2021年大连工业大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)

2021年大连工业大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题116560指令，那么单地址指令最多有（）条。A.4 B.32 C.128 D.25628310条零地址指令，则最多有（）条一地址指令。A.20 B.14 C.10 D.63/减运算过程一般包括对阶、尾数运算、规格化、舍入和判断溢出等步骤。设浮点数的阶码和尾数均采用补码表示，且位数分别为57位（均含两位符号位）x=2×29/32，y=25×5/8xty的最终结果是（）。A.001111100010B.001110100010 C.010000010001 发生溢出4x=103，y=-258位定点补码运算时，会发生溢出的是（）。A.x+y B.-x+y C.x-y 5、下列说法正确的是（）。A.B.有两种编码方式C.有一种编码方式D.无论机器数采用何种码表示，0都有两种编码方式6、下面关于计算机Cache的论述中，正确的是（）。Cache是一种介于主存和辅存之间的存储器，用于主存和辅存之间的缓冲存储CacheCache中最近访问过的字节Cache90%以上Cache中的信息必须与主存中的信息时刻保持一致7、采用指令Cache与数据Cache分离的主要目的是（）。Cache的缺失损失Cache的命中率CPU平均访存时间D.8、只有当程序要执行时，它才会去将源程序翻译成机器语言，而且一次只能读取、翻译并执行源程序中的一行语句，此程序称为（）。A.目标程序 B.编译程序 解释程序 汇编程序9、假定机器M200MHzP在机器M12sP优4指令都换成了一条左移两位的指令，得到优化后的程序P。若在M上乘法指令的CPl为102，左移指令的CPl为z，P的执行时间是P”执行时间的1.2倍，则P中的乘法指令条数为（）。A.200万 B.400万 C.800万 D.1600万10、下列关于同步总线的说法中，正确的有（）。I.同步总线一般按最慢的部件来设置公共时钟II.同步总线一般不能很长同步总线一般采用应答方式进行通信通常，CPU内部总线、处理器总线等采用同步总线A.I，II B.I，II，IV C.III，IV D.II，III，IV11、关于同步控制说法正确的是（）。采用握手信号由统一时序电路控制的方式允许速度差别较大的设备一起接入工作D.B和C12、某计算机采用微程序控制器，共有32条指令，公共的取指令微程序包含2条微指令，各指令对应的微程序平均由4条微指令组成，采用断定法（下地址字，段法）确定下条微指令地址，则微指令中下地址字段的位数至少是（）。A.5 B.6 C.8 D.913、下列关于超标量流水线特性的叙述中，正确的是（）。能缩短流水线功能段的处理时间能在一个时钟周期内同时发射多条指令III.A.仅II 仅I、III 仅I、II D.、II、III14100ns400ns发出一次中断请求，中断50nsCPU用于该设备的I/OCPU时间的百分比至少是（）。A.12.5% B.25% C.37.5% D.50%15/16位为传50KB/s，每次传输的开销（包括中断）100CPU时钟，处理器50MHz，请问硬盘数据传送时占处理器时间的比例是（）。A.10% B.56.8% C.5% D.50%二、填空题16、CPU能直接访和 ，但不能直接访问磁盘和光盘。17、存储器的技术指标有存储容量、存取时间和 、18、堆栈是一种特殊寻址方式，它采原理。按构造不同，分为寄存堆栈和 堆栈。19、计算机软件一般分为两大类：一类，另一类操作系统属于 类。20、2000年，超级计算机最高浮点运算速度达到每次，我国号计算的运算速度达到3840亿次，使我国成之后第三个拥有高速计算机的国家。21、在计算机术语中，和 和在一起称为CPU，而将CPU和 合在一称为主机。22、为了运算器的高速性，采用进位乘除法， 等并行技术施。23、·计算机硬件包、 、 适配器，输入输出设备。24、运算器的两个主要功能是， 25、主存储器容量通常以KB表示，其中K= ；硬盘容量通常以GB表示，其中G= 三、名词解释题26、页表：27、型微指令：28、指令流：29、向量地址：四、简答题30、说明存取周期和存取时间的区别。31、双重分组跳跃进位？32、什么是中断允许触发器？他有何作用？33、将指令按功能分类，一般可分为哪几类？按操作数个数分类，又可将指令分为哪几五、计算题34、某计算机采用5级指令流水线，如果每级执行时间是2ns，求理想情况下该流水线的加速比和吞吐率。35、已知计算机的字长为32位，存储器的容量为1MR.如果按字节、半字、字、双字寻址，寻址范围各是多少？36、假设一个32位的处理器配有16位的外部数据总线，时钟频率为50MHz，若总线传输的最短周期为4个时钟周期，试问处理器的最大数据传输率是多少？若想提高一倍数据传输率，可采用什么措施？六、综合题37、假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段：unsignedintx=134；unsignedinty=246；intm=x；intn=y；unsignedintz1=x-y；unsignedintz2=x+y；intkl=m-n；intk2=m+n；若编译器编译时将8个8位寄存器R1~R8分别分配至变量x、y、m、n、zl、z2、2kl和k，则回答下列问题（提示：带符号整数用补码表示）：21 5 执行上述程序段后，寄存器R，R和R的内容分别是什么（1 5 1执行上述程序段后，变量m和k的值分别是多少（用十进制表示）？1上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加/减运算，这否利用同一个加法器及辅助电路实现？简述理由。计算机内部如何判断带符号整数加/序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出？38、在按字节编址的计算机M上，fl的部分源程序（阴影部分）与对应的机器级代码（包括指令的虚拟地址）如下：其中，机器级代码包括行号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。请回答下列问题计算机M是RISC还是CISC，为什么？fl的机器指令代码共占多少字节，要求给出计算过程。第20条指令cmp通过i减n-1实现对in-l的比较。执行fl（0）过程中，当i=0时，cmp指令执行后，进/借位标志CF的内容是什么？要求给出计算过程。第23条指令shlpower*2运算，在f2shl指令实现power*2运算？为什么？39、某程序中有如下循环代码段p：“for（inti=0；i<N；i++）sum+=A[i]；”。假设编译时变量sum和i分别分配在寄存器R1和R2中。常量N在寄存器R6中，数组A的首地址在寄存器R3中。程序段P起始地址为08048100H，对应的汇编代码和机器代码见下表。M32bne式：OP为操作码：Rs和Rd为寄存器编号：OFFSET为偏移量，用补码表示。请回答下列问题，并说明理由。M的存储器编址单位是什么？已知sllA中每个元素占多少位？表中bne指令的OFFSET字段的值是多少？已知bne指令采用相对寻址方式，当前，PC内容为bne指令地址，通过分析题表中指令地址和bne指令内容，推断出bne指令的转移目标地址计算公式。若M采用如下“”的5级指令流水线：IF（取指）、ID（译码及取数）、EXE（执行）、MEM（访存）、WB（写回寄存器），且硬件不采取任何转发措施，分支指令的执行均引起3个时钟周期的阻塞，则P中哪些指令的执行会由于数据相关而发生流水线阻塞？哪条指令的执行会发生控制冒险？为什么指令1的执行不会因为与指令5的数据相关而发生阻塞？参考答案一、选择题、A、B、D、C、B、C、D、C、B、B、B、C、C14、B、15、C二、填空题16、cache 主存17、存储周期存储器带宽18、数据先进后出存储器19、系统软件应用软件系统软件20、1万亿神威美国、日本21、运算器控制器存储器22、先行阵列流水线23、运算器存储器控制器24、算术运算逻辑运算25、210 230三、名词解释题26、页表：页式虚拟存储器管理用的地址映象表，其中包括每个页的主存页号、装入位和访问方式等。27、型微指令：一种微指令类型，设置微操作码字段，采用微操作码编码法，由微操作码规定微指令的功能。28、指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。从存储器流向控制器。29、向量地址：向量地址是存放服务程序入口地址的存储单元地址，它由硬件形成3.双重分组跳跃进位：n位全加器分成若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送。四、简答题30、答：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即：存取周期=存取时间+恢复时间31、答：n位全加器分成若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送32、答：中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件，他起着开关中断的作用（即中断总开关，则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关）。33要依据转移判断条件。指令的执行步骤如下：程序计数器（PC）的内容送地址寄存器。读内存，读出内容送指令寄存器（IR），PC内容自增1。执行条件转移指令时要判别指定的条件，若为真，则执行：尚未修改的PC（增1之前的值）内容送ALU，相对转移偏移值送ALU，ALU执行加操作，结果送入PC.否则顺序地进入下一条指令的执行过程。五、计算题34、44.解析：流水线的加速比指采用流水线技术时指令的执行速度与等效的不采用流水线技术的指令执行速度之比，理想情况加速比等于流水线的级数。吞吐率指每秒钟能处理的指令数量。本题中计算机采用5级指令流水线，所以理想情况下加速比等于5。现在每完成一条指令的时间是2ns，则最大吞吐率等于1/2ns=5×108。35、解：首先1MB=8Mhit（为了在后面的计算中单位统一）按字节寻址时，寻址范围为：8Mbit/8bit=lMB。按半字寻址时，寻址范围为：8Mbit/16bit=512KB。按字寻址时，寻址范围为：8Mbit/32bit=256KB。按双字寻址时，寻址范围为：8Mbit/64bit=128KB。36、解析：根据时钟频率可计算出总线传输的最短传输周期为T=4/（50MHz）=80×10-9s对于总线宽度为16位的总线，最大数据传输率为16bit/T=2B/（80×10-9s）=25MB/s若想提高一倍数据传输率，可采用两种方式：将总线宽度扩大为32bit，CPU50MHz，则数据传输率为32bit/T-4B/（80×10-9s）=50MB/s将时钟频率扩大为100MHz，总线宽度仍为16bit，根据时钟频率可计算出总线传输的最短传输周期为T=4/（100MHz）=40×10-9s此时最大数据传输率为16bit/T=2B/（40×10-9s）=50MB/s六、综合题寄存器R1存储的是134，转换成二进制为10000110B，即86H。寄存器R5存储的是x-y的内容，x-y=-112，转换成二进制为10010000B，即90H。寄存器R6存储的是x+y的内容，x+y=380，转换成二进制为101111100B（前面的进位含弃），即7CH。由于计算机字长为8位，因此无符号整数能表示的范围为0～255，而x+y=380，故溢出。m二进制表示为10000110B，由于m是int型，因此最高位为符号位，可以得出m的原码为11111010（对10000110除符号位取反加1），即-122。同理，n的二进制表示为11110110B，故n的原码为10001010，转成十进制为-10。因此，k1=-122-（-10）=-112。参考答案：可以利用同一个加法器及辅助电路实现。因为无符号整数和有符号整数都是以补码形式存储，所以运算规则都是一样的。但有一点需要考虑，由于无符号整数和有符号整数的表示范围是不一样的，因此需要设置不一样的溢出电路。至于内部如何判断溢出，可参考前面的总结。带符号整数只有k2会发生溢出。分析：8位带符号整数的补码取值范围为-128~+127，而k2-m+n=-122-10--132，超出范围。而kl=-112，在范围-128~+127之内。38、解析：M为CISC。M的指令长短不一，不符合RISC指令系统特点。fl96B。因为fl的第一条指令pushebp所在的虚拟地址为00401020H，最后一条指令ret所在的虚拟地址为0040107FH，所以，l的机器代码长度为0040107FH-00401020H=60H=96B。CF=1。cmp指令实现i与n-l的比较功能，进行的是减法运算。在执行fl（0）过程中，n=0，当i=0时，i=00000000H，并且n-1=FFFFFFFFH。因此当执行第20条指令时，在补码加/减运算中执行“0减FFFFFFFFH”的操作，即00000000H+00000000H+1=00000001H，此时进位输出C=0，减法运算的借位标志CF=C田1=1。f2中不能用shlpower*2。因为shl指令用来将一个整数的所有有效数位作为一个整体左移，