计算机组成Lecture01

1、西安电子科技大学计算机学院计算机组成原理考研辅导第1部分 基本情况车向泉车向泉硕士研究生入学考试计算机学科考试硕士研究生入学考试计算机学科考试n考试形式和试卷结构考试形式和试卷结构1. 试卷满分及考试时间试卷满分及考试时间本试卷本试卷满分满分为为150分分，考试，考试时间时间为为180分钟分钟2. 答题方式答题方式答题方式为闭卷、笔试答题方式为闭卷、笔试3. 试卷内容结构试卷内容结构u数据结构数据结构 45分分u计算机组成原理计算机组成原理 45分分u操作系统操作系统 35分分u计算机网络计算机网络 25分分2单项单项选择题选择题；简答题简答题。应用题应用题共共2题题，共共20分分。单项单项选

2、择：选择： 每每题题2分钟分钟简答题：简答题： 每题每题4分钟分钟应用题：应用题： 每题每题12分钟分钟硕士研究生入学考试计算机学科考试硕士研究生入学考试计算机学科考试n参考书：参考书：3计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构裘雪红裘雪红 李伯成李伯成 编著编著西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社2012年年3月月硕士研究生入学考试计算机学科考试硕士研究生入学考试计算机学科考试n计算机组成与体系结构计算机组成与体系结构课程课程课件下载课件下载公共邮箱：公共邮箱：4网址：网址：帐号：帐号：密码：密码：xidian,computer3 选择选择“文件中心文件中心” 单击文件夹单击文件夹

3、下载下载西安电子科技大学计算机学院计算机组成原理考研辅导第2部分 统考试题统考往届真题统考往届真题硕士研究生入学考试计算机学科考试硕士研究生入学考试计算机学科考试6一、计算机系统概述一、计算机系统概述二、数据表示二、数据表示三、运算方法、运算器三、运算方法、运算器四、存储系统四、存储系统五、指令系统五、指令系统六、中央处理器（六、中央处理器（CPU）七、流水线、指令级并行七、流水线、指令级并行八、总线、输入八、总线、输入/输出系统输出系统九、并行体系结构九、并行体系结构n计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构考察内容考察内容一、计算机系统概述一、计算机系统概述（一）计算机发展历程（一）计算机

4、发展历程2009年选择题第年选择题第11题：题：11. 冯冯诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，放在存储器中，CPU区分它们的依据是区分它们的依据是_。(A) 指令操作码的译码结果指令操作码的译码结果(B) 指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式(C) 指令周期的不同阶段指令周期的不同阶段(D) 指令和数据所在的存储单元指令和数据所在的存储单元7一、计算机系统概述一、计算机系统概述（三）计算机性能指标（三）计算机性能指标2010年选择题第年选择题第12题题12. 下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是下列选项中，能缩短程序执行时间的措

5、施是_。. 提高提高CPU时钟频率时钟频率. 优化数据通路结构优化数据通路结构. 对程序进行编译优化对程序进行编译优化 A. 仅仅和和B. 仅仅和和 C. 仅仅和和D. 、 8一、计算机系统概述一、计算机系统概述（三）计算机性能指标（三）计算机性能指标2011年选择题第年选择题第12题题912. 下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是_。 AMIPS BCPI CIPC DMFLOPS一、计算机系统概述一、计算机系统概述（三）计算机性能指标（三）计算机性能指标2013年选择题第年选择题第12题题1012. 某计算机主频为某计算机主频为 1.2 GHz，其指

6、令分为，其指令分为 4类，它们类，它们在基准程序中所占比例及在基准程序中所占比例及 CPI下表所示。下表所示。该机器的该机器的MIPS数是数是_。 A100 B200C400 D600指令类型指令类型所占比例所占比例CPIA50%2B20%3C10%4D20%5一、计算机系统概述一、计算机系统概述（三）计算机性能指标（三）计算机性能指标2014年选择题第年选择题第12题题1112. 程序程序P在机器在机器M上的执行时间是上的执行时间是20秒，编译优化后，秒，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的执行的指令数减少到原来的70%，而，而CPI增加到原来增加到原来的的1.2倍，则倍，则P在在M上的执

7、行时间上的执行时间是是_。A. 8.4秒秒B. 11.7秒秒C. 14秒秒D. 16.8秒秒TCPU1I1CPI1TCLK20秒秒TCPU2I2CPI2TCLK 0.7I11.2CPI1TCLK0.71.2I1CPI1TCLK0.71.220秒秒 16.8秒秒一、计算机系统概述一、计算机系统概述（三）计算机性能指标（三）计算机性能指标2012年选择题第年选择题第12题题1212. 假定基准程序假定基准程序A在某计算机上的运行时间为在某计算机上的运行时间为100秒，秒，其中其中90秒为秒为CPU时间，其余为时间，其余为I/O时间。若时间。若CPU速度速度提高提高50%，I/O速度不变，则运行基准

8、程序速度不变，则运行基准程序A所耗费的所耗费的时间是时间是_。A. 55秒秒B. 60秒秒C. 65秒秒D. 70秒秒阿姆达尔（阿姆达尔（Amdahl）定律：）定律：二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（一）数制与编码（一）数制与编码1. 进位计数制及其相互转换进位计数制及其相互转换2009年选择题第年选择题第12题：题：12. 一个一个C语言程序在一台语言程序在一台32位机器上运行。程序中定位机器上运行。程序中定义了三个变量义了三个变量x、y和和z，其中，其中x和和z为为int型，型，y为为short型。型。当当x=127，y=-9时，执行赋值语句时，执行赋值语句z=x+y后，后，x、y

9、和和z的的值分别是值分别是。 Ax=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076H Bx=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFF0076H Cx=0000007FH，y=FFF7H，z=FFFF0076H Dx=0000007FH，y=FFF7H，z=00000076H 13二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（一）数制与编码（一）数制与编码1. 进位计数制及其相互转换进位计数制及其相互转换2012年选择题第年选择题第13题：题：13. 假定编译器规定假定编译器规定 int 和和 short 型长度分别为型长度分别为32位和位和16位，执行下列位，执行下列C语言语句：

10、语言语句： unsigned short x=65530; unsigned int y=x; 得到得到y的机器数为的机器数为_。A. 0000 7FFAHB. 0000 FFFAHC. FFFF 7FFAHD. FFFF FFFAH14二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（一）数制与编码（一）数制与编码2. 海明码海明码2013年选择题第年选择题第15题：题：15. 用海明码对长度为用海明码对长度为 8 位的数据进行检位的数据进行检/纠错时，若纠错时，若能纠正一位错，则校验位数至少为能纠正一位错，则校验位数至少为_。A. 2B. 3C. 4D. 515二、数据的表示和运算二、数据的表示和

11、运算（二）定点数的表示和运算（二）定点数的表示和运算2010年选择题第年选择题第13题：定点数的乘法；溢出的概念题：定点数的乘法；溢出的概念2011年选择题第年选择题第17题：无符号数减法题：无符号数减法2011年综合题年综合题43题：溢出的概念题：溢出的概念13. 假定有假定有4个整数用个整数用8位补码分别表示：位补码分别表示：r1FEH，r2F2H，r390H，r4F8H，若将运算结果存放在，若将运算结果存放在一个一个8位寄存器中，则下列运算中会发生溢出的是位寄存器中，则下列运算中会发生溢出的是。 Ar1r2Br2r3 Cr1r4 Dr2r4 16二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（

12、二）定点数的表示和运算（二）定点数的表示和运算2010年选择题第年选择题第13题：定点数的乘法；溢出的概念题：定点数的乘法；溢出的概念2011年选择题第年选择题第17题：无符号数减法题：无符号数减法2011年综合题年综合题43题：溢出的概念题：溢出的概念17. 某机器有一个标志寄存器，其中有进位某机器有一个标志寄存器，其中有进位/借位标志借位标志CF、零标志、零标志ZF、符号标志、符号标志SF和溢出标志和溢出标志OF，条件转，条件转移指令移指令bgt（无符号整数比较大于时转移）的转移条件（无符号整数比较大于时转移）的转移条件是是_。A. CF+OF=1B. SF+ZF=1C. CF+ZF=1D

13、. CF+SF=1172011年综合题年综合题43题（题（11分）分）假定在一个假定在一个8位字长的计算机中运行如下类位字长的计算机中运行如下类C程序段：程序段：若编译器时将若编译器时将8个个8位寄存器位寄存器R1R8分别配给变量分别配给变量x、y、m、n、z1、z2、k1和和k2。请回答下列问题。请回答下列问题。提示：带符号整数用补码表示。提示：带符号整数用补码表示。（1）执行上述程序段后，）执行上述程序段后，寄存器寄存器R1、R5和和R6的内容分别的内容分别是什么？（用十六进制表示）是什么？（用十六进制表示）（2）执行上述程序段后，变量）执行上述程序段后，变量m和和k1的值分别是多少？（用

14、十的值分别是多少？（用十进制表示）进制表示）（3）上述程序段涉及带符号整数加）上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加减、无符号整数加/减运算，减运算，这四种运算能否利用同一个加法器辅助电路实现？简述理由。这四种运算能否利用同一个加法器辅助电路实现？简述理由。（4）计算机内部如何判断带符号整数加）计算机内部如何判断带符号整数加/减运算的结果是否发减运算的结果是否发生溢出？上述程序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果生溢出？上述程序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出？会发生溢出？18unsigned int x=134;unsigned int y=246;int m=x;i

15、nt n=y;unsigned int z1=x-y;unsigned int z2=x+y;int k1=m-n;int k2=m+n;二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（二）定点数的表示和运算（二）定点数的表示和运算2013年选择题第年选择题第14题：题：补码的性质，加法运算，溢出的判断补码的性质，加法运算，溢出的判断14. 某字长为某字长为8位的计算机中，已知整型变量位的计算机中，已知整型变量 x、y 的机的机器数分别为：器数分别为：x补补=1111 0100，y补补=1011 0000。若整型变量若整型变量 z = 2*x + y/2，则，则 z 的机器数为的机器数为_。A. 1

16、100 0000B. 0010 0100C. 1010 1010D. 溢出溢出19二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（二）定点数的表示和运算（二）定点数的表示和运算2014年选择题第年选择题第13题：题：补码表达数的范围。补码表达数的范围。13. 若若x=103，y=-25，则下列表达式采用，则下列表达式采用8位定点补码位定点补码运算实现时，会发生溢出的运算实现时，会发生溢出的是是_。A. x+yB. -x+yC. x-yD. -x-y20二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（三）浮点数的表示和运算（三）浮点数的表示和运算1. 浮点数的表示：浮点数的表示：IEEE754 标准标准20

17、11年选择题第年选择题第13题：题：IEEE754单精度浮点数格式单精度浮点数格式13. floatfloat型数据通常用型数据通常用IEEE 754单精度浮点数格式表单精度浮点数格式表示。若编译器将示。若编译器将floatfloat型变量型变量x分配在一个分配在一个32位浮点寄位浮点寄存器存器FR1中，且中，且 x =-8.25，则，则FR1的内容是的内容是。A AC104 0000 H C104 0000 H B BC242 0000 H C242 0000 H C CC184 0000 H C184 0000 H D DC1C2 0000 HC1C2 0000 H21二、数据的表示和运算

18、二、数据的表示和运算（三）浮点数的表示和运算（三）浮点数的表示和运算1. 浮点数的表示：浮点数的表示：IEEE754 标准标准2012年选择题第年选择题第14题题: IEEE754单精度浮点数表数范围单精度浮点数表数范围14. float 类型（即类型（即IEEE754单精度浮点数格式）能表示单精度浮点数格式）能表示的最大正整数是的最大正整数是_。 A2126-2103B2127-2104C2127-2103D2128-210422二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（三）浮点数的表示和运算（三）浮点数的表示和运算1. 浮点数的表示：浮点数的表示：IEEE754 标准标准2013年选择题第

19、年选择题第13题：题：IEEE754单精度浮点数单精度浮点数13. 某数采用某数采用 IEEE754单精度浮点数格式表示为单精度浮点数格式表示为 C640 0000 H，则该数的值是，则该数的值是_。A. -1.5213B. -1.5212C. -0.5213D. -0.521223二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（三）浮点数的表示和运算（三）浮点数的表示和运算1. 浮点数的表示：浮点数的表示：IEEE754 标准标准2014年选择题第年选择题第14题：题：IEEE754单精度浮点数单精度浮点数14. float型数据常用型数据常用IEEE754单精度浮点格式表示。假单精度浮点格式表示

20、。假设两个设两个float型变量型变量x和和y分别存放在分别存放在32位寄存器位寄存器f1和和f2中，中，若若(f1)=CC90 0000H，(f2)=B0C0 0000H，则，则x和和y之间之间的关系为的关系为_。A. xy且符号且符号相同相同B. xy且符号且符号相同相同D. xy且符号不同且符号不同24二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（三）浮点数的表示和运算（三）浮点数的表示和运算2. 浮点数的加浮点数的加/减运算减运算2009年选择题第年选择题第13题：题：13. 浮点数加、减运算过程一般包括对阶、尾数运算、浮点数加、减运算过程一般包括对阶、尾数运算、规格化、舍入和判溢出等步骤

21、。设浮点数的阶码和尾规格化、舍入和判溢出等步骤。设浮点数的阶码和尾数均采用补码表示，且位数分别为数均采用补码表示，且位数分别为5位和位和7位位( (均含均含2位位符号位符号位) )。若有两个数。若有两个数X=2729/32，Y=255/8，则用，则用浮点加法计算浮点加法计算X+Y的最终结果是的最终结果是。A A00111 110001000111 1100010B B00111 0100010 00111 0100010 C C01000 001000101000 0010001D D发生溢出发生溢出25二、数据的表示和运算二、数据的表示和运算（三）浮点数的表示和运算（三）浮点数的表示和运算综

22、合：综合：的的及及2010年选择题第年选择题第14题：题：14. 假定变量假定变量i i、f f和和d d的数据类型分别为的数据类型分别为intint、floatfloat和和double(intdouble(int用补码表示，用补码表示，floatfloat和和doubledouble分别用分别用IEEE754IEEE754单精度和双精度浮点数格式表示单精度和双精度浮点数格式表示) )，已知，已知i=785i=785，f=1.5678e3f=1.5678e3，d=1.5e100d=1.5e100。若在。若在3232位机器中执行下列关位机器中执行下列关系表达式，则结果为系表达式，则结果为“真真

23、”的是的是_。 ( (I) i=(int)(float)i) i=(int)(float)i( (II) f=(float)(int)f) f=(float)(int)f( (III)f=(float)(double)f)f=(float)(double)f( (IV)(d+f)-d=f)(d+f)-d=fA. 仅仅I和和IIB. 仅仅I和和IIIC. 仅仅II和和IIID. 仅仅III和和IV 26三、存储器层次结构三、存储器层次结构（一）存储器的分类（一）存储器的分类2010年选择题第年选择题第16题：题：RAM和和ROM的区别的区别16. 下列有关下列有关RAM和和ROM的叙述中，正确的

24、是的叙述中，正确的是 。 I.RAM是易失性存储器，是易失性存储器，ROM是非易失性存储器是非易失性存储器 II. RAM和和ROM都采用随机存取方式进行信息访问都采用随机存取方式进行信息访问 III.RAM和和ROM都可用作都可用作Cache IV. RAM和和ROM都需要进行刷新都需要进行刷新 A仅仅I和和II B仅仅II和和III C仅仅I,II和和IV D仅仅II，III和和IV27三、存储器层次结构三、存储器层次结构（一）存储器的分类（一）存储器的分类2011年选择题第年选择题第14题：随机存储方式题：随机存储方式14. 下列各类存储器中，不采用随机存取方式的是：下列各类存储器中，不

25、采用随机存取方式的是： AEPROM BCDROMCDRAMDSRAM28三、存储器层次结构三、存储器层次结构（一）存储器的分类（一）存储器的分类2014年选择题第年选择题第15题：题：DRAM 特点特点15. 某某容量为容量为256MB的存储器由若干的存储器由若干4M8位的位的DRAM芯片构成，该芯片构成，该DRAM芯片的地址引脚和数据引芯片的地址引脚和数据引脚总数脚总数是是_。 A. 19B. 22C. 30D. 3629三、存储器层次结构三、存储器层次结构（三）半导体随机存取存储器：（三）半导体随机存取存储器：4. Flash存储器存储器2012年选择题第年选择题第16题：题： Flas

26、h存储器的性质存储器的性质16. 下列关于闪存（下列关于闪存（Flash Memory）的叙述中，）的叙述中，错误错误的是的是_。A信息可读可写，并且读、写速度一样快信息可读可写，并且读、写速度一样快B存储元由存储元由MOS管组成，是一种半导体存储器管组成，是一种半导体存储器C掉电后信息不丢失，是一种非易失性存储器掉电后信息不丢失，是一种非易失性存储器D采用随机访问方式，可替代计算机外部存储器采用随机访问方式，可替代计算机外部存储器30三、存储器层次结构三、存储器层次结构（四）主存储器与（四）主存储器与CPU 的连接的连接2009年选择题第年选择题第15题：存储芯片的个数题：存储芯片的个数15

27、. 某计算机主存容量为某计算机主存容量为64KB，其中，其中ROM区为区为4KB，其余为其余为RAM区，按字节编址。现要用区，按字节编址。现要用2K8位的位的ROM芯片和芯片和4K4位的位的RAM芯片来设计该存储器，芯片来设计该存储器，则需要上述规格的则需要上述规格的ROM芯片数和芯片数和RAM芯片数分别是芯片数分别是_。A1、15B2、15C1、30D2、3031三、存储器层次结构三、存储器层次结构（四）主存储器与（四）主存储器与CPU 的连接的连接2010年选择题年选择题15题：芯片地址的计算题：芯片地址的计算15. 假定用若干个假定用若干个2k4位的芯片组成一个位的芯片组成一个8k8位的

28、位的存储器，则地址存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是所在芯片的最小地址是。A0000HB0600HC0700HD0800H32三、存储器层次结构三、存储器层次结构2010年选择题第年选择题第17题：访存的过程题：访存的过程17. 下列命中组合情况中，一次访存过程中下列命中组合情况中，一次访存过程中不可能不可能发发生的是生的是。 ATLB未命中，未命中，Cache未命中，未命中，Page未命中未命中 BTLB未命中，未命中，Cache命中，命中，Page命中命中 CTLB命中，命中，Cache未命中，未命中，Page命中命中 DTLB命中，命中，Cache命中，命中，Page未命中未命

29、中33三、存储器层次结构三、存储器层次结构2010年选择题第年选择题第17题：访存的过程题：访存的过程34序号序号 TLBPage Cache说明说明1命中命中命中命中命中命中 可能可能2命中命中命中命中缺失缺失 可能可能3命中命中缺失缺失命中命中 不可能不可能4命中命中缺失缺失缺失缺失 不可能不可能5缺失缺失命中命中命中命中 可能可能6缺失缺失命中命中缺失缺失 可能可能7缺失缺失缺失缺失命中命中 不可能不可能8缺失缺失缺失缺失缺失缺失 可能可能信息不在主存，一定信息不在主存，一定也不在也不在Cache信息在主存，可能在信息在主存，可能在Cache信息不在主存，信息不在主存，TLB中肯定没有该

30、页表项中肯定没有该页表项TLB命中则页一定命命中则页一定命中，信息在主存中，信息在主存三、存储器层次结构三、存储器层次结构（六）高速缓冲存储器（六）高速缓冲存储器（Cache）Cache的基本概念的基本概念2014年选择题第年选择题第16题：哈佛结构、流水线题：哈佛结构、流水线16. 采用采用指令指令Cache与数据与数据Cache分离的主要目的分离的主要目的是是_。A. 降低降低Cache的缺失的缺失损失损失B. 提高提高Cache的的命中率命中率C. 降低降低CPU平均访存平均访存时间时间D. 减少指令流水线资源冲突减少指令流水线资源冲突35三、存储器层次结构三、存储器层次结构（六）高速缓

31、冲存储器（六）高速缓冲存储器（Cache）2. Cache 和主存之间的映射方式和主存之间的映射方式2009年选择题第年选择题第14题：题：Cache与主存间的映射方式与主存间的映射方式14. 某计算机的某计算机的Cache共有共有16块，采用块，采用2路组相联映射路组相联映射方式（即每组方式（即每组2块）。每个主存块大小为块）。每个主存块大小为32字节，按字节，按字节编址。主存字节编址。主存129号单元所在主存块应装入到的号单元所在主存块应装入到的Cache组号是组号是。A0B1C4D636三、存储器层次结构三、存储器层次结构（六）高速缓冲存储器（六）高速缓冲存储器（Cache）3. Cac

32、he 中主存块的替换算法中主存块的替换算法2009年选择题第年选择题第21题：题：Cache 的命中率的命中率21. 假设某计算机的存储系统由假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成，某和主存组成，某程序执行过程中访存程序执行过程中访存1 000次，其中访问次，其中访问Cache缺失缺失（未命中）（未命中）50次，则次，则Cache的命中率是的命中率是。A5% B9.5% C50% D95%37三、存储器层次结构三、存储器层次结构（六）高速缓冲存储器（六）高速缓冲存储器（Cache）3. Cache 中主存块的替换算法中主存块的替换算法2012年选择题第年选择题第17题：题：Cache 的

33、命中率的命中率17. 假设某计算机按字编址，假设某计算机按字编址，Cache有有4个行，个行，Cache 和主存之间交换的块大小为和主存之间交换的块大小为1个字。若个字。若Cache的内容初的内容初始为空，采用始为空，采用2路组相联映射方式和路组相联映射方式和LRU替换策略。替换策略。访问的主存地址依次为访问的主存地址依次为 0, 4, 8, 2, 0, 6, 8, 6, 4, 8 时，命时，命中中Cache的次数是的次数是_。A. 1B. 2C. 3D. 438三、存储器层次结构三、存储器层次结构17. 假设某计算机按字编址，假设某计算机按字编址，Cache有有4个行，个行，Cache 和主

34、存之间交换的块大小为和主存之间交换的块大小为1个字。若个字。若Cache的内容初的内容初始为空，采用始为空，采用2路组相联映射方式和路组相联映射方式和LRU替换策略。替换策略。访问的主存地址依次为访问的主存地址依次为 0, 4, 8, 2, 0, 6, 8, 6, 4, 8 时，命时，命中中Cache的次数是的次数是_。39地址序列地址序列04820686480000010010000010000001101000011001001000组组0块块00488008848块块1044880084组组1块块02266666块块122222三、存储器层次结构三、存储器层次结构（六）高速缓冲存储器（六

35、）高速缓冲存储器（Cache）3. Cache 中主存块的替换算法中主存块的替换算法2010年综合题第年综合题第44题：题：uCache容量计算容量计算u直接映射方式的地址计算直接映射方式的地址计算u命中率计算命中率计算4044.( (12分分) )某计算机的某计算机的主存主存地址空间大小为地址空间大小为256MB，按字节编址按字节编址。指令。指令Cache和数据和数据Cache分离，均有分离，均有8个个Cache行行，每个，每个Cache行行大小为大小为64B，数据，数据Cache采用采用直接映射直接映射方式。现有两个功能相同的程序方式。现有两个功能相同的程序A和和B，其伪代码如下所示：，其

36、伪代码如下所示：假定假定int类型数据用类型数据用32位补码位补码表示，程序编译时表示，程序编译时i，j，sum均分配在寄存器中，均分配在寄存器中，数组数组a按按行优先行优先方式存放，其方式存放，其首地址首地址为为320（十进制数）。请回答下列问题，（十进制数）。请回答下列问题，要求说明理由或给出计算过程。要求说明理由或给出计算过程。(1) 若不考虑用于若不考虑用于cache一致性维护和替换算法的控制位，则数据一致性维护和替换算法的控制位，则数据Cache的总容的总容量为多少？量为多少？(2) 数组元素数组元素a031和和a11各自所在的主存块对应的各自所在的主存块对应的Cache行号分别是多

37、少行号分别是多少（Cache行号从行号从0开始）？开始）？(3) 程序程序A和和B的数据访问的数据访问命中率命中率各是多少？哪个程序的执行时间更短？各是多少？哪个程序的执行时间更短？41int a256256int sum_array1() int i,j,sum=0; for(i=0;i256;i+) for(j=0;j256;j+) sum += aij; return sum;程序程序Aint a256256int sum_array2() int i,j,sum=0; for(j=0;j256;j+) for(i=0;i256;i+) sum += aij; return sum;程序

38、程序B三、存储器层次结构三、存储器层次结构（七）虚拟存储器（七）虚拟存储器1. TLB（快表）全相联：（快表）全相联：2013年选择题第年选择题第16题题42某计算机主存地址空间大小为某计算机主存地址空间大小为 256MB ，按字节编址。虚拟地，按字节编址。虚拟地空间大小为空间大小为 4GB ，采用页式存储管理，页面大小为，采用页式存储管理，页面大小为4KB，TL B（快表）采用全相联映射，有（快表）采用全相联映射，有 4 个页表项，个页表项，内容如下表所示。内容如下表所示。则对虚拟地址则对虚拟地址 03FFF180H进行虚实变换的结果是进行虚实变换的结果是_。A. 015 3180HB. 0

39、03 5180HC. TLB 缺失缺失D. 缺页缺页有效位有效位标记标记页框号页框号0FF180H0002H13FFF1H0035H002FF3H0351H103FFFH0153H三、存储器层次结构三、存储器层次结构（七）虚拟存储器（七）虚拟存储器2. TLB（快表）组相联（快表）组相联2011年综合题第年综合题第44题题4344. ( (12分分) )某计算机存储器按某计算机存储器按字节编址字节编址，虚拟虚拟( (逻辑逻辑) )地址地址空间大小为空间大小为16MB，主存主存( (物理物理) )地址空间大小为地址空间大小为1MB，页页面面大小大小4KB；Cache采用采用直接映射直接映射方式，

40、共方式，共8行行；主存与；主存与Cache之间交换的之间交换的块块大小为大小为32B。系统运行到某一时刻时，。系统运行到某一时刻时，页表的部分内容和页表的部分内容和Cache的部分内容分别如题的部分内容分别如题44-a图、题图、题44-b图所示，图中页框号及标记字段的内容为图所示，图中页框号及标记字段的内容为十六进制十六进制形形式。请回答下列问题：式。请回答下列问题： 虚拟地址虚拟地址共有几位，哪几位表示共有几位，哪几位表示虚拟页号虚拟页号？物理地址物理地址共有几位，哪几位表示共有几位，哪几位表示页框号页框号（物理页号）？（物理页号）？ 使用物理地址访问使用物理地址访问Cache时，时，物理地

41、址物理地址应应划分划分成哪几个成哪几个字段？要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置。字段？要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置。 虚拟地址虚拟地址 001C60H 所在的页面是否所在的页面是否在主存在主存中？若在主中？若在主存中，则该虚拟地址对应的存中，则该虚拟地址对应的物理地址物理地址是什么？访问该地址是什么？访问该地址时是否时是否Cache命中命中？要求说明理由。？要求说明理由。 假定为该机配置一个假定为该机配置一个4路组相联路组相联的的TLB共可存放共可存放8个个页页表项，若其当前内容表项，若其当前内容( (十六进制十六进制) )如题如题44-c图所示，则此时图所示，则此时虚拟

42、地址虚拟地址 024BACH 所在的页面是否存在主存中？要求说所在的页面是否存在主存中？要求说明理由。明理由。44虚页号虚页号 有效位有效位 页框号页框号010611042115310240512B607132行号行号 有效位有效位标记标记01020102101D31105410645114D607127A题题44-a图图页表的部分内容页表的部分内容题题44-b图图Cache的部分内容的部分内容组号组号 有效位有效位 标记标记 页框号页框号 有效位有效位 标记标记 页框号页框号 有效位有效位 标记标记 页框号页框号 有效位有效位 标记标记 页框号页框号00100115010121F110132

43、D010087E0题题44-c图图TLB的部分内容的部分内容三、存储器层次结构三、存储器层次结构（八）辅存：磁盘参数计算（八）辅存：磁盘参数计算2013年选择题第年选择题第21题题4521. 某磁盘的转速为某磁盘的转速为 10000 转转/分，平均寻道时间分，平均寻道时间是是 6ms，磁盘传，磁盘传 输速率是输速率是 20MB/s，磁盘控制器，磁盘控制器延迟为延迟为 0.2 ms，读取一个，读取一个 4 KB 的扇区所需平均的扇区所需平均时间约为时间约为_。A. 9msB. 9.4msC. 12msD. 12.4ms三、存储器层次结构三、存储器层次结构（八）辅存：磁盘阵列（八）辅存：磁盘阵列2

44、013年选择题第年选择题第20题题20.下列选项中，用于提高下列选项中，用于提高RAID可靠性的措施有可靠性的措施有_。46I.磁盘镜像磁盘镜像II. 条带化条带化III.奇偶校验奇偶校验IV. 增加增加 Cache 机制机制A. 仅仅 I、IIB. 仅仅 I、IIIC. 仅仅 I、III、IVD. 仅仅 II、III、IV四、指令系统四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式2. 数据寻址数据寻址和指令寻址和指令寻址2012年选择题第年选择题第15题：数据的题：数据的小端存储小端存储方式方式15. 某计算机存储器按字节编址，某计算机存储器按字节编址，采用采用小端方式小端方式存放数据

45、。存放数据。假定编译器规定假定编译器规定 int 型和型和 short 型型长度分别为长度分别为 32位和位和16位，位，并且数据并且数据按边界对齐按边界对齐存储。存储。某某C语言程序段如右：语言程序段如右：若若record变量的首地址为变量的首地址为0 xC008，则地址，则地址0 xC008中内中内容及容及record.c的地址分别为的地址分别为_。A. 0 x00、0 xC00DB. 0 x00、0 xC00EC. 0 x11、0 xC00DD. 0 x11、0 xC00E47struct inta;char b;short c; record;record.a = 273;四、指令系统

46、四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式3. 常见寻址方式常见寻址方式n2009年选择题第年选择题第16题：相对寻址题：相对寻址n2010年综合题第年综合题第43题：各种寻址方式题：各种寻址方式n2011年选择题第年选择题第16题：各种寻址方式题：各种寻址方式48四、指令系统四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式3. 常见寻址方式常见寻址方式n2009年选择题第年选择题第16题：相对寻址题：相对寻址4916. 某机器字长某机器字长16位位，主存按，主存按字节字节编址，转移指令采编址，转移指令采用用相对寻址相对寻址，由，由两个字节两个字节组成，第一字节为组成，第一字节为

47、操作码操作码字字段，第二字节为段，第二字节为相对位移量相对位移量字段。假定取指令时，每字段。假定取指令时，每取一个字节取一个字节PC自动加自动加1。若某转移指令所在主存地址。若某转移指令所在主存地址为为2000H，相对位移量字段的内容为，相对位移量字段的内容为06H，则该转移，则该转移指令成功转移后的目标地址是指令成功转移后的目标地址是_。A2006HB2007HC2008HD2009H四、指令系统四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式3. 常见寻址方式常见寻址方式n2011年选择题第年选择题第16题：各种寻址方式题：各种寻址方式5016. 偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式

48、地址偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。下列寻址方式中，相加而生成有效地址。下列寻址方式中，不属于不属于偏移偏移寻址方式的是寻址方式的是_。A间接寻址间接寻址B基址寻址基址寻址C相对寻址相对寻址D变址寻址变址寻址 四、指令系统四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式3. 常见寻址方式常见寻址方式n2013年选择题第年选择题第17题：基址变址寻址方式题：基址变址寻址方式5117. 假设变址寄存器假设变址寄存器 R的内容为的内容为 1000 H，指令中的形，指令中的形式地址为式地址为 2000 H；地址；地址 1000H 中的内容为中的内容为 2000 H，地

49、址地址 2000 H中的内容为中的内容为 3000H ，地址，地址 3000 H中的内中的内容为容为 4000H ，则变址寻址方式下访问到的操作数是则变址寻址方式下访问到的操作数是_。A. 1000HB. 2000HC. 3000HD. 4000H四、指令系统四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式3. 常见寻址方式常见寻址方式n2014年选择题第年选择题第17题：基址寻址方式题：基址寻址方式5217. 某某计算机有计算机有16个通用寄存器，采用个通用寄存器，采用32位定长指令位定长指令字，操作码字段（含寻址方式位）为字，操作码字段（含寻址方式位）为8位，位，Store指令指令的源

50、操作数和目的操作数分别采用寄存器直接寻址和的源操作数和目的操作数分别采用寄存器直接寻址和基址寻址方式。若基址寄存器可使用任一通用寄存器，基址寻址方式。若基址寄存器可使用任一通用寄存器，且偏移量用补码表示，则且偏移量用补码表示，则Store指令中偏移量的取值范指令中偏移量的取值范围围是是_。A. -32768 +32767B. -32767 +32768C. -65536 +65535D. -65535 +65536四、指令系统四、指令系统（二）指令的寻址方式（二）指令的寻址方式3. 常见寻址方式常见寻址方式n2010年综合题第年综合题第43题：各种寻址方式题：各种寻址方式5343.( (11分

51、分) )某计算机某计算机字长字长16位；主存地址空间为位；主存地址空间为128KB，按字，按字编编址址。采用。采用单字长单字长指令格式指令格式，指令各字段定义指令各字段定义如下：如下：5415 10 9 8 7 5 4 3 2 0OPMSRSMdRd（源操作数）（源操作数）（目的操作数）（目的操作数）转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：式定义如下：MS/Md寻址方式寻址方式助记符助记符含义含义00B寄存器直接寄存器直接Rn操作数操作数 (Rn)01B寄存器间接寄存器间接(Rn)操作数操作数 (Rn)10B寄存器

52、间接、自增寄存器间接、自增(Rn)+操作数操作数 (Rn)，(Rn)+1Rn11B相对相对D(Rn)转移目标地址转移目标地址 (PC)+(Rn) 该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多可有多少个该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多可有多少个通用寄存器？地址寄存器通用寄存器？地址寄存器MAR和存储器数据寄存器和存储器数据寄存器MDR至至少各需多少位？少各需多少位？ 转移指令的目标地址范围是多少？转移指令的目标地址范围是多少？43.( (11分分) )某计算机某计算机字长字长16位；主存地址空间为位；主存地址空间为128KB，按字，按字编编址址。采用。采用单字长单字长指令格式指令格式，指

53、令各字段定义指令各字段定义如下：如下：5515 10 9 8 7 5 4 3 2 0OPMSRSMdRd（源操作数）（源操作数）（目的操作数）（目的操作数）转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：式定义如下：MS/Md寻址方式寻址方式助记符助记符含义含义00B寄存器直接寄存器直接Rn操作数操作数 (Rn)01B寄存器间接寄存器间接(Rn)操作数操作数 (Rn)10B寄存器间接、自增寄存器间接、自增(Rn)+操作数操作数 (Rn)，(Rn)+1Rn11B相对相对D(Rn)转移目标地址转移目标地址 (PC)+(Rn)

54、最多最多2664条指令；最多条指令；最多238个通用寄存器；个通用寄存器；该计算机内存按字编址该计算机内存按字编址( (一个内存地址存放两个字节一个内存地址存放两个字节) )，内存地址空间为内存地址空间为128KB2B=64K，MAR、MDR各需各需16位位。 PC和和Rn可表示的地址范围均为可表示的地址范围均为0216-1，主存地址空间为，主存地址空间为216，故转移指令的目标地址范围是故转移指令的目标地址范围是0000HFFFFH( (0216-1) )。 43.( (11分分) )某计算机某计算机字长字长16位；主存地址空间为位；主存地址空间为128KB，按字，按字编编址址。采用。采用单

55、单字长字长指令格式指令格式，指令各字段定义指令各字段定义如下：如下：5615 199 87 5 4 32 0OPMSRSMdRd（源操作数）（源操作数）（目的操作数）（目的操作数）转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：MS/Md寻址方式寻址方式助记符助记符含义含义00B寄存器直接寄存器直接Rn操作数操作数 (Rn)01B寄存器间接寄存器间接(Rn)操作数操作数 (Rn)10B寄存器间接、自增寄存器间接、自增(Rn)+操作数操作数 (Rn)，(Rn)+1Rn11B相对相对D(Rn)转移目标地址转移目标地

56、址 (PC)+(Rn) 汇编语句：汇编语句： ( (SUB为减法指令助记符；为减法指令助记符；逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数) )寄存器寄存器内容内容内存地址内存地址内容内容R15000H5000H9ABCHR26000H6000H1234Ha) 若若减法指令操作码为减法指令操作码为001101，写出写出该该汇编语句汇编语句的机器码的机器码。b) 该该指令执行后，哪些寄存器指令执行后，哪些寄存器和存储单元的内容会改变？改和存储单元的内容会改变？改变后的内容为多少？变后的内容为多少？（执行前）（执行前）（执行前）（执行前）43.( (11分分) )某计算

57、机某计算机字长字长16位；主存地址空间为位；主存地址空间为128KB，按字，按字编编址址。采用。采用单单字长字长指令格式指令格式，指令各字段定义指令各字段定义如下：如下：5715 199 87 5 4 32 0OPMSRSMdRd（源操作数）（源操作数）（目的操作数）（目的操作数）转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：MS/Md寻址方式寻址方式助记符助记符含义含义00B寄存器直接寄存器直接Rn操作数操作数 (Rn)01B寄存器间接寄存器间接(Rn)操作数操作数 (Rn)10B寄存器间接、自增寄存器间接

58、、自增(Rn)+操作数操作数 (Rn)，(Rn)+1Rn11B相对相对D(Rn)转移目标地址转移目标地址 (PC)+(Rn) 汇编语句：汇编语句： ( (SUB为减法指令助记符；为减法指令助记符；逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数) )寄存器寄存器内容内容内存地址内存地址内容内容R15000H5000H9ABCHR26000H6000H1234Ha) 若若减法指令操作码为减法指令操作码为001101，写出写出该该汇编语句汇编语句的的机器码机器码。b) 该该指令执行后，哪些寄存器指令执行后，哪些寄存器和存储单元的内容会改变？改和存储单元的内容会改变？改变后的

59、内容为多少？变后的内容为多少？（执行前）（执行前）（执行前）（执行前）001101 01 001 10 010 B，即，即3532H43.( (11分分) )某计算机某计算机字长字长16位；主存地址空间为位；主存地址空间为128KB，按字，按字编编址址。采用。采用单单字长字长指令格式指令格式，指令各字段定义指令各字段定义如下：如下：5815 199 87 5 4 32 0OPMSRSMdRd（源操作数）（源操作数）（目的操作数）（目的操作数）转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义如下：MS/Md寻址方式寻址

60、方式助记符助记符含义含义00B寄存器直接寄存器直接Rn操作数操作数 (Rn)01B寄存器间接寄存器间接(Rn)操作数操作数 (Rn)10B寄存器间接、自增寄存器间接、自增(Rn)+操作数操作数 (Rn)，(Rn)+1Rn11B相对相对D(Rn)转移目标地址转移目标地址 (PC)+(Rn) 汇编语句：汇编语句： ( (SUB为减法指令助记符；为减法指令助记符；逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数) )寄存器寄存器内容内容内存地址内存地址内容内容R15000H5000H9ABCHR26001H6000H8888Ha) 若若减法指令操作码为减法指令操作码为0011