2022年景德镇学院计算机网络技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2022年景德镇学院计算机网络技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、若单译码方式的地址输入线为6，则译码输出线有（）根，那么双译码方式有输出线（）根。A.64，16 B.64，32 C.32，16 D.16，642、存储器采用部分译码法片选时，（）。不需要地址译码器C.会产生地址重叠D.CPU的地址线全参与译码3、下列关于各种移位的说法中正确的是（）。I.假设机器数采用反码表示，当机器数为负时，左移时最高数位丢0，结果出错；右移时最低数位丢0，影响精度Ⅱ在算术移位的情况下，补码左移的前提条件是其原最高有效位与原符号位要相同Ⅲ.在算术移位的情况下，双符号位的移位操作中只有低符号位需要参加移位操作（）A.Ⅲ、Ⅱ 只有Ⅱ 只有Ⅲ 全4、在原码两位乘中，符号位单独处理，参加操作的数是（）。A.原码B.绝对值的补码C.补码D.绝对值5、信息序列16位，若想构成能纠正一位错、发现两位错的海明码，至少需要加（）位校验位。A.4 B.5 C.6 D.76、某机器I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息，字符信息格式为1位起始位、811640数据传输率应为（）。A.640b/s B.640B/s C.6400B/s D.6400b/s7Q=Wf/N计算，其中Q为总线数据宽度（/8），f为完成一次数据传送所需的总线时钟168MHz2时钟周期，则总线数据传输速率Q为（）。A.16Mbit/s B.8Mbit/s C.16MB/s D.8MB/s8、下列关于计算机操作的单位时间的关系中，正确的是（）。A.时钟周期>指令周期>CPU周期B.指令周期CPU周期>时钟周期C.CPU周期>指令周期>时钟周期D.CPU周期>时钟周期>指令周期9、计算机（）负责指令译码。B.控制单元（或者操作码译码器输入/输出译码电路10、对于字符显示器，主机送给显示器的应是显示字符的（）A.ASCI码C.BCD码D.行点阵码11、计算机的外部设备指（）A.输入/输出设备B.外存储器C.输入/输出设备和外存储器D.以上均不正确12、关于通用寄存器，下列说法正确的是（）。可存放指令的寄存器可存放程序状态字的寄存器D.可存放运算结果的寄存器13、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）。一条机器指令由一条微指令来执行C.一段机器指令组成的程序可由一个微程序来执行D.每一条微指令由一条机器指令来解释执行14RISC的描述中，正确的有（）I.支持的寻址方式更多Ⅱ.大部分指令在一个机器周期完成Ⅲ.通用寄存器的数量多Ⅳ.指令字长不固定A.I、Ⅳ 、Ⅲ C.、Ⅱ、Ⅲ D.、Ⅱ、、Ⅳ15、用二地址指令来完成算术运算时，其结果一般存放在（）。A.其中一个地址码提供的地址中B.栈顶C.累加器（ACC）中D.以上都不对二、填空题16、主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间和 17、RISC的中文含义，CISC的中文含义。18、不同机器有不同，RISC指令系统指令系统的改进。19、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。20、堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采原理。按结构不同，分 堆栈和 堆栈。21、运算器的两个主要功能是， 22、为了解决多同时竞争总，必须具部件。23、通道是一个特殊功能的 ，它有自己的 专门负责数据输入输出的传输控制。24、一位十进制数，用BCD码表示位二进制码，用ASCII码表示位二制码。25、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。三、名词解释题26、EDODRAM：27、UART：28、冯.诺依曼舍入法：29、分辨率：四、简答题30、叙述带有Cache存储器的计算机，其CPU读内存一次的工作过程。31、宽体存储器有什么特点？32、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？33、指令和数据均存放在内存中，CPU如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？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、设存储字长和指令字长均为24位，若指令系统可完成108种操作，且具有直接、一一次间接寻址、多次间接寻址、变址、基址、相对和立即这7种寻址方式，则可在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占几位？寻址特征位占几位？可直接寻址的范围是多少？一次间接寻址的范围是多少？多次间接寻址的范围又是多少？36、假设对于上题中的计算机M和程序P的机器代码，MP开始执行时，（R1）=（R2）=0，（R6）=1000，其机器代码已调入主存但不在Cache中：数组A未调入主存，且所有数组元素在同一页，并存储在磁盘同一个扇区。请回答下列问题并说明理由。P执行结束时，R2的内容是多少？M的指令CacheCache分离。若指令Cache共有16行，Cache和主存交换的块大小为32P令Cache的命中率为多少？P生缺页，异常？对于数组A的访问，需要读磁盘和TLB至少各多少次？六、综合题37、某计算机采用页式虚拟存储管理方式，按字节编址，虚拟地址为32位，物理地址为24位，页大小为8KB:TLB采用全相联映射；Cache数据区大小为64KB，按2路组相联方式组织，主存块大小为64B。存储访问过程的示意图如图所示。请回答下列问题。图中字段A~G的位数各是多少？TLB标记字段B中存放的是什么信息？将块号为4099CacheCache组号是多少？对应的H字段内容是什么？Cache缺失处理的时间开销大还是缺页处理的时间开销大？为什么？为什么Cache可以采用直写（WriteThrough）策略，而修改页面内容时总是采用回写（WriteBack）策略？38、现有4级流水线，分别完成取指、指令译码并取数、运算、回写4步操作，假设完成各部操作的时间依次为100ns，100ns，80ns，50ns。试问：流水线的操作周期应设计为多少？试给出相邻两条指令发生数据相关的例子（假设在硬件上不采取措施），析第2条指令要推迟多少时间进行才不会出错？3）如果在硬件设计上加以改进，至少需要推迟多少时间？39、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？参考答案一、选择题、A、C、D、B、C、B7、D、、B、B、A、C、D、B、B、A二、填空题16、存储周期存储器带宽17、精简指令系统计算机复杂指令系统计算机18、指令系统CISC19、1万亿神威美国、日本20、先进后出寄存器存储器21、算术运算逻辑运算22、主设备控制权总线仲裁23、处理器指令和程序24、4 725、资源数据控制三、名词解释题26、EDODRAM：增强数据输出动态随机访问存储，采用快速页面访问模式并增加了一个数据锁存器以提高数据传输速率。27、UART：通用异步接收器/发送器，一种典型的集成电路异步串行接口电路。28、冯.诺依曼舍入法：浮点数据的一种舍入方法，在截去多余位时，将剩下数据的最低位置1。29、分辨率：衡量显示器显示清晰度的指标，以象素的个数为标志。四、简答题30、解析：CPU将内存地址加载到地址总线，并发出读信号。Cache从地址总线截取内存地址，解析出该地址所在的内存块号。查阅主存Cache地址映射变换机构，若该主存块已调入Cache，则为命中，进入4），否则，转入6）。将对应的CacheCache地址，访问Cache存储体，同时阻断主存的读。由Cache读出的数据经数据总线送往CPU。CPU。同时查阅Cache9）。启动CacheCache块位置。“打通”直接调度通路，将该主存块调入Cache，并修改标记。31、答：宽体存储器将存储的位数扩到多个字的宽度，访问存储器时可以同时对多个字进行访问，从而提高数据的吞吐率。32、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。33从空间上讲，从内存读出指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）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、解析：1087位（27=128）。由于指令系统中有种寻址方式，因此寻址特征位占3位。由于地址码的位数为24-7-3=14214。由于存储字长为24位，因此一次间接寻址的范围为224。由于多次间接寻址需要使用一位来标志是否间接寻址完毕，因此只有23寻址，寻址范围为223。36、解答：该题继承了上题中的相关信息，统考中首次引入此种设置，具体考察到程序的运行结果、Cache的大小和命中率的计算以及磁盘和TLB的相关计算，是一题比较综合的题型。R2里装的是ii<N（1000），即当i自增到不满足这个条件时跳出循环，程序结束，所以此时i的值为1000。Cache共有1632B，所以Cache数据区的容量为16x32B=512B。P共有6条指令，占24B，小于主存块大小（32B），其起始地址为08048100H，对应Cache缺失，故将P所在的主存块调入Cache某一行，以后每次读取指令时，都能在指令Cache中命中。因此在1000次循环中，只会发生1次指令访问缺失，所以指令Cache的命中率为：（1000×6-1）/（1000×6）=99.98%。指令4sum+=A[i]，当数组A中元素的值过大时，则会导致这条加法指令发生溢出异常：而指令2、5虽然都是加法指令，但它们分别为数组地址的计算指令和存储变量i的寄存器进行自增的指令，而i最大到达1000它们都不会产生溢出异常。只有访存指令可能产生缺页异常，即指令3可能产生缺页异常。因为数组A致访盘，把A调入内存，而以后数组A的元素都在内存中，则不会导致访盘，所以该程序，共访盘一次。每访问一次内存数据就会查TLB1000次，所以此时又访问TLB1000A，即访问A[0]时，会多访问一次TLB（第一次访问A[0]会先查一次TLB，然后产生缺页，处理完缺页中断后，会重新访问A[0].此时又查TLB），所以访问TLB的次数一共是1001次。六、综合题37、解析：1）页大小为8KB，页内偏移地址为13位，故A=B=32-l3=19；D=13；C=24-13=l1：主存块大小为64B，故G=6。2路组相联，每组数据区容量有64B×2=128B，共有64KB/128B=512组，故F=9：E=24-G-F=24-6-9=9。因而A=19，B=19，C=11，D=l3，E=9，F=9，G=6。TLB中标记字段B的内容是虚页号，表示该TLB项对应哪个虚页的页表项。2）块号4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache组号是000000011B=3，对应的H字段内容为000001000B。Cache而Cache缺失只访问主存。慢得多，所以，在Cache——主存层次，Cache——外存（磁盘）层次，修改页面内容时总是采用写回策略。38、解析：流水线操作的时钟周期T应按4T=100ns.ADDR1，R2，R3（R2）+（R3）→R1（将寄存器R2和R3的内容相加存储到寄存器RI）SUBR4，R1，R5（R1）-（R5）→R4（将寄存器R1的内容减去寄存器R5的内容，并将相减的结果存储到寄存器R4）分析如下：首先这两条指令发生写后读（RAW）相关。两条指令在流水线中的执行情况见表。ADD指令在时钟4时将结果写入寄存器堆（R1），但SUB指令在时钟3时读寄存器堆（R1）ADDR1，SUBR1SUB指令先R1.ADDR12条SUB至少应该推迟两个时钟周期SUB指令中的指令译码ADD指令的写回周期之后才能保证不会出错，见表。如果硬件上加以改进，则只延迟一个时钟周期即可（100ns）ADD指候将结果快速地送入寄存器RI，而不需要等到写回周期完成，见表。39、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