2021年南京大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)

2021年南京大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、对36位虚拟地址的页式虚拟存储系统，每页8KB，每个页表项为32位，页表的总容量为（）。A.1MBB.4MBC.8MBD.32MB2、假定编译器将赋值语句“x=x+3；”转换为指令“addxaddr，3”，其中xaddr是x对应的存储单元地址。若执行该指令的计算机采用页式虚拟存储管理方式，并配有相应的TLB，且Cache使用直写（WriteTrough）方式，则完成该指令功能需要访问主存的次数至少是（）。A.0B.1C.2D.343、某计算机字长为32位，按字节编址，采用小端（LitleEndian）方式存放数据。假定有一个double型变量，其机器数表示为1122334455667788H，存放在00008040H开始的连续存储单元中，则存储单元00008046H中存放的是（）。A.22HB.33HC.66HD.77H4、某机器字长为8位，采用原码表示法（其中一位为符号位），则机器数所能表示的范围是（）。A.-127~+127B.-127~+128C.-128~+127D.-128~+1285、ALU属于（）。A.时序电路B.控制器C.组合逻辑电路D.寄存器6、下列关于多总线结构的叙述中，错误的是（）。A.靠近CPU的总线速度较快B.存储器总线可支持突发传送方式C.总线之间需通过桥接器相连D.PCI-Expressx16采用并行传输方式7、关于同步控制说法正确的是（）。A.采用握手信号B.由统一时序电路控制的方式C.允许速度差别较大的设备一起接入工作D.B和C8、CPU中的译码器要用（）。A.地址译码人B.指令译码C.数据译码1D.控制信号译码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、下列关于主存储器（MM）和控制存储器（CS）的叙述中，错误的是（）。A.MM在CPU外，CS在CPU内B.MM按地址访问.CS按内容访问C.MM存储指令和数据，CS存储位置D.MM用RAM和ROM实现，CS用ROM实现11、微指令大体可分为两类：水平型微指令和垂直型微指令。下列几项中，不符合水平型微指令特点的是（）。A.执行速度快B.并行度较低C.更多地体现了控制器的硬件细节D.微指令长度较长12、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13、某指令系统有200条指令，对操作码采用固定长度二进制编码时，最少需要用（）A.4B.8C.16D.3214、禁止中断的功能可以由（）来完成。A.中断触发器B.中断允许触发器C.中断屏蔽触发器D.中断禁止触发器15、下列选项中，（）不是发生中断请求的条件。A.一条指令执行结束B.一次I/O操作结束C.机器内部发生故障D.一次DMA操作结束二、填空题16、RISC机器一定是_______CPU，但后者不一定是RISC机器，奔腾机属于_______机器17、一位十进制数，用BCD码表示需______位二进制码，用ASCII码表示需______位二进制码。18、运算器的两个主要功能是：_______，_______19、不同机器有不同的_________RISC指令系统是_________指令系统的改进。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、CPU能直接访问______和______但不能直接访问磁盘和光盘。22、堆栈是一种特殊的_______寻址方式，它采用_______原理。按构造不同，分为寄存器堆栈和_______堆栈。23、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。24、总线仲裁部件通过采用________策略或________策略，选择其中一个主设备作为总线的下次，接管总线控制权。25、目前的CPU包括________、________和cache、三、名词解释题26、软件兼容：27、向量地址：28、页式管理：29、指令周期：四、简答题30、什么是并行处理？31、宽体存储器有什么特点？32、存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？33、何谓CRT的显示分辨率、灰度级？五、计算题34、用一个时钟频率为40MHz的处理器执行标准测试程序，它所包含的混合指令数和响应所需的时钟周期见表。试求出有效的CPI、MIPS速率和程序的执行时间（假设有N条指令）。35、设浮点数字长为16位，其中阶码5位（含一位阶符），尾数11位（含一位数符），将十进制数+13/128写成：二进制定点数和浮点数，并分别写出它在定点机和浮点机中的机器数形式。36、某计算机的字长为16位，存储器按字编址，访存指令格式为16位，其中5位操作码，3位寻址方式字段，分别表示立即寻址、直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址这5种，8位地址码字段。设PC和Rx分别为程序计数器和变址寄存器（其中变址寄存器的位数为16位）。试问：1）该格式能定义多少种指令？2）各种寻址方式的寻址范围大小是多少？3）写出各种寻址方式的有效地址EA的计算式。六、综合题37、用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。38、某机采用微程序控制方式，微指令字长为24位，采用水平型字段直接编码控制方式和断定方式。共有微命令30个，构成4个互斥类，各包含5个、8个、14个和3个微命令，外部条件共3个。1）控制存储器的容量应为多少？2）设计出微指令的具体格式。39、图是从实时角度观察到的中断嵌段。试问：这个中断系统可实现几重中断？请分析图中的中断过程。

参考答案一、选择题1、D2、B3、A4、A5、C6、D7、B8、B9、A10、B11、B12、A13、B14、B15、A二、填空题16、流水CISC17、4718、算术运算逻辑运算19、指令系统CISC20、跳跃程序计数器21、cache主存22、数据先进后出存储器23、系统软件应用软件系统软件24、优先级公平主方25、控制器运算器三、名词解释题26、软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。27、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。28、页式管理：一种虚拟存储器的管理方式，把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定容量的页，需要是装入内存，各页可装入主存中不同的实际页面位置。29、指令周期：从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间。四、简答题30、答：广义地讲，并行性有两种含义：一是同时性，指两个或多个事件在同一时刻发生；二是并发性，指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。计算机的并行处理技术可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段，概括起来，主要有三种形式：（1）时间并行：指时间重叠，在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。（2）空间并行：指资源重复，在并行性概念中引入空间因素，以“数量取胜”为原则来大幅度提高计算机的处理速度。（3）时间并行+空间并行：指时间重叠和资源重复的综合应用，既采用时间并行性又采用空间并行性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：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。33、答：分辨率是指显示器所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率取决于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。同时刷新存储器要有与显示像素数相对应的存储空间，用来存储每个像素的信息。灰度级是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清楚逼真。五、计算题34、解：CPI即执行一条指令所需的时钟周期数。本标准测试程序共包含4种指令，那么CPl就是这4种指令的数学期望，故CPl=1×60%+2×18%+4×12%+8×10%=2.24MIPS即每秒执行百万条指令数。已知处理器的时钟频率为40MHz，即每秒包含40M个时钟周期，故MIPS=40/CPl=40/2.24≈17.9程序执行时间自然就等于程序包含的指令数×CP1x时钟周期的长度，故程序执行时间=N×2.24×1/40MHz=5.6N×10-8s35、解析：假设x=+13/128其二进制形式可以表示为：x=0.0001101000。定点数表示：x=0.0001101000。浮点数规格化表示：x=0.1101000000×2-11"。定点机中：[x]原=[x]补=[x]反=0.0001101000。浮点机中：[x]原=1，0011；0.1101000000。[x]补=1，1101；0.1101000000。[x]反=1，1100；0.1101000000。36、解析：1）5位操作码可表示25=32种不同的指令。2）各种寻址方式的寻址范围大小如下。立即数寻址方式：只能访问唯一的一个数据。直接寻址方式：用地址码表示存储器地址，8位地址码可以有28=256个数据字。间接寻址方式需要分为两种（特别注意）：①一次间接寻址：用地址码表示地址的存储位置，存储器中16位的地址可以有216=64K大小的寻址范围。②多次间接寻址：多次间接寻址需要使用一位来表示是否为最后一次间接寻址，可以有215=32K大小的寻址范围。变址寻址方式：用地址码表示地址的偏移量，地址在寄存器中，16位变址寄存器的寻址范围是216。相对寻址方式：寻址范围是PC值附近的字，8位地址偏移量可对PC附近的256个数据字进行寻址，即寻址范围是256个数据字。3）设地址码位A，各寻址方式的有效地址见表六、综合题37、解析：所需芯片总数（64K×32）/（16K×16）=8片，因此存储器可分为4个模块（图中用椭圆标示出来了），每个模块16K×32位，各模块通过A15、A14进行2-4译码38、解析：微指令字长为24位，操作控制字段被分为4组，第1组3位（表示5个微命令）.第2组4位，（表示8个微命令），第3组4位（表示14个微命令），第4组2位（表示3个微命令）；判断测试条件字段2位，下地址字段9位。1）因为下地址字段有9位，所以控制存储器的容量为29×24位。2）微指令的具体格式如图所示。39、解析：该中断系统可以实现5重中断。中断优先级的顺序是，优先权1最高，而现行程序运行于最低优先权（不妨设优先权为6）。图7-21中出现了4重中断，其中断过程如下：现行程序运行到T1时刻，