2022年北京林业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B(有答案)

2022年北京林业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B（有答案）一、选择题1、访问相联存储器时，（）A.根据内容，不需要地址B.不根据内容，只需要地址C.既要内容，又要地址D.不要内容也不要地址2、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.32MB3、有如下C语言程序段：（）shortsi=-32767；unsignedshortusi=si；执行上述两条语句后，usi的值为A.-32767B.32767C.32768D.327694、下列关于进制的说法中正确的是（）。I.任何二进制整数都可用十进制表示Ⅱ.任何二进制小数都可用十进制表示Ⅲ.任何十进制整数都可用二进制表示IⅣ.任何十进制小数都可用二进制表示A.I、ⅢB.I、Ⅱ、ⅢC.I、Ⅱ、Ⅲ、ⅣD.Ⅱ、IV5、在浮点机中，判断原码规格化的形式的原则是（）。A.尾数的符号位与第一数位不同B.尾数的第一数位为1，数符任意C.尾数的符号位与第一位相同D.阶符与数符不同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、为了对n个设备使用总线的请求进行仲裁，如果使用独立请求方式，则需要（）根控制线。A.nB.log2n+2C.2nD.38、已知计算机A的时钟频率为800MHz，假定某程序在计算机A上运行需要12s。现在硬件设计人员想设计计算机B，希望该程序在B上的运行时间能缩短为8s，使用新技术后可使B的时钟频率大幅度提高，但在B上运行该程序所需要的时钟周期数为在A上的1.5倍。那么，机器B的时钟频率至少应为（）能运到所希望的要求。A.800MHzB.1.2GHzC.1.5GHzD.1.8GHz9、在计算机系统中，作为硬件与应用软件之间的界面是（）。A.操作系统B.编译程序C.指令系统D.以上都不是10、计算机的外部设备指（）A.输入/输出设备B.外存储器C.输入/输出设备和外存储器D.以上均不正确11、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12、指令寄存器中寄存的是（）A.下一条要执行的指令B.已执行完了的指令C.正在执行的指令D.要转移的指令13、在计算机体系结构中，CPU内部包括程序计数器（PC）、存储器数据寄存器（MDR）、指令寄存器（IR）和存储器地址寄存器（MAR）等。若CPU要执行的指令为MOVRO，#100（即将数值100传送到寄存器R0中），则CPU首先要完成的操作是（）。A.100ROB.100→MDRC.PC→MARD.PC→IR14、执行操作的数据不可能来（）。A.寄存器B.指令本身C.控制存储器D.存储器15、下列寻址方式中，最适合按下标顺序访问一维数组的是（）。A.相对寻址B.寄存器寻址C.直接寻址D.变址寻址二、填空题16、存储器和CPU连接时，要完成______的连接；______的连接和_______的连接，方能正常工作。17、RISC的中文含义是________，CISC的中文含义是________。18、DMA控制器访采用以下三种方法：________、________、________19、移码表示法主要用于表示浮点数的_______码，以利于比较两个_______数的大小和进行操作。20、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21、从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型，_______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、计算机的_______是计算机_______结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。24、奔腾CPU中L2级cache的内容是_______的子集，而_______内容又是L2级cache的子集。25、中断处理过程可以嵌套进行，_________的设备可以中断_________的中断服务程序。三、名词解释题26、循环码：27、复合传输：28、字段直接编码：29、按写分配：四、简答题30、简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。31、RAM与ROM有何异同？32、说明总线结构对计算机系统性能的影响。33、总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？五、计算题34、设有主频24MHz的CPU，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟周期组成，试求：1）机器的工作速度。2）假如每个指令周期中有一个是访存周期，需插入两个时钟周期的等待时间，求机器的工作速度。解：35、设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：1）若按字节编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？2）若按半字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？编址范围为多大？3）若按字编址，地址寄存器、数据寄存器各为儿位？编址范围为多大？36、某Cache采用全相联映射，且此Cache有16块，每块8个字，主存容量为216个字（按字寻址），Cache开始为空。Cache存取时间为40ns；主存与Cache间传送8个字需要lus。1）计算Cache地址中标记位数和块内地址位数。2）程序首先访问主存单元20，21，22，…，45，然后重复访问主存单元28，29，30，…，45四次（假设没有命中Cache，将主存对应块一次全部读入Cache中，且第一块从0开始计数），试计算Cache的命中率。3）计算上述程序总的存取时间。六、综合题37、设某机有4个中断源A、B、C、D.其硬件排队优先顺序为A>B>C>D，现要求将中断处理顺序改为D>A>C>B。1）写出每个中断源对应的屏蔽字。2）按图所示的时间轴给出的4个中断源的请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设每个中断源的中断服务程序时间均为20s。38、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；unsignedintz1=x-y；unsignedintz2=x+y；intkl=m-n；intk2=m+n；若编译器编译时将8个8位寄存器R1~R8分别分配至变量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，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R1，R5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k1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？39、在按字节编址的计算机M上，fl的部分源程序（阴影部分）与对应的机器级代码（包括指令的虚拟地址）如下：其中，机器级代码包括行号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。请回答下列问题（1）计算机M是RISC还是CISC，为什么？（2）fl的机器指令代码共占多少字节，要求给出计算过程。（3）第20条指令cmp通过i减n-1实现对i和n-l的比较。执行fl（0）过程中，当i=0时，cmp指令执行后，进/借位标志CF的内容是什么？要求给出计算过程。（4）第23条指令shl通过左移操作实现了power*2运算，在f2中能否也用shl指令实现power*2运算？为什么？

参考答案一、选择题1、A2、D3、D4、B5、B6、D7、C8、D9、A10、C11、B、12、C，13、C14、C15、D二、填空题16、顺序寻址方式跳跃寻址方式17、精简指令系统计算机复杂指令系统计算机18、停止CPU访问周期挪用DMA和CPU交替访内19、阶码指对阶20、系统程序应用程序系统程序21、寄存器一寄存器型寄存器一存储器型22、系统软件应用软件系统软件23、软件系统24、主存L1级cache25、优先级高优先级低三、名词解释题26、循环码：一种纠错码，其合法码字移动任意位后的结果仍然是一个合法码字。27、复合传输：又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。（它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。）28、字段直接编码：字段直接编码就是将微指令的操作控制字段分成若干段，将一组互斥的微命令放在一个字段内，通过对这个字段译码，便可对应每一个微命令，这种方式因靠字段直接译码发出微命令，故又有显式编码之称。29、按写分配：cache不命中时的一种更新策略，写操作时把对应的数据块从主存调入cache。四、简答题30、答：（1）外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。主要优点是数据数据速度快31、答：rom是只读存储器，对它只能读，不能写，断电后其数据能保存。Ram随机读写存储器，速度快，断电后数据消失；32、答：（1）最大存储容量单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响（2）指令系统双总线系统，必须有专门的I/0指令系统单总线系统，访问内存和I/0使用相同指令（3）吞吐量总线数量越多，吞吐能力越大33、答：分五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状态返回（或错误报告）。五、计算题34、1）主频为24MHz的意思是每秒中包含24M个时钟周期，又因为执行一条指令需要4个时钟周期，故机器每秒可以执行的指令数为24M/4=6M条（600万条）。2）插入两个时钟周期，即执行每条指令需要6个时钟周期，故机器每秒可以执行的指令数为24M/6=4M条，即400万条。35、解析：字长为32位，若按半字编址，则每个存储单元存放16位；若按字编址，则每个存储单元存放32位。1）若按字节编址，1MB=220×8bit，地址寄存器为20位，数据寄存器为8位，编址范围为00000H~FFFFFH。2）若按半字编址，1MB=20×8bit=219×16bit，地址寄存器为19位，数据寄存器为16位，编址范围为00000H~7FFFFH。3）若按字编址，1MB=20×8bit=218×32bit，地址寄存器为18位，数据寄存器为32位，编址范围为00000H~3FFFFH。归纳总结：主存容量确定后，编址单位越大，对应的存储单元数量就越少。因此，随着编址单位的变大，地址寄存器的位数减少，数据寄存器的位数增加。其实这个可以这么来理解，医院需要放置1000个床位，每个房间放的床位多了，需要的房间自然就少了。36、解析：1）Cache地址中块内地址位数为3位（23=8）。由于采用的是全相联映射，因此除去块内地址剩下的就是标记位数。主存的标记位数为16-3=13，故Cache的标记位数为13位。2）首先，每块包含8个字（也就是8个主存单元），先访问20号单元，如果Cache不命中（因为Cache开始时为空），那么Cache就调入包含此单元的块，此块包含20、21、22、23单元，当接下来访问21~23单元时都命中。其次，访问24号单元时又不命中，以此类推。当访问20、24、32、40号单元时，不命中。也就是说，一共访问次数为26+18×4=98次，其中有4次不命中，Cache的命中率为98-43）已知Cache命中率、访问Cache的时间、主存与Cache交换块的时间，总的存取时间就很容易计算了，如下：40ns×98+4×lμs=7920ns有些考生认为答案应该是40ns×94+4×lμs=7760ms，因为有4次没有命中Cache，故没有存取操作，仅仅是对比了标记位而已，所以只需乘以94。解释一下，如果Cache没有命中，则CPU将会去主存取数据，并且将数据从主存送往Cache，所以最终CPU还是得对Cache进行98次的存取。六、综合题37、解析：1）在中断处理顺序改为D>A>C>B后，每个中断源新的屏蔽字如图所示。2）根据新的处理顺序，CPU执行程序的轨迹如图所示。38、解析：1）寄存器R1存储的是134，转换成二进制为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90H。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0～255，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1），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，k1=-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