组成原理2015-答案;2013级组成原理试卷-

2014-2015学年第1学期

答案：2013级《计算机组成原理》期末考试试题

考试时间：2015年1月9日

一、【共10分，每题1分】选择填空：

1、主存储器一般是由（）组成

A.ROM

B.FLASH

C.EPROM

D.DRAM

2、处理器能够理解的二进制语言是（）

A.高级语言

B.JAVA

C.汇编语言

D.机器语言

3、中央处理机是（）

A.ALU

B.CPU

C.MEM

D.I/O

4、多核处理器的正确描述是（）

A.多个处理器芯片

B.一个芯片中有多个处理器

C.多台计算机的处理器

D.图像处理器

5、处理器能够理解的命令是（）

A. 自然语言

B.高级语言

C.汇编语言

D.指令

6、机器指令的符号表示是（）

A. 汇编语言

B.高级语言

C.操作系统

D.应用软件

7、存储器的易失性是指（）

A.该存储器容易丢失

B. 存储器中的数据在电源正常供电时容易丢失

C.存储器中的数据在掉电时丢失

D.存储器中的数据容易丢失

8、价格、容量、速度是评价存储体系性能的三个主要方面，速度最快的存储

器是（）

A.硬盘

B.光盘

C.主存

B FLASH

9、完成一条指令所需的时钟周期数的描述是（）

A.CPI

B.IPC

C.MIPS

D.MFLOAT

10、CPU把数据写入CACHE的同时，也写入memory，这种方式是（）

A. 写直达法

B.写回法

C.写缓冲

D.写硬盘

答案： 1.D 2.D 3.B 4.B 5.D

6.A

7.C

8.C

9.A 10.A

二、【15分，每题3分】简答：

计算机的数据表示中，位、字节、字的含义是什么？

解答：

1、位（bit）：计算机中的数据是二进制表示的，其中一位二进制数称为“位”；

字节(Byte)：是用于计量存储容量和传输容量的一种计量单位，1个字节等于8

位二进制。

字（word）：在计算机中，码作为一个整体来处理或运算的基本单位，称为一个

计算机字，简称“字”。“字”通常由字节的整数倍构成。在MIPS中一

个“字”是32位的，或者说是4个字节组成。

2、给出机器指令中寻找操作数的三种寻址方法。

答：寄存器寻址、存储器寻址、计算式寻址。（答出3种寻址方式即得分）

3、简述虚拟存储器中的页表的定义和构成。

答：页表（page table ）用来保存虚拟地址和物理地址之间转换关系的表。页表保

存在主存中，通过页表寄存器找到页表的首地址。每个程序都有自己的页表，用来将程序的虚拟地址映射到主存中。通常使用虚页号来索引，如果这个虚页在当前的主存中，页表中的对应项将包含虚页对应的物理页号。所以页表的构成如下：

有效位 物理页号

4、什么是上溢和下溢？

答：上溢：在浮点表示法中指数太大而不能在指数域表示；

下溢：在浮点表示法中负的指数太大而不能在指数域中表示出来。

5、MIPS 指令集中的j （跳转指令）格式中地址是26位，如何形成32位有效地址的？ 答：MIPS 指令是按照“字（32位）”寻址，而MIPS 对应的内存是按照“字节（8位）”位单位编址的，因此，MIPS 指令中给出的地址要乘以4（即，左移2位），才能和存储器的地址对应上，所以j 指令中的26位字地址左移成28位地址，和pc 的高四位相加而形成32位有效地址。

三、【30分】 1、（15分）MIPS 程序如下(假设寄存器为$，指令流水线为5级，IF,ID,EX,MEM,WB ，当数据相关时，可在EX 级和MEM 级的结束时转发) lw $2,20($1); 【 (20+($1)) → $2】 and $4,$3,$5; 【$3 and $5 → $4】 or $6,$2,$4; 【$2 or $4 → $6】 add $9,$10,$11;【$10+$11 → $9】

slt $12,$13,$14【如果$13小于$14，则$12=1】 请画出指令序列的多周期流水线图（时空图），该指令序列执行完毕后，计算流水线的吞吐率、加速比。

答案：时空图（10分）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 LW 在mem 转发； And 在转发。（ 1分）

吞吐率=5/9=55%（2分） 加速比=25/9=2.78（2分）

lw $2,20($1) IF ID EX MEM WB and $4,$3,$5; IF ID EX MEM WB or $6,$2,$4; IF ID EX MEM WB add $9,$10,$11 IF ID EX MEM WB slt $12,$13,$14

IF

ID

EX

MEM

WB

2、（15分）假设cache 有4个块，块大小为1个字。分别采用两路组相联映射和直接映射。块的访问次序为0、8、0、6、8、0、8、0、6、8，替换策略采用（LRU-Least Recently Used ）,画出每种地址映射的过程，求出每种映射方式的缺失率。 答案：

⏹直接映射的地址为，区号行号

⏹地址流：00 00（0），10 00（8）,00 00（0）,01 10（6）,10 00（8）

⏹ 00 00（0），10 00（8）,00 00（0）,01 10（6）,10 00（8）

即：块0、8、0、6、8、0、8、0、6、8对应地调入cache情况如下（5分），可见缺失

率=9/10=90%（2分）

块地址Cache 块Hit/miss 引用后cache中的内容

0 1 2 3

0 0 miss Mem[0]

8 0 miss Mem[8]

0 0 miss Mem[0]

6 2 miss Mem[0] Mem[6]

8 0 miss Mem[8] Mem[6]

0 0 miss Mem[0]

8 0 miss Mem[8]

0 0 miss Mem[0]

6 2 Hit Mem[0] Mem[6]

8 0 miss Mem[8] Mem[6]

●2-路组相联(cache共4块，每组2块，共2组，0组，1组)

●地址流：000 0，100 0,000 0,011 0,100 0，000 0，100 0,000 0,011 0,100 0 ●即：块0、8、0、6、8、0、8、0、6、8对应调入cache如下表（5分），可见缺失率=7/10=70%

（2分）

块地址Cache 块Hit/miss 引用后cache中的内容

0组1组

0行1行0行1行

0 0 miss Mem[0]

8 0 miss Mem[8]

0 0 Hit Mem[0]

6 0 miss Mem[6]替换8

8 0 miss Mem[8]替换0

0 0 miss Mem[0]替换6

8 0 Hit Mem[8]

0 0 Hit Mem[0]

6 0 Miss Mem[6]替换8

8 0 miss Mem[8]替换0

替换策略采用（LRU-Least Recently Used）(1分)