2017年10月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机组成原理试卷(课程代码02318)第一部分选择题一、单项选择题：本大题共15小题，每小题1分，共15分。
在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的，请将其选出。
1．计算机中执行指令的部件是A．CPU B．存储器C．输入设备 D．输出设备2．若十进制数为92，则其对应的8位补码[X]补为A．00011101 B．01011100C．10011101 D．110111003．—个1 6KB的存储器，按字节编址需要地址线A．12条 B．14条 C．16条 D．20条4．在采用偶校验编码时，一组数据位与校验位中共包含有A．奇数个“0” B．奇数个“1”C．偶数个“O” D．偶数个“1”5．对主存储器上信息的访问方式是A．SAM B.DAM C.DMA D.RAM7．在采用寄存器间接寻址方式的指令中，操作数在A．指令中 B．通用寄存器中C．内存中 D．外存中8．下列寻址方式中，获取操作数最漫的是A．立即寻址 B．直接寻址C．寄存器直接寻址 D．变址寻址9．下列部件中，不属于输入输出设备的是A．打印机 B．键盘C．运算器 D．鼠标10．在计算机的存储器层次结构中，属于辅助存储器的是A．寄存器 B．硬盘C．高速缓存 D．主存11．串行接口指接口与系统总线之间、接1：3与外设之间采用的数据总线传送方式分别是 A．串行、串行 B．并行、串行C．并行、并行 D．串行、并行12．设置中断屏蔽字的作用是A．暂停CPU对主存的访问 B．暂停对一切中断的响应C．暂停对某些中断的响应 D．暂停外设对主存的访问13．指令格式中的地址结构是指A．地址段占多少位 B．指令中如何指明寻址方式C．指令中采用几种寻址方式 D．指令中给出几个地址14．键盘接口应选A．程序直接控制传送接口 B．中断接口C．DMA接口 D．既可选用中断接口，也可选用DMA接12115．中断的响应时机是A．在任一时钟周期结束时 B．在任一工作周期结束时C．在当前指令执行完毕时 D．必须在执行完当前程序段时第二部分非选择题二、填空题：本大题共19空，每空1分，共19分。
16．存储器分为内存和外存，而外存包括_________和_________。
17．按照在计算机上完成任务的不同，可以把使用计算机的用户分成_________、_________、_________和_________四类。
18．表示—个数值数据要确定_________、_________和_________三个要素。
19．计算机内部常用的数据校验码有_________、_________和_________。
20．运算部件的组成主要由_________、_________和_________三部分构成。
21．指令执行所用到的元件有_________ 和_________两类。
22．按照控制描述方式，控制器可分为_________和_________两类。
三、名词解释题：本大题共4小题，每小题3分，共12分。
23．总线24．机器数25．操作码26．程序计数器(PC)四、简答题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。
27．通常一条指令的执行要经过哪些步骤?什么是指令周期?28．什么是页表?什么是快表(TLB)?29．I/O接口的基本功能有哪些?五、计算题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。
30.假设计算机M的指令集中包含A、B、C三类指令,其CPI分别为2、3、4。
某个程序P在M上被编译成两个不同的目标代码序列P1和P2,P1所含A、B、C三类指令的条数分别为8、5、6,P2所含A、B、C三类指令的条数分别为7、7、8。
请问:(1)哪个代码序列指令条数少?(2)哪个执行速度快?(3)它们的CPI分别是多少?31.将十进制数-0.625转换为IEEE754的单精度(32位)浮点数格式,要求最后格式用十六进制数表示。
注:IEE754单精度浮点数的计数公式为(-1)s×1.f×2e-12732.设有同步总线宽度为32位,时钟频率为60MHz,一个时钟周期传送一次数据,该总线的带宽是多少MB/s?如果对总线进行改进让其一个时钟周期能传送3次数据,时钟频率降低到40MHz,则总线的带宽是多少MB/s?六、综合题:本大题共2小题，每小题12分，共24分。
33.某计算机字长16位,采用16位定长指令格式,部分数据通路结构如图所示。
假设MAR的输出一直处于使能状态。
(1)减法指令“SUB(R2),R1”在执行阶段需要多少个节拍?注:该指令功能为R1的内容减去R2指定的存储器单元内容,结果送入R2指定的存储器单元中。
(2)写出每个节拍的功能和有效控制信号。
34.某计算机主存地址空间大小8MB,按字节编址。
主存与 Cache之间采用直接映射方式,块大小为256字节。
Cache数据区大小为8KB。
问 cache共有多少行?主存地址如何划分?要求说明每个字段的含义、位数和在主存地址中的位置。
二、填空题：本大题共19空，每空1分，共19分。
16．辅存、海量后备存储器17．最终用户、系统管理员、应用程序员、系统程序员18．进位校验码、定/浮点表示、编码规则19．奇偶校验码、海明校验码、循环冗余校验码20．加法器、ALU、移位器21．组合逻辑元件、时序逻辑元件22．硬连线控制器、微程序控制器三、名词解释题：本大题共4小题，每小题3分，共12分。
23．是传输信息的通路,用于在部件之间传输信息,CPU、主存和I/O模块通过总线互连。
24．逦常将数值数据在计算机内部编码表示的数称为机器数25．指定指令进行何种操作的编码,如:加、减、与、或、非等类26．用来存放即将执行指令的地址，取指令时,总是先把PC的内容送到地址线。
四、简答题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。
27．答:通常一条指令的执行要经过取指、译码、取数、运算、有结果等步骤;(2.5分)通常将取出并执行一条指令的时间称为指令周期。
(2.5分)28．答:为了对每个虚拟页的存放位置、存取杈限、使用情况、修改情况等进行说明.操作系统在主存屮给每个进程都生成了一个页表;(2.5分)为了减少访存次数.往往把页表屮最活跃的几个页表项复制到高速缓存屮,这种在高速缓存中的页表项组成的页表称为快表(TLB)。
(2.5分)29．答:I/O接口的基本功能有(1)数据缓冲,以达到主机和外设工作速度的匹配;(2分（2）错误或状态裣测.该接口屮有状态寄存器.以保存各种状态信息.供CPU查用；（1分）（3）控制和定时.接受从系统总线来的控制命令和定时信号.并提供控制和定时逻辑以实现对数据通信过程的控制;(1分)(4)数据格式转换,提供数据格式转换部件,以完成数据的拼接或分拆。
（1分）五、计算题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。
30.解：（1）P1代码序列指令条数为:8+5+6=19p2代码序列指令条数为:7+7+8=22所以,P1代码序列指令条数少。
（1分）(2)P1的时钟周期数为:8×2+5×3+6×4=55P2的时钟周期数为:7×2+7×3+8×4=67有上可知,P1比P2快（2分）(3)CPI=程序时钟周期数÷程序所含指令条数P1的CPI=55÷19=2.89P2的CPI=67÷22=3.05 (2分)31.解:(-0.625)10=(-0.101)2=(-1.01)2×2-1=(-1)s×1.01×2-1=(-1)s×1.f×2e-127(1分)所以，s=1,f=0100-…0,e-127=-1,则e=126=(1111110)2 (2分）则规格化浮点数表示为:(1，01111110，01000000000000000000000)2=(BF200000)16（2分）32.解:由同步总线带宽的计数公式.可得改进前带宽:32/8×60MHz=240MB/s(3分)改进后的带宽=32/8×3×40MHz=480MB/s （2分）六、综合题:本大题共2小题，每小题12分，共24分。
33.解：(1)需要5个节拍(2分)(2)控制信号功能a.R2out+MAR in MAR<=(R2),或表示为将寄存器R2的内容送MAR(2分）b.MemR MDR<=M(MAR),或表示为将寄存器R2指定的存储器单元内容送MDR （2分）R1out+Y in Y<=(R1).或表示为将存储器R1中的内容送Y (2分)c.MDR out,SUB Z<=Y-(MDR).或表示为在ALU中执行减法操作,结果送Zd.Z out+MDR in MDR<=(Z),或表示为Z中内容送MDR （2分）e.MemW M<=( MAR)MDR,或表示为MDR内容送寄存器R2指定的存储器单元中（2分）$][dajs][end]34.(1)每256节数据块在 cache中占一行,故8 KB cache被划分为8KB÷256B=32行（3分）(2)8MB=223MB主存地址长度为23位,被划分成以下三个字段：标记+cache行号+块内地址由于块大小为256B=28B,所以块内地址为8位,即主存地址的低8位。
(3分)Cache行数为32=25,所以 cache行号需要5位,即主存地址的中间5位(3分)主地址总长为23位,所以标记部分为23-8-5=10位,即主地址的高10位。
(3分)。