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南京大学计算机组成原理2019冬试题A答案 (1)

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考试科目名称计算机组织与系统结构（A卷）2010——2011学年第1学期教师袁春风/杨若瑜考试方式：闭卷系（专业）计算机科学与技术年级2009班级学号姓名成绩题号一二三四五分数得分一、选择题（每小题2分，共36分）1.-1022的32位补码用十六进制表示为（ D ）。

A. 0000 03FEHB. 0000 FC02HC. FFFF 03FEHD. FFFF FC02H2.假定变量f的数据类型为float，f=-4.093e3，则变量f的机器数表示为（ B ）。

A. 457FD000HB. C57F D000HC. C5FF D000HD. C67FE800H3.某8位计算机中，假定带符号整数变量x和y的机器数用补码表示，[x]补=F5H，[y]补=7EH，则x–y的值及其相应的溢出标志OF分别是（ D ）。

A. 115、0B. 119、0C. 115、1D. 119、14.考虑以下C语言代码：short si= –8196;int i=si;执行上述程序段后，i的机器数表示为（D）。

A. 0000 9FFCHB. 0000DFFCHC.FFFF 9FFCHD. FFFF DFFCH5.以下几种存储结构中，采用相联存取方式访问信息的是（ C ）。

A.堆栈B.直接映射cacheC.分支历史记录表D.主存页表6.假定用若干个16K×8位的存储器芯片组成一个64K×8位的存储器，按字节编址，芯片内各单元交叉编址，则地址BFFFH所在的芯片的最小地址为（D）。

A. 0000HB. 0001HC. 0002HD. 0003H7.假定主存地址位数为32位，按字节编址，主存和cache之间采用全相联映射方式，主存块大小为一个字，每字32位，采用回写（Write Back）方式和随机替换策略，则能存放32K字数据的cache的总容量至少应有多少位？（ D）A. 1536KB. 1568KC. 2016KD. 2048K8.某计算机按字节编址，采用小端方式存储信息。

其中，某指令的一个操作数为16位，该操作数采用基址寻址方式，指令中形式地址（用补码表示）为FF00H，当前基址寄存器的内容为C0000000H，则该操作数的LSB存放的地址是（ A ）。

A. BFFF FF00HB.BFFF FF01HC.C000 FF00HD. C000 FF01H9.通常将在部件之间进行数据传送的指令称为传送指令。

以下有关各类传送指令功能的叙述中，错误的是（ D）。

A. 出/入栈指令（push/pop）完成CPU和栈顶之间的数据传送B. 访存指令（load/store）完成CPU和存储单元之间的数据传送C. I/O指令（in/out）完成CPU和I / O端口之间的数据传送D. 寄存器传送指令（move）完成CPU和寄存器之间的数据传送10.执行完当前指令后，PC中存放的是后继指令的地址，因此PC的位数和（ C ）的位数相同。

A. 指令寄存器B. 程序状态字寄存器C. 主存地址寄存器D. 指令译码器11.下列有关指令和微指令之间关系的描述中，正确的是（ B ）。

A．一条指令的功能通过执行一条微指令来实现B．一条指令的功能通过执行一个微程序来实现C．一条微指令的功能通过执行一条指令来实现D．一条微指令的功能通过执行一个微程序来实现12.以下给出的事件中，无需异常处理程序进行处理的是（ D ）。

A.除数为0B. 地址越界C.缺页故障D. cache缺失13.以下给定的情况中，可能不会引起指令流水线阻塞的是（ A ）。

A.跳转指令执行B. TLB缺失C. 结果溢出D. cache缺失14.假定一个同步总线的工作频率为33MHz，总线中有32位数据线，每个总线时钟传输一次数据，则该总线的最大数据传输率为（ B）。

A. 66MB/sB.132MB/sC.528MB/sD. 1056MB/s15.在计数器定时查询方式下，若每次计数都从0开始，则(A)。

A. 设备号小的设备优先级高B. 设备号大的设备优先级高C. 每个设备的优先级均等D.每个设备的优先级随机变化16.假定计算机系统中连接主存和磁盘的I/O总线的带宽是68.8MB/s，磁盘的最大数据传输率是5MB/s。

如果允许磁盘输入/输出占用100%的总线和主存带宽，那么总线上可同时接入的磁盘个数最多是（A）。

A. 13B. 14C. 15D. 1617.以下给出的部件中，不包含在外设控制接口电路中的是（A）。

A.标志寄存器B. 数据缓存器C. 命令（控制）寄存器D. 状态寄存器18.以下有关CPU响应外部中断请求的叙述中，错误的是（A ）。

A. 每条指令结束后，CPU都会转到“中断响应”周期进行中断响应处理B. 在”中断响应”周期，CPU先将中断允许触发器清0，以使CPU关中断C. 在”中断响应”周期，CPU把后继指令地址作为返回地址保存在固定地方D. 在”中断响应”周期，CPU把取得的中断服务程序的入口地址送PC二、简单解释以下英文术语的含义。

（每个2分，共10分）得分1.CPI（略）2.ALU（略）3.RISC（略）4.RAID（略）5.VLIW（略）三、分析设计题（共38分，答案写在答题纸上）1.（8分）假设某计算机按字节编址，L1 datacache的数据区大小为128B，采用直接映射方式，主存和cache交换的块的大小为16B，cache初始为空。

以下是对矩阵进行转置的程序段：typedef int array[4][4];void transpose(array dst, array src){int i, j;for (i = 0; i < 4; i++)for (j = 0; j < 4; j++)dst[j][i] = src[i][j];}若sizeof(int)=4，数组dst从地址0000C000H开始存放，数组src从地址0000C040H开始存放。

仿照col=0,row=0栏目中的形式填写表1，说明数组元素src[row][col]和dst[row][col]各自映射到cache哪一行，其访问是命中（hit）还是缺失（miss）。

表1 题1中的src数组和dst数组src数组dst数组col=0 col=1 col=2 col=3col=0 col=1 col=2 col=3得分row=0 0/missrow=1row=2row=3从程序来看，数组访问过程如下：src[0] [0]、dst[0] [0]、src[0] [1]、dst[1] [0]、src[0] [2]、dst[2] [0]、src[0] [3]、dst[3] [0]src[1] [0]、dst[0] [1]、src[1] [1]、dst[1] [1]、src[1] [2]、dst[2] [1]、src[1] [3]、dst[3] [1]src[2] [0]、dst[0] [2]、src[2] [1]、dst[1] [2]、src[2] [2]、dst[2] [2]、src[2] [3]、dst[3] [2]src[3] [0]、dst[0] [3]、src[3] [1]、dst[1] [3]、src[3] [2]、dst[2] [3]、src[3] [3]、dst[3] [3]因为块大小为16B，每个数组元素有4个字节，所以4个数组元素占一个主存块，因此每次总是调入4个数组元素到cache的一行。

当数据区容量为128B时，L1 data cache中共有8行。

数组元素dst[0][i]、dst[1][i] 、dst[2][i]、dst[3][i]、src[0][i]、src[1][i]、src[2][i]、src[3][i] (i=0～3) 分别映射到cache第0、1、2、3、4、5、6、7行。

因此，不会发生数组元素的替换。

每次总是第一个数组元素不命中，后面三个数组元素都命中。

如下表所示。

表1 题1中的src数组和dst数组的命中情况src数组dst数组col=0 col=1 col=2 col=3 col=0 col=1 col=2 col=3 row=0 4/miss 4/hit 4/hit 4/hit 0/miss 0/hit 0/hit 0/hit row=1 5/miss 5/hit 5/hit 5/hit 1/miss 1/hit 1/hit 1/hit row=2 6/miss 6/hit 6/hit 6/hit 2/miss 2/hit 2/hit 2/hit row=3 7/miss 7/hit 7/hit 7/hit 3/miss 3/hit 3/hit 3/hit2如下：“while (save[i] == k ) { i += 1;} ”。

若对其编译时，编译器将i和k分别分配在寄存器$s3和$s5中，数组save的基址存放在$s6中，则生成的MIPS汇编代码段如下。

loop: sll $t1, $s3, 2 #R[$t1]←R[$s3]<<2，即R[$t1]=i×4add $t1, $t1, $s6 #R[$t1]←R[$t1]+R[$s6]，即R[$t1]=Address of save[i]lw$t0, 0($t1) #R[$t0]←M[R[$t1]+0]，即R[$t0]=save[i]bne$t0, $s5, exit #if R[$t0]≠R[$s5] then goto exitaddi $s3, $s3, 1 # R[$s3]←R[$s3]+1，即i=i+1j loop #goto loopexit:假设从loop处开始的指令存放在内存80000处，则上述循环对应的MIPS机器码如图1所示。

6位5位5位5位5位6位80000 0 0 19 9 2 080004 0 9 22 9 0 3280008 35 9 8 080012 5 8 21 280016 8 19 21 180020 2 2000080024图1 题2中的MIPS机器码根据上述叙述，回答下列问题，要求说明理由或给出计算过程．．．．．．．．．．．．．。

（1）数组save每个元素占几个字节？（2）MIPS中有多少个通用寄存器？（3）addi指令的操作码是多少？（4）标号exit的值是多少？如何根据bne指令计算得到？（5）标号loop的值是多少？如何根据jump指令计算出得到？MIPS中跳转指令的跳转范围是多少?（6）假定如图2所示的单周期数据通路和如图3所示的多周期数据通路中各主要功能单元的操作时间为：存储器─200ps；ALU和加法器─100ps；寄存器堆读或写─50ps。

在不考虑多路选择器、控制单元、PC、扩展器和线路等延迟的情况下，单周期和多周期处理器的时钟周期最小各为多少？若上述程序段共循环执行10次，则在单周期数据通路和多周期数据通路中执行各需要多少时间？图2 单周期数据通路图3多周期数据通路（7）若采用转发技术，并控制寄存器堆在前半周期写数据在后半周期读数据，则哪些指令之间的数据相关能够被消除，哪些指令之间的数据相关不能被消除？假定在如图4所示的采用“转发+阻塞”技术的流水线处理器中执行上述程序，同时对分支冒险采用“一位动态预测”（初始预测为转移）方式，条件检测和分支目标地址的修改都在“执行（Ex）”阶段进行，jump指令在“译码（ID）”阶段进行跳转目标地址修改，则执行10次循环所用的时间为多少？这种情况下，流水线处理器的执行速度大约各是单周期处理器和多周期处理器的多少倍？【分析解答】（1）Save数组的每个元素占4个字节。

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计算机组成原理习题参考答案

计算机组成原理习题参考答案

１．电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。

２．冯·诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？解：冯·诺依曼计算机的特点如下：①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成；②计算机内部采用二进制来表示指令和数据；③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。

第③点是最主要的一点。

３．计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。

它们各自的功能是：①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。

②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。

③存储器：用来存放程序和数据。

④运算器：对信息进行处理和运算。

⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。

４．什么叫总线？简述单总线结构的特点。

解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。

单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。

CPU 与主存、CPU 与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU 的干预。

５．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。

解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。

第０级为硬件组成的实体。

第１级是微程序级。

这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。

第２级是传统机器级。

这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。

《计算机组成原理》习题参考答案

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《计算机组成原理》习题参考答案习题一一、判断题⒈（√）⒉（√）⒊（√）⒋（×）⒌（×）⒍（×）⒎（√）⒏（×）⒐（√）⒑（√）二、单选题⒈⑴C ⑵B ⒉ C ⒊D 4. B 5. D6. C7. B8. C9. A 10. B三、填空题⒈⑴进行数据变换和算术、逻辑运算⑵为计算机的工作提供统一的时钟，按照程序，不断的取指令、分析指令，把指令中的操作码译码成相应的操作命令，并进行时序分配，变成相应的控制信号，驱动计算机的各部件按照节拍有序地完成程序规定的操作内容⒉⑴系统软件⑵应用软件⑶系统软件⑷控制和管理计算机的所有资源⒊⑴数字⑵模拟⑶处理的是数字量⑷处理的是模拟量⒋⑴字长⑵长⒌⑴计算机的地址总线的根数⑵=2地址总线根数⒍⑴内存储器⑵外存储器⒎计算机系统的运算速度指标，即每秒钟执行多少百万条指令⒏⑴曙光4000A ⑵10万⑶美国、日本）⒐⑴CPU ⑵CPU ⑶主机）⒑⑴机器语言⑵翻译程序）⒒计算机的运算速度与下列因素决定：⑴、⑵、⑶和⑷。

⒓某微处理器的地址总线有16条，则该微处理器所能直接访问的存储空间为⑴字节；若该存储空间的起始地址是0000H，那么最高地址应为⑵。

习题二一、判断题⒈（×）⒉（√）⒊（√）⒋（√）⒌（×）⒍（×）⒎（×）⒏（×）⒐（√）⒑（√）二、单选题⒈D ⒉C ⒊(1) D (2) A (3) C (4)B (5) B (6) A⒋ B ⒌ (1) A (2) D ⒍ (1) C (2) F (3) B (4) C (5) A⒎在计算机中，由于受有限字长的限制，用机器代码表示数时会产生误差，该误差称为(1) ；若取圆周率π=3.…的近似值为π*=3.1416，则它有 (2) 有效数字。

(1) A.相对误差 B.绝对误差 C.截断误差 D.测量误差(2) A.2位 B.3位 C.4位 D.5位⒏ (1) B (2) A (3) D (4)C (5) B⒐ (1) (2) ； (3) (4) (5) 。

《计算机组成原理》各章练习参考答案

《计算机组成原理》各章练习参考答案

《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。

2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。

3.存储器中存放数据和程序。

4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。

5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。

6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。

7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。

8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。

9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。

10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。

11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。

12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。

13.个人台式商用机属于微型机。

14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。

15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。

16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。

17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。

18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。

19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。

20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。

21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。

22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。

二.单选1.存储器用来存放( C )。

A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。

计算机组成原理考试题+参考答案

计算机组成原理考试题+参考答案

计算机组成原理考试题+参考答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、在三种集中式总线控制方式中，（）方式响应时间最快。

A、独立请求B、计数器定时查询C、串行链接D、以上都不是正确答案：A2、计算机中常采用下列几种编码表示数据，其中，± 0 编码相同的是（）。

Ⅰ . 原码Ⅱ . 反码Ⅲ . 补码Ⅳ . 移码A、Ⅲ 和ⅣB、Ⅰ 和ⅣC、Ⅰ 和ⅢD、Ⅱ 和Ⅲ正确答案：A3、半导体EPROM中写入的内容，可以通过( )擦除。

A、紫外线照射B、电信号C、口令D、DOS命令正确答案：A4、浮点数加减中的对阶是指（）。

A、将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同B、将较大的一个阶码调整到与较小的一个阶码相同C、将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同D、将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码相同正确答案：D5、已知小写英文字母“ a” 的 ASCII 码值为 61H ，现字母“ g” 被存放在某个存储单元中，若采用偶校验（假设最高位作为校验位），则该存储单元中存放的十六进制数是（）。

A、E7HB、66HC、E6HD、67H正确答案：A6、通常划分计算机发展时代是以（）为标准的。

A、所用的电子器件B、运算速度C、计算机结构D、所有语言正确答案：A7、假定用若干16K×1位的存储器芯片组成一个64K×8位的存储器，芯片内各单元连续编址，则地址BFF0H所在的芯片的最小地址为（）。

A、8000HB、4000HC、6000HD、A000H正确答案：A8、下面是关于计算机中存储容量单位的叙述，其中错误的是（）。

A、一台计算机的编址单位、指令字长和数据字长都一样，且是字节的整数倍B、最小的计量单位为位（bit），表示一位“0”或“1”C、最基本的计量单位是字节（Byte），一个字节等于8bD、主存容量为1KB，其含义是主存中能存放1024个字节的二进制信息正确答案：A9、CPU取出一条指令并执行该指令的时间被称为（）。