2021年台州科技职业学院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年台州科技职业学院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

2、在一个容量为128KB的SRAM存储器芯片上，按字长32位编址，其地址范围可从

0000H到（）。

A.3HB.7HC.7HD.3fH

3、下列关于进制的说法中正确的是（）。

L任何二进制整数都可用十进制表示

n.任何二进制小数都可用十进制表示

【n.任何十进制整数都可用二进制表示

nv.任何十进制小数都可用二进制表示

A.LmB.L口、mC.LU、H、IVD.U、IV

4、并行加法器中，每位全和的形成除与本位相加两数数值位有关外।还与（）有

A.低位数值大小

B.低位数的全和

C.高位数值大小

D,低位数送来的进位

5、下列说法正确的是（）。

A.当机器采用补码表示时，0有两种编码方式

B.当机器采用原码表示时，。有两种编码方式

C.当机器采用反码表示时，0有一种编码方式

D.无论机器数采用何种码表示，。都有两种编码方式

6、按数据传送格式，总线常被划分为（）。

A.并行总线与串行总线

B.同步总线与异步总线

C.系统总线与外总线

D.存储总线与I/。总线

7、下列关于总线仲裁方式的说法中，正确的有（）。

L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

II.计数器定时查询方式下，有，根总线请求（BR）线和一根设备地址线，若每次计数都从

0开始，则设备号小的优先级高

HL链式查询方式对电路故障最敏感

IV.分布式仲裁控制逻辑分散在总线各部件中，不需要中央仲裁器

A.III,IVB.LIII,IVC.I,ILIVD.D,IILIV

8、只有当程序要执行时，它才会去将源程序翻译成机器语言，而且一次只能读取、翻译

并执行源程序中的一行语句，此程序称为（）。

A.目标程序B.编译程序C.解释程序D.汇编程序

9、下列描述中，正确的是（）。

A.控制器能理解、解释并执行所有指令以及存储结果

B.所有数据运算都在CPU的控制器中完成

C.ALU可存放运算结果

D.输入、输出装置以及外界的辅助存储器称为外部设备

10、同步控制是（）。

A.只适用于CPU控制的方式

B.由统一时序信号控制的方式

C.所有指令执行时间都相同的方式

D.不强调统一时序信号控制的方式

11、微指令操作控制字段的每一位代表一个控制信号，这种微程序的控制方式叫作（）

A.字段直接编码

B.字段间接编码

C.混合编码

D,直接编码

12、四地址指令OPAiA2A3A4的功能为（Ai）OP（A2）-A3,且4给出下一条指令地

址，假设Ai，A2,A3,4都为主存储器地址，则完成上述指令需要访存（）次。

A.2B.3C.4D,5

13、在各种寻址方式中，指令的地址码字段可能的情况有（）。

L寄存器编号

I【.设备端口地址

m,存储器的单元地址

M数值

A.LnB.L口、mci、山D.L口、m、iv

14、中断响应是在（）

A.一条指令执行开始

B.一条指令执行中间

C.一条指令执行之术

D.一条指令执行的任何时刻

15、传输一幅分辨率为640像素x480像素、65536色的图片（采用无压缩方式），假

设采用数据传输速度为56kbit/s,大约需要的时间是（）。

A34.82S8.42.86sC.85.71SD.87.77S

二、填空题

16、CPU能直接访问和，但不能直接访问磁盘和光盘。

17、指令寻址的基本方式有两种，方式和方式。

18、PQ总线采用仲裁方式，每一个PQ设备都有独立的总线请求和总线授权两条

信号线与相连。

19、外国设备大体分为输入设备，输出设备，设备，设备，

设备五大类。

20、多媒体CPU是带有技术的处理器，它是一种多媒体扩展结构技术，特别适合

J'处理，

21、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。

22、闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及能力，因此作为用

于便携式电脑中。

23、流水CPU中的主要问题是相关、相关和相关，为此需要采

用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。

24、为了运算器的高速性，采用了进位，乘除法，等并行技术措

施。

25、汉字的、、是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不

同用途的编码。

三、名词解释题

26、尾数：

27s统一编址:

28、系统指令:

29、总线协议:

四、简答题

30、中断处理过程包括哪些操作步骤?

31、什么是中断？请说明它的特点和适用场合。

32、浮点数的阶码为什么通常采用移码?

33、说明计算机系统的层次结构。

五、计算题

34、假设磁盘存储器转速为3000r/min,分8个扇区，每扇区存储1KB,主存与磁

盘存储器数据传送的宽度为16位（即每次传送16位）。假设一条指令最长执行时

间为25s。

试问；是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案，为什么？若不行,

应采用什么方案？

35、某计算机采用5级指令流水线，如果每级执行时间是2ns,求理想情况下该流

水线的加速比和吞吐率。

36、设主存容量为IMB,Cache容量为I6KB,每字块有16个字，每字32位，且按

字节编址。

1）若Cache采用直接映射，试求主存地址字段中各段的位数。

2）若Cache采用4路组相联映射，试求主存地址字段中各段的位数。

六、综合题

37、假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段；

unsignedintx=134：

unsignedinty=246；

intm=x；

intn=y；

unsignedintzi=x=y；

unsignedintZ2=x+y：

intki=m-n；

intk2=m+n；

若编译器编译时将8个8位寄存器RI~R8分别分配至变量x、v、m、n、zi、Z2、

ki和IQ,则回答下列问题（提示：带符号整数用补码表示）：

1）执行上述程序段后，寄存器Ri,Rs和R6的内容分别是什么（用十六进制

表示）？

2）执行上述程序段后，变量m和ki的值分别是多少（用十进制表示）？

3）上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加/减运算，这4种运算能

否利用同一个加法器及辅助电路实现？简述理由。

4）计算机内部如何判断带符号整数加/减运算的结果是否发生溢出？上述程

序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出？

38、某程序中有如下循环代码段p；°for（inti=0；i<N；i++）

sum+二A[i]；〃。假设编译时变量sum和i分别分配在寄存器RI和R2中。常量N在

寄存器R6中，数组A的首地址在寄存器R3中。程序段P起始地址为08048100H，

对应的汇编代码和机器代码见下表。

埒号研机器代码汇编代码注界

108048100HOOO22O8OHloop:sllR4.R2J(R2K<2R4

208048IO4H00083020HaddR4.R4,R3(R4HR3)R4

308048M8C850000H1南R5MR4)«R4)*0)R5

40X04810CHOO25OR2OHtddRl.RI.R5(RIHR5)R!

52042000IHaddR2,R2,I(R2)+lR2

6080481I4HI446FFFAHbnc勉,R6,loopiNR2)!=(R6)即。loop

执行上述代码的计算机M采用32位定长指令字，其中分支指令bne采用如下格

式：

3】2625212016150

OPRsRdOFFSET

OP为操作码：Rs和Rd为寄存器编号：OFFSET为偏移量，用补码表示。请回答下

列问题，并说明理由。

1）M的存储器编址单位是什么？

2）已知sll指令实现左移功能，数组A中每个元素占多少位？

3）表中bne指令的OFFSET字段的值是多少？己知bne指令采用相对寻址方式，当

前，PC内容为bne指令地址，通过分析题表中指令地址和bne指令内容，推断出

bne指令的转移目标地址计算公式。

4）若M采用如下"按序发射、按序完成"的5级指令流水线：IF（取指）、ID

（译码及取数）、EXE（执行）、MEM（访存）、WB（写回寄存器），且硬件不

采取任何转发措施，分支指令的执行均引起3个时钟周期的阻塞，则P中哪些指令

的执行会由于数据相关而发生流水线阻塞？哪条指令的执行会发生控制冒险？为什

么指令1的执行不会因为与指令5的数据相关而发生阻塞？

39、某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址（机器按字寻址）0

机器配有如下硬件：ACC、MAR、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器R。

和基址寄存器Ra,均为16位。

1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？

一次间接寻址的范围又是多少？

2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围又

是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。

3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？需增设哪些硬件？

参考答案

一、选择题

1、D

2、B

3、B

4、D

5、B

6、A

7、B

8、C

9、D

10、B

11、D、

12、C

13、D

14、C

15、D

二、填空题

16、cache主存

17、字向位向

18、集中式中央仲裁器

19、外存数据通信过程控制

20、MMX图像数据

21、处理器指令和程序

22、瞬时启动固态盘

23、资源数据控制

24、先行阵列流水线

25、输入编码内码字模码

三、名词解释题

26、尾数：

在浮点数据编码中，表示数据有效值的代码。

27、统一编址：

就是将外围设备中的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器和内存单元一起编排地址。

28、系统指令:

改变计算机系统的工作状态的指令.

29、总线协议：

总线通信同步方式规则，规定实现总线数据传输的定时规则。

四、简答题

30、答：中断处理过程如下：

⑴设备提出中断请求；

⑵当一条指令执行结束时CPU响应中断

（3）CPU设置"中断屏蔽"标志，不再响应其它中断请求

⑷保存程序断点（PC）

⑸硬件识别中断源（移到中断服务子程序入口地，址）

⑹用软件方法保存CPU现场

⑺为设备服务

⑻恢复CPU现场

⑼"中断屏蔽"标志复位，以便接收其它设备中断请求

⑩返回主程序

31s答：在计算机的运行过程中，cpu接到跟紧急的服务请求而暂停执行的现行程序转而

去执行终端服务程序，己处理随机事件，执行完毕后又恢复源程序的执行；主要特点；随

机性，通过执行程序处理随机事件；使用于中低速的NO管理，已处理随机事件；

32、解析•：假设采用n位数值位，由移码的定义可知，有如下关系：

国移<2\当XV。口

国移N2"当让。口

因此，正数的移码一定大于负数的移码，这个是移码与原码、补码、反码的一个重要区别。更重要的是,

移码具有如下性质：

当x>y时，［xQ［y］修

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，磁盘存储器转速为3000r/min,BP50r/so每转传送的数据为

8xlKB=8KB,所以数据传输率为8KBx50r/s=400KB/S.16位数据的传输时间二16

位/（400KB/5）=2B/（400KB/S）由于5”远小于25s,因此不能采用一

条指令执行结束响应DMA的请求方案。应采用每个CPU机器周期末查询及响应

DMA的请求方案。

35、44.解析：流水线的加速比指采用流水线技术时指令的执行速度与等效的不采

用流水线技术的指令执行速度之比，理想情况加速比等于流水线的级数。吞吐率指

每秒钟能处理的指令数量。本题中计算机采用5级指令流水线，所以理想情况下加

速比等于5。现在每完成一条指令的时间是2ns,则最大吞吐率等于l/2ns=5x108。

36、解析:

1）若Cache采用直接映射。由于每个字块含有16个字（64B）,且按字节编址,

因此字块内的位数（块内地址位数）为6位。另外，由于Cache中含有256个块

（16KB/16x4B）,因此字块地址位数为8位。主存容量1MB,说明总位数为20

位，因此主存字块标记位数为20-6-8=6位。主存的地址格式如下；

主存标记组号块内地址

13位6位5位

2）若Cache采用4路组相联映射。同理，块内地址位数为6位。由于采用4路

组相联映射，即每组4块，因此一共有64组，即组号需要6位。很容易得到主存

字块标记位数为20-6・6;8位d主存的地址格式如下：

主.标记组号块内地址

HP；

六、综合题

37、解析;

1）寄存裕R1存储的是134,转换成：进制为10000110B,即86H。寄存器R5存储的是x-y的内容,

x-y=-112,转换成二进制为10010000B,即90也寄存器R6存储的是x+y的内容，x+y=380,转换成

二进制为101111100B（前面的进位含弃），即7CH。由于计算机字长为8位，因此无符号整数能表示

的范围为。〜255,而x+y=380,故溢出。

2）m二进制表示为10000110B,由于m是int型，因此最高位为符号位，可以得出m的原码为

11111010（对10000110除符号位取反加D,即-122。同理，n的二进制表示为11110110B,故n的

原码为10001010,转成十进制为-10。因此,kl=-122-（-10）=-112。

3）参考答案：可以利用同一个加法器及辅助电路实现。因为无符号整数和有符号整数都是以补码

形式存储，所以运算规则都是一样的。但有一点需要考虑，由于无符号整数和有符号整数的表示范围是

不一样的，因此需要设置不一样的溢出电路。

4）至于内部如何判断溢出，可参考前面的总结。带符号整数只有k2会发生溢出。分析：8位带符

号整数的补码取值范困为-128~+127,Mk2-m+n=-122-10-132,超出范围。而kl=-112,在范围-

128~+127之内。

38、解答：该题为计算机组成原理科目的综合题型，涉及指令系统、存储管理以

及CPU三个部分内容，考生应注意各章节内容之间的联系，才能更好的把握当前

考试的趋势。

1）已知计算机M采用32位定长指令字，即一条指令占4B,观察表中各指令的

地址可知，每条指令的地址差为4个地址单位，即4个地址单位代表4B,一个地

址单位就代表了1B,所以该计算机是按字节编址的。

2）在二进制中某数左移两位相当于以乘四，由该条件可知，数组间的数据间隔为

4个地址单位，而计算机按字节编址，所以数组A中每个元素占4B。

3）由表可知，bne指令的机器代码为1446FFFAH,根据题目给出的指令格式，后

2B的内容为。FFSET字段，所以该指令的OFFSET字段为FFFAH,用补码表示，值

为-6.当系统执行到bne指令时，PC自动加4,PC的内容就为0804811