2021年湘潭大学网络工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)

2021年湘潭大学网络工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A

(有答案)

一、选择题

1、某SRAM芯片，其容量为512乂8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目

应该是()。

A.23B.25C.50D.19

2、某计算机的存储系统由Cache一主存系统构成，Cache的存取周期为10ms,主存的

存取周期为50ms。在CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为4800次，主存

完成的存取次数为200次，该Cache一主存系统的效率是()。

【注：计算机存取时，同时访问Cache和主存，Cache访问命中，则主存访问失效；

Cache访问未命中，则等待主存访问】

A.0.833B.0.856C.0.958D.0.862

3、假设有7位信息码010101,则低位增设偶校验位后的代码和低位增设奇校验位后的

代码分别为()，

A.0110101001101010B.010101001101011

C.0110101101101010D,0110101101101011

4、某机字长8位，含一位数符，采用原码表示，则定点小数所能表示的非零最小正数为

()

A.2-9B.2-8C.27D26

5、假设在网络中传送采用偶校验码，当收到的数据位为10101010时，则可以得出结论

()

A.传送过程中未出错B.W现偶数位错

C.出现奇数位错D.未出错或出现偶数位错

6、总线的通信控制主要解决（：问题。

A,由哪个主设备占用总线

B.通信双方如何获知传输开始和结束

C通信过程中双方如何协调配合

D.B和C

7、中断判优逻辑和总线仲裁方式相类似，下列说法中，正确的是（）o

L在总线仲裁方式中，独立请求方式响应时间最快，是以增加处理器开销和增加控制线数

为代价的

n.在总线仲裁方式中计数器查询方式，若每次计数都从"0"开始，则所有设备使用总线

的优先级相等

in.总线仲裁方式一般是指I/O设备争用总线的判优方式，而中断判优方式一般是指I/O设

备争用CPU的判优方式

IV.中断判优逻辑既可以通过硬件实现，也可以通过软件实现，

A.LnB.I,m,ivc.i,n,ivD.I,IV

8、假定机器M的时钟频率为200MHz,程序P在机器M上的执行时间为12s。对P优

化时，将其所有乘4指令都换成了一条左移两位的指令，得到优化后的程序P。若在M

上乘法指令的CPI为102,左移指令的CPI为z,P的执行时间是Pw执行时间的1.2倍,

则P中的乘法指令条数为（），

A.200万B.400万C.800万D.1600万

9、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希令周期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

10、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,提高微程序设计的灵活性

C.缩短微指令的长度

D,增大控制存储器的容量

11＞下列说法中，正确的是（）。

A.加法指令的执行周期一定要访存

B.加法指令的执行周期一定不要访存

C.指令的地址码给出存储器地址的加法指令，在执行周期一定要访存

D.指令的地址码给出存储器地址的加法指令，在执行周期一定不需要访存

12、在通用计算机指令系统的二地址指令中，操作数的物理位置可安排在（）Q

I.一个主存单元和缓冲存储器

II.两个数据寄存器

in.一个主存单元和一个数据寄存器

IV.一个数据寄存器和一个控制存储器

V.一个主存单元和一个外存单元

an、m.ivB.in、nCLn、mD.Ln、m、v

13、下列关于一地址指令的说法正确的是（）。

A,只有一个操作数

B.一定有两个操作数，其中一个是隐含的，完成功能（A）OP（ACC）

C如果有两个操作数，则两个操作数相同，完成功能（A）OP（A）

D.可能有两个操作数，也可能只有一个操作数

14、某机有4级中断，优先级从高到低为1-2-3-4。若将优先级顺序修改，修改后1

级中断的屏蔽字为1011,2级中断的屏蔽字为1111.3级中断的屏蔽字为0011,4级中

断的屏蔽字为0001，则修改后的优先顺序从高到低为（）e

A.3T2-1-4

B.1—3—4T2

（3.2一1-3-4

口.2-37-4

15、在独立编址的方式下，存储单元和I/O设备是靠（）来区分的。

A.不同的地址码

B.不同的地址线

（:.不同的指令

D.不同的数据线

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、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。

18、运算器的两个主要功能是：,

19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。

20、多个用户共享主存时，系统应提供。通常采用的方法是保护和

保护，并用硬件来实现。

21、CPU能直接访问和但不能直接访问磁盘和光盘。

22、寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用______型和_______型，前者比后者执行

速度快。

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、寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用_______型和_______型，前者比后者执

行速度快，

25、目前的CPU包括、和cache、

三、名词解释题

26、容量：

27、调相制PM；

28、相对转移:

29、控制存储器:

四、简答题

30、I/O设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式。简述他们的特点。

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CISC?CISC指令系统的特点是什么？

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、一个16Kxl6位的存储器，有IKx4位的DRAM芯片，内部结构由64*64构成,

试问：

1）采用异步刷新方式，如果最大刷新间隔为2ms,则相邻两行之间的刷新

间隔是多少？

2）如果采用集中刷新方式，则存储器刷新一遍最少用多少个存储周期？设

存储器的存储周期为0.5us,〃死区"占多少时间？〃死时间率"为多少（刷新周

期为2ms）?

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,尸-18.125,试计算［x-y］讣。（其结果用二进

制真值表示，舍入时采用。舍I入法）。

36、某彩色图形显示器，屏幕分辨率为640像素x480像素，共有4色、16色、256

色和65536色4种显示模式。

1）试给出每个像素的颜色数m和每个像素所占用存储器的比特数n之间的关系。

2）显示缓冲存储器的容量是多少?

六、综合题

37、用16Kxi6位的SRAM芯片构成64Kx32位的存储器。要求画出该存储器的组

成逻辑框图。

38、某16位计算机中，带符号整数用补码表示，数据Cache和指令Cache分离。

表5-6给出了指令系统中部分指令格式，其中Rs和Rd表示寄存器，mem表示存储

单元地址，（x）表示寄存器x或存储单元x的内容。

该计算机采用5段流水方式执行指令，各流水段分别是取指IF、译码/读寄存器ID、

执行/计算有效地址EX、访问存储器M、结果写回寄存器WB,流水线采用"按序

发射，按序完成“方式，没有采用转发技术处理数据相关，并且同一寄存器的读和

写操作不能在同一个时钟周期内进行。请回答下列问题。

1）若int型变量x的值为-513,存放在寄存器RI中,则执行指令"SHRRI"后，R1

的内容是多少？要求用十六进制表示，

指令系统中部分指令格式

名称指令的;【超格式指令功能

加法指今ADDRs.Rd(RsHRd)-Rd

。术东移SHLRd2,(RdLRd

算术布移SHRRd(RdV2-Rd

取数指令LOADRd.mem(mem)-Rd

自收指令STORERs.mcm(Rs)-*mem

2）若某个时间段中，有连续的4条指令进入流水线，在其执行过程中没有发生任

何指令段阻塞，则执行这4条指令所需的时钟周期数为多少？

3）若高级语言程序中某赋值语句为x=a+b,x、a和b均为int型变量，它们的存

储单元地址分别为冈、同和［b］。该语句对应的指令序列如下，其在指令流水线中

的执行过程见表

IILOADRI,[a]

12L0ADR2,[b]

13ADDRI»R2

14STORER2,[x]

指令序列的执行过程

时向单元

12345678910II121314

11IFIDEXMWB

12IFIDEXMWB

13IFIDEXMWB

14IFIDEXMWB

这4条指令执行过程中，13的ID段和14的IF段被阻塞的原因各是什么？

4）若高级语言程序中某赋值语句为x=2*x+a,x和a均为unsignedint型变量，它

们的存储单元地址分别表示为［xJ、［a］。执行这条语句至少需要多少个时钟周期？

要求模仿表画出这条语句对应的指令序列及其在流水线中的执行过程示意图。

39、一条双字长的取数指令（LDA）存于存储器的200和201单元，其中第一个字

为操作码OP和寻址特征M,第二个字为形式地址A。假设PC当前值为200（还没

有取该条双字长指令），变址寄存器IX的内容为100,基址寄存器的内容为200,

存储器相关单元的内容见表。

存储器相关单元的内容

地址201300400401500501502700

内容300400700501600700900401

表的各列分别为寻址方式，该寻址方式下的有效地址以及取数指令执行结束后累加

器ACC的内容（ACC中存放的其实就是有效地址对应的操作数），试补全表.

寻址方式有效地址EA累加器ACC的内容

立即寻址—•300

直接寻址

间接寻址

相对寻址

变址寻址

基址寻址

先变址后问址

先间址后变址

参考答案

一、选择题

1、D

2、D

3、B

4、C

5、D

6、D

7、B

8、B

9、B

10、D

11、C

12、B

13、D

14、C

15、C

二、填空题

16、流水CISC

17、系统软件应用软件系统软件

18、算术运算逻辑运算

19、外存数据通信过程控制

20、存储保护存储区域访问方式

21、cache主存

22、RRRS

23、系统软件应用软件系统软件

24、RRRS

25、控制器运算器

三、名词解释题

26、容量,

是衡最容纳信息能力的指标。

27、调相制PM：

一种磁盘信息记录方式，在一个磁化元的中间位置，利用电流相位的变化进行写1或写0。

28、相对转移：

一种形成转移目标地址的方式，转移指令的目标指令地址是由PC寄存器的值加上一个偏

移量形成的。

29、控制存储器:

微程序型控制器中存储微指令的存储器，通常是ROM。

四、简答题

30、答：五种：1.程序查询方式是由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，

从而控制I/O设备与主机交换信息。2.程序中断方式倘若CPU在启动I/O设备后，不查询

设备是否已准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断

请求后予以响应，这将大大提高CPU的工作效率。3.直接存储器存取方式（DMA）主存

与I/O设备之间有一条数据通路，主存与I/O设备交换信息时，无需调用中断服务程序

4.1/0通道方式、5.1/0处理机方式

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：CISC是复杂指令系统计算机的英文缩写。其特点是：⑴指令系统复杂庞大，指

令数目一般多达2,3百条。⑵寻址方式多⑶指令格式多⑷指令字长不固定（5）可访存指

令不加限制⑹各种指令使用频率相差很大⑺各种指令执行时间相差很大⑻大多数采用微程

序控制器

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、解析；不论采用何种刷新方式，刷新都是从单个芯片的存储容量着手。

1）采用异步刷新方式，在2ms时间内把芯片的64行刷新一遍，相邻两行之间的刷

新间隔=2ms/64=31,25g可取的刷新间隔为3"s。

2）如果采用集中刷新方式，则存储器刷新一遍最少用64个存储周期，因为存储器

的存储周期为0.5必，则〃死区"=0.5心x64=32.s,〃死时间

率”=32MS/2000MSX100%=I.6%O

35、64.解析：首先将x和y转换成浮点数

x=125=0.11111010x2011

y=-18.125=-0.10010001x20101

由于jx=00,0111,因此［jx］产00,0111,同理［4］产11,1011故

Ux］产00,0111；00.11111010

［-jy］n=00,0101；11.01101111

下面可以按照5个步骤来做：

1）对阶。求阶差：

［明产瓜］旷同产瓜］补+卜用仆。=oooiu+iiiou=ooooio

所以y的阶码要低2,故应该y向X对齐，y尾数需耍右移两位，阶码加2,如下:

［y］后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］扑二00,0111；Ol.OOOlllllo

3）规格化。尾数出现01.XXX...X,说明需要右规一次即可，阶码加L最后

可得

［x-y］产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L因此尾数末位加L即尾数变为

00.10010000c

5）溢出判断。最后阶符为00,没有溢出，最后应将［x-y］产001000,

00.10010000转换为二进制真度即500

x-y=0.10010000x200100C=0.10010000x28=10010000

36、解析:

1)在图形方式中，每个屏幕上的像素都由存储器中的存消单元的若干比特

指定其颜色。每个像素所占用的内存位数决定于能够用多少种颜色表示一个像素。

表示每个像素的颜色数m和每个像素占用的存储器的比特数n之间的关系由下面的

公式给出：

n=log2m

2)由于显示缓冲存储器的容量应按照最高灰度(65536色)设计，故容量

为640乂480乂(log265536)bit/8=614400B^615KB

六、综合题

37、解析：所需芯片总数(64Kx32)/(16Kxl6)」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16Kx32位，各模块通过A15、

A14进行2-4译码

38、解析:

1）x的值为・513,可求得冈小1000001000000001B,除符号位外，各位取反

加1.可以求得冈补=111111011111转换成十六进制表示为,FDFFHo可

以得到，指令执行前R1中存放的内容为：FDFFHo执行指令"SHRRV,表示将

寄存器RI的内容算术右移1位，右移1位之后的结果为：1111111011111U1B,

将其转换成十六进制表示为：FEFFH,所以，执行指令"SHRRI"后，R1的内容

是FEFFH。

2）除了第1条指令需要5个时钟周期输出结果外，后面的3条指令都只需要一个时

钟周期就可以输出结果，所以至少需耍5+（4-1）xl=8个时钟周期。

3）各条指令语句的含义如下；

IlLOADRI,[a]〃将[a]单元中的内容取出，送入寄存器R1中

12LOADR2,[b]〃将同单元中的内容取出，送入寄存器R2中

13ADDRLR2〃将R1和R2单元中的内容取出，送入寄存器R2中

14STORER2,[x]〃将寄存器R2单元中的内容取出，送入例中

很明显，指令13需要指令II与指令12的数据，所以存在数据相关，指令13必须等

到指令IL12的结果分别写回寄存器RI和R2,才能执行读寄存器操作，所以13的

ID段被阻塞。另外，由于指令13在ID段被阻塞，导致指令14不能完成取指令操作，

因此指令14的IF段被阻塞。

4）该条语句对应的指令序列有两种情况，因为2x操作有加法：对应第一种）和左

移（对，应第二种）两种方法实现

第一种第:种

11LOADRI,[x]IfLOADRI,[x]

12L0ADR2,[a]12LOADR2i[a]

13ADDRI,RI13SHLR1

14ADDRhR214ADDRI,R2

15STORER2,[x]15STORER2,[x]

对应的执行过程示意图见表

时何单元

J指H令/—————————

1234567891011121314151617

111FIDEXMWB

12IFIDEXMWB

13IFIDEXMWB

MIFIDEXMWB

15IFIDEXMWB

综上所述，执行这条语句至少需要17个时钟周期。

39、解析：

直接寻址：由于直接寻址的有效地址EA为形式地址本