2022年大連理工大學計算機科學與技術專業《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、假定編譯器將賦值語句“x=x+3；”轉換為指令“addxaddr，3”，其中xaddr是x對應的存儲單元地址。若執行該指令的計算機采用頁式虛擬存儲管理方式，并配有相應的TLB，且Cache使用直寫（WriteTrough）方式，則完成該指令功能需要訪問主存的次數至少是（）。A.0B.1C.2D.342、若單譯碼方式的地址輸入線為6，則譯碼輸出線有（）根，那么雙譯碼方式有輸出線（）根。A.64，16B.64，32C.32，16D.16，643、信息序列16位，若想構成能糾正一位錯、發現兩位錯的海明碼，至少需要加（）位校驗位。A.4B.5C.6D.74、在浮點機中，（）是隱藏的。A.階碼B.數符C.尾數D.基數5、浮點數加/減運算過程一般包括對階、尾數運算、規格化、舍入和判斷溢出等步驟。設浮點數的階碼和尾數均采用補碼表示，且位數分別為5位和7位（均含兩位符號位）。若有兩個數，即x=2×29/32，y=25×5/8，則用浮點數加法計算xty的最終結果是（）。A.001111100010B.001110100010C.010000010001D.發生溢出6、下列關于總線說法中，正確的是（）I.使用總線結構減少了信息傳輸量II.使用總線的優點是數據信息和地址信息可以同時傳送III.使用總結結構可以提高信息的傳輸速度IV.使用總線結構可以減少信息傳輸線的條數A.I，II，IIIB.II，III，IVC.III，IVD.只有I7、為協調計算機系統各部件的工作，需要一種器件來提供統一的時鐘標準，這個器件，是（）。A.總線緩沖器B.總線控制器C.時鐘發生器D.以上器件都具備這種功能8、下列關于配備32位微處理器的計算機的說法中，正確的是（）。該機器的通用寄存器一般為32位Ⅱ.該機器的地址總線寬度為32位Ⅲ.該機器能支持64位操作系統IV.一般來說，64位微處理器的性能比32位微處理器的高A.I、ⅡB.I、ⅢC.I、ⅣD.I、IⅡ、Ⅳ9、假定編譯器對高級語言的某條語句可以編譯生成兩種不同的指令序列，A、B和C三類指令的CPl和執行兩種不同序列所含的三類指令條數見下表。則以下結論錯誤的是（）。I.序列一比序列二少l條指令Ⅱ.序列一比序列二的執行速度快Ⅲ.序列一的總時鐘周期數比序列二多1個Ⅳ.序列一的CPI比序列二的CPI大A.I、llB.1、ⅢC.ll、1VD.Ⅱ10、下列有關I/O接口的敘述中，錯誤的是（）。A.狀態端口和控制端口可以合用同一個寄存器B.I/O接口中CPU可訪問的寄存器稱為I/O端口C.采用獨立編址方式時，I/O端口地址和主存地址可能相同D.采用統一編址方式時，CPU不能用訪存指令訪問I/O端口11、CRT的分辨率為1024×512像素，像素的顏色數為256，則刷新存儲器的容量為（）A.256MBB.IMBC.512KBD.2MB12、某計算機主存地址空間大小為256MB，按字節編址。虛擬地址空間大小為4GB，采用頁式存儲管理，頁面大小為4KB，TLB（快表）采用全相聯映射，有4個頁表項，內容見下圖對虛擬地址03FFF180H進行虛實地址變換的結果是（）。A.0153180HB.0035180HC.TLB缺失D.缺頁13、下列說法中，正確的是（）。A.加法指令的執行周期一定要訪存B.加法指令的執行周期一定不要訪存C.指令的地址碼給出存儲器地址的加法指令，在執行周期一定要訪存D.指令的地址碼給出存儲器地址的加法指令，在執行周期一定不需要訪存14、一般來說，變址尋址經常和其他尋址方式混合在起使用，設變址寄存器為X，形式地址為D，某機具有先間址尋址再變址尋址的方式，則這種尋址方式的有效地址為（）。A.EA=D+（IX）B.EA=（D）+（IX）C.EA=（D+（IX））D.EA=D+IX15、某指令系統指令字長為8位，每一地址碼長3位，用擴展操作碼技術。若指令系統具有兩條二地址指令、10條零地址指令，則最多有（）條一地址指令。A.20B.14C.10D.6二、填空題16、RISC的中文含義是______，CISC的中文含義是______17、為了運算器的高速性，采用了________進位，________乘除法，________等并行技術措施。18、多媒體CPU是帶有________技術的處理器。它是一種________技術，特別適合于圖像數據處理。19、多媒體CPU是帶有_______技術的處理器，它是一種多媒體擴展結構技術，特別適合于_______處理。20、指令字長度有______、______、______三種形式。21、閃速存儲器特別適合于_______微型計算機系統，被譽為_______而成為代替磁盤的一種理想工具。22、一位十進制數，用BCD碼表示需要________位二進制碼，用ASCII碼表示需要________位二進制碼。23、一個定點數由_______和_______兩部分組成。24、閃速存儲器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及_______能力，因此作為_______用于便攜式電腦中。25、·計算機硬件包括_________、_________、_________適配器，輸入/輸出設備。三、名詞解釋題26、尾數：27、微程序：28、時鐘周期：29、寫回法：四、簡答題30、外圍設備的I/0控制方式分哪幾類？各具什么特點？31、同步通信方式：何謂存儲總線？何謂I/O總線？各有何特點？32、存儲器的層次結構主要體現在什么地方？為什么要分這些層次？計算機如何管理這些層次？33、在定點機和浮點機中分別如何判斷溢出？五、計算題34、一個16K×16位的存儲器，有lK×4位的DRAM芯片，內部結構由64×64構成，試問：1）采用異步刷新方式，如果最大刷新間隔為2ms，則相鄰兩行之間的刷新間隔是多少？2）如果采用集中刷新方式，則存儲器刷新一遍最少用多少個存儲周期？設存儲器的存儲周期為0.5us，“死區”占多少時間？“死時間率”為多少（刷新周期為2ms）？35、假設機器字長為16位，其中階碼6位（包含兩位階符），尾數10位（包含兩位數符）。已知十進制數x=125，y=-18.125，試計算[x-y]補。（其結果用二進制真值表示，舍入時采用0舍l入法）。36、現有64K×2位的存儲器芯片，欲設計具有同樣存儲容量的存儲器，應如何安排地址線和數據線引腳的數目，使兩者之和最小，并說明有幾種解法。六、綜合題37、設某機有4個中斷源A、B、C、D.其硬件排隊優先順序為A>B>C>D，現要求將中斷處理順序改為D>A>C>B。1）寫出每個中斷源對應的屏蔽字。2）按圖所示的時間軸給出的4個中斷源的請求時刻，畫出CPU執行程序的軌跡。設每個中斷源的中斷服務程序時間均為20s。38、設浮點數字長32位，其中階碼部分8位（含l位階符），尾數部分24位（含1位數符），當階碼的基值分別是2和16時：1）說明基值2和16在浮點數中如何表示。2）當階碼和尾數均用補碼表示，且尾數采用規格化形式時，給出這兩種情況下所能表示的最大正數真值和非零最小正數真值。3）在哪種基值情況下，數的表示范圍大？4）兩種基值情況下，對階和規格化操作有何不同？39、假設某計算機的CPU主頻為80MHz，CPI為4，并且平均每條指令訪存1.5次，主存與Cache之間交換的塊大小為16B，Cache的命中率為99%，存儲器總線的寬度為32位。請回答以下問題：1）該計算機的MIPS數是多少？平均每秒Cache缺失的次數是多少？在不考慮DMA傳送的情況下，主存帶寬至少達到多少才能滿足CPU的訪存要求？2）假定在Cache缺失的情況下訪問主存時，存在0.0005%的缺頁率，則CPU平均每秒產生多少次缺頁異常？若頁面大小為4KB，每次缺頁都需要訪問磁盤，訪問磁盤時DMA傳送采用周期挪用的方式，磁盤I/O接口的數據緩沖寄存器為32位，則磁盤1/0接口平均每秒發出的DMA請求次數至少是多少？3）CPU和DMA控制器同時要求使用總線傳輸數據時，哪個優先級更高？為什么？4）為了提高性能，主存采用4體低位交叉存儲模式，工作時每1/4個存儲周期啟動1個體，若每個體的存儲周期為50ns，則該主存能夠提供的最大帶寬是多少？

參考答案一、選擇題1、B2、A3、C4、D5、D6、D7、C8、C9、D10、D11、C12、A13、C14、B。先間址后變址，這里需要理清“先間址”的這個間址指的是D，而不是1X，如果是IX的話那就變成了寄存器間接尋址了15、B二、填空題16、精簡指令系統計算機復雜指令系統計算機17、先行陣列流水線18、MMX多媒體擴展結構19、MMX圖像數據20、單字長半字長雙字長21、便攜式固態盤22、4723、符號位數值域24、瞬時啟動固態盤25、運算器存儲器控制器三、名詞解釋題26、尾數：在浮點數據編碼中，表示數據有效值的代碼。27、微程序：存儲在控制存儲中的完成指令功能的程序，由微指令組成。28、時鐘周期：節拍，時鐘頻率的倒數，機器基本操作的最小單位。29、寫回法：cache命中時的一種更新策略，寫cache時不寫主存，而當cache數據被替換出去時才寫回主存。四、簡答題30、答：外圍設備的I/0控制方式分類及特點：（1）程序查詢方式：CPU的操作和外圍設備的操作能夠同步，而且硬件結構比較簡單（2）程序中斷方式：一般適用于隨機出現的服務，且一旦提出要求應立即進行，節省了CPU的時間，但硬件結構相對復雜一些。（3）直接內存訪問（DMA）方式：數據傳輸速度很高，傳輸速率僅受內存訪問時間的限制。需更多硬件，適用于內存和高速外設之間大批交換數據的場合。（4）通道方式：可以實現對外設的統一管理和外設與內存之間的數據傳送，大大提高了CPU的工作效率。（5）外圍處理機方式：通道方式的進一步發展，基本上獨立于主機工作，結果更接近一般處理機。31、答：（1）存儲總線是連接CPU和主存儲器之間的專用總線，速度高.（2）I/O總線是連接主機（CPU、M）與IO設備之間的總線，可擴展性好。32、答：存儲器的層次結構主要體現在Cache-主存和主存-輔存這兩個存儲層次上。Cache-主存層次在存儲系統中主要對CPU訪存起加速作用，即從整體運行的效果分析，CPU訪存速度加快，接近于Cache的速度，而尋址空間和位價卻接近于主存。主存-輔存層次在存儲系統中主要起擴容作用，即從程序員的角度看，他所使用的存儲器其容量和位價接近于輔存，而速度接近于主存。綜合上述兩個存儲層次的作用，從整個存儲系統來看，就達到了速度快、容量大、位價低的優化效果。主存與CACHE之間的信息調度功能全部由硬件自動完成。而主存與輔存層次的調度目前廣泛采用虛擬存儲技術實現，即將主存與輔存的一部分通過軟硬結合的技術組成虛擬存儲器，程序員可使用這個比主存實際空間（物理地址空間）大得多的虛擬地址空間（邏輯地址空間）編程，當程序運行時，再由軟、硬件自動配合完成虛擬地址空間與主存實際物理空間的轉換。因此，這兩個層次上的調度或轉換操作對于程序員來說都是透明的。33、解析：（1）定點機定點機中可分別采用單符號位和雙符號位判斷補碼加/減運算是否溢出，其中單符號位又分為兩種方法：1）若參加運算的兩個操作數符號相同，結果的符號位又與操作數的符號不同，則為溢出。2）若求和時最高進位與次高位進位“異或”結果為1，則為溢出。雙符號位判別方法：當最后的運算結果兩位符號位為10或者01時，溢出，10表示負溢出，01表示正溢出。（2）浮點機浮點機中的溢出根據階碼來判斷。當階碼大于最大正階碼時，即為浮點數溢出：當階碼小于最小負階碼時，按機器零處理。五、計算題34、解析：不論采用何種刷新方式，刷新都是從單個芯片的存儲容量著手。1）采用異步刷新方式，在2ms時間內把芯片的64行刷新一遍，相鄰兩行之間的刷新間隔=2ms/64=31.25μs，可取的刷新間隔為31μs。2）如果采用集中刷新方式，則存儲器刷新一遍最少用64個存儲周期，因為存儲器的存儲周期為0.5μs，則“死區”=0.5μs×64=32μs，“死時間率”=32μs/2000μs×100%=l.6%。35、64.解析：首先將x和y轉換成浮點數x=125=0.11111010×2011y=-18.125=-0.10010001×20101由于jx=00，0111，因此[jx]補=00，0111，同理[-jy]補=11，1011故[jx]補=00，0111；00.11111010[-jy]補=00，0101；11.01101111下面可以按照5個步驟來做：1)對階。求階差：[?j]補=[jx]補-[jx]補=[jx]補+[-jy]補。所以y的階碼要低2，故應該y向x對齊，y尾數需要右移兩位，階碼加2，如下：[y]補=000111，11.110110112）2)尾數求差。00.11111010+00.00100101（這里加的是y尾數的負數補碼）01.00011111即[x-y]補=00，0111；01.00011111。3）規格化。尾數出現01.×××…x，說明需要右規一次即可，階碼加1，最后可得[x-y]補=00，1000；00.100011111（加了下畫線的1為右規丟棄的1）4）舍入處理。山于右規低位丟1，因此尾數末位加1，即尾數變為00.10010000。5）溢出判斷。最后階符為00，沒有溢出，最后應將[x-y]補=001000，00.10010000轉換為二進制真值，即500x-y=0.10010000×2001000=0.10010000×28=1001000036、解析：不妨設地址線和數據線的數目分別為x和y。只需要滿足2x×y=64K×2，有如下方案：當y=l時，x=17：當y=2時，x=16；當y=4時，x=15；當y=8時，x=14。（可不用討論y等于3、5、6這些情況，不然x就沒法計算了）后面的就不用計算了，肯定比前面的引腳數目多。從以上分析可以看出，當數據線為1或2時，地址線和數據線引腳的數目之和為18，達到最小，并且有兩種解答。六、綜合題37、解析：1）在中斷處理順序改為D>A>C>B后，每個中斷源新的屏蔽字如圖所示。2）根據新的處理順序，CPU執行程序的軌跡如圖所示。38、解析：1）基值2和16在浮點數中是隱含表示的，并不出現在浮點數中。2）最大正數，也就是，尾數最大且規格化，階碼最大的數；最小正數，也就是，尾數最小且規格化（t為基值時，尾數的最高log2t位不全為0的數為規格化數），階碼最小的數。當階碼的基值是2時，最大正數：0.111111l：0，11…1，真值是（1-2-23）×2127；最小正數：1，0000000：0，10…0，真值是2-129。當階碼的基值是16時，最大正數：0.111111；0，11…1，真值是（1-2-23）×16127：最小正數：1，0000000：0，0001.0，真值是16-1293）在浮點數表示中，基值越大，表示的浮點數范圍就越大，所以基值為16的浮點數表示范圍大。4）對階時，需要小階向大階看齊，若基值為2的浮點數尾數右移一位，階碼加1：而基值為16的浮點數尾數右移4位，階碼加1。格式化時，若基值為2的浮點數尾數最高有效位