湖南师范大学2012—2013学年第一学期信息与计算科学专业2011年级期末/补考/重修课程计算机组成原理考核试题出卷人：毛禄广课程代码：考核方式: 考试时量：分钟试卷类型：A/B/C/D一、单选题（30分，每题2分）1. 算术逻辑单元的简称为（）BA、CPU。

B、ALU。

C、CU。

D、MAR。

2. EPROM是指（）DA.读写存储器B.只读存储器C.闪速存储器D.可擦除可编程只读存储器3. 异步通信的应答方式不包括（）DA、不互锁B、半互锁C、全互锁D、以上都不包括4. 三种集中式总线仲裁中，______方式对电路故障最敏感。

AA、链式查询 B. 计数器定时查询 C. 独立请求D、以上都不正确5. 下面说法正确的是：（）BA、存储系统层次结构主要体现在缓存-主存层次上；B、缓存-主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题；C、主存和缓存之间的数据调动对程序员也是不透明的；D、主存和辅存之间的数据调动由硬件单独完成。

6. 动态RAM的刷新不包括( ) DA、集中刷新B、分散刷新C、异步刷新D、同步刷新7. 关于程序查询方式、中断方式、DMA方式说法错误的是（）DA、程序查询方式使CPU和I/O设备处于串行工作状态，CPU工作效率不高；B、中断方式进一步提高了CPU的工作效率；C、三者中DMA方式中CPU的工作效率最高；D、以上都不正确。

第 1 页共5 页8. 发生中断请求的条件不包括（）DA.一条指令执行结束B.一次I/O操作结束C.机器内部发生故障D.一次DMA操作结束9. DMA的数据传送过程不包括（）AA、初始化B、预处理C、数据传送D、后处理10. 下列数中最大的数为（）BA.（10010101）2B.（227）8C.（96）8D.（143）511. 设32位浮点数中，符号位为1位，阶码为8位，尾数位为23位，则它所能表示的最大规．格化正数为（）BA +（2 – 2-23）×2+127B．[1+（1 – 2-23）]×2+127C．+（2 – 223）×2+255D．2+127 -22312. 定点运算中，现代计算机都采用_______做加减法运算。

（）BA、原码B、补码C、反码D、移码13._________中乘积的符号位在运算过程中自然形成。

（）CA、原码一位乘B、原码两位乘C、补码一位乘D、以上都不是14.设x为真值，x*为绝对值，则[-x*]补=[-x]补能否成立（）CA、一定成立B、不一定成立C、不能成立D、以上都不正确15. 最少可以用几位二进制数即可表示任一5位长的十进制整数。

（）AA、17B、16C、15D、18二、填空题（共10分，每题1分）1.总线控制分为判优控制和________。

（通信控制）2.总线通信常用四种方式________、异步通信、半同步通信、分离式通信。

（同步通信）3.按在计算机系统中的作用不同，存储器主要分为主存储器、辅助存储器、_________。

（缓冲存储器）4.随机存取存储器按其存储信息的原理不同，可分为静态RAM和__________。

（动态RAM）5.I/O设备与主机交换信息的五种控制方式是程序查询方式、中断方式和、_________、I/O通道方式和I/O处理机方式。

（DMA方式）6.程序查询方式中为了完成查询需要执行的三条指令分别为测试指令、________、转移指令。

（传送指令）7.浮点数由阶码和________两部分组成。

（尾数）8.二进制数-0.1101的补码为__________。

（10011）9._______是补码一位乘中乘数符号为负时的方法。

（校正法）10.浮点数加减法的步骤为对阶、尾数求和、_________、舍入、溢出判断。

(规格化)第 2 页共5 页三、判断题（共10分，每题1分）1.CPU的核心部件为ALU和CU。

（）√2. 将完成一次总线操作的时间称为总线周期。

（）√3. 在网络通信中，通信双方采用的是半互锁方式。

（）×4. 一般来说，存储器的速度越高，每位价格就越高。

（）√5. 静态RAM比动态RAM的应用更为广泛。

（）×6.通常选ROM存放系统程序、标准子程序和各类常数，RAM则是为用户编程而设计的。

（）√7. 接口和端口是相同的概念。

（）×8. 在大中型计算机系统中，采用I/O通道的方式进行数据交换。

（）√9. 若[x]补>[y]补，则一定有x>y。

（）×10..补码加减法中，符号位不参与运算。

（）×四、简答题（共20分，每题5分）1.总线周期分为哪几个阶段？简述这些阶段。

答：1、申请分配阶段：由需要使用总线的主模块提出申请，经总线仲裁机构决定下一传输周期的总线使用权授于某一申请者；2、寻址阶段：取得了使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块；3、传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出，经数据总线流入目的模块；4、结束阶段：主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。

2.简述动态RAM的三种刷新方式。

答：1、集中刷新：集中刷新是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读/写操作；2、分散刷新：分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成；3、异步刷新：异步刷新是前两种方式的结合，它既可缩短“死时间”，又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点。

第 3 页共5 页3. DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式。

答：由于主存和DMA借口之间有一条数据同路，因此主存和设备交换信息时，不通过CPU，也不需用CPU暂停现行程序为设备服务，省去了保护现场和恢复现场，因此工作效率比程序中断方式的效率高。

适合于高速I/O设备或辅存与主存之间的信息交换。

因为高速I/O设备若每次申请与主机交换信息时，都要等待CPU作出中断响应后再进行，很可能因此使数据丢失。

4.什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么答：多重中断是指，当CPU执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更紧迫的事件，CPU 暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的中断，处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。

五、计算题（共20分，每题10分）1.假设CPU执行某段程序时共访问cache命中9400次，访问主存600次，已知cache的存取周期是30ns，主存的存取周期是150ns，求cache的命中率以及cache-主存系统的平均访问时间和效率。

解：cache命中率为：9400/(9400+600)=0.94150/30=5，所以访问主存时间是cache的5倍设访问cache的时间为t，则cache-主存系统访问效率为t/(0.94*t+0.06*5t)*100%=80.65%平均访问时间为：30ns*0.94+150ns*0.06=37.2ns2. 已知二进制数A=-0.1000，B=-0.0110，求[A+B]补，[A-B]补。

解：由题可知[A]补=1.1000，[B]补=1.1010，[-B]补=0.0110所以[A+B]补=[A]补=1.1000+[B]补=1.1010_________________11.0010结果的符号与原操作符号相同，故未溢出即[A+B]补=1.0010[A-B]补=[A]补=1.1000+[-B]补=0.0110___________________1.1110即[A-B]补=1.1110第4页 共 5 页六、设计题（共10分，每题10分）1. 设某机主存容量为8MB ，cache 容量为32KB ，每个字块有8个字，每字32位。

设计一个四路组相联映射和cache 组织。

（1） 画出主存地址字段中各段的位数；（2） 设cache 的初态为空，CPU 一次从主存第0，1，2，3，、、、89号单元读出90个字，并重复按此次序读8次，问命中率是多少？；（3） 若cache 的速度是主存的6倍，试问有cache 和无cache 相比，速度约提高多少倍？解：（1）每字块8个字，每个字32位，所以主存地址字块中字块内地址为5位（8*4=2^5） Cache 容量为32KB=2^15B字块大小为 8*（32/8）=32=2^5B所以cache 地址共15位，共有2^(15-5)=2^10块 根据四路组相联映射，cache 分为(2^10)/4=2^8组 主存容量为 8MB=2^23B 所以主存地址共23位主存字块标记为23-8-5=10位（2必须访问主存，同时将字所在的主存块调入cache 第0组中的任意一块内，接着CPU 读1~7号单元时均命中，同理，CPU 读第8、16、…..88号时均未命中，所以共有12次未命中，命中率为 （90*8-12）/（90*8）=0.984（3）设cache 存取周期为t ，则主存周期为6t ，没有cache 的访问时间为6t*8*90，有cache 的访问时间为（90*8-12）t+6t*12所以提高倍数为 [（6t*8*90）/（90*8-12）+6t*12]-1=4.54第 5 页 共 5页。