2021年北京化工大学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A(有答案)

2021年北京化工大学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A（有答案）
一、选择题
1、采用八体并行低位交叉存储器，设每个体的存储容量为32K×16位，存储周期为400ns，下述说法中正确的是（）。

A.在400ns内，存储器可向CPU提供2位二进制信息
B.在l00ns内，每个体可向CPU提供27位二进制信息
C.在400ns内，存储器可向CPU提供2位二进制信息
D.在100ns内，每个体可向CPU提供2位二进制信息
2、存储器采用部分译码法片选时，（）。

A.不需要地址译码器
B.不能充分利用存储器空间
C.会产生地址重叠
D.CPU的地址线全参与译码
3、某机字长8位，含一位数符，采用原码表示，则定点小数所能表示的非零最小正数为（）
A.2-9
B.2-8
C.2-7
D.2-6
4、串行运算器结构简单，其运算规律是（）。

A.由低位到高位先行进行进位运算
B.由低位到高位先行进行借位运算
C.由低位到高位逐位运算
D.由高位到低位逐位运算
5、假设有7位信息码010101，则低位增设偶校验位后的代码和低位增设奇校验位后的代码分别为（）。

A.01101010 01101010
B.0101010 01101011
C.01101011 01101010
D.01101011 01101011
6、在下列各种情况中，最应采用异步传输方式的是（）.
A.I/O接口与打印机交换信息
B.CPU与主存交换信息
C.CPU和PCI总线交换信息
D.由统一时序信号控制方式下的设备
7、总线的半同步通信方式是（）。

A.既不采用时钟信号，也不采用握手信号
B.只采用时钟信号，不采用握手信号
C.不采用时钟信号，只采用握手信号
D.既采用时钟信号，又采用握手信号
8、程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%，而CPl增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。

A.8.4s
B.11.7s
C.14s
D.16.8s
9、将高级语言源程序转换为机器目标代码文件的程序是（）。

A.汇编程序
B.链接程序
C.编译程序
D.解释程序
10、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
11、在CPU的状态字寄存器中，若符号标志位SF为“1"，表示运算结果是（）。

A.正数
B.负数
C.非正数
D.不能确定
12、假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H：地址1000H中
的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，
则变址寻址方式下访问到的操作数是（）。

A.1000H
B.2000H
C.3000H
D.4000H
13、某计算机主存空间为4GB，字长为32位，按字节编址，采用32位定长指令字格式。

若指令按字边界对齐存放，则程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）的位数至少分别是（）。

A.30，30
B.30，32
C.32，30
D.32，32
14、在DMA传送方式中，发出DMA请求的是（）。

A.外部设备
B.DMA控制器
C.CPU
D.主存
15、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
二、填空题
16、软磁盘和硬磁盘的_______记录方式基本相同，但在_______和_______上存在较大差别。

17、由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在______和______两方面进行扩充才能满
足实际需求。

18、闪速存储器特别适合于_______微型计算机系统，被誉为_______而成为代替磁盘的一
种理想工具。

19、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。

20、多个用户共享主存时，系统应提供_______。

通常采用的方法是_______保护和_______
保护，并用硬件来实现。

21、在计算机术语中，将______和______和在一起称为CPU，而将CPU和______合在一起称为主机。

22、并行I/O接口_______和串行I/O接口_______是两个目前最具权威性和发展前景的标
准接
23、不同机器有不同的________，RISC指令系统是________指令系统的改进。

24、微程序设计技术是利用________方法设计________的一门技术。

25、按照总线仲裁电路的位置不同，可分为________仲裁和________仲裁。

三、名词解释题
26、海明距离：
27、不归零制NRZO：
28、小数端：
29、消息传输方式：
四、简答题
30、在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/0的中断请求？
31、什么是中断？请说明它的特点和适用场合。

32、控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？
33、什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？
五、计算题
34、设存储字长和指令字长均为24位，若指令系统可完成108种操作，且具有直接、一一次间接寻址、多次间接寻址、变址、基址、相对和立即这7种寻址方式，则可在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占几位？寻址特征位占几位？可直接寻址的范围是多少？一次间接寻址的范围是多少？多次间接寻址的范围又是多少？
35、已知计算机的字长为32位，存储器的容量为1MR.如果按字节、半字、字、双字寻址，寻址范围各是多少？
36、已知两个实数x=-68，y=-8.25，它们在C语言中定义为float型变量，分别存放在寄存器A和B中。

另外，还有两个寄存器C和D。

A、B、C、D都是32位寄存器。

请问（要求用十六进制表示二进制序列）：
1）寄存器A和B中的内容分别是什么？
2）x和y相加后的结果存放在寄存器C中，寄存器C中的内容是什么？
3）x和y相减后的结果存放在寄存器D中，寄存器D中的内容是什么？注：float型变量在计算机中都被表示成IEEE754单精度格式。

六、综合题
37、写出一个定点8位字长的二进制数在下列情况中所能表示的真值（数值）范围：1）不带符号数表示。

2）原码表示。

3）补码表示。

4）反码表示。

5）移码表示。

38、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。

39、某指令系统字长12位，地址码取3位，试提出一种方案，使该系统有4条三地址指令、8条二地址指令、150条一地址指令。

列出操作码的扩展形式并计算操作码的平均长度。

参考答案
一、选择题
1、A
2、C
3、C
4、C
5、B
6、A
7、D
8、D
9、C
10、A
11、D
12、D
13、B
14、A
15、C
二、填空题
16、存储原理结构性能
17、存取时间存储周期存储器带宽
18、便携式固态盘
19、优先级高优先级低
20、存储保护存储区域访问方式
21、运算器控制器存储器
22、SCSI IEEE1394
23、指令系统 CISC
24、软件操作控制器
25、集中式分布式
三、名词解释题
26、海明距离：
在信息编码中，两个合法代码对应位上编码不同的位数。

27、不归零制NRZO：
一种磁盘信息记录方式，磁头线圈上始终有电流，正向电流代表1，反向电流代表0。

28、小数端：
将最低字节存到小地址位置.
29、消息传输方式：
总线的信息传输方式之一，将总线需要传送的数据信息、地址信息，和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。

四、简答题
30、答：CPU响应I/0中断请求的条件和时间是：当中断允许状态为1（EINT=1），且至少有一个中断请求被查到，则在一条指令执行完时，响应中断。

31、答：在计算机的运行过程中，cpu接到跟紧急的服务请求而暂停执行的现行程序转而去执行终端服务程序，已处理随机事件，执行完毕后又恢复源程序的执行；主要特点：随
机性，通过执行程序处理随机事件；使用于中低速的NO管理，已处理随机事件；
32、答：控制单元具有发出各种微操作命令序列的功能
33、答：为了不断提供刷新图像的信号，必须把一顿图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。

其存储容量由图像灰度级决定。

分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越
大
五、计算题
34、解析：
1）由于此指令系统可完成108种操作，因此指令字中的操作码占7位（27=128）。

2）由于指令系统中有7种寻址方式，因此寻址特征位占3位。

3）由于地址码的位数为24-7-3=14位，因此直接寻址的范围为214。

4）由于存储字长为24位，因此一次间接寻址的范围为224。

5）由于多次间接寻址需要使用一位来标志是否间接寻址完毕，因此只有23位用做寻址，寻址范围为223。

35、解：首先1MB=8Mhit（为了在后面的计算中单位统一）按字节寻址时，寻址范围为：
8Mbit/8bit=lMB。

按半字寻址时，寻址范围为：8Mbit/16bit=512KB。

按字寻址时，寻址范围为：
8Mbit/32bit=256KB。

按双字寻址时，寻址范围为：8Mbit/64bit=128KB。

36、解析：
1）float 型变量在计算机中都被表示成IEEE754单精度格式。

x=-68=-（1000100）2=-1.0001×26，符号位为l，阶码为127+6=128+5=（10000101）2，尾数为
1.0001，所以小数部分为000100000000000 00000000，合起来整个浮点数表示为11000010100010000000000000000000，写成十六进制为C2880000H。

y=-8.25=-（1000.01）2=-1.00001×23，符号位为1，阶码为
127+3=128+2=（100000102，尾数为1.00001，所以小数部分为00001000000000000000000，合起来整个浮点数表示为11000001000001000000000000000000，写成十六进制为Cl040000H。

2）两个浮点数相加的步骤如下。

①对阶：E x=10000101，E y=10000010，则
[E x-E y]补=[Ex]补+[-Ey]补=1000 0101+0111 1110=0000 0011
E x大于E y，所以对y进行对阶。

对阶后，y=-0.00100001×26。

②尾数相加：x的尾数为-1.000100000000000000000，y的尾数为-
0.00100001000000000000000。

用原码加法运算实现，两数符号相同，做加法，结果为-1.0011000 10000000000000000000。

即x加y的结果为-1.00110001×24，所以符号位为1，尾数为00110001000000000000000，阶码为127+6=128+5，即10000101，合起来
为110000101001100010000000 00000000，转换为十六进制形式为
C2988000H。

所以寄存器C中的内容是C2988000H。

3）两个浮点数相减的步骤同加法，对阶的结果也一样，只是尾数相减。

尾数相减：x的尾数为-1.00010000000000000000000，y的尾数为-
0.0010000100000000000 0000。

用原码减法运算实现，两数符号相同，做减法。

符号位取大数的符号，为1：数值部分为大数加小数负数的补码，即
1.00010000000000000000000+1.11011111000000000000000=0.1110 1111000000000000000
x减y的结果为-0.11101111×26=-1.1101111×25，所以符号位为1，尾数为110111100000000 00000000，阶码为127+5=128+4=（10000100）2，合起
来为110000100 110 11110000 000000000000，转换为十六进制形式为
C26F0000H。

所以寄存器D中的内容是C26F0000H。

六、综合题
37、解析：此题考查各种机器数的表示范围：
1）不带符号数表示范围：0~255。

2）原码表示：-127~+127。

3）补码表示：-128~+127。

4）反码表示：-127~+127。

5）移码表示：-128~+127。

38、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。

39、解析：
以上答案不唯一，只要满足不包含就行，即没有前缀码。

这个和数据结构中的赫夫曼树的编码是很类似的。

操作码的平均长度=（3×4+6×8+9×150）/162=8.7。