寵辱不驚，看庭前花開花落；去留無意，望天上云卷云舒?！逗閼鳌?022年中原科技學院計算機科學與技術專業(yè)《計算機組成原理》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、有效容量為128KB的Cache，每塊16B，8路組相聯(lián)。字節(jié)地址為1234567H的單元調入該Cache，其tag應為（）。A.1234HB.2468HC.048DHD.12345H2、主存儲器主要性能指標有（）。1.存儲周期Ⅱ.存儲容量Ⅲ.存取時間Ⅳ.存儲器帶寬A.I、IⅡB.I、IⅡ、IVC.I、Ⅲ、lVD.全部都是3、當滿足下列（）時，x>-1/2成立。A.x1必須為l，x2~x4至少有一個為1B.x1必須為1，x2~x4任意C.x1必須為0，x2~x4至少有一個為1D.x1必須為0，X2~x4任意4、假設在網絡中傳送采用偶校驗碼，當收到的數據位為10101010時，則可以得出結論（）A.傳送過程中未出錯C.出現(xiàn)奇數位錯B.出現(xiàn)偶數位錯D.未出錯或出現(xiàn)偶數位錯百川東到海，何時復西歸？少壯不盡力，老大徒傷悲。——漢樂府《長歌行》

我盡一杯，與君發(fā)三愿：一愿世清平，二愿身強健，三愿臨老頭，數與君相見?！栋拙右住?、在補碼加減交替除法中，參加操作的數和商符分別是（）。A.絕對值的補碼在形成商值的過程中自動形成B.補碼在形成商值的過程中自動形成C.補碼由兩數符號位“異或”形成D.絕對值的補碼由兩數符號位“異或”形成6、內部總線（又稱片內總線）是指（）。A.CPU內部連接各寄存器及運算部件之間的總線B.CPU和計算機系統(tǒng)的其他高速功能部件之間互相連接的總線C.多個計算機系統(tǒng)之間互相連接的總線D.計算機系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間互相連接的總線7、總線的半同步通信方式是（）。A.既不采用時鐘信號，也不采用握手信號B.只采用時鐘信號，不采用握手信號C.不采用時鐘信號，只采用握手信號D.既采用時鐘信號，又采用握手信號8、已知計算機A的時鐘頻率為800MHz，假定某程序在計算機A上運行需要12s。現(xiàn)在硬件設計人員想設計計算機B，希望該程序在B上的運行時間能縮短為8s，使用新技術后可使B的時鐘頻率大幅度提高，但在B上運行該程序所需要的時鐘周期數為在A上的1.5倍。那么，機器B的時鐘頻率至少應為（）能運到所希望的要求。A.800MHzB.1.2GHzC.1.5GHzD.1.8GHz9、只有當程序要執(zhí)行時，它才會去將源程序翻譯成機器語言，而且一次只能讀取、翻譯并執(zhí)行源程序中的一行語句，此程序稱為（）。丈夫志四方，有事先懸弧，焉能鈞三江，終年守菰蒲?！额櫻孜洹?/p>

謀事在人，成事在天！——《增廣賢文》A.目標程序10、各種外部設備均通過（）電路，才能連接到系統(tǒng)總線上。A.外設B.內存C.中斷D.接口B.編譯程序C.解釋程序D.匯編程序11、若磁盤轉速為7200r/min，平均尋道時間為8ms，每個磁道包含1000個扇區(qū)，則訪問一個扇區(qū)的平均存取時間大約是（）。A.8.1msB.12.2msC.16.3msD.20.5ms12、計算機執(zhí)行乘法指令時，由于其操作復雜，需要更多的時間，通常采用（）控制方式。A.異步控制B.延長機器周期內的節(jié)拍數C.中央控制與局部控制相結合D.同步控制與異步控制相結合13、采用同步控制的目的是（）。A.提高執(zhí)行速度B.簡化控制時序C.滿足不同操作對時間安排的需要D.滿足不同設備對時間安排的需要14、在各種尋址方式中，指令的地址碼字段可能的情況有（）。I.寄存器編號Ⅱ.設備端口地址Ⅲ.存儲器的單元地址其身正，不令而行；其身不正，雖令不從?！墩撜Z》

寵辱不驚，看庭前花開花落；去留無意，望天上云卷云舒?！逗閼鳌发?數值A.I、ⅡB.I、Ⅱ、ⅢC.I、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ、IV15、某機器字長為32位，存儲器按半字編址，每取出一條指令后PC的值自動+2，說明其指令長度是（）。A.16位B.32位C.128位D.256位二、填空題16、主存儲器容量通常以KB表示，其中K=______；硬盤容量通常以GB表示，其中G=______17、微程序設計技術是利用________方法設計________的一門技術。18、漢字的________、________、________是計算機用于漢字輸入、內部處理、輸出三種不同用途的編碼。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、并行I/O接口______和串行I/O接口______是目前兩個最具有權威性的標準接口技術。21、運算器的兩個主要功能是：_______，_______22、數組多路通道允許________個設備進行________型操作，數據傳送單位是________23、一個定點數由_______和_______兩部分組成。24、當今的CPU芯片除了包括定點運算器和控制器外，還包括_______、_______運算器和_______管理等部件。25、中斷處理過程可以嵌套進行，_________的設備可以中斷_________的中斷服務程序。三、名詞解釋題26、字：丈夫志四方，有事先懸弧，焉能鈞三江，終年守菰蒲。——《顧炎武》

大丈夫處世，不能立功建業(yè)，幾與草木同腐乎？——《羅貫中》27、控制存儲器：28、LCD：29、訪問周期時間：人人好公，則天下太平；人人營私，則天下大亂。——劉鶚

大丈夫處世，不能立功建業(yè)，幾與草木同腐乎？——《羅貫中》四、簡答題30、在寄存器一寄存器型，寄存器一存儲器型和存儲器一存儲器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時間最長？哪類指令的執(zhí)行時間最短？為什么？31、基本的DMA控制器的主要部件有哪些？32、存儲器的層次結構主要體現(xiàn)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？海納百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛?！謩t徐

常將有日思無日，莫待無時思有時?！对鰪V賢文》33、中斷處理過程包括哪些操作步驟？五、計算題34、一臺8位微機的地址總線為l6條，其RAM存儲器容量為32KB，首地址為4000H，且地址是連續(xù)的，可用的最高地址是多少？35、設存儲字長和指令字長均為24位，若指令系統(tǒng)可完成108種操作，且具有直接、一一次間接尋址、多次間接尋址、變址、基址、相對和立即這7種尋址方式，則可在保證最大范圍內直接尋址的前提下，指令字中操作碼占幾位？尋址特征位占幾位？可直接尋址的范圍是多少？一次間接尋址的范圍是多少？多次間接尋址的范圍又是多少？我盡一杯，與君發(fā)三愿：一愿世清平，二愿身強健，三愿臨老頭，數與君相見。——《白居易》

人人好公，則天下太平；人人營私，則天下大亂?！獎Ⅸ?6、現(xiàn)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、現(xiàn)有4級流水線，分別完成取指、指令譯碼并取數、運算、回寫4步操作，假設完成各部操作的時間依次為100ns，100ns，80ns，50ns。試問：1）流水線的操作周期應設計為多少？2）試給出相鄰兩條指令發(fā)生數據相關的例子（假設在硬件上不采取措施），試分析第2條指令要推遲多少時間進行才不會出錯？3）如果在硬件設計上加以改進，至少需要推遲多少時間？常將有日思無日，莫待無時思有時?！对鰪V賢文》

先天下之憂而憂，后天下之樂而樂?！吨傺?8、一個程序員在一臺字長為32位的計算機上，寫出下面的代碼，從計算機計算能力是否充分利用的角度來看，該代碼是否高效，如果高效請說明原因，如果還有缺點請指出，并提出解決方法并附上改進后的代碼。（char為8位存儲空間，int為32位存儲空間）intcompare（char*A，char*B）if（A==B）returnstrlen（A）；intlen，i；if（strlen（A）>strlen（B））1en=strlen（A）；else1en=strlen（B）；for（i=0；i<len&&A[i]=B[i]；i++）；returni；百學須先立志?！祆?/p>

海納百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛?！謩t徐39、1）指令中一般含有哪些字段？分別有什么作用？如何確定這些字段的位數？2）某機器字長、指令字長和存儲字長均為16位，指令系統(tǒng)共能完成50種操作，采用相對尋址、間接尋址、直接尋址。試問：①指令格式如何確定？各種尋址方式的有效地址如何形成？②在①中設計的指令格式，能否增加其他尋址方式？試說明理由。勿以惡小而為之，勿以善小而不為?！獎?/p>

良辰美景奈何天，便賞心樂事誰家院。則為你如花美眷，似水流年?！稖@祖》參考答案一、選擇題1、C2、D3、A4、D5、B6、A7、D8、D9、C10、D11、B12、C13、B14、D15、B二、填空題16、21023017、軟件操作控制器吾日三省乎吾身。為人謀而不忠乎？與朋友交而不信乎？傳不習乎？——《論語》

勿以惡小而為之，勿以善小而不為?！獎?8、輸入編碼內碼字模碼19、MMX圖像數據20、SCSIIEEE139421、算術運算邏輯運算22、1（單）傳輸數據塊23、符號位數值域24、cache浮點存儲25、優(yōu)先級高優(yōu)先級低三、名詞解釋題26、字：數據運算和存儲的單位，其位數取決于具體的計算機。27、控制存儲器：微程序型控制器中存儲微指令的存儲器，通常是ROM。28、LCD：液晶顯示器。29、訪問周期時間：從一次訪問存儲的操作到操作完成后可啟動下一次操作的時間。四、簡答題30、答：寄存器-寄存器型執(zhí)行速度最快，存儲器-存儲器型執(zhí)行速度最慢。因為前者操作數在寄存器中，后者操作數在存儲器中，而訪問一次存儲器所需的時間一般比訪問一次寄存器所需時間長。先天下之憂而憂，后天下之樂而樂?！吨傺?/p>

一寸光陰一寸金，寸金難買寸光陰?！对鰪V賢文》31、答：邏輯結構包括時序和控制邏輯；內部計數器、寄存器組、程序命令控制邏輯；優(yōu)先級編碼邏輯；地址、數據緩沖器組等部分。32、答：存儲器的層次結構主要體現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)來看，就達到了速度快、容量大、位價低的優(yōu)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(xiàn)，即將主存與輔存的一部分通過軟器，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。硬結合的技組術成虛擬存儲33、答：中斷處理過⑴設備提出中斷請求；⑵當一條指令執(zhí)行結束時CPU響應中斷程如下：⑶CPU設置“中斷屏蔽”標志，不再響應其它中斷請求⑷保存程序斷點（PC）⑸硬件識別中斷源（移到中斷服務子程序入口地，址）⑹用軟件方法保存CPU現(xiàn)場⑺為設備服務⑻恢復CPU現(xiàn)場⑼“中斷屏蔽”標志復位，以便接收其它設備中斷請求⑽返回主程序五、計算題丈夫志四方，有事先懸弧，焉能鈞三江，終年守菰蒲?！额櫻孜洹?/p>

吾日三省乎吾身。為人謀而不忠乎？與朋友交而不信乎？傳不習乎？——《論語》34、解析：32KB存儲空間共占用15條地址線，若32KB的存儲地址起始單元為0000H，其范圍應為0000H~7FFFH，但現(xiàn)在的首地址為4000H，即首地址后移了，因此最高地址也應該相應后移，故最高地址=4000H+7FFFH=BFFFH。歸納總結：32KB的存儲空間是連續(xù)的，由于首地址發(fā)生變化，因此術地址也會跟著發(fā)生變化。35、解析：1）由于此指令系統(tǒng)可完成108種操作，因此指令字中的操作碼占7位（2=128）。72）由于指令系統(tǒng)中有7種尋址方式，因此尋址特征位占3位。3）由于地址碼的位數為24-7-3=14位，因此直接尋址的范圍為214。4）由于存儲字長為24位，因此一次間接尋址的范圍為224。5）由于多次間接尋址需要使用一位來標志是否間接尋址完畢，因此只有23位用做尋址，尋址范圍為2。2336、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2×y=64K×2，x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。好學近乎知，力行近乎仁，知恥近乎勇?！吨杏埂?/p>

六、綜合題37、解析：1）流水線操作的時鐘周期T應按4步操作中所需時問最長的一個步驟來考慮，所以T=100ns.2）兩條指令發(fā)生數據相關沖突的例子如下：ADDR1，R2，R3（R2）+（R3）→R1（將寄存器R2和R3的內容相加存儲到寄存器RI）SUBR4，R1，R5（R1）-（R5）→R4（將寄存器R1的內容減去寄存器R5的內容，并將相減的結果存儲到寄存器R4）分析如下：首先這兩條指令發(fā)生寫后讀（RAW）相關。兩條指令在流水線中的執(zhí)行情況見表。ADD指令在時鐘4時將結果寫入寄存器堆（R1），但SUB指令在時鐘3時讀寄存器堆（R1）。本來ADD指令應先寫入R1，SUB指令后讀R1，結果變成SUB指令先讀R1.ADD指令后寫R1，因而發(fā)生數據沖突。如果硬件上不采取措施，則第2條指令SUB至少應該推遲兩個時鐘周期（2×100ns），即SUB指令中的指令譯碼并取數周期應該在ADD指令的寫回周期之后才能保證不會出錯，見表。

勿以惡小而為之，勿以善小而不為?！獎?）如果硬件上加以改進，則只延遲一個時鐘周期即可（100ns）。因為在ADD指令中，運算周期就已經將結果得到了，可以通過數據旁路技術在運算結果得到的時候將結果快速地送入寄存器RI，而不需要等到寫回周期完成，見表。38、解析：本函數最主要的操作就是A[]=B]，但由于A]和B]都是char類型的，故每次用32位行char變量的都是將char變量轉換為int類型后進行比較的。這其實浪費了運算器3/4的運算4個char變量，的運算器來進比較，能力。所以改進方法就是，一次比較連續(xù)的代碼如int