2021年武汉工程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B(有答案)

2021年武汉工程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B（有答案）一、选择题1、假设寄存器R200200300的地址单元中存放的内容分别300400，则（）200。I.直接寻址200Ⅱ.寄存器间接寻址（R）Ⅲ.存储器间接寻址（200）Ⅳ.寄存器寻址RA.I、IⅣ B.ⅡⅢ 、IV D.只有Ⅳ2、假设变址寄存器R1000H2000H1000H中的2000H2000H3000H3000H4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是（）。A.1000H B.2000H C.3000H D.4000H3、当定点运算发生溢出时，应（）。A.向左规格化B.向右规格化C.舍入处理D.发出出错信息4、用海明码对长度为8位的数据进行检/纠错时，若能纠正一位错，则校验位数至少为（）。A.2 B.3 C.4 5、下列说法正确的是（）。有两种编码方式有两种编码方式有一种编码方式都有两种编码方式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、主存按字节编址，地址从0A4000H到0CBFFFH，共有（）字节；若用存储容量为32K×8位的存储芯片构成该主存，至少需要（）片。A.80K，2 B.96K，2 C.160K，5 C.192K，58、程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%CPl1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。A.8.4s B.11.7s C.14s D.16.8s9、指令寄存器的位数取决（）。A.C.10、关于总线的叙述，下列说法正确的是（）。总线忙信号由总线控制器建立计数器定时查询方式不需要总线同意信号请求方式、计数器查询A.仅I、III B.仅II，III 仅III D.仅II11、下列有关总线定时的叙述中，错误的是（）。异步通信方式中，全互锁协议最慢异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差同步通信方式中，同步时钟信号可由各设备提供半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制12、某计算机主存地址空间大小为256MB，按字节编址。虚拟地址空间大小为4GB，采用页式存储管理，页面大小为4KB，TLB（快表）采用全相联映射，有4个页表项，内容见下图对虚拟地址03FFF180H进行虚实地址变换的结果是（）。A.0153180H B.0035180H C.TLB缺失 D.缺页13、在计算机体系结构中，CPU内部包括程序计数器（PC）、存储器数据寄存器（MDR）、指令寄存器（IR）和存储器地址寄存器（MAR）等。若CPU要执行的指令为MOVRO，#100（即将数值100传送到寄存器R0中），则CPU首先要完成的操作是（）。A.100RO B.100→MDR C.PC→MAR D.PC→IR14、中断屏蔽字的作用是（）。A.暂停外设对主存的访问B.C.暂停对一切中断的处理D.暂停CPU对主存的访问15IO711480个字符，那么该I/O设备的数据传输率应为（）bit/s.A.1200 B.4800 C.9600 D.2400二、填空题16、计算机是计算结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电设备的本质所在。17、存储器的技术指标有存储容量、存取时间和 、18、按IEEE754标准，一个浮点数、 、 三个域组成。19、总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻信号确定，总线周期的长是 的。20、存储 并按 顺序执行，这是诺依曼型计算机的工作原理。21、指令字长度、 、 三种形式。22、寻址方式按操作数的物理位置不同，多使型和 型，前者比后者行速度快。23、外围设备大体分为输入设备，输出设备设备， 设备， 设备五大类。24、汉字、 、 是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不用途的编码。25、计算机软件一般分为两大类：一类另一类叫 操作系统属类。三、名词解释题26、PROM：27、主设备：、汇编语言：、向量地址：四、简答题30、什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。31、简述同步总线的定时方式。32、总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？33、什么叫机器指令？什么叫指令系统？为什么说指令系统与机器的主要功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系？五、计算题34、将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码4位（包含一位阶符），分别用补码和移码表示；尾数9位（包含一位数符），用补码表示。1）27/64。2）-27/64。35、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。36、已知两个实数x=-68，y=-8.25，它们在C语言中定义为float型变量，分别存放在寄存器A和B中。另外，还有两个寄存器C和D。A、B、C、D都是32位寄存器。请问（要求用十六进制表示二进制序列）：寄存器A和B中的内容分别是什么？x和yC中，寄存器C中的内容是什么？x和yD中，寄存器DfloatIEEE754单精度格式。六、综合题37、某计算机存储器按字节编址，虚拟（逻辑）地址空间大小为16MB，主存（物理》地址空间大小为1MB，页面大小为4KB；Cache采用直接映射方式，共8行；主存与Cache之闸交换的块大小为32B。系统运行到某一时刻时，页表的部分内容和Cache的部分的容如图3-50和图3-51所示，图中页框号及标记字段的内容为十六进制形式。请回答下列问题：号（物人理页号）？使用物理地址访问Cache段的位数及在物理地址中的位置。001C60H所在的页面是否在主存中？若在主存中，则该虚拟地址对应的物理地址是什么？访问该地址时是否Cache命中？要求说明理由。假定为该机配置一个4路组相连的TLB，该TLB共可存放8个页表项，若其当前内容（十六进制）如图所示，则此时虚拟地址024BACH所在的页面是否在主存中？要求说明理由。38、某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如图所示，该机器有两个20位基址寄存器，4个16位变址寄存器，16个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S（源）、D（目标）都是通用寄存器，M是主存的一个单元，3种指令的操作码分别是MOV（OP）=（A）H、STA（OP）=（1B）H、LDA（OP）=（3C）H。其中，MOV是传送指令，STA为写数指令，LDA为读数指令。试分析3种指令的指令格式和寻址方式特点。处理器完成哪一种操作所花时间最短？完成哪一种操作所花时间最长？第2指令的执行时间有时会等于第3种指令的执行时间吗？下列情况中，每个十六进制指令字分别代表什么操作？简述此指令的作用。①（FOFl）H/（3CD2）H：②（2856）H39、某16位计算机的主存按字节编码，存取单位为16位；采用16位定长指令字格式：CPU采用单总线结构，主要部分如下图所示。图中R0~R3为通用寄存器：T为暂存器：SR为移位寄存器，可实现直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3种操作，控制信号为SRop，SR的输出由信号SRout控制：ALU可实现直送A（mova）、A加B（add）、A减B（sub）、A与B（and）、A或B（or）、非A（not）、A加1（inc）7种操作，控制信号为ALUop。请回答下列问题。图中哪些寄存器是程序员可见的？为何要设置暂存器T？控制信号ALUopSRop的位数至少各是多少？控制信号SRout所控制部件的名称或作用是什么？端点①~⑨中，哪些端点须连接到控制部件的输出端？~写出连线的起点和终点，以正确表示数据的流动方向。MUX的一个输入端是2？参考答案一、选择题、D、D、D、C、B、C、C、D9、B、D、C12、A、C、B、B二、填空题16、软件系统17、存储周期存储器带宽18、符号位阶码尾数19、总线时钟固定20、程序地址21、单字长半字长双字长22、RRRS23、外存数据通信过程控制24、输入编码（或输入码）内码（或机内码）字模码25、系统软件应用软件系统软件三、名词解释题26、PROM：可编程的ROM，可以被用户编程一次。27、主设备：获得总线控制权的设备28、汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。29、向量地址：中断方式中由硬件产生向量地址，可由向量地址找到入口地址。四、简答题30、答：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行CPU/访存死时间。异步式：是集中式和分散式的折衷。31、答：规定固定的传输率，每隔一定的时间进行一次数据传递，一直到传输完毕。这是一种比较简单的通信方式，主要适合传输速度固定或者差异比较小的情况。32、答：分五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状态返回（或错误报告）。33、答：人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令，而又将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。五、计算题34、解析1）27/64=0.011011=0.11011×2-1当补码和尾数都采用补码表示时：1，111：0.11011000。阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.11l：0.11011000。2）-27/64=1.011011=1.11011×2-1当补码和尾数都采用补码表示时：1，11l；1.00101000。阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.1l1：l.00101000。35、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5s，则最大吞吐率等于508。36、解析：floatIEEE754单精度格式。x=-68=-（1000100）2=-1.0001×26，符号位为l，阶码为127+6=128+5=（10000101）2，尾数为1.0001，所以小数部分为00010000000000000000000，合起来整个浮点数表示为11000010100010000000000000000000，写成十六进制为C2880000H。2y=-8.25=-（1000.01）=-1.00001×23，符号位为1，阶码为127+3=128+2=（100000102，尾数为1.00001，所以小数部分为200001000000000000000000，合起来整个浮点数表示为11000001000001000000000000000000，写成十六进制为Cl040000H。两个浮点数相加的步骤如下。①对阶：Ex=10000101，Ey=10000010，则x [E-E]=[Ex]+[-Ey]=10000101+01111110=0000x 补 补 补yEx大于E，所以对y进行对阶。对阶后，y=-0.00100001×26。y②尾数相加：x的尾数为-1.000100000000000000000，y的尾数为-0.00100001000000000000000。用原码加法运算实现，两数符号相同，做加法，结果为-1.001100010000000000000000000。即x加y的结果为-1.00110001×24，所以符号位为1，尾数为00110001000000000000000，阶码为127+6=128+5，即10000101，合起来为11000010100110001000000000000000，转换为十六进制形式为C2988000H。所以寄存器C中的内容是C2988000H。两个浮点数相减的步骤同加法，对阶的结果也一样，只是尾数相减。尾数相减：x的尾数为-1.00010000000000000000000，y的尾数为-0.00100001000000000000000。用原码减法运算实现，两数符号相同，做减法。符号位取大数的符号，为1：数值部分为大数加小数负数的补码，即1.00010000000000000000000+1.11011111000000000000000=0.11101111000000000000000x减y的结果为-0.11101111×26=-1.1101111×25，所以符号位为1，尾数为11011110000000000000000，阶码为127+5=128+4=（10000100）2，合起来为11000010011011110000000000000000，转换为十六进制形式为C26F0000H。所以寄存器D中的内容是C26F0000H。六、综合题37、解析：1）由于虚拟地址空间大小为16MB，且按字节编址，因此虚拟地址共有24位（24=16M）。由于页面大小为4KB（212=4K），因此虚页号为前12位。由于主存（物理）地址空间大小为1MB，因此物理地址共有20位（220=lM）。由于页内地址有12位，因此20-12=8，即前8位为页框号。Cache3个字段，如下：分析：由于块大小为32B，因此字块内地址占5位。又由于Cache共8行，因此字块标记占3位。综上所述，主存字块标记占20-5-3=12位。虚拟地址001C60H的虚页号为前12001H=1。查表可知，其有效位为1，故在内存中。虚页号为l对应页框号为04H，故物理地址为04C60H。由于采用的是直接映射方式，因此对应Cache行号为3。尽管有效位为1，但是由于标记位04CH#105H，故不命中。由于采用了4TLB被分为2组，每组4应划分成3个字段，如下：将024BACH转成二进制为000000100100101110101100，可以看出组号为0。标记为00000010010，换成十六进制为000000010010（高位补一个0），即012H，从图3-51中的0组可以看出，标记为012H页面的页框号为1F，故虚拟地址024BACH所在的页面在主存中。38、解析：第一种指令是单字长二地址指令，属于RR型。第二种指令是双字长二地址指令，属于RS型，其中S采用基址寻址或变址寻址，R由源寄存器决定。第三种也是双字长二地址指令，属于RS型，其中R由目标寄存器决定，S由20位地址（直接寻址）决定。处理器完成第一种指令所花的时间最短，因为是RR第二种指令所花的时间最长，因为是RS型指令，需要访问存储器，同时要进行寻址方式的变换运算（基址