2022年合肥工业大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、主存与Cache间采用全相联映射方式，Cache容量4MB，分为4块，每块lMB，主存容量256MB。

若主存读/写时间为30ms，Cache的读/写时间为3ns，平均读/写时间为3.27ms，则Cache的命中率为（）。

A.90%B.95%C.97%D.99%2、下列存储器中，在工作期间需要周期性刷新的是（）。

A. SRAMB. SDRAMC.ROMD. FLASH3、在计算机系统中，作为硬件与应用软件之间的界面是（）。

A.操作系统B.编译程序C.指令系统D.以上都不是4、只有当程序要执行时，它才会去将源程序翻译成机器语言，而且一次只能读取、翻译并执行源程序中的一行语句，此程序称为（）。

A.目标程序B.编译程序C.解释程序D.汇编程序5、下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）。

1.提高CPU时钟频率Ⅱ.优化数据通路结构ll.对程序进行编译优化A.仪I、ⅡB.仅I、ⅢC.仅Ⅱ、ID.I、Ⅱ、Ⅲ6、下列关于同步总线的说法中，正确的有（）。

I.同步总线一般按最慢的部件来设置公共时钟II.同步总线一般不能很长III.同步总线一般采用应答方式进行通信IV.通常，CPU内部总线、处理器总线等采用同步总线A. I，IIB. I，II，IVC.III，IVD.II，III，IV7、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、在程序执行过程中，（）控制计算机的运行总是处于取指令、分析指令和执行指令的循环之中。

A.控制器B.CPUC.指令存储器D.指令译码器9、关于微指令操作控制字段的编码方法，下面叙述正确的是（）。

A.直接编码、字段间接编码法和字段直接编码法都不影响微指令的长度B.一般情况下，直接编码的微指令位数最多C.一般情况下，字段间接编码法的微指令位数最多D.一般情况下，字段直接编码法的微指令位数最多10、中断服务程序的最后一条指令是（）。

A.转移指令B.出栈指令C.中断返回指令D.开中断指令11、某磁盘的转速为10 000r/min，平均寻道时间是6ms，磁盘传输速率是20MB/s，磁盘控制器延迟为0.2ms，读取一个4KB的扇区所需平均时间约为（）。

A.9msB.9.4msC.12msD.12.4ms12、当定点运算发生溢出时，应（）。

A.向左规格化B.向右规格化C.舍入处理D.发出出错信息13、由3个“1”和5个“0”组成的8位二进制补码，能表示的最小整数是（）。

A.-126B.-125C.-32D.-314、某指令系统有200条指令，对操作码采用固定长度二进制编码时，最少需要用（）A.4B.8C.16D.3215、下列不属于程序控制指令的是（）。

A.无条件转移指令B.条件转移指令C.中断隐指令D.循环指令二、填空题16、为了解决多个_______同时竞争总线_______，必须具有_______部件。

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

18、存储器的技术指标有存储容量、存取时间、________和________、19、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。

20、指令寻址的基本方式有两种，______方式和______方式。

21、汉字的_______、_______ 、_______是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码。

22、数组多路通道允许________个设备进行________型操作，数据传送单位是________23、主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、_______和_______24、PCI总线是当前流行的总线。

它是一个高_________且与_________无关的标准总线。

25、主存储器容量通常以MB表示，其中M=______，B=______硬盘容量通常以GB表示，其中G =______.三、名词解释题26、CRT：27、并行传输：28、软件兼容：29、访问周期时间：四、简答题30、说明计算机系统的层次结构。

31、CPU 对DMA请求和中断请求的响应时间是否相同？为什么？32、说明存取周期和存取时间的区别。

33、高速缓存Cache用来存放什么内容？设置它的主要目的是什么？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、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、假设硬盘传输数据以32位的字为单位，传输速率为1MB/s.CPU的时钟频率为50MHz。

1）采用程序查询的输入/输出方式，假设查询操作需要100个时钟周期，求CPU为I/O查询所花费的时间比率，假定进行足够的查询以避免数据丢失。

2）采用中断方式进行控制，每次传输的开销（包括中断处理）为100个时钟周期。

求CPU为传输硬盘数据花费的时间比率。

3）采用DMA控制器进行输入/输出操作，假定DMA的启动操作需要1000个时钟周期，DMA完成时处理中断需要500个时钟周期。

如果平均传输的数据长度为4KB，问在硬盘工作时处理器将用多少时间比率进行输入/输出操作，忽略DMA申请使用总线的影响。

六、综合题37、某16位计算机的主存按字节编码，存取单位为16位；采用16位定长指令字格式：CPU采用单总线结构，主要部分如下图所示。

图中R0~R3为通用寄存器：T为暂存器：SR为移位寄存器，可实现直送（mov）、左移一位.（left）和右移一位（right）3种操作，控制信号为SRop，SR的输出由信号SRout控制：ALU可实现直送A（mova）、A加B（add）、A减B（sub）、A与B（and）、A或B（or）、非A（not）、A加1（inc）7种操作，控制信号为ALUop。

请回答下列问题。

1）图中哪些寄存器是程序员可见的？为何要设置暂存器T？2）控制信号ALUop和SRop的位数至少各是多少？3）控制信号SRout所控制部件的名称或作用是什么？4）端点①~⑨中，哪些端点须连接到控制部件的输出端？5）为完善单总线数据通路，需要在端点①~⑨中相应的端点之间添加必要的连线。

写出连线的起点和终点，以正确表示数据的流动方向。

6）为什么二路选择器MUX的一个输入端是2？38、某计算机字节长为16位，主存地址空间大小为128KB，按字编址。

采用单字长指令格式，指令各字段定义如图所示。

15 12 11 6 5 0转移指令采用相对寻址方式，相对偏移用补码表示，寻址方式的定义见表寻址方式的定义回答下列问题：1）该指令系统最多可有多少指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MDR）至少各需要多少位？2）转移指令的目标地址范围是多少？3）若操作码0010B表示加法操作（助记符为add），寄存器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容为1234H，R5的内容为5678H，地址1234H中的内容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇编语句“add（R4），（R5）+”（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元中的内容会改变？改变后的内容是什么？39、设浮点数字长32位，其中阶码部分8位（含l位阶符），尾数部分24位（含1位数符），当阶码的基值分别是2和16时：1）说明基值2和16在浮点数中如何表示。

2）当阶码和尾数均用补码表示，且尾数采用规格化形式时，给出这两种情况下所能表示的最大正数真值和非零最小正数真值。

3）在哪种基值情况下，数的表示范围大？4）两种基值情况下，对阶和规格化操作有何不同？参考答案一、选择题1、D2、B3、A4、C5、D。

“6、B7、A8、A9、B10、C11、B12、D13、B14、B15、C二、填空题16、主设备控制权总线仲裁17、软件操作控制器18、存储周期存储器带宽19、存储保护存储区域访问方式20、字向位向21、输入编码（或输入码）内码（或机内码）字模码22、1（单）传输数据块23、存储周期存储器带宽24、带宽处理器25、220 8位（1个字节） 230三、名词解释题26、CRT：阴极射线管，显示器的一种。

27、并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。

（在采用并行传输方式的总线中，除了有传输数据的线路外，还可以具有传输地址和控制信号的线路，地址线用于选择存储单元和设备，控制线用于传递操作信号）28、软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。

29、访问周期时间：从一次访问存储的操作到操作完成后可启动下一次操作的时间。

四、简答题30、答：计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。

31、答：CPU对DMA请求和中断请求的响应时间不相同，因为两种方式的交换速度相差很大，因此CPU必须以更短的时间间隔查询并响应DMA请求（一个存取周期末）。

32、答：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。

即：存取周期=存取时间+恢复时间33、答：（1）用来存放当前活跃的数据与程序，作为主存活跃区的副本；（2）设置它，是为了解决cpu与主存的速度匹配；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=16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：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。