浙江大学计算机学院

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2022年浙大城市学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目

期末试卷B（有答案）

一、选择题

1、下列存储器中，在工作期间需要周期性刷新的是（）。

2、某C语言程序段如下：

for（i=0；i<9；i++）{

temp=1；

for（j=0；j<=i；j++）

temp+=a[J]；

sum+=temp；

}

下列关于数组a的访问局部性的描述中，正确的是（）。

A.时间局部性和空间局部性皆有

B.无时间局部性，有空间局部性

C.有时间局部性，无空间局部性

D.时间局部性和空间局部性皆无

3、下列为8位移码机器数[x]移，当求[-x]移时，（）将会发生溢出。

A.11111111B.00000000C.10000000D.011l1l11

4、某机器字长为8位，采用原码表示法（其中一位为符号位），则机器数所能表示的范

围是（）。

A.-127~+127B.-127~+128C.-128~+127D.-128~+128

5、下列关于进制的说法中正确的是（）。

I.任何二进制整数都可用十进制表示

Ⅱ.任何二进制小数都可用十进制表示

Ⅲ.任何十进制整数都可用二进制表示

IⅣ.任何十进制小数都可用二进制表示

A.I、ⅢB.I、Ⅱ、ⅢC.I、Ⅱ、Ⅲ、ⅣD.Ⅱ、IV

6、下列关于总线仲裁方式的说法中，正确的有（）。

I.独立请求方式响应时间最快，是以增加处理器开销和增加控制线数为代价的

II.计数器定时查询方式下，有，根总线请求（BR）线和一根设备地址线，若每次计数都从

0开始，则设备号小的优先级高

III.链式查询方式对电路故障最敏感

IV.分布式仲裁控制逻辑分散在总线各部件中，不需要中央仲裁器

，IVB.I，III，IVC.I，II，，III，IV

7、在链式查询方式下，若有N个设备，则（）。

A.只需一条总线请求线

B.需要N条总线请求线

C.视情况而定，可能一条，也可能N条

D.以上说法都不对

8、某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。该机的

MIPS数是（）。

A.100B.200C.400D.600

9、冯·诺依曼型计算机的设计思想主要有（）。

1.存储程序Ⅱ.二进制表示Ⅲ.微程序方式Ⅳ.局部性原理

A.I，ⅢB.Ⅱ，ⅢC.IⅡ，IⅣD.I，IⅡ

10、传输一幅分辨率为640像素×480像素、65536色的图片（采用无压缩方式），假

设采用数据传输速度为56kbit/s，大约需要的时间是（）。

A.34.82sB.42.86sC.85.71sD.87.77s

11、异常是指令执行过程中在处理器内部发生的特殊事件，中断是来自处理器外部的请求

事件。下列关于中断或异常情况的叙述中，错误的是（）。

A.“访存时缺页”属于中断

B.“整数除以0”属于异常

C.“DMA传送结束”属于中断

D.“存储保护错”属于异常

12、某计算机的指令流水线由4个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段

之间的缓存时间）分别为90ns，80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至

少是）（）。

A.90nsB.80nsC.70nsD.60ns

13、在无转发机制的五段基本流水线（取指、译码/读寄存器、运算、访存、写回寄存器）

中，下列指令序列存在数据冒险的指令对是（）。

I1：addR1，R2，R3；（R2）+（R3）→R1

I2：addR5，R2，R4；（R2）+（R4）→R5

I3：addR4，R5，R3；（R5）+（R3）→R4

I4：addR5，R2，R6；（R2）+（R6）→R5

A.I1和I2B.I2和I3C.I2和14D.I3和14

14、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

15、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.256

二、填空题

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、微程序设计技术是利用________方法设计________的一门技术。

18、目前的CPU包括________、________和cache、

19、形成指令寻址的方式，称为指令寻址方式，有顺序寻址和_______寻址两种，使用

_______来跟踪。

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、从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型，_______

22、计算机软件一般分为两大类：一类叫________，另一类叫________操作系统属于

________类。

23、CPU能直接访问_______和_______，但不能直接访问磁盘和光盘。

24、当今的CPU芯片除了包括定点运算器和控制器外，还包括_______、_______运算器和

_______管理等部件。

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：

27、型微指令：

28、寻道时间：

29、指令格式：

四、简答题

30、原理性地说明条件相对转移指令的指令格式和执行步骤。

31、什么是DMA方式？DMA的主要优点及适用场合？

32、集中式仲裁有几种方式？有何特点

33、叙述带有Cache存储器的计算机，其CPU读内存一次的工作过程。

五、计算题

34、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？

35、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。

36、某计算机的主存地址位数为32位，按字节编址。假定数据Cache中最多存放

128个主存块，采用4路组相联方式，块大小为64B，每块设置了l位有效位。采用

一次性写回策略，为此每块设置了1位“脏位”。要求：

1）分别指出主存地址中标记（Tag）、组号（lndex）和块内地址（Offset）3部

分的位置和位数。

2）计算该数据Cache的总位数。

六、综合题

37、假设指令流水线分取指（FI）、译码（ID）、执行（EX）、回写（WR）4个

过程段，共有10条指令连续输入此流水线。

1）画出指令周期流程。

2）画出非流水线时空图。

3）画出流水线时空图。

4）假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率。

5）求该流水处理器的加速比。

38、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）

intcompare（char*A，char*B）

if（A==B）

returnstrlen（A）；

intlen，i；

if（strlen（A）>strlen（B））

1en=strlen（A）；

else

1en=strlen（B）；

for（i=0；i

39、某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如图所示，该机器有两个20位基址

寄存器，4个16位变址寄存器，16个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S（源）、

D（目标）都是通用寄存器，M是主存的一个单元，3种指令的操作码分别是MOV

（OP）=（A）H、STA（OP）=（1B）H、LDA（OP）=（3C）H。其中，

MOV是传送指令，STA为写数指令，LDA为读数指令。

1）试分析3种指令的指令格式和寻址方式特点。

2）处理器完成哪一种操作所花时间最短？完成哪一种操作所花时间最长？第2种

指令的执行时间有时会等于第3种指令的执行时间吗？

3）下列情况中，每个十六进制指令字分别代表什么操作？简述此指令的作用。

①（FOFl）

H/（3CD2）H：②（2856）H

参考答案

一、选择题

1、B

2、A

3、B

4、A

5、B

6、B

7、A

8、C

9、D

10、D

11、A

12、A

13、B

14、B

15、A

二、填空题

16、顺序寻址方式跳跃寻址方式

17、软件操作控制器

18、控制器运算器

19、跳跃程序计数器

20、SCSIIEEE1394

21、寄存器一寄存器型寄存器一存储器型

22、系统软件应用软件系统软件

23、cache主存

24、cache浮点存储

25、指令系统CISC

三、名词解释题

26、字：

数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。

27、型微指令：

一种微指令类型，设置微操作码字段，采用微操作码编码法，由微操作码规定微指令的功

能。

28、寻道时间：

在磁盘中，将磁头定位到所要求的磁道上所需要的时间。

29、指令格式：

指定指令字段的个数，字段编码的位数和编码的方式.

四、简答题

30、解析：

1）按指令功能分类，一般可将指令分为以下几类：

①算术和逻辑运算指令：每台计算机都不可或缺的指令，用来完成算术逻辑

运算。

②移位指令：用来完成算术移位和逻辑移位。

③数据传送指令：用来完成CPU与主存储器之间的数据传送，在统一编址的

机器中还可以用来完成CPU与I/O设备的数据传送。

④转移指令、子程序调用与返回指令：主要用来改变指令执行次序的问题。

⑤其他指令：停机指令，开、关中断指令等。

2）按操作数个数分类，一般可分为：

①零操作数指令。②单操作数指令。③双操作数指令。④多操作数指令。

31、答：DMA直接访问存储器，一种高速输入输出的方法，能直接访问内存，可以减少

cpu的IO的负担；适合大批量得数据传输；

32、答：三种方式：链式查询方式，（距离仲裁器最近的设备优先级最高。）计数器定时

查询方式，（优先级均等而且可以用程序改变。）独立请求方式（响应时间快）

33、解析：

1）CPU将内存地址加载到地址总线，并发出读信号。

2）Cache从地址总线截取内存地址，解析出该地址所在的内存块号。

3）查阅主存Cache地址映射变换机构，若该主存块已调入Cache，则为命中，

进入4），否则，转入6）。

4）将对应的Cache块号与主存地址中的块内地址拼接，形成Cache地址，访

问Cache存储体，同时阻断主存的读。

5）由Cache读出的数据经数据总线送往CPU。

6）在不命中的情况下，维持主存的读，由主存读出的数据经数据总线送往

CPU。

7）同时查阅Cache是否有剩余的空间允许新的块调入，如有，则转入9）。

8）启动Cache替换机构，留出一个Cache块位置。

9）“打通”直接调度通路，将该主存块调入Cache，并修改标记。

五、计算题

34、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

100×10

×100%=98.7%

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

5