2021年西安信息职业大学计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2021年西安信息职业大学计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、某存储器容量为64KB，按字节编址，地址4000H~5FFFH为ROM区，其余为RAM区。若采用8K×4位的SRAM芯片进行设计，则需要该芯片的数量是（）。A.7B.8 C.14D.162、关于LRU算法，以下论述正确的是（）。A.LRUCache中驻留时间最长且未被引用的块B.LRUCache中驻留时间最短且未被引用的块C.LRUCache中驻留时间最长且仍在引用的块D.LRUCache中驻留时间最短且仍在引用的块3、在浮点机中，判断原码规格化的形式的原则是（）。A.尾数的符号位与第一数位不同B.1C.尾数的符号位与第一位相同D.阶符与数符不同4-0.31258位移码编码为（）。A.D8HB.58H C.A8H D.28H516位，用定点补码小数表示时，一个字所能表示的范围是（）。A.0~（1-2-15）B.-（1-2-15）~（1-2-15）C.-1~1D.-1~（1-2-15）6、假设某存储器总线采用同步通信方式，时钟频率为50MHz88CacheCache4B.对于读操作，1个时钟周期用于传8个字。请问若全部访问都为读操作，该存储器的数据传输速率为（）。A.114.3MB/s B.126.0MB/s C.133.3MB/s D.144.3MB/s7、为了对n个设备使用总线的请求进行仲裁，如果使用独立请求方式，则需要（）根控制线。A.n B.log2n+2 C.2n D.38、在计算机系统中，作为硬件与应用软件之间的界面是（）。A.操作系统B.编译程序C.指令系统D.9、完整的计算机系统应该包括（）。A.B.外部设备和主机C.主机和应用程序D.主机、外部设备、配套的软件系统104个功能段组成，指令流经各功能段的时间（之间的缓存时间）90ns，80ns、70ns60nsCPU时钟周期至少是）（）。A.90ns B.80ns C.70ns D.60ns11、下列不属于微指令结构设计所追求的目标是（）。A.提高微程序的执行速度B.C.缩短微指令的长度D.增大控制存储器的容量1232PC+2，说明其指令长度是（）。A.16位 B.32位 C.128位 D.256位13、假设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节为操作码，第二个字节为位移量（用补码表示），CPU从存储器取出一个字节时，即自动完成。若当3008H300FH，则该转移指令第二个字节的内容应为（若当前指令地址为300FH，要求转移到3004H，则该转移指令第二字节的内容为（）。A.05H，F2H B.07H，F3H C.05H，F3H D.07H，F2H14、各种外部设备均通过（）电路，才能连接到系统总线上。A.外设 内存 C.中断 接口15、下列操作中，不属于“中断隐指令”所完成的是（）。I.关中断II.开中断III.保护现场IV.保存断点V.将中断服务程序首地址送PCA.I，II B.II，III，V C.II，III D.III，V二、填空题16、计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用： 传送、 传送和 、传送。17、存储器和CPU连接时，要完的连接的连接和 的连接，方能常工作。18、运算器的两个主要功能是， 19、流水CPU中的主要问题相关， 相关和 相关；为此需采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。20、存储 并按 顺序执行，这是诺依曼型计算机的工作原理。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、为了解决多同时竞争总，必须具部件。23、计算机软件一般分为两大类：一类，另一类操作系统属于 类。24、存储 并按 顺序执行，这是冯诺依曼型计算机的工作原理。25、DMA控制器访采用以下三种方法、 、 三、名词解释题26、循环码：27、1游程长度受限制的代码。28、指令编码：29、猝发转输方式：四、简答题30、在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/0的中断请求？31、什么是串行总线？什么是并行总线？试比较它们的应用场合。32、什么是存储保护？通常采用什么方法？33、什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？五、计算题34、假设机器字长为16位，其中阶码6位（包含两位阶符），尾数10位（包含两位数符）。已知十进制数x=125，y=-18.125，试计算[x-y]。（其结果用二进补制真值表示，舍入时采用0舍l入法）。35、某计算机的CPU主频为500MHz，所连接的某外设的最大数据传输率为20KB/s，该外设接口中有一个16位的数据缓存器，相应的中断服务程序的执行时间为500个时钟周期。请回答下列问题：CPU用于该设备进行输入/输出的时间占整个CPU时间的百分比大约为多少？若该外设的最大数据传输率是2MB/s，则可否用中断方式进行输入输出？3630ms，平均等待时间为10ms，数据传输率为500B/ms10003000B“块+数据传输时间。另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms，并且更新时间同输入/输出操作不相重叠。试问：1）2）若磁盘机的旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少时间？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、在一个8级中断系统中，硬件中断响应从高到低的优先顺序是：1→2→3→4→5→6-7-8，设置中断屏蔽寄存器后，中断处理的优先顺序变为1→5→8→3→2→4→6→7。应如何设置屏蔽码？如果CPU5、67级3个中断请求同时到达，中断请求8在6没有处理完以前到达，在处理8时中断请求2又到达CPU，试画出CPU响应这些中断的顺序示意图。39、某计算机采用16位定长指令字格式，其CPU中有一个标志寄存器，其中包含进位/CFZFNF令，其格式如图所示。其中，00000为操作码OP；C、Z和N分别为CF、ZF和NF的对应检测位，某检测位为l时表示需检测对应标志，需检测的标志位中只要有一个为1就转移，否则不转移，例如，若C=l，Z=0，N=1，则需检测CF和NF的值，当CF=l或NF=1时发生转移；OFFSET是相对偏移量，用补码表示。转移执行时，转移目标地址为（PC）+2+2×OFFSET；顺序执行时，下条指令地址为（PC）+2。请回答下列问题。该计算机存储器按字节编址还是按字编址？该条件转移指令向后（反向）可跳转多少条指令？200CHCF=0，ZF=0，NF=1，则该指令执行后PC的值是多少？若该指令执行时CF=1，ZF=0，NF=0，则该指令执行后PC的值又是多少？请给出计算过程。实现“无符号数比较小于等于时转移”功能的指令中，C、Z和N应各是什么？下图是该指令对应的数据通路示意图，要求给出图中部件①~说明参考答案一、选择题、C、A、B、B、D、C、C、A、D、A、D、B、C、D、C二、填空题16、并行串行复用17、顺序寻址方式跳跃寻址方式18、算术运算逻辑运算19、资源数据控制20、程序地址21、运算器控制器存储器22、主设备控制权总线仲裁23、系统软件应用软件系统软件24、程序地址25、停止CPU访问周期挪用DMA和CPU交替访内三、名词解释题26、循环码：一种纠错码，其合法码字移动任意位后的结果仍然是一个合法码字。27、1游程长度受限制的代码。28、指令编码：将指令分成操作码和操作数地址码的几个字段来编码.29、猝发转输方式：在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式。四、简答题30、答：CPUI/01（EINT=1），且至少有一个中断请求被查到，则在一条指令执行完时，响应中断。31、答：采用一条数据线进行传输的称为串行总线；并行总线采用多条线路进行传输数据；串行总线使用于较长的距离传输；并行总线适用于距离较短的高速传输；32、答：当多个用户共享主存时，为使系统能正常工作，应防止由于一个用户程序出错而破坏其它用户的程序和系统软件，还要防止一个用户程序不合法的访问不是分给它的主存区域。为此，系统提供存储保护。通常采用的方法是：存储区域保护和访问方式保护.33、答：指令周期是指取出并执行完一条指令所需的时间。由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，不同指令的指令周期长度都是不一致的，也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。五、计算题34、64.解析：首先将x和y转换成浮点数x=125=0.11111010×2011y=-18.125=-0.10010001×20101x补 由于jx=00，0111，因此[jx]=00，0111，同理[-jy]=11，1011故[j]=00，0111；x补 补y[-j]=00，0101；11.01101111y补下面可以按照5个步骤来做：对阶。求阶差：[∆]=[jx]-[jx]=[jx]+[-jy]

。=000111+111011=000010𝑗补 补 补 补 补所以y的阶码要低2，故应该y向x对齐，y尾数需要右移两位，阶码加2，如下：[y]补=000111，11.110110112）尾数求差。00.11111010+00.00100101（y尾数的负数补码）01.00011111即[x-y]补=00，0111；01.00011111。规格化。尾数出现01.×××…x，说明需要右规一次即可，阶码加1，最后可得[x-y]

=00，1000；00.100011111（加了下画线的1为右规丢弃的1）补舍入处理。ft于右规低位丢1，因此尾数末位加1，即尾数变为00.10010000。溢出判断。最后阶符为0000.10010000转换为二进制真值，即500x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=10010000

=001000，补35、解析：因为该外设接口中有一个16位数据缓存器，所以，若用中断方式进行输入/出，可以每16位进行一次中断请求，因此，中断请求的时间间隔为2B/20KB/s=100μs.对应的中断服务程序的执行时间为：（1/500MHz）×500=1𝜇s。因为中断响应过程就是执行条隐指令的过程，所用时间相对于中断处理时间（执行中断服务程序的时间）而言，几乎可以忽略不计，因而整个中断响应并处理的时间大约为1𝜇s多一若用中断方式进行该设备的输入/输出，则该设备持续上作期间，CPU用于该设备进行输入/输出的时间占整个CPU时间的百分比大约为1/100=1%。2MB/s106×2B/2MB=1𝜇s。而整个中断响应并处理的时间大约为1𝜇s多一点，中断请求的间隔时间小于中断响应和处理时间，即中断处理还未结束就会有该外设新的中断到来，因此不可以用中断方式进行该外设的输入输出36、解析：由于数据块是随机存放的，因此每取出或写入一块均要定位。数据传输时间=3000B÷500B/ms=6ms.=2×1000×（平均寻道时间+平均等待时间+数据传输时，间）+1000×CPU更新信息时间=2×1000×（30+10+6）+1000×4=96000ms=96s磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为5ms。数据传输率提高一倍，即1000B/ms.数据传输时间变为3000÷1000B/ms=3ms。更新全部数据所需时间=2×1000×（30+5+3）+1000×4=80000ms=80s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：中断屏蔽码见表中断处理示意图如图所示。5、6、7级中断请求同时到达，CPU按响应优先顺序首先执行中断服