法正確的是（）。

A,只有一個(gè)操作數(shù)

B.一定有兩個(gè)操作數(shù)，其中一個(gè)是隱含的，完成功能（A）OP（ACC）

C如果有兩個(gè)操作數(shù)，則兩個(gè)操作數(shù)相同，完成功能（A）OP（A）

D.可能有兩個(gè)操作數(shù)，也可能只有一個(gè)操作數(shù)

14、某機(jī)有4級(jí)中斷，優(yōu)先級(jí)從高到低為1-2-3-4。若將優(yōu)先級(jí)順序修改，修改后1

級(jí)中斷的屏蔽字為1011,2級(jí)中斷的屏蔽字為1111.3級(jí)中斷的屏蔽字為0011,4級(jí)中

斷的屏蔽字為0001，則修改后的優(yōu)先順序從高到低為（）e

A.3T2-1-4

B.1—3—4T2

（3.2一1-3-4

口.2-37-4

15、在獨(dú)立編址的方式下，存儲(chǔ)單元和I/O設(shè)備是靠（）來(lái)區(qū)分的。

A.不同的地址碼

B.不同的地址線

（:.不同的指令

D.不同的數(shù)據(jù)線

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、運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能是：,

19外圍設(shè)備大體分為輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，設(shè)備，設(shè)備，

設(shè)備五大類。

20、多個(gè)用戶共享主存時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)提供。通常采用的方法是保護(hù)和

保護(hù)，并用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

21、CPU能直接訪問(wèn)和但不能直接訪問(wèn)磁盤和光盤。

22、尋址方式按操作數(shù)的物理位置不同，多使用______型和_______型，前者比后者執(zhí)行

速度快。

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、尋址方式按操作數(shù)的物理位置不同，多使用_______型和_______型，前者比后者執(zhí)

行速度快，

25、目前的CPU包括、和cache、

三、名詞解釋題

26、容量：

27、調(diào)相制PM；

28、相對(duì)轉(zhuǎn)移:

29、控制存儲(chǔ)器:

四、簡(jiǎn)答題

30、I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息時(shí)，共有哪幾種控制方式。簡(jiǎn)述他們的特點(diǎn)。

31、什么是串行總線？什么是并行總線？試比較它們的應(yīng)用場(chǎng)合。

32、什么是CISC?CISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？

33、什么是指令周期？指令周期是否有一個(gè)固定值？為什么?

五、計(jì)算題

34、一個(gè)16Kxl6位的存儲(chǔ)器，有IKx4位的DRAM芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由64*64構(gòu)成,

試問(wèn)：

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(chǔ)器刷新一遍最少用多少個(gè)存儲(chǔ)周期？設(shè)

存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)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、假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為16位，其中階碼6位（包含兩位階符）,尾數(shù)10位（包含

兩位數(shù)符）。已知十進(jìn)制數(shù)x=125,尸-18.125,試計(jì)算［x-y］訃。（其結(jié)果用二進(jìn)

制真值表示，舍入時(shí)采用。舍I入法）。

36、某彩色圖形顯示器，屏幕分辨率為640像素x480像素，共有4色、16色、256

色和65536色4種顯示模式。

1）試給出每個(gè)像素的顏色數(shù)m和每個(gè)像素所占用存儲(chǔ)器的比特?cái)?shù)n之間的關(guān)系。

2）顯示緩沖存儲(chǔ)器的容量是多少?

六、綜合題

37、用16Kxi6位的SRAM芯片構(gòu)成64Kx32位的存儲(chǔ)器。要求畫出該存儲(chǔ)器的組

成邏輯框圖。

38、某16位計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示，數(shù)據(jù)Cache和指令Cache分離。

表5-6給出了指令系統(tǒng)中部分指令格式，其中Rs和Rd表示寄存器，mem表示存儲(chǔ)

單元地址，（x）表示寄存器x或存儲(chǔ)單元x的內(nèi)容。

該計(jì)算機(jī)采用5段流水方式執(zhí)行指令，各流水段分別是取指IF、譯碼/讀寄存器ID、

執(zhí)行/計(jì)算有效地址EX、訪問(wèn)存儲(chǔ)器M、結(jié)果寫回寄存器WB,流水線采用"按序

發(fā)射，按序完成“方式，沒(méi)有采用轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)處理數(shù)據(jù)相關(guān)，并且同一寄存器的讀和

寫操作不能在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

1）若int型變量x的值為-513,存放在寄存器RI中,則執(zhí)行指令"SHRRI"后，R1

的內(nèi)容是多少？要求用十六進(jìn)制表示，

指令系統(tǒng)中部分指令格式

名稱指令的;【超格式指令功能

加法指今ADDRs.Rd(RsHRd)-Rd

。術(shù)東移SHLRd2,(RdLRd

算術(shù)布移SHRRd(RdV2-Rd

取數(shù)指令LOADRd.mem(mem)-Rd

自收指令STORERs.mcm(Rs)-*mem

2）若某個(gè)時(shí)間段中，有連續(xù)的4條指令進(jìn)入流水線，在其執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生任

何指令段阻塞，則執(zhí)行這4條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)為多少？

3）若高級(jí)語(yǔ)言程序中某賦值語(yǔ)句為x=a+b,x、a和b均為int型變量，它們的存

儲(chǔ)單元地址分別為岡、同和［b］。該語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列如下，其在指令流水線中

的執(zhí)行過(guò)程見(jiàn)表

IILOADRI,[a]

12L0ADR2,[b]

13ADDRI?R2

14STORER2,[x]

指令序列的執(zhí)行過(guò)程

時(shí)向單元

12345678910II121314

11IFIDEXMWB

12IFIDEXMWB

13IFIDEXMWB

14IFIDEXMWB

這4條指令執(zhí)行過(guò)程中，13的ID段和14的IF段被阻塞的原因各是什么？

4）若高級(jí)語(yǔ)言程序中某賦值語(yǔ)句為x=2*x+a,x和a均為unsignedint型變量，它

們的存儲(chǔ)單元地址分別表示為［xJ、［a］。執(zhí)行這條語(yǔ)句至少需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？

要求模仿表畫出這條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列及其在流水線中的執(zhí)行過(guò)程示意圖。

39、一條雙字長(zhǎng)的取數(shù)指令（LDA）存于存儲(chǔ)器的200和201單元，其中第一個(gè)字

為操作碼OP和尋址特征M,第二個(gè)字為形式地址A。假設(shè)PC當(dāng)前值為200（還沒(méi)

有取該條雙字長(zhǎng)指令），變址寄存器IX的內(nèi)容為100,基址寄存器的內(nèi)容為200,

存儲(chǔ)器相關(guān)單元的內(nèi)容見(jiàn)表。

存儲(chǔ)器相關(guān)單元的內(nèi)容

地址201300400401500501502700

內(nèi)容300400700501600700900401

表的各列分別為尋址方式，該尋址方式下的有效地址以及取數(shù)指令執(zhí)行結(jié)束后累加

器ACC的內(nèi)容（ACC中存放的其實(shí)就是有效地址對(duì)應(yīng)的操作數(shù)），試補(bǔ)全表.

尋址方式有效地址EA累加器ACC的內(nèi)容

立即尋址—?300

直接尋址

間接尋址

相對(duì)尋址

變址尋址

基址尋址

先變址后問(wèn)址

先間址后變址

參考答案

一、選擇題

1、D

2、D

3、B

4、C

5、D

6、D

7、B

8、B

9、B

10、D

11、C

12、B

13、D

14、C

15、C

二、填空題

16、流水CISC

17、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件

18、算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算

19、外存數(shù)據(jù)通信過(guò)程控制

20、存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)域訪問(wèn)方式

21、cache主存

22、RRRS

23、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件

24、RRRS

25、控制器運(yùn)算器

三、名詞解釋題

26、容量,

是衡最容納信息能力的指標(biāo)。

27、調(diào)相制PM：

一種磁盤信息記錄方式，在一個(gè)磁化元的中間位置，利用電流相位的變化進(jìn)行寫1或?qū)?。

28、相對(duì)轉(zhuǎn)移：

一種形成轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址的方式，轉(zhuǎn)移指令的目標(biāo)指令地址是由PC寄存器的值加上一個(gè)偏

移量形成的。

29、控制存儲(chǔ)器:

微程序型控制器中存儲(chǔ)微指令的存儲(chǔ)器，通常是ROM。

四、簡(jiǎn)答題

30、答：五種：1.程序查詢方式是由CPU通過(guò)程序不斷查詢I/O設(shè)備是否已做好準(zhǔn)備，

從而控制I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息。2.程序中斷方式倘若CPU在啟動(dòng)I/O設(shè)備后，不查詢

設(shè)備是否已準(zhǔn)備就緒，繼續(xù)執(zhí)行自身程序，只是當(dāng)I/O設(shè)備準(zhǔn)備就緒并向CPU發(fā)出中斷

請(qǐng)求后予以響應(yīng)，這將大大提高CPU的工作效率。3.直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA）主存

與I/O設(shè)備之間有一條數(shù)據(jù)通路，主存與I/O設(shè)備交換信息時(shí)，無(wú)需調(diào)用中斷服務(wù)程序

4.1/0通道方式、5.1/0處理機(jī)方式

31、答：采用一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸?shù)姆Q為串行總線：并行總線采用多條線路進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù):

串行總線使用于較長(zhǎng)的距離傳輸；并行總線適用于距離較短的高速傳輸；

32、答：CISC是復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的英文縮寫。其特點(diǎn)是：⑴指令系統(tǒng)復(fù)雜龐大，指

令數(shù)目一般多達(dá)2,3百條。⑵尋址方式多⑶指令格式多⑷指令字長(zhǎng)不固定（5）可訪存指

令不加限制⑹各種指令使用頻率相差很大⑺各種指令執(zhí)行時(shí)間相差很大⑻大多數(shù)采用微程

序控制器

33、答；指令周期是指取出并執(zhí)行完一條指令所需的時(shí)間。由于計(jì)算機(jī)中各種指令執(zhí)行所

需的時(shí)間差異很大，因此為了提高CPU運(yùn)行效率，即使在同步控制的機(jī)器中，不同指令

的指令周期長(zhǎng)度都是不一致的，也就是說(shuō)指令周期對(duì)于不同的指令來(lái)說(shuō)不是一個(gè)固定值。

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(chǔ)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=31,25g可取的刷新間隔為3"s。

2）如果采用集中刷新方式，則存儲(chǔ)器刷新一遍最少用64個(gè)存儲(chǔ)周期，因?yàn)榇鎯?chǔ)器

的存儲(chǔ)周期為0.5必，則〃死區(qū)"=0.5心x64=32.s,〃死時(shí)間

率”=32MS/2000MSX100%=I.6%O

35、64.解析：首先將x和y轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)

x=125=0.11111010x2011

y=-18.125=-0.10010001x20101

由于jx=00,0111,因此［jx］產(chǎn)00,0111,同理［4］產(chǎn)11,1011故

Ux］產(chǎn)00,0111；00.11111010

［-jy］n=00,0101；11.01101111

下面可以按照5個(gè)步驟來(lái)做：

1）對(duì)階。求階差：

［明產(chǎn)瓜］曠同產(chǎn)瓜］補(bǔ)+卜用仆。=oooiu+iiiou=ooooio

所以y的階碼要低2,故應(yīng)該y向X對(duì)齊，y尾數(shù)需耍右移兩位，階碼加2,如下:

［y］后000111,11.110110112）

2）尾數(shù)求差。

00.11111010

+00.00100101（這里加的是y尾數(shù)的負(fù)數(shù)補(bǔ)碼）

01.00011111

即［x-y］撲二00,0111；Ol.OOOlllllo

3）規(guī)格化。尾數(shù)出現(xiàn)01.XXX...X,說(shuō)明需要右規(guī)一次即可，階碼加L最后

可得

［x-y］產(chǎn)00,1000；00.100011111（加了下畫線的1為右規(guī)丟棄的1）

4）舍入處理。山于右規(guī)低位丟L因此尾數(shù)末位加L即尾數(shù)變?yōu)?/p>

00.10010000c

5）溢出判斷。最后階符為00,沒(méi)有溢出，最后應(yīng)將［x-y］產(chǎn)001000,

00.10010000轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制真度即500

x-y=0.10010000x200100C=0.10010000x28=10010000

36、解析:

1)在圖形方式中，每個(gè)屏幕上的像素都由存儲(chǔ)器中的存消單元的若干比特

指定其顏色。每個(gè)像素所占用的內(nèi)存位數(shù)決定于能夠用多少種顏色表示一個(gè)像素。

表示每個(gè)像素的顏色數(shù)m和每個(gè)像素占用的存儲(chǔ)器的比特?cái)?shù)n之間的關(guān)系由下面的

公式給出：

n=log2m

2)由于顯示緩沖存儲(chǔ)器的容量應(yīng)按照最高灰度(65536色)設(shè)計(jì)，故容量

為640乂480乂(log265536)bit/8=614400B^615KB

六、綜合題

37、解析：所需芯片總數(shù)(64Kx32)/(16Kxl6)」8片，因此存儲(chǔ)器可分為4

個(gè)模塊(圖中用橢圓標(biāo)示出來(lái)了)，每個(gè)模塊16Kx32位，各模塊通過(guò)A15、

A14進(jìn)行2-4譯碼

38、解析:

1）x的值為?513,可求得岡小1000001000000001B,除符號(hào)位外，各位取反

加1.可以求得岡補(bǔ)=111111011111轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制表示為,FDFFHo可

以得到，指令執(zhí)行前R1中存放的內(nèi)容為：FDFFHo執(zhí)行指令"SHRRV,表示將

寄存器RI的內(nèi)容算術(shù)右移1位，右移1位之后的結(jié)果為：1111111011111U1B,

將其轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制表示為：FEFFH,所以，執(zhí)行指令"SHRRI"后，R1的內(nèi)容

是FEFFH。

2）除了第1條指令需要5個(gè)時(shí)鐘周期輸出結(jié)果外，后面的3條指令都只需要一個(gè)時(shí)

鐘周期就可以輸出結(jié)果，所以至少需耍5+（4-1）xl=8個(gè)時(shí)鐘周期。

3）各條指令語(yǔ)句的含義如下；

IlLOADRI,[a]〃將[a]單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R1中

12LOADR2,[b]〃將同單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R2中

13ADDRLR2〃將R1和R2單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R2中

14STORER2,[x]〃將寄存器R2單元中的內(nèi)容取出，送入例中

很明顯，指令13需要指令I(lǐng)I與指令12的數(shù)據(jù)，所以存在數(shù)據(jù)相關(guān)，指令13必須等

到指令I(lǐng)L12的結(jié)果分別寫回寄存器RI和R2,才能執(zhí)行讀寄存器操作，所以13的

ID段被阻塞。另外，由于指令13在ID段被阻塞，導(dǎo)致指令14不能完成取指令操作，

因此指令14的IF段被阻塞。

4）該條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列有兩種情況，因?yàn)?x操作有加法：對(duì)應(yīng)第一種）和左

移（對(duì)，應(yīng)第二種）兩種方法實(shí)現(xiàn)

第一種第:種

11LOADRI,[x]IfLOADRI,[x]

12L0ADR2,[a]12LOADR2i[a]

13ADDRI,RI13SHLR1

14ADDRhR214ADDRI,R2

15STORER2,[x]15STORER2,[x]

對(duì)應(yīng)的執(zhí)行過(guò)程示意圖見(jiàn)表

時(shí)何單元

J指H令/—————————

1234567891011121314151617

111FIDEXMWB

12IFIDEXMWB

13IFIDEXMWB

MIFIDEXMWB

15IFIDEXMWB

綜上所述，執(zhí)行這條語(yǔ)句至少需要17個(gè)時(shí)鐘周期。

39、解析：

直接尋址：由于直接尋址的有效地址EA為形式地址本