2022年南京工程学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)VIP

2022年南京工程学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目

期末试卷B（有答案）

一、选择题

1、下列关于页式虚拟存储器的论述，正确的是（）。

A.根据程序的模块性，确定页面大小

B.可以将程序放置在页面内的任意位置

C可以从逻辑上极大地扩充内存容量，并且使内存分配方便、利用率高

D.将正在运行的程序全部装入内存

2、下列关于Cache和虚拟存储器的说法中，错误的有（）。

I.当Cache失效（即不命中）时，处理器将会切换进程，以更新Cache中的内容

II.当虚拟存储器失效（如缺页）时，处理器将会切换进程，以更新主存中的内容IILCache

和虚拟存储器由硬件和OS共同实现，对应用程序员均是透明的

IV.虚拟存储器的容量等于主存利辅存的容量之和

A.LIIV

B.W、V

c.L口、in

D.Lm.IV

3、若浮点数用补码表示，则判断运算结果为规格化数的方法是（〉。

A.阶符与数符相同，则为规格化数

B,小数点后第一位为1,则为规格化数

C.数符与小数点后第1位数字相异，则为规格化数

D.数符与小数点后第1位数字相同，则为规格化数

4、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.4B,5C.6D,7

5、设x为整数，冈衿=I.X1X2X3X4X5,若要x<・16,xi~X5应满足的条件是（）-

A.Xi~X5至少有一个为1

B.X1必须为1,X2~Xs至少有一个为1

C.X1必须为0,X2~X5至少有一个为1

D.X1必须为OX2~X5任意

6、某总线共有88根信号线，其中数据总线为32根，地址总线为20根，控制总线36

根，总线工作频率为66MHz、则总线宽度为（），传输速率为（）

A.32bit264MB/SB.20bit254MB/SC.20bit264MB/SD.32bit254MB/S

7、下列关于总线说法中，正确的是（）

I.使用总线结构减少了信息传输量

IL使用总线的优点是数据信息和地址信息可以同时传送

in.使用总结结构可以提高信息的传输速度

IV.使用总线结构可以减少信息传输线的条数

A.LII,IIIB.II,in,IVC.ID,IVD.只有I

8、假设基准程序A在某计算机上的运行时间为1006,其中90s为CPU时间，其余为/O

时间。若CPU速度提高50%,V/O速度不变，则运行基准程序A所耗费的时间是（）。

A.55SB.60SC.65SD.70S

9、计算机（）负责指令译码。

A,算术逻辑单元民控制单元（或者操作码译码器）C存储器电路D,输入/输出译码电路

10、若每个汉字用16乂16的点阵表示，7500个汉字的字库容量是（）

A.16KBB.240KBC.320KBD.IMB

11、若磁盘转速为7200r/min,平均寻道时间为8ms,每个磁道包含1000个扇区，则

访问一个扇区的平均存取时间大约是（）.

A.8.1msB.12.2msC.16.3msD.20.5ms

12、关于微指令操作控制字段的编码方法，下面叙述正确的是（）。

A.直接编码、字段间接编码法和字段直接编码法都不影响微指令的长度

B.一般情况下，直接编码的微指令位数最多

C.一般情况下，字段间接编码法的微指令位数最多

D.一般情况下，字段直接编码法的微指令位数最多

13、单周期处理器中所有指令的指令周期为一个时钟周期。下列关于单周期处理器的叙述

中，错误的是（）。

A.可以采用单总线结构数据通路

B.处理器时钟频率较低

C在指令执行过程中控制信号不变

D.每条指令的CPI为1

14、某计算机主存空间为4GB,字长为32位，按字节编址，采用32位定长指令字格式。

若指令按字边界对齐存放，则程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）的位数至少分别是

（）O

A.30,30B30,32C32,30D32,32

15、假设变址寄存器R的内容为容OOH,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.2000HC3000HD.4000H

二、填空题

16、一位十进制数，用BCD码表示需位二进制码，用ASCH码表示需位二进

制码。

17、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。

18、多媒体CPU是带有技术的处理器。它是一种技术，特别适合于图像

数据处理。

19、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。

20、计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用传送、

传送、传送。

21、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.

22、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，

23、CPU能直接访问和,但不能直接访问磁盘和光盘。

24、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。

25、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，才能保证沈水畅通而不断流。

三、名词解释题

26、指令:

27、控制存储器的容量

28、MIDI：

29、访问时间:

四、简答题

30、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？

31、在字符显示器中，何时访问一次字符发生器？其地址码如何形成?

32、能不能说CPU的主频越快，计算机的运行速度就越快？为什么?

33、I/O设备有哪些编址方式，各有何特点?

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、一个直接映射的Cache有128个字块，主机内存包含16K个字块，每个块有16

个字，访问Cache的时间是10ms,填充一个Cache字块的时间是200ms,Cache

的初始状态为空。

1）如果按字寻址，请定义主存地址字段格式，给出各字段的位宽：

2）CPU从主存中依次读取位置16~210的字，循环读取10次，则访问Cache

的命中率是多少？

3）10次循环中，CPU平均每次循环读取的时间是多少？

36、某磁盘存储器转速为3000r/min,共有4个记录面，5道/mm,每道记录信息

为12288B,最小磁道直径为230mm,共有275道。试问，

1）磁盘存储器的容量是多少？

2）最高位密度与最低位密度是多少？

3）磁盘数据传输率是多少？

4）平均等待时间是多少？

5）给出一个磁盘地址格式方案。

六、综合题

37、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;【角楙式指令功能

加法拊令ADDRs.Rd(lUHRdHRd

。术左移SHLRd2*(RdLKd

算术不移SHRRd(RdV2-Rd

取数指令LOADRd.mem(mem)-Rd

存收指令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、⑶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

一间般元

行今

12345678910II121314

IIIFIDEXMWB

12IF(DEXMWB

13IEIDEXMWB

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。

38、写出一个定点8位字长的二进制数在下列情况中所能表示的真值（数值）范围:

1）不带符号数表示。

2）原码表示。

3）补码表示。

4）反码表示。

5）移码表示。

39、1）指令中一般含有哪些字段？分别有什么作用？如何确定这些字段的位数？

2）某机器字长、指令字长和存储字长均为16位，指令系统共能完成50种操作，采

用相对寻址、间接寻址、直接寻址。试问：

①指令格式如何确定？各种寻址方式的有效地址如何形成？

②在①中设计的指令格式，能否增加其他寻址方式？试说明理由。

参考答案

一、选择题

1、C

2、D

3、C

4、C

5、D

6、A

7、D

8、D

9、B

10、B

11、B

12、B

13、A

14、B

15、D

二、填空题

16、47

17、优先级公平主方

18、MMX多媒体扩展结构

19、跳跃程序计数器

20、并行串行复用

21、便携式固态盘

22、系统软件应用软件系统软件

23、cache主存

24、瞬时启动固态盘

25、资源数据控制

三、名词解释题

26、指令：

是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机

与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。

27、控制存储器的容量

取决于指令的数量，每条指令的微程序长度和微指令代码的利用率Q

28、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。

29、访问时间：

从启动访问存储器操作到操作完成的时间。

四、简答题

30、答：人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令，而乂将全部机器指令的集合称

为机器的指令系统。

31、答：（1）每当点（列）计数器一个计数循环后，就访问一次缓冲存储器，然后紧跟

着访问一次字符发生器。（2）由缓冲存储器读出的字符代码作为高位地址。（3）线（行）

计数器的计数值作为低位地址。

32、答：不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的远度不仅与主频有关，

还与数据通路结构，时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要看

综合效果,

33、答：统一编址和独立编址。统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为I/O地址，

这样通过访存指令即可实现对1/0的访问。但主存的容量相应减少了。独立编址，I/O地

址和主存是分开的，I/O地址不占主存空间，但访存需专门的I/O指令。

五、计算题

34、解析；磁盘存储器转速为3000r/min,即50r/s。每转传送的数据为

8xlKB=8KB,所以数据传输率为8KBx50r/s=400KB/s.l6位数据的传输时间=16

位/（400KB/S）=2B/（400KB/S）=5必。由于5必远小于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、解析：

1）按字寻址，每个块有16个字，故字块内地址为4位。Cache有128个字块，故

Cache字块地址为8位。主存包含16K个字块，故主存地址总共14位。则主存字块

标记位数为14・8-4=2

生存字块标记2位Cache7块地址8位字块内地址4位

2）Cache中每个块16个字，故16~210位置的字，按照直接映射可分别放入

Cache的第1~13块。由于（ache的初始状态为空，循环读取10次时，第一次循环

第16、32、48、64、…、208位置的字均未命中,共13次,其他位置均命中,后

面9次循环每个字都命中。故Cache的命中率为1・13/（195x10）=99.3%。

3）第一次循环需要填充Cachel3次，访问Cache19513=182次，总时间为

200nsxl3+10nsxl82=4420mso其余9次循环只需访问Cachel95次，总时间为

故平均访问时间为

195xl0nsx9=17550ns<.（17550ns+4420ns）/10=2197nso

36、解析：

1）每道记永信息容最二12288B,每个记录面信息容量=275xl2288B,共有4个记

求面，所以磁盘存储器的容量=4x275xl2288B=13516800B.

2）假设最高位密度为Di（即最内圈磁道的位密度），Di二每道信息量；内圈圆周

长二12288B：（7TX最小磁道直径）=17B/mm。假设最低位密度为D2（即最外圈

磁道的位密度），最大磁道半径二最小磁道半径+（275+5）

二115mm+55mm=170mm.故D2;每道信息员《夕卜圈阅周长二12288B+（花x最

小磁道直径）=11.5B/mm.

3）磁盘数据传输率C二转速x每道信息容量，转速r=3000/60r/s=50r/s.每道信息

容量=12288B,故C=50xl2288B=614400B/s

4）平均等待时间=；=总7=1006

2r2x50r/s

5）磁盘地址格式为；柱面（磁道）号，磁头（盘面）号，扇区号.因为每个记录

面有275个磁道，故磁道号占％,又因为有4个记录面，故盘面号占2位。假定每

个扇区记录1024个字节，则需要1288B三1024B=12个扇区，扇区号占4位.

六、综合题

37、解析;

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

加L可以求得冈补=1111110U1111111B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"SHRR1”,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：1111111011111111B,

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条指令都只需耍一个时

钟周期就可以输出结果，所以至少需要5+（4・1）xl=8个时钟周期。

3）各条指令语句的含义如下：

IlLOADRI,[a]〃将冏单元中的内容取出，送入寄存器R1中

12LOADR2,[b]〃将⑹单元中的内容取出，送入寄存器R2中

13ADDRI,R2〃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，送入冈中

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II、12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/——————