2021年郑州工程技术学院软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)

2021年郑州工程技术学院软件工程专业《计算机组成原理》科目期末
试卷B（有答案）
一、选择题
1、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
2、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
3、下列关于各种移位的说法中正确的是（）。

I.假设机器数采用反码表示，当机器数为负时，左移时最高数位丢0，结果出错；右移时最低数位丢0，影响精度
Ⅱ在算术移位的情况下，补码左移的前提条件是其原最高有效位与原符号位要相同
Ⅲ.在算术移位的情况下，双符号位的移位操作中只有低符号位需要参加移位操作（）
A. Ⅲ、Ⅱ
B.只有Ⅱ
C.只有Ⅲ
D.全错
4、当定点运算发生溢出时，应（）。

A.向左规格化
B.向右规格化
C.舍入处理
D.发出出错信息
5、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.4
B.5
C.6
D.7
6、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.n
B.log2n+2
C.2n
D.3
7、在下面描述的PCI总线的基本概念中，不正确的表述是（）。

A.PCI总线支持即插即用
B.PCI总线可对传输信息进行奇偶校验
C.系统中允许有多条PCI总线
D.PCI设备一定是主设备
8、计算机（）负责指令译码。

A.算术逻辑单元
B.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
9、计算机硬件能够直接执行的是（）。

1.机器语言程序IⅡ.汇编语言程序Ⅲ.硬件描述语言程序入
A.仅I
B.仅I、Ⅱ
C.仅I、Ⅲ
D. I、Ⅱ 、Ⅲ
10、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
11、从一条指令的启动到下一条指令启动的时间间隔称为（）
A.时钟周期
B.机器周期
C.节拍
D.指令周期
12、某指令系统有200条指令，对操作码采用固定长度二进制编码时，最少需要用（）
A.4
B.8
C.16
D.32
13、某计算机按字节编址，指令字长固定且只有两种指令格式，其中三地址指令29条，二地址指令107条，每个地址字段为6位，则指令字长至少应该是（）。

A.24位
B.26位
C.28位
D.32位
14、某机有4级中断，优先级从高到低为1→2→3→4。

若将优先级顺序修改，修改后1级中断的屏蔽字为1011，2级中断的屏蔽字为1111.3级中断的屏蔽字为0011，4级中断的屏蔽字为0001，则修改后的优先顺序从高到低为（）。

A.3→2→1→4
B.1→3→4→2
C.2→1→3→4
D.2→3→1→4
15、在具有中断向量表的计算机中，中断向量地址是（）。

A.子程序入口地址
B.中断服务程序入口地址
C.中断服务程序入口地址的地址
D.例行程序入口地址
二、填空题
16、主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、_______和_______
17、主存储器容量通常以KB表示，其中K=______；硬盘容量通常以GB表示，其中
G=______
18、运算器的两个主要功能是：_______，_______
19、不同机器有不同的_________RISC指令系统是_________指令系统的改进。

20、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。

21、通道是一个特殊功能的______，它有自己的______专门负责数据输入输出的传输控制。

22、为了解决多个_______同时竞争总线_______，必须具有_______部件。

23、数组多路通道允许________个设备进行________型操作，数据传送单位是________
24、微程序设计技术是利用________方法设计________的一门技术。

25、堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用________原理。

按结构不同，分为________
堆栈和________堆栈。

三、名词解释题
26、机器零：
27、音效处理：
28、指令系统：
29、串行传输：
四、简答题
30、在什么条件下，I/0设备可以向CPU提出中断请求？
31、双重分组跳跃进位？
32、什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么？
33、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？
五、计算题
34、将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码4位（包含一位阶符），分别用补码和移码表示；尾数9位（包含一位数符），用补码表示。

1）27/64。

2）-27/64。

35、设某机主存容量为16MB，Cache的容量为8KB，且按字节编址。

每字块8个字，每字32位。

设计一个4路组相联映射的Cache组织。

1）画出主存地址字段中各段的位数。

2）设Cache初态为空，CPU依次从主存0，1，2，…，99号单元中读出100个字（主存一次读出一个字），并重复此次序10次，问命中率是多少？
3）若Cache速度是主存速度的5倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？
4）系统的效率是多少？
36、假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址和二地址3种格式。

1）设操作码固定，若零地址指令有M种，一地址指令有N种，则二地址指令最多有多少种？
2）采用扩展操作码技术，二地址指令最多有多少种？
3）采用扩展操作码技术，若二地址指令有P条，零地址指令有Q条，则一地址指令最多有几种？
六、综合题
37、一个程序员在一台字长为32位的计算机上，写出下面的代码，从计算机计算能力是否充分利用的角度来看，该代码是否高效，如果高效请说明原因，如果还有缺点请指出，并提出解决方法并附上改进后的代码。

（char为8位存储空间，int为32位存储空间）
int compare（char*A，char*B）
if（A==B）
return strlen（A）；
int len，i；
if（strlen（A）>strlen（B））
1en=strlen（A）；
else
1en=strlen（B）；
for（i=0；i<len&&A[i]=B[i]；i++）；return i；
38、某16位计算机的主存按字节编码，存取单位为16位；采用16位定长指令字格式：CPU采用单总线结构，主要部分如下图所示。

图中R0~R3为通用寄存器：T为
暂存器：SR为移位寄存器，可实现直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3种操作，控制信号为SRop，SR的输出由信号SRout控制：ALU可实现
直送A（mova）、A加B（add）、A减B（sub）、A与B（and）、A或B（or）、非A（not）、A加1（inc）7种操作，控制信号为ALUop。

请回答下列问题。

1）图中哪些寄存器是程序员可见的？为何要设置暂存器T？
2）控制信号ALUop和SRop的位数至少各是多少？
3）控制信号SRout所控制部件的名称或作用是什么？
4）端点①~⑨中，哪些端点须连接到控制部件的输出端？
5）为完善单总线数据通路，需要在端点①~⑨中相应的端点之间添加必要的连线。

写出连线的起点和终点，以正确表示数据的流动方向。

6）为什么二路选择器MUX的一个输入端是2？
39、某机器字长32位，CPU内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统，设指令字长等于机器字长。

1）如果主存可直接或间接寻址，采用寄存器-存储器型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？试画出指令格式。

2）在1）的基础上，如果采用通用寄存器作为基址寄存器，则上述寄存器-存储器型指令的指令格式又有何特点？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间。

参考答案
一、选择题
1、B
2、C
3、D
4、D
5、C
6、C
7、D
8、B
9、A
10、C，
11、D
12、B
13、A
14、C
15、C
二、填空题
16、存储周期存储器带宽
17、210 230
18、算术运算逻辑运算
19、指令系统 CISC
20、阶码指对阶
21、处理器指令和程序
22、主设备控制权总线仲裁
23、1（单）传输数据块
24、软件操作控制器
25、先进后出寄存器存储器
三、名词解释题
26、机器零：
在浮点数据编码中，阶码和尾数都全为0时代表的0值。

27、音效处理：
改进音频设备输出效果的过程，分为三种类型：混响和延时处理；声音的回放效果处理；环绕声的处理。

28、指令系统：
计算机中各种指令的集合
29、串行传输：
是指数据的传输在一条线路上按位进行。

（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）
四、简答题
30、答：I/0设备向CPU提出中断请求的条件是：I/0接口中的设备工作完成状态为1（D=1），中断屏蔽码为0（MASK=0），且CPU查询中断时，中断请求触发器状态为1（INTR=1）。

31、答：n位全加器分成若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送
32、答：RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点：（1）选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。

（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

（3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。

（4）大部分指令在一个机器周期内完成。

（5）CPU中通用寄存器数量相当多。

（6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。

一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间.
33、答：人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令，而又将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。

五、计算题
34、解析
1）27/64=0.011011=0.11011×2-1
当补码和尾数都采用补码表示时：1，111：0.11011000。

阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.11l：0.11011000。

2）-27/64=1.011011=1.11011×2-1
当补码和尾数都采用补码表示时：1，11l；1.00101000。

阶码采用移码、尾数采用补码表示时：0.1l1：l.00101000。

35、解析：
1）主存地址字段如图所示。

2）由于Cache初态为空，因此CPU读0号单元时不命中，必须访存，同时将该字所在的主存块调入Cache（调入内存一定是一整块调入，而一块包括8个单元），接着CPU读1~7号单元均命中。

同理，CPU读8，16，…，96号单元均不命中。

可见，CPU在连续读100个字中共有13次未命中，而后9次循环读100个字全部命中，命中率为
100×10−13
×100%=98.7%
100×10
3）设主存存储周期为5t，Cache的存储周期为t，没有Cache的访问时间是5t×l000，有Cache存储周期为t×（1000-13）+5t×13，则有Cache和无Cache 相比，速度提高的倍数为
5t×1000
−1=3.75
t(1000−13)+5t×13
4）系统的效率为
t
×100%=95%
0.987t+(1−0.987)×5t
36、解析：
1）由于操作数的地址码为6位，因此二地址指令中操作码的位数为16-6-6=4位，即操作码只占4位。

又由于操作码固定，因此零地址指令、一地址指令、二地址指令的总和不能超过16。

现已知零地址指令有M种，一地址指令有N种，所有二地址指令最多有16-M-N种。

2）在1）中算得二地址指令的操作码为4位，即最多有20=16条指令。

但是绝对不能取16。

如果取了16，就不能扩展成一地址指令和零地址指令了。

因此，二地址指令最多只能有15条。

3）由于操作码位数可变，且二地址指令、一地址指令和零地址指令的操作码长度分别为4位、10位、16位，因此二地址指令每减少一条，就可以多出26条一地址指令；一地址指令每减少一条，就可以多出26条零地址指令。

根据以上分析，假设一地址指令有X条，则一地址指令最多有（24-P）×26条，零地址指令就应该最多有[（24-P）×26-R]×26条。

根据题中给出的零地址指令有Q条，则可以得出一个公式，如下：
Q=[（24-P）×26-R]×26
可解得：R=（24-P）×26- Q×2-6
六、综合题
37、解析：
本函数最主要的操作就是A[]=B]，但由于A]和B]都是char类型的，故每次用32位的运算器来进行char变量的比较，都是将char变量转换为int类型后进行比较的。

这其实浪费了运算器3/4的运算能力。

所以改进方法就是，一次比较连续的4个char变量，代码如
int compare（char*a，char*B）
if（A==B）
return strlen（A）；
int*a，*b；
char*al，*b1；
a=（int*）A；
b=（int*）B；
while（*a++==*b++）；
a1=（char*）--a；
b1=(char*)--b;
while(*al++==*b1++);
--b1;
return b1-B;
}
38、解析
1）程序员可见寄存器为通用寄存器（R0~R3）和PC.因为采用了单总线结构，因此.若无暂存器T，则ALU的A、B端口会同时获得两个相同的数据，使数据通路不能正常工作。

2）ALU共有7种操作，故其操作控制信号ALUop至少需要3位；移位寄存器有3种操作，其操作控制信号SRop至少需要2位。

3）信号SRout所控制的部件是一个三态门，用于控制移位器与总线之间数据通路的连接与断开。

4）端口①、②、③、⑤、⑧须连接到控制部件输出端。

5）连线1，⑥→⑨：连线2，①④。

6）因为每条指令的长度为16位，按字节编址，所以每条指令占用2个内存单元，顺序执行时，下条指令地址为（PC）+2.MUX的一个输入端为2，可便于执行（PC）+2操作。

39、解析：
1）根据题意，可设计出如下的指令格式：
其中，操作码占6位，可容纳64种操作；I占1位，表示直接、间接寻址（I=0表示间接寻址：I=1表示直接寻址）：由于有32个寄存器，因此R需要占5位：形式地址A占剩下的位数，即32-6-1-5=20位。

因此，直接寻址的最大存储空间为220。

2）如果还需要增加基址寻址，且基址寻址采用通用寄存器，那么必须要增加一个
字段来表示基址寄存器到底使用32个中的哪一个通用寄存器，故指令格式变为
其中，操作码占6位，可容纳64种操作；I占2位，表示直接、间接、基址
（I=00表示间接寻址；I=01表示直接寻址；I=10表示基址寻址）；由于有32
个寄存器，因此R需要占5位；同理，R1需要5位；形式地址A占剩下的位数，即32-6-2-5-5=14位。

因为通用寄存器为32位，用它做基址寄存器后，可得32
位的有效地址，所以寻址范围可达到232。