2022年宁夏理工学院数据科学与大数据技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2022年宁夏理工学院数据科学与大数据技术专业《计算机组成原理》
科目期末试卷B（有答案）
一、选择题
1、设存储器容量为32字，字长为64位。

模块数m=4，采用低位交叉方式。

存储周期
T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传输周期r=50ns。

该交叉存储器的带宽是（）。

A.32×107bit/s
B.8×107bit/s
C.73×107bit/s
D.18×107bit/s
2、根据存储内容来进行存取的存储器称为（）。

A.双端口存储器
B.相联存储器
C.交叉存储器
D.串行存储器
3、假定有4个整数用8位补码分别表示：rl=FEH，r2=F2H，r3=90H，r4=F8H，若将
运算结果存放在一个8位寄存器中，则下列运算会发生溢出的是（）。

A.rlxr4
B.r2xr3
C.rlxr4
D.r2xr4
4、ALU属于（）。

A.时序电路
B.控制器
C.组合逻辑电路
D.寄存器
5、某计算机字长为32位，按字节编址，采用小端（Litle Endian）方式存放数据。

假定
有一个double型变量，其机器数表示为1122334455667788H，存放在00008040H开始的连续存储单元中，则存储单元00008046H中存放的是（）。

A.22H
B.33H
C.66H
D.77H
6、某同步总线采用数据线和地址线复用方式，其中地址/数据线有32根，总线时钟频率
为66MHz，每个时钟周期传送两次数据（上升沿和下降沿各传送一次数据），该总线的
最大数据传输率（总线带宽）是（）。

A.132MB/s
B.264MB/s
C.528MB/s
D.1056MB/s
7、在集中式总线控制中，响应时间最快的是（）。

A.链式查询
B.计数器定时查询
C.独立请求
D.分组链式查询
8、假定机器M的时钟频率为200MHz，程序P在机器M上的执行时间为12s。

对P优
化时，将其所有乘4指令都换成了一条左移两位的指令，得到优化后的程序P。

若在M
上乘法指令的CPl为102，左移指令的CPl为z，P的执行时间是P”执行时间的1.2倍，则P中的乘法指令条数为（）。

A.200万
B.400万
C.800万
D.1600万
9、完整的计算机系统应该包括（）。

A.运算器、存储器、控制器
B.外部设备和主机
C.主机和应用程序
D.主机、外部设备、配套的软件系统
10、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
11、若每个汉字用16×16的点阵表示，7500个汉字的字库容量是（）
A.16KB
B.240KB
C.320KB
D.IMB
12、微程序控制器的速度比硬布线控制器慢，主要是因为（）。

A.增加了从磁盘存储器读取微指令的时间
B.增加了从主存储器读取微指令的时间
C.增加了从指令寄存器读取微指令的时间
D.增加了从控制存储器读取微指令的时问
13、某计算机主存地址空间大小为256MB，按字节编址。

虚拟地址空间大小为
4GB，采用页式存储管理，页面大小为4KB，TLB（快表）采用全相联映射，有4个页表项，内容见下图
对虚拟地址03FFF180H进行虚实地址变换的结果是（）。

A.015 3180H
B.003 5180H
C.TLB缺失
D.缺页
14、假定编译器对C源程序中的变量和MIPS中寄存器进行了以下对应：变量f、g、h、
i、i分别对应给寄存器$s0，$s1，$s2，$s3，$s4，并将一条C赋值语句编译后生成如下汇编代码序列：
add $s0,$s1,$s2，
add $t1,$s3,$s4
sub $s0,$t0,$t1
请问这条C赋值语句是（）。

A. f=（g+i）-（h+i）
B. f=（g+j）-（h+i）
C. f=（g+ h）-（j +i）
D. f=（j +i）-（g+ h）
15、某机器字长为32位，存储器按半字编址，每取出一条指令后PC的值自动+2，说明
其指令长度是（）。

A.16位
B.32位
C.128位
D.256位
二、填空题
16、一位十进制数，用BCD码表示需______位二进制码，用ASCII码表示需______位二进制码。

17、RISC的中文含义是________，CISC的中文含义是________。

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、广泛使用的_______和_______都是半导体随机读写存储器，它们共同的缺点是_______
20、并行I/O接口______和串行I/O接口______是目前两个最具有权威性的标准接口技术。

21、主存储器的性能指标主要是_______、_______存储周期和存储器带宽。

22、总线同步定时协议中，事件出现在总线的时刻由________信号确定，总线周期的长度
是________的。

23、一个定点数由_______和_______两部分组成。

24、寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用_______型和_______型，前者比后者执行
速度快。

25、不同机器有不同的_________RISC指令系统是_________指令系统的改进。

三、名词解释题
26、字长：
27、指令周期：
28、异步控制方式：
29、访存局部性：
四、简答题
30、CPU响应中断应具备哪些条件？
31、高速缓存Cache用来存放什么内容？设置它的主要目的是什么？
32、简要说明通用I/O标准接口SCSI的性能特点。

33、什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？
五、计算题
34、设浮点数字长为16位，其中阶码5位（含一位阶符），尾数11位（含一位数符），将十进制数+13/128写成：二进制定点数和浮点数，并分别写出它在定点机和浮点机中的机器数形式。

35、一台8位微机的地址总线为l6条，其RAM存储器容量为32KB，首地址为4000H，且地址是连续的，可用的最高地址是多少？
36、现有64K×2位的存储器芯片，欲设计具有同样存储容量的存储器，应如何安排地址线和数据线引脚的数目，使两者之和最小，并说明有几种解法。

六、综合题
37、在一个8级中断系统中，硬件中断响应从高到低的优先顺序是：
1→2→3→4→5→6-7-8，设置中断屏蔽寄存器后，中断处理的优先顺序变为
1→5→8→3→2→4→6→7。

1）应如何设置屏蔽码？
2）如果CPU在执行一个应用程序时有5、6、7级3个中断请求同时到达，中断请求8在6没有处理完以前到达，在处理8时中断请求2又到达CPU，试画出CPU响应这些中断的顺序示意图。

38、假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段：
unsigned int x=134；
unsigned int y=246；
int m=x；
int n=y；
unsigned int z1=x-y；
unsigned int z2=x+y；
int k l=m-n；
int k2=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、z l、z2、k l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、某计算机字节长为16位，主存地址空间大小为128KB，按字编址。

采用单字长指令格式，指令各字段定义如图所示。

15 12 11 6 5 0
转移指令采用相对寻址方式，相对偏移用补码表示，寻址方式的定义见表
寻址方式的定义
回答下列问题：
1）该指令系统最多可有多少指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MDR）至少各需要多少位？
2）转移指令的目标地址范围是多少？
3）若操作码0010B表示加法操作（助记符为add），寄存器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容为1234H，R5的内容为5678H，地址1234H中的内容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇编语句“add（R4），（R5）+”
（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元中的内容会改变？改变后的内容是什么？
参考答案
一、选择题
1、C
2、B
3、B
4、C
5、A
6、C
7、C
8、B
9、D
10、B、
11、B
12、D、
13、A
14、C
15、B
二、填空题
16、4 7
17、精简指令系统计算机复杂指令系统计算机
18、MMX 多媒体扩展结构
19、SRAM DRAM 断电后不能保存信息
20、SCSI IEEE1394
21、存储容量存取时间
22、总线时钟固定
23、符号位数值域
24、RR RS
25、指令系统 CISC
三、名词解释题
26、字长：
一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。

一般为8位、16位、32位或64位。

27、指令周期：
从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间。

28、异步控制方式：
异步控制不存在基准时标信号，微操作的时序是由专用的应答线路控制的，即控制器发出
某一个微操作控制信号后，等待执行部件完成该操作时所发回的“回答”或“终了”信号，再开始下一个微操作。

29、访存局部性：
CPU的一种存特性，对存储空间的90%的访问局限于存储空间的10%的区域中，而另外10%的访问则分布在90%的区域中。

四、简答题
30、答：（1）在CPU内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。

（2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。

（3）外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。

当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。

31、答：（1）用来存放当前活跃的数据与程序，作为主存活跃区的副本；（2）设置它，是为了解决cpu与主存的速度匹配；
32、答：（1）SCSI接口总线有8条数据线、1条奇偶校验线、9条控制线组成。

使用
50芯电缆，规定了两种电气条件：单端驱动和差分驱动。

（2）总线时钟频率高。

（3）SCSI接口总线以菊花链形式最多可接8台设备。

（4）每个SCSI设备有自己唯一的设备
号ID=0-7。

ID=7的设备有最高优先权，ID=0的设备优先权最低。

采用分布式总线仲裁
策略。

（5）SCSI设备是指连接在SCSI总线上的智能设备，即除主适配器HBA外，其他SCSI设备实际是外设的适配器或控制器。

（6）SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至
主机屏蔽了实际外设的固有物理属性，设备间可用一套标准命令进行数据传送。

（7）SCSI设备间是一种对等关系，而不是主从关系。

33、答：多重中断是指：当CPU执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更紧
迫的事件，CPU暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的中断，处理完返回现
行中断服务程序继续执行的过程。

实现多重中断的必要条件是：在现行中断服务期间，中
断允许触发器为1，即开中断。

五、计算题
34、解析：假设x=+13/128其二进制形式可以表示为：x=0.0001101000。

定点数表示：x=0.0001101000。

浮点数规格化表示：x=0.1101000000×2-11"。

定点机中：[x]原=[x]补=[x]反=0.0001101000。

浮点机中：
[x]原=1，0011；0.1101000000。

[x]补=1，1101；0.1101000000。

[x]反=1，1100；0.1101000000。

35、解析：32KB存储空间共占用15条地址线，若32KB的存储地址起始单元为0000H，其范围应为0000H~7FFFH，但现在的首地址为4000H，即首地址后移了，因此最高地址也应该相应后移，故最高地址=4000H+7FFFH=BFFFH。

归纳总结：32KB的存储空间是连续的，由于首地址发生变化，因此术地址也会跟
着发生变化。

36、解析：不妨设地址线和数据线的数目分别为x和y。

只需要满足2x×y=64K×2，有如下方案：
当y=l时，x=17：
当y=2时，x=16；
当y=4时，x=15；
当y=8时，x=14。

（可不用讨论y等于3、5、6这些情况，不然x就没法计算了）后面的就不用
计算了，肯定比前面的引脚数目多。

从以上分析可以看出，当数据线为1或2时，地址线和数据线引脚的数目之和
为18，达到最小，并且有两种解答。

六、综合题
37、解析：
1）中断屏蔽码见表
2）中断处理示意图如图所示。

5、6、7级中断请求同时到达，CPU按响应优先顺序首先执行中断服务程序
⑤，在中断⑤执行完后回到现行程序，再按响应优先顺序先进入中断服务程序④。

由于中断请求的处理优先级，高于中断④，因此中断⑤被打断，进入中断服务程序③。

当处理中断③的过程中又有一个中断请求②到达，由于②的优先级低于中断8，因此中断服务程序③可继续执行。

中断8执行完后问到被打断的中断⑤，但中断③
又被中断请求②打断，而进入中断服务程序②。

中断②执行完后才回到中断⑤，中断⑤执行完后回到现行程序，再按响应优先顺序进入中断服务程序⑦。

中断⑦执行完后回到现行程序，整个中断处理完毕。

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围为-128~+127，而k2-m+n=-122-10--132，超出范围。

而kl=-112，在范围-128~+127之内。

39、解析：
1）指令操作码占4位，则该指令系统最多可以有24=16条指令。

由于指令操作数
占6位，其中3位指示寻址方式，寄存器编号占3位，因此该计算机最多可以有
23=8个通用寄存器。

由于计算机字长为16位，因此存储器数据寄存器（MDR）
至少为16位。

主存空间为128KB，按字（l6位）编址，寻址范围为0~64K，存储
器地址寄存器（MAR）需16位（216=64K）。

2）寄存器为16位，指令中可寻址范围至少可达0~216-1。

主存地址空间为
216=64K，寻址范围也应该大于或等于64K。

因此，转移指令的目标地址范围是0~216-1。

3）汇编语句“add（R4）.（R5）+”对应的机器码。

对应的机器码写成十六进制为0010001100010101B=2315H：该指令的功能是将R4内容所指存储器单元的内容（源）与R5内容所指存储器单元（目标）的内容相加后，写到R5内容所指的存储器单元。