2021年长春理工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年长春理工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1、某机器字长为32位，存储器按半字编址，每取出一条指令后PC的值自动+2，说明其指令长度是（）。A.16位B.32位C.128位D.256位2、假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H：地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是（）。A.1000HB.2000HC.3000HD.4000H3、下列关于浮点数加减法运算的叙述中，正确的是（）。I.对阶操作不会引起阶码上溢或下溢Ⅱ.右归和尾数舍入都可能引起阶码上溢Ⅲ.左归时可能引起阶码下溢IV.尾数溢出时结果不一定溢出A.仅Ⅱ、ⅢB.仅I、Ⅱ、ⅢC.仅I、Ⅲ、IⅣD.I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4、组成一个运算器需要多个部件，但下面所列（）不是组成运算器的部件。A.通用寄存器组B.数据总线C.ALUD.地址寄存器5、常用的（n，k）海明码中，冗余位的位数为（）。A.n+kB.n-kC.nD.k6、关于Cache的3种基本映射方式，下面叙述中错误的是（）。A.Cache的地址映射有全相联、直接和多路组相联3种基本映射方式B.全相联映射方式，即主存单元与Cache单元随意对应，线路过于复杂，成本太高C.多路组相联映射是全相联映射和直接映射的一种折中方案，有利于提高命中率D.直接映射是全相联映射和组相联映射的一种折中方案，有利于提高命中率7、若数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式（小端存储），则十六进制数12345678H按自己地址由小到大依次存为（）。A.12345678B.87654321C.78563412D.341278568、CPU中不包括（）。A.操作码译码器B.指令寄存器C.地址译码器D通用寄存器9、计算机硬件能够直接执行的是（）。1.机器语言程序IⅡ.汇编语言程序Ⅲ.硬件描述语言程序入A.仅IB.仅I、ⅡC.仅I、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ10、下列有关总线定时的叙述中，错误的是（）。A.异步通信方式中，全互锁协议最慢B.异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差C.同步通信方式中，同步时钟信号可由各设备提供D.半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制11、某同步总线的时钟频率为100MHz，宽度为32位，地址/数据线复用，每传输一个地址或数据占用一个时钟周期。若该总线支持突发（猝发）传输方式，则一次“主存写”总线事务传输128位数据所需要的时间至少是（）。A.20nsB.40nsC.50nsD.80ns12、关于通用寄存器，下列说法正确的是（）。A.可存放指令的寄存器B.可存放程序状态字的寄存器C.本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器D.可存放运算结果的寄存器13、下列关于超标量流水线特性的叙述中，正确的是（）。I.能缩短流水线功能段的处理时间II.能在一个时钟周期内同时发射多条指令III.能结合动态调度技术提高指令执行并行性A.仅IIB.仅I、IIIC.仅I、IID.I、II、III14、在单级中断系统中，中断服务程序执行顺序是（）a.保护现场：b.开中断；c.关中断：d.保存断点：e.中断事件处理：f.恢复现场：g.中断返回A.a→e→f→b→gB.c→a→e→gC.c→d→e→f→gD.d→a→c→f→g15、CPU在中断周期中（）A.执行中断服务程序B.执行中断隐指令C.与I/O设备传送数据D.处理异常情况二、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、目前的CPU包括________、________和cache、18、按IEEE754标准，一个浮点数由_______、_______、_______三个域组成。19、计算机软件一般分为两大类：一类叫________，另一类叫________操作系统属于________类。20、形成指令寻址的方式，称为指令寻址方式，有顺序寻址和_______寻址两种，使用_______来跟踪。21、主存储器容量通常以MB表示，其中M=______，B=______硬盘容量通常以GB表示，其中G=______.22、RISC的中文含义是________，CISC的中文含义是________。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、闪速存储器特别适合于_______微型计算机系统，被誉为_______而成为代替磁盘的一种理想工具。25、计算机软件一般分为两大类：一类叫______,另一类叫______操作系统属于_______类。三、名词解释题26、组相联映象：27、指令模拟：28、软件：29、MIDI：四、简答题30、何谓分布式仲裁方式？31、计算机硬件由哪些部分组成？32、简要说明CPU与I/0设备之间传递信息可采用哪几种联络方式，他们分别用于什么场合？33、说明计算机系统的层次结构。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、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]补。（其结果用二进制真值表示，舍入时采用0舍l入法）。36、已知有效信息位为1100，试用生成多项式G（x）=101l将其编成CRC码。六、综合题37、下图为由8片2114芯片构成的4K×8位的存储器，与8位的一个微处理器相连，2114芯片为lK×4位的静态RAM芯片。试问：1）每一组芯片组的地址范围和地址线数目。2）4KB的RAM寻址范围是多少？3）存储器有没有地址重叠？38、某计算机字节长为16位，主存地址空间大小为128KB，按字编址。采用单字长指令格式，指令各字段定义如图所示。151211650OPMxR1MdRd源操作数目的操作数转移指令采用相对寻址方式，相对偏移用补码表示，寻址方式的定义见表寻址方式的定义My/Md寻址方式助记符含义000B寄存器直接Rn操作数=（Rn）001B寄存器间接（Rn）操作数=（（Rn））010B寄存器间接、自增（Rn）+操作数=（（Rn）），（Rn）+1→Rn011B相对D（Rn）转移目标地址=（PC）+（Rn）回答下列问题：1）该指令系统最多可有多少指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MDR）至少各需要多少位？2）转移指令的目标地址范围是多少？3）若操作码0010B表示加法操作（助记符为add），寄存器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容为1234H，R5的内容为5678H，地址1234H中的内容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇编语句“add（R4），（R5）+”（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元中的内容会改变？改变后的内容是什么？39、假设指令流水线分取指（FI）、译码（ID）、执行（EX）、回写（WR）4个过程段，共有10条指令连续输入此流水线。1）画出指令周期流程。2）画出非流水线时空图。3）画出流水线时空图。4）假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率。5）求该流水处理器的加速比。

参考答案一、选择题1、B2、D3、D4、D5、B6、D7、C8、C9、A10、C11、C12、D13、C14、A15、B、二、填空题16、存储周期存储器带宽17、控制器运算器18、符号位阶码尾数19、系统软件应用软件系统软件20、跳跃程序计数器21、2208位（1个字节）23022、精简指令系统计算机复杂指令系统计算机23、外存数据通信过程控制24、便携式固态盘25、系统软件应用软件系统软件三、名词解释题26、组相联映象：cache的一种地址映象方式，将存储空间分成若干组，各组之间用直接映象，组内各块之间用全相联映象。27、指令模拟：在一种计算机上用软件来解释执行另一种计算机的指令。28、软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。29、MIDI：音乐器材数字化接口，规定电子乐器与计算机之间传递信息的方式。四、简答题30、答：分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础的仲裁方式。它不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤销它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上31、答：中央处理器，存储器，输入输出设备组成；32、答：CPU与I/0之间传递信息常采用三种联络方式：直接控制（立即响应）、同步、异步。适用场合分别为：直接控制适用于结构极简单、速度极慢的I/0设备，CPU直接控制外设处于某种状态而无须联络信号。同步方式采用统一的时标进行联络，适用于CPU与I/0速度差不大，近距离传送的场合。异步方式采用应答机制进行联络，适用于CPU与I/0速度差较大、远距离传送的场合。33、答：计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。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、64.解析：首先将x和y转换成浮点数x=125=0.11111010×2011y=-18.125=-0.10010001×20101由于jx=00，0111，因此[jx]补=00，0111，同理[-jy]补=11，1011故[jx]补=00，0111；00.11111010[-jy]补=00，0101；11.01101111下面可以按照5个步骤来做：1)对阶。求阶差：[∆j]补=[jx]补-[jx]补=[jx]补+[-jy]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）2)尾数求差。00.11111010+00.00100101（这里加的是y尾数的负数补码）01.00011111即[x-y]补=00，0111；01.00011111。3）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]补=00，1000；00.100011111（加了下画线的1为右规丢弃的1）4）舍入处理。山于右规低位丢1，因此尾数末位加1，即尾数变为00.10010000。5）溢出判断。最后阶符为00，没有溢出，最后应将[x-y]补=001000，00.10010000转换为二进制真值，即500x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=1001000036、解析：有效信息M（x）=1100=x3+x2，可知n=4。G（x）=1011=x3+x+1。由于G（x）为k+1位，可知k=3。故将有效信息左移3位后再被G（x）模2除，即M（x）×x3=1100000=x6+x5M(x)∙因此M（x）∙x3+R(x)=1100000+010=1100010即为CRC码。六、综合题37、解析：先由两片2114芯片构成lK×8位的芯片组，再由4个芯片组构成4K×8位的存储器。从图3-48可以看出，地址线A13~A10在图中没有出现，说明采用部分译码方式。1）芯片组的容量为1024B，需要10根地址线（A9~A10），故地址范围为000H~3FFH。2）根据图3-48所示的连线，各芯片组的片选端由地址线Ais、A1s进行译码。芯片组内地址线为A9~A10，A13~A10空闲，即为任意态。假设A13~A10为全0，4KBRAM的寻址范围分别是：第0组为0000H~03FFH，第1组为4000H~43FFH，第2组为8000H~83FFH，第3组为C000H~C3FFH，可见这4KB存储器的地址空间是不连续的。演示第2组的计算过程，其他类似。第2组的片选信号应该是10（A15、A14），接下来A13~A10为全0，剩下的全1，即1000001l11111111，十六进制为83FFH。3）由于A13~A10没有参与译码（部分译码），因此存储器存在地址重叠现象。38、解析：1）指令操作码占4位，则该指令系统最多可以有24=16条指令。由于指令操作数占6位，其中3位指示寻址方式，寄存器编号占3位，因此该计算机最多可以有23=8个通用寄存器。由于计算机字长为16位，因此存储器数据寄存器（MDR）至少为16位。主存空间为128KB，按字（l6