2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)

2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第1页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、下列关于虚拟存储器的说法，错误的是（）。A.虚拟存储器利用了局部性原理B.页式虚拟存储器的页面如果很小，主存中存放的页面数较多，导致缺页频率较低，换页次数减少，可以提升操作速度C.页式虚拟存储器的页面如果很大，主存中存放的页面数较少，导致页面调度频率较高，换页次数增加，降低操作速度D.段式虚拟存储器中，段具有逻辑独立性，易于实现程序的编译、管理和保护，也便于多道程序共享2、连续两次启动同一存储器所需的最小时间间隔称为（）。A.存储周期B.存取时间C.存储时间D.访问周期3、float型数据通常用IEEE754 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中的单精度浮点数格式 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示。如果编译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中，且x=-8.25，则FR1的内容是（）。A.C1040000HB.C2420000HC.C1840000HD.CIC20000H4、用海明码对长度为8位的数据进行检/纠错时，若能纠正一位错，则校验位数至少为（）。A.2B.3C.4D.55、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.2-9B.2-8C.2-7D.2-66、在（）结构中，外部设备可以和主存储器单元统一编址。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第1页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第2页A.单总线B.双总线C.三总线D.以上都可以7、下列关于多总线结构的叙述中，错误的是（）。A.靠近CPU的总线速度较快B.存储器总线可支持突发传送方式C.总线之间需通过桥接器相连D.PCI-Expressx16采用并行传输方式8、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IB.仅I、ⅡC.仅I、ⅢD.I、Ⅱ、Ⅲ10、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、中断响应是在（）A.一条指令执行开始B.一条指令执行中间C.一条指令执行之术2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第2页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第3页D.一条指令执行的任何时刻12、采用同步控制的目的是（）。A.提高执行速度B.简化控制时序C.满足不同操作对时间安排的需要D.满足不同设备对时间安排的需要13、在微程序控制器中，微程序的入口微地址是通过（）得到的。A.程序计数器PCB.前条微指令C.PC+1D.指令操作码映射14、某机器采用16位单字长指令，采用定长操作码，地址码为5位，现已定义60条地址指令，那么单地址指令最多有（）条。A.4B.32C.128D.25615、寄存器间接寻址方式中，操作数在（）中。A.通用寄存器B.堆栈C.主存单元D.指令本身二、填空题2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第3页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第4页16、存储器和CPU连接时，要完成______的连接；______的连接和_______的连接，方能正常工作。17、RISC的中文含义是________，CISC的中文含义是________。18、按照总线仲裁电路的位置不同，可分为________仲裁和________仲裁。19、多媒体CPU是带有_______技术的处理器，它是一种多媒体扩展结构技术，特别适合于_______处理。20、计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用______传送、______传送、______传送。21、直接内存访问（DM）方式中，DM控制器从CPU完全接管对_______的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存和_______之间进行。22、流水CPU中的主要问题是________相关、________相关和________相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。23、计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用：_______传送、_______传送和_______、传送。24、堆栈是一种特殊的_______寻址方式，它采用_______原理。按构造不同，分为寄存器堆栈和_______堆栈。25、·计算机硬件包括_________、_________、_________适配器，输入/输出设备。三、名词解释题26、汇编语言：2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第4页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第5页27、码元：28、中断：29、全写法（写直达法）：四、简答题30、简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第5页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第6页31、中断隐指令及其功能？32、简要说明通用I/O标准接口SCSI的性能特点。33、简要说明程序中断接口中IM、IR、EI、RD、BS五个触发器的作用。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第6页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第7页五、计算题34、假设磁盘存储器转速为3000r/min，分8个扇区，每扇区存储1KB，主存与磁盘存储器数据传送的宽度为16位（即每次传送16位）。假设一条指令最长执行时间为25s。试问：是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案，为什么？若不行，应采用什么方案？35、设有一个64K×8位的RAM芯片，试问该芯片共有多少个基本单元电路（简称存储基元）？欲 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有几种解答。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第7页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第8页36、某32位计算机，CPU主频为800MHz，Cache命中时的CPI为4，Cache块大小为32B；主存采用8体交叉存储方式，每个体的存储字长为32位、存储周期为40ns；存储器总线宽度为32位，总线时钟频率为200MHz，支持突发传送总线事务。每次读突发传送总线事务的过程包括送首地址和命令、存储器准备数据和传送数据。每次突发传送32B，传送地址或32位数据均需一个总线时钟周期。请回答下列问题，要求给出理由或计算过程。1）CPU和总线的时钟周期各为多少？总线的带宽（即最大数据传输率）为多少？2）Cache缺失时，需要用几个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取？3）存储器总线完成一次读突发传送总线事务所需的时间是多少？4）若程序BP执行过程中，共执行了100条指令，平均每条指令需进行1.2次访存，Cache缺失率为5%，不考虑替换等开销，则BP的CPU执行时间是多少？2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第8页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第9页六、综合题37、某程序中有如下循环代码段p：“for（inti=0；i 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第9页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第10页4）若M采用如下“按序发射、按序完成”的5级指令流水线：IF（取指）、ID（译码及取数）、EXE（执行）、MEM（访存）、WB（写回寄存器），且硬件不采取任何转发措施，分支指令的执行均引起3个时钟周期的阻塞，则P中哪些指令的执行会由于数据相关而发生流水线阻塞？哪条指令的执行会发生控制冒险？为什么指令1的执行不会因为与指令5的数据相关而发生阻塞？38、某计算机采用页式虚拟存储管理方式，按字节编址，虚拟地址为32位，物理地址为24位，页大小为8KB:TLB采用全相联映射；Cache数据区大小为64KB，按2路组相联方式组织，主存块大小为64B。存储访问过程的示意图如图所示。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第10页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第11页请回答下列问题。1）图中字段A~G的位数各是多少？TLB标记字段B中存放的是什么信息？2）将块号为4099的主存块装入到Cache中时，所映射的Cache组号是多少？对应的H字段内容是什么？3）Cache缺失处理的时间开销大还是缺页处理的时间开销大？为什么？4）为什么Cache可以采用直写（WriteThrough）策略，而修改页面内容时总是采用回写（WriteBack）策略？39、某计算机采用16位定长指令字格式，其CPU中有一个标志寄存器，其中包含进位/借位标志CF、零标志ZF和符号标志NF。假定为该机设计了条件转移指令，其格式如图所示。其中，00000为操作码OP；C、Z和N分别为CF、ZF和NF的对应检测位，某检测位为l时表示需检测对应标志，需检测的标志位中只要有一个为1就转移，否则不转移，例如，若C=l，Z=0，N=1，则需检测CF和NF的值，当CF=l或NF=1时发生2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第11页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第12页转移；OFFSET是相对偏移量，用补码表示。转移执行时，转移目标地址为（PC）+2+2×OFFSET；顺序执行时，下条指令地址为（PC）+2。请回答下列问题。1）该计算机存储器按字节编址还是按字编址？该条件转移指令向后（反向）最多可跳转多少条指令？2）某条件转移指令的地址为200CH，指令内容如图所示，若该指令执行时CF=0，ZF=0，NF=1，则该指令执行后PC的值是多少？若该指令执行时CF=1，ZF=0，NF=0，则该指令执行后PC的值又是多少？请给出计算过程。3）实现“无符号数比较小于等于时转移”功能的指令中，C、Z和N应各是什么？4）下图是该指令对应的数据通路示意图，要求给出图中部件①~③的名称或功能说明2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第12页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第13页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第13页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第14页参考答案一、选择题1、B2、A3、A4、C5、C6、A7、D8、C9、A10、B、11、C12、B13、D14、A15、C二、填空题16、顺序寻址方式跳跃寻址方式17、精简指令系统计算机复杂指令系统计算机2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第14页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第15页18、集中式分布式19、MMX图像数据20、并行串行复用21、总线I/O设备（或输入输出设备）22、资源数据控制23、并行串行复用24、数据先进后出存储器25、运算器存储器控制器三、名词解释题26、汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。27、码元：信息传输通道中，携带数据信息的信号单元。28、中断：是一种在发生了一个外部的事件时调用相应的处理程序的过程。29、全写法（写直达法）：cache命中时的一种更新策略，写操作时将数据既写入cache又写入主存，但块更时不需要将调出的块写回主存。四、简答题2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第15页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第16页30、答：（1）外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 DMA操作结束。主要优点是数据数据速度快31、答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。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：它们的作用是：中断屏蔽触发器（IM）：CPU是否受理中断或批准中断的标志。IM标志为“0”时，CPU可受理外界中断请求。中断请求触发器（IR）：暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号。IR标志为“1”时表示设备发出了中断请求。允许中断触发器（EI）：用程序指令来置位，控制是否允许某设备发出中断请求。EI为“1”时，某设备可以向CPU发出中断请求。准备就绪的标志（RD）：一旦设备做好一次数据的接受或发送，便发出一个设备动作完毕信号，使RD标志为“1”。工作触发器：（BS）：设备“忙”的标志，表示设备正在工作。五、计算题34、解析：磁盘存储器转速为3000r/min，即50r/s。每转传送的数据为8×1KB=8KB，所以数据传输率为8KB×50r/s=400KB/s.16位数据的传输时间=162022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第16页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第17页位/（400KB/s）=2B/（400KB/s）=5𝜇s。由于5𝜇s远小于25s，因此不能采用一条指令执行结束响应DMA的请求方案。应采用每个CPU机器周期末查询及响应DMA的请求方案。35、解析：存储基元总数=64K×8位=512K位=219位。思路：如要满足地址线和数据线总和最小，应尽量把存储元安排在字向，因为地址位数和字数成2的幂的关系，可较好地压缩线数。设地址线根数为a，数据线根数为b，则片容量为2a×b=219；b=219-a。若a=19，b=l，总和=19+1=20；若a=18，b=2，总和=18+2=20；若a=17，b=4，总和=17+4=21；若a=16，b=8，总和=16+8=24；由上可看出，片字数越少，片字长越长，引脚数越多。片字数、片位数均按2的幂变化。通过证明也是能得出结论的，我们要最小化a+b=a+219-4。令F（a）=a+b=a+219-4，对a求导后，得到1-ln2×a×29。在1≤a≤l8时，F是单调递减函数，所以在这个区间最小值为F（18）=20，剩下F（19）=20。所以得出结论：如果满足地址线和数据线的总和为最小，这种芯片的引脚分配方案有两种：地址线=19根，数据线=1根；地址线=18根，数据线=2根。36、解析：1）CPU的时钟周期为1/800MHz=1.25ns。总线的时钟周期为1/200MHz=5ns。总线带宽为4B×200MHz=800MB/s或4B/5ns=800MB/s。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第17页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第18页2）因为每次读突发传送32B，而Cache块大小恰好是32B，所以只需要1个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取。3）一次读突发传送总线事务包括一次地址传送和32B数据传送：用1个总线时钟周期传输地址，即5ns；首先，根据低位交叉存储器的工作原理，数据全部读出需要40ns+（8-1）×5ns=75ns。但是，在第40ns时，数据的读取与传输是可以重叠的，所以只需要加上最后一个体读出的数据的传输时间即可，即5ns。故读突发传送总线事物时间为5ns+75ns+5ns=85ns。4）BP的CPU执行时间包括Cache命中时的指令执行时间和Cache缺失时带来的额外开销。命中时的指令执行时间：100×4×l.25ns=500ns。指令执行过程中Cache缺失时的额外开销：1.2×100×5%×85ns=510ns。可得，BP的CPU执行时间：500ns+510ns=1010ns。六、综合题37、解答：该题为计算机组成原理科目的综合题型，涉及指令系统、存储管理以及CPU三个部分内容，考生应注意各章节内容之间的联系，才能更好的把握当前考试的趋势。1）已知计算机M采用32位定长指令字，即一条指令占4B，观察表中各指令的地址可知，每条指令的地址差为4个地址单位，即4个地址单位代表4B，一个地址单位就代表了1B，所以该计算机是按字节编址的。2）在二进制中某数左移两位相当于以乘四，由该条件可知，数组间的数据间隔为4个地址单位，而计算机按字节编址，所以数组A中每个元素占4B。3）由表可知，bne指令的机器代码为1446FFFAH，根据题目给出的指令格式，后2B的内容为OFFSET字段，所以该指令的OFFSET字段为FFFAH，用补码表示，值为-6.当系统执行到bne指令时，PC自动加4，PC的内容就为08048118H，而跳转的目标是08048100H，两者相差了18H，即24个单位的地址间隔，所以偏移址的一位即是真实跳转地址的-24/（-6）=4位。可知bne指令的转移目标地址计算公式为（PC）+4+OFFSET*4。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第18页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第19页4）由于数据相关而发生阻塞的指令为第2、3、4、6条，因为第2、3、4、6条指令都与各自前一条指令发生数据相关。第6条指令会发生控制冒险。当前循环的第五条指令与下次循环的第一条指令虽然有数据相关，但由于第6条指令后有3个时钟周期的阻塞，因而消除了该数据相关。38、解析：1）页大小为8KB，页内偏移地址为13位，故A=B=32-l3=19；D=13；C=24-13=l1：主存块大小为64B，故G=6。2路组相联，每组数据区容量有64B×2=128B，共有64KB/128B=512组，故F=9：E=24-G-F=24-6-9=9。因而A=19，B=19，C=11，D=l3，E=9，F=9，G=6。TLB中标记字段B的内容是虚页号，表示该TLB项对应哪个虚页的页表项。2）块号4099=000001000000000011B，因此所映射的Cache组号是000000011B=3，对应的H字段内容为000001000B。3）Cache缺失带来的开销小，而处理缺页的开销大。因为缺页处理需要访问磁盘，而Cache缺失只访问主存。4）因为采用直写策略时需要同时写快速存储器和慢速存储器，而写磁盘比写主存慢得多，所以，在Cache——主存层次，Cache可以采用直写策略，而在主存——外存（磁盘）层次，修改页面内容时总是采用写回策略。39、解析：l）因为指令字长为16位，且下条指令地址为（PC）+2，故编址单位是字节。偏移OFFSET为8位补码，范围为-128~127，将-128代入转移目标地址计算公式，可以得到（PC）+254=（PC）+127×2，故该条件转移指令向后（反向）最多可跳转127条指令。2）指令中C=0，Z=1，N=1，故应根据ZF和NF的值来判断是否转移。当CF=0，ZF=0，NF=1时，需转移。已知指令中偏移量为11100011B=E3H，符号扩展后为FFE3H，左移一位（乘2）后为FFC6H，故PC的值（即转移目标地址）为200CH+2+FFC6H=1FD4H。当CF=1，ZF=0，NF=0时不转移。PC的值为：200CH+2=200EH。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第19页2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第20页3）指令中的C、Z和N应分别设置为C=Z=l，N=0（参考常见寻址方式最后的补充知识点）。4）部件①：指令寄存器（用于存放当前指令）；部件②：移位寄存器（用于左移一位）；部件③：加法器（地址相加）。2022年湖南科技大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)--第20页