2022年南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)《計(jì)算機(jī)組成原理》科目期末試卷B(有答案)

2022年南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)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、下列關(guān)于頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的論述，正確的是（）。

A.根據(jù)程序的模塊性，確定頁(yè)面大小

B.可以將程序放置在頁(yè)面內(nèi)的任意位置

C可以從邏輯上極大地?cái)U(kuò)充內(nèi)存容量，并且使內(nèi)存分配方便、利用率高

D.將正在運(yùn)行的程序全部裝入內(nèi)存

2、下列關(guān)于Cache和虛擬存儲(chǔ)器的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的有（）。

I.當(dāng)Cache失效（即不命中）時(shí)，處理器將會(huì)切換進(jìn)程，以更新Cache中的內(nèi)容

II.當(dāng)虛擬存儲(chǔ)器失效（如缺頁(yè)）時(shí)，處理器將會(huì)切換進(jìn)程，以更新主存中的內(nèi)容IILCache

和虛擬存儲(chǔ)器由硬件和OS共同實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)用程序員均是透明的

IV.虛擬存儲(chǔ)器的容量等于主存利輔存的容量之和

A.LIIV

B.W、V

c.L口、in

D.Lm.IV

3、若浮點(diǎn)數(shù)用補(bǔ)碼表示，則判斷運(yùn)算結(jié)果為規(guī)格化數(shù)的方法是（〉。

A.階符與數(shù)符相同，則為規(guī)格化數(shù)

B,小數(shù)點(diǎn)后第一位為1,則為規(guī)格化數(shù)

C.數(shù)符與小數(shù)點(diǎn)后第1位數(shù)字相異，則為規(guī)格化數(shù)

D.數(shù)符與小數(shù)點(diǎn)后第1位數(shù)字相同，則為規(guī)格化數(shù)

4、信息序列16位，若想構(gòu)成能糾正一位錯(cuò)、發(fā)現(xiàn)兩位錯(cuò)的海明碼，至少需要加（）位

校驗(yàn)位。

A.4B,5C.6D,7

5、設(shè)x為整數(shù)，岡衿=I.X1X2X3X4X5,若要x<?16,xi~X5應(yīng)滿(mǎn)足的條件是（）-

A.Xi~X5至少有一個(gè)為1

B.X1必須為1,X2~Xs至少有一個(gè)為1

C.X1必須為0,X2~X5至少有一個(gè)為1

D.X1必須為OX2~X5任意

6、某總線(xiàn)共有88根信號(hào)線(xiàn)，其中數(shù)據(jù)總線(xiàn)為32根，地址總線(xiàn)為20根，控制總線(xiàn)36

根，總線(xiàn)工作頻率為66MHz、則總線(xiàn)寬度為（），傳輸速率為（）

A.32bit264MB/SB.20bit254MB/SC.20bit264MB/SD.32bit254MB/S

7、下列關(guān)于總線(xiàn)說(shuō)法中，正確的是（）

I.使用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)減少了信息傳輸量

IL使用總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息和地址信息可以同時(shí)傳送

in.使用總結(jié)結(jié)構(gòu)可以提高信息的傳輸速度

IV.使用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線(xiàn)的條數(shù)

A.LII,IIIB.II,in,IVC.ID,IVD.只有I

8、假設(shè)基準(zhǔn)程序A在某計(jì)算機(jī)上的運(yùn)行時(shí)間為1006,其中90s為CPU時(shí)間，其余為/O

時(shí)間。若CPU速度提高50%,V/O速度不變，則運(yùn)行基準(zhǔn)程序A所耗費(fèi)的時(shí)間是（）。

A.55SB.60SC.65SD.70S

9、計(jì)算機(jī)（）負(fù)責(zé)指令譯碼。

A,算術(shù)邏輯單元民控制單元（或者操作碼譯碼器）C存儲(chǔ)器電路D,輸入/輸出譯碼電路

10、若每個(gè)漢字用16乂16的點(diǎn)陣表示，7500個(gè)漢字的字庫(kù)容量是（）

A.16KBB.240KBC.320KBD.IMB

11、若磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為7200r/min,平均尋道時(shí)間為8ms,每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，則

訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)扇區(qū)的平均存取時(shí)間大約是（）.

A.8.1msB.12.2msC.16.3msD.20.5ms

12、關(guān)于微指令操作控制字段的編碼方法，下面敘述正確的是（）。

A.直接編碼、字段間接編碼法和字段直接編碼法都不影響微指令的長(zhǎng)度

B.一般情況下，直接編碼的微指令位數(shù)最多

C.一般情況下，字段間接編碼法的微指令位數(shù)最多

D.一般情況下，字段直接編碼法的微指令位數(shù)最多

13、單周期處理器中所有指令的指令周期為一個(gè)時(shí)鐘周期。下列關(guān)于單周期處理器的敘述

中，錯(cuò)誤的是（）。

A.可以采用單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通路

B.處理器時(shí)鐘頻率較低

C在指令執(zhí)行過(guò)程中控制信號(hào)不變

D.每條指令的CPI為1

14、某計(jì)算機(jī)主存空間為4GB,字長(zhǎng)為32位，按字節(jié)編址，采用32位定長(zhǎng)指令字格式。

若指令按字邊界對(duì)齊存放，則程序計(jì)數(shù)器（PC）和指令寄存器（IR）的位數(shù)至少分別是

（）O

A.30,30B30,32C32,30D32,32

15、假設(shè)變址寄存器R的內(nèi)容為容OOH,指令中的形式地址為2000H：地址1000H中

的內(nèi)容為2000H,地址2000H中的內(nèi)容為3000H,地址3000H中的內(nèi)容為4000H,

則變址尋址方式下訪(fǎng)問(wèn)到的操作數(shù)是（）。

A.1000HB.2000HC3000HD.4000H

二、填空題

16、一位十進(jìn)制數(shù)，用BCD碼表示需位二進(jìn)制碼，用ASCH碼表示需位二進(jìn)

制碼。

17、總線(xiàn)仲裁部件通過(guò)采用策略或策略，選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總線(xiàn)

的下次，接管總線(xiàn)控制權(quán)。

18、多媒體CPU是帶有技術(shù)的處理器。它是一種技術(shù)，特別適合于圖像

數(shù)據(jù)處理。

19、形成指令尋址的方式，稱(chēng)為指令尋址方式，有順序?qū)ぶ泛蛯ぶ穬煞N，使用

來(lái)跟蹤。

20、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。

21、閃速存儲(chǔ)器特別適合于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，被譽(yù)為而成為代替磁盤(pán)的一

種理想工具.

22、計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類(lèi)：一類(lèi)叫,另一類(lèi)叫操作系統(tǒng)屬于

_______類(lèi)，

23、CPU能直接訪(fǎng)問(wèn)和,但不能直接訪(fǎng)問(wèn)磁盤(pán)和光盤(pán)。

24、閃速存儲(chǔ)器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及能力，因此作為用

于便攜式電腦中。

25、流水CPU中的主要問(wèn)題是相關(guān)，相關(guān)和相關(guān)；為此需要

采用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，才能保證沈水暢通而不斷流。

三、名詞解釋題

26、指令:

27、控制存儲(chǔ)器的容量

28、MIDI：

29、訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間:

四、簡(jiǎn)答題

30、什么叫機(jī)器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為什么說(shuō)指令系統(tǒng)與機(jī)器的主要功能以及與硬件

結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系？

31、在字符顯示器中，何時(shí)訪(fǎng)問(wèn)一次字符發(fā)生器？其地址碼如何形成?

32、能不能說(shuō)CPU的主頻越快，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度就越快？為什么?

33、I/O設(shè)備有哪些編址方式，各有何特點(diǎn)?

五、計(jì)算題

34、假設(shè)磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min,分8個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)存儲(chǔ)1KB,主存與磁

盤(pán)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送的寬度為16位（即每次傳送16位）。假設(shè)一條指令最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)

間為25s。

試問(wèn)：是否可采用一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)響應(yīng)DMA請(qǐng)求的方案，為什么？若不行，

應(yīng)采用什么方案？

35、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(fǎng)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(fǎng)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？

36、某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min,共有4個(gè)記錄面，5道/mm,每道記錄信息

為12288B,最小磁道直徑為230mm,共有275道。試問(wèn)，

1）磁盤(pán)存儲(chǔ)器的容量是多少？

2）最高位密度與最低位密度是多少？

3）磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率是多少？

4）平均等待時(shí)間是多少？

5）給出一個(gè)磁盤(pán)地址格式方案。

六、綜合題

37、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(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器M、結(jié)果寫(xiě)回寄存器WB,流水線(xiàn)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(xiě)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(chēng)指令的;【角楙式指令功能

加法拊令A(yù)DDRs.Rd(lUHRdHRd

。術(shù)左移SHLRd2*(RdLKd

算術(shù)不移SHRRd(RdV2-Rd

取數(shù)指令LOADRd.mem(mem)-Rd

存收指令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(xiàn)，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、⑶和［b］。該語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列如下，其在指令流水線(xiàn)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

一間般元

行今

12345678910II121314

IIIFIDEXMWB

12IF(DEXMWB

13IEIDEXMWB

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(huà)出這條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列及其在流水線(xiàn)中的執(zhí)行過(guò)程示意圖。

38、寫(xiě)出一個(gè)定點(diǎn)8位字長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)在下列情況中所能表示的真值（數(shù)值）范圍:

1）不帶符號(hào)數(shù)表示。

2）原碼表示。

3）補(bǔ)碼表示。

4）反碼表示。

5）移碼表示。

39、1）指令中一般含有哪些字段？分別有什么作用？如何確定這些字段的位數(shù)？

2）某機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)和存儲(chǔ)字長(zhǎng)均為16位，指令系統(tǒng)共能完成50種操作，采

用相對(duì)尋址、間接尋址、直接尋址。試問(wèn)：

①指令格式如何確定？各種尋址方式的有效地址如何形成？

②在①中設(shè)計(jì)的指令格式，能否增加其他尋址方式？試說(shuō)明理由。

參考答案

一、選擇題

1、C

2、D

3、C

4、C

5、D

6、A

7、D

8、D

9、B

10、B

11、B

12、B

13、A

14、B

15、D

二、填空題

16、47

17、優(yōu)先級(jí)公平主方

18、MMX多媒體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)

19、跳躍程序計(jì)數(shù)器

20、并行串行復(fù)用

21、便攜式固態(tài)盤(pán)

22、系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件

23、cache主存

24、瞬時(shí)啟動(dòng)固態(tài)盤(pán)

25、資源數(shù)據(jù)控制

三、名詞解釋題

26、指令：

是一種經(jīng)過(guò)編碼的操作命令，它指定需要進(jìn)行的操作，支配計(jì)算機(jī)中的信息傳遞以及主機(jī)

與輸入輸出設(shè)備之間的信息傳遞，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)軟件的基本元素。

27、控制存儲(chǔ)器的容量

取決于指令的數(shù)量，每條指令的微程序長(zhǎng)度和微指令代碼的利用率Q

28、MIDI：

音樂(lè)器材數(shù)字化接口，規(guī)定電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)之間傳遞信息的方式。

29、訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間：

從啟動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器操作到操作完成的時(shí)間。

四、簡(jiǎn)答題

30、答：人們習(xí)慣把每一條機(jī)器語(yǔ)言的語(yǔ)句稱(chēng)為機(jī)器指令，而乂將全部機(jī)器指令的集合稱(chēng)

為機(jī)器的指令系統(tǒng)。

31、答：（1）每當(dāng)點(diǎn)（列）計(jì)數(shù)器一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)后，就訪(fǎng)問(wèn)一次緩沖存儲(chǔ)器，然后緊跟

著訪(fǎng)問(wèn)一次字符發(fā)生器。（2）由緩沖存儲(chǔ)器讀出的字符代碼作為高位地址。（3）線(xiàn)（行）

計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值作為低位地址。

32、答：不能說(shuō)機(jī)器的主頻越快，機(jī)器的速度就越快。因?yàn)闄C(jī)器的遠(yuǎn)度不僅與主頻有關(guān)，

還與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，時(shí)序分配方案、ALU運(yùn)算能力、指令功能強(qiáng)弱等多種因素有關(guān)，要看

綜合效果,

33、答：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。統(tǒng)一編址是在主存地址中劃出一定的范圍作為I/O地址，

這樣通過(guò)訪(fǎng)存指令即可實(shí)現(xiàn)對(duì)1/0的訪(fǎng)問(wèn)。但主存的容量相應(yīng)減少了。獨(dú)立編址，I/O地

址和主存是分開(kāi)的，I/O地址不占主存空間，但訪(fǎng)存需專(zhuān)門(mén)的I/O指令。

五、計(jì)算題

34、解析；磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000r/min,即50r/s。每轉(zhuǎn)傳送的數(shù)據(jù)為

8xlKB=8KB,所以數(shù)據(jù)傳輸率為8KBx50r/s=400KB/s.l6位數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間=16

位/（400KB/S）=2B/（400KB/S）=5必。由于5必遠(yuǎn)小于25s,因此不能采用一

條指令執(zhí)行結(jié)束響應(yīng)DMA的請(qǐng)求方案。應(yīng)采用每個(gè)CPU機(jī)器周期末查詢(xún)及響應(yīng)

DMA的請(qǐng)求方案。

35、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

生存字塊標(biāo)記2位Cache7塊地址8位字塊內(nèi)地址4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（ache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位置的字均未命中,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/（195x10）=99.3%。

3）第一次循環(huán)需要填充Cachel3次，訪(fǎng)問(wèn)Cache19513=182次，總時(shí)間為

200nsxl3+10nsxl82=4420mso其余9次循環(huán)只需訪(fǎng)問(wèn)Cachel95次，總時(shí)間為

故平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間為

195xl0nsx9=17550ns<.（17550ns+4420ns）/10=2197nso

36、解析：

1）每道記永信息容最二12288B,每個(gè)記錄面信息容量=275xl2288B,共有4個(gè)記

求面，所以磁盤(pán)存儲(chǔ)器的容量=4x275xl2288B=13516800B.

2）假設(shè)最高位密度為Di（即最內(nèi)圈磁道的位密度），Di二每道信息量；內(nèi)圈圓周

長(zhǎng)二12288B：（7TX最小磁道直徑）=17B/mm。假設(shè)最低位密度為D2（即最外圈

磁道的位密度），最大磁道半徑二最小磁道半徑+（275+5）

二115mm+55mm=170mm.故D2;每道信息員《夕卜圈閱周長(zhǎng)二12288B+（花x最

小磁道直徑）=11.5B/mm.

3）磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率C二轉(zhuǎn)速x每道信息容量，轉(zhuǎn)速r=3000/60r/s=50r/s.每道信息

容量=12288B,故C=50xl2288B=614400B/s

4）平均等待時(shí)間=；=總7=1006

2r2x50r/s

5）磁盤(pán)地址格式為；柱面（磁道）號(hào)，磁頭（盤(pán)面）號(hào)，扇區(qū)號(hào).因?yàn)槊總€(gè)記錄

面有275個(gè)磁道，故磁道號(hào)占％,又因?yàn)橛?個(gè)記錄面，故盤(pán)面號(hào)占2位。假定每

個(gè)扇區(qū)記錄1024個(gè)字節(jié)，則需要1288B三1024B=12個(gè)扇區(qū)，扇區(qū)號(hào)占4位.

六、綜合題

37、解析;

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

加L可以求得岡補(bǔ)=1111110U1111111B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"SHRR1”,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：1111111011111111B,

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條指令都只需耍一個(gè)時(shí)

鐘周期就可以輸出結(jié)果，所以至少需要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]〃將冏單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R1中

12LOADR2,[b]〃將⑹單元中的內(nèi)容取出，送入寄存器R2中

13ADDRI,R2〃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，送入岡中

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)I、12的結(jié)果分別寫(xiě)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/——————