目期末试卷B（有答案）
一、选择题
1、有如下C语言程序段： for（k=0；k<1000；k++） a[k]=a[k]+32；
若数组a及变量k均为int型，int型数据占4B，数据Cache采用直接映射方式、数据区大小为1KB，块大小位16B，该程序段执行前Cache为空，则该程序段执行过程中访问数组a的Cache缺失率约为（ ）。
A.1.25% B.2.5% C.12.5% D.25%
2、某机器的主存储器共32KB，由16片16K×l位（内部采用128×128存储阵列）的DRAM芯片字和位同时扩展构成。若采用集中式刷新方式，且刷新周期为2ms，那么所有存储单元刷新一遍需要（ ）个存储周期。 A.128B.256C.1024D.16384
3、若浮点数用补码表示，则判断运算结果为规格化数的方法是（ ）。 A.阶符与数符相同，则为规格化数 B.小数点后第一位为1，则为规格化数
C.数符与小数点后第1位数字相异，则为规格化数 D.数符与小数点后第1位数字相同，则为规格化数
4、对于相同位数（设为N位，且各包含1位符号位）的二进制补码小数和十进制小数，（二进制小数所表示的数的个数）/（十进制小数所能表示的数的个数）为（ ）。 A.（0.2）N B. （0.2）N-1 C. （0.02）N D. （0.02）N-1
5、加法器采用先行进位的根本目的是（ ）。 A.优化加法器的结构 B.快速传递进位信号 C.增强加法器的功能 D.以上都不是
6、关于同步控制说法正确的是（ ）。 A.采用握手信号
B.由统一时序电路控制的方式
C.允许速度差别较大的设备一起接入工作 D.B和C
7、系统总线中的数据线、地址线、控制线是根据（ ）来划分的。 A.总线所处的位置 B.总线的传输方向 C.总线传输的内容 D.总线的材料
8、完整的计算机系统应该包括（ ）。 A.运算器、存储器、控制器 B.外部设备和主机 C.主机和应用程序
D.主机、外部设备、配套的软件系统
9、在计算机系统中，表明系统运行状态的部件是（ ）。 A.程序计数器 B.指令寄存器 C.程序状态字 D.累加寄存器
10、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（ ）。 A.一条机器指令由一条微指令来执行
B.一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 C.一段机器指令组成的程序可由一个微程序来执行 D.每一条微指令由一条机器指令来解释执行 11、指令寄存器中寄存的是（ ） A.下一条要执行的指令 B.已执行完了的指令 C.正在执行的指令 D.要转移的指令
12、下列关于指令字长、机器字长和存储字长的说法中，正确的是（ ）。 I.指令字长等于机器字长的前提下，取指周期等于机器周期 Ⅱ.指令字长等于存储字长的前提下，取指周期等于机器周期 Ⅲ.指令字长和机器字长的长度没有必然关系 Ⅳ为了硬件设计方便，指令字长都和存储字长一样大 A.I、Ⅲ、IV B.I、Ⅳ C.Ⅱ、Ⅲ D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
13、下列关于各种寻址方式获取操作数快慢的说法中，正确的是（ ）。 I.立即寻址快于堆栈寻址 Ⅱ.堆栈寻址快于寄存器寻址 Ⅲ.寄存器一次间接寻址快于变址寻址 Ⅳ.变址寻址快于一次间接寻址
A. I、IV B.Ⅱ、Ⅲ C.I、Ⅲ、IV D.Ⅲ、Ⅳ
14、下列关于中断I/O方式和DMA方式比较的叙述中，错误的是（ ） A.中断I/O方式请求的是CPU处理时间，DMA方式请求的是总线使用权 B.中断响应发生在一条指令执行结束后，DMA响应发生在一个总线事务完成后 C.中断I/O方式下数据传送通过软件完成，DMA方式下数据传送由硬件完成 D.中断I/O方式适用于所有外部设备，DMA方式仅适用于快速外部设备
15、传输一幅分辨率为640像素×480像素、65 536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.34.82s B.42.86s C.85.71s D.87.77s
二、填空题
16、一个定点数由_______和_______两部分组成。
17、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。 18、主存储器的性能指标主要是_______、_______存储周期和存储器带宽。
19、外围设备大体分为输入设备，输出设备，_________设备，_________设备，_________设备五大类。
20、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。
21、在计算机术语中，将______和______和在一起称为CPU，而将CPU和______合在一起称为主机。
22、堆栈是一种特殊的_______寻址方式，它采用_______原理。按构造不同，分为寄存器堆栈和_______堆栈。
23、虚拟存储器指的是________层次，它给用户提供了一个比实际________空间大的多________空间。
24、中断处理需要有中断________。中断________产生，中断________等硬件支持。 25、DMA控制器访采用以下三种方法：________、________、________
三、名词解释题
26、位：
27、分辨率：
28、汇编语言：
29、波特率：
四、简答题
30、I/0设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式。简述他们的特点。
31、什么是中断？请说明它的特点和适用场合。
32、写出浮点数补码规格化形式。当尾数出现什么形式时需要规格化？如何规格化？
33、 什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？
五、计算题
34、设存储字长和指令字长均为24位，若指令系统可完成108种操作，且具有直接、一一次间接寻址、多次间接寻址、变址、基址、相对和立即这7种寻址方式，则可在保证最大范围内直接寻址的前提下，指令字中操作码占几位？寻址特征位占几位？可直接寻址的范围是多少？一次间接寻址的范围是多少？多次间接寻址的范围又是多少？
35、一个16K×16位的存储器，有lK×4位的DRAM芯片，内部结构由64×64构成，试问：
1）采用异步刷新方式，如果最大刷新间隔为2ms，则相邻两行之间的刷新间隔是多少？
2）如果采用集中刷新方式，则存储器刷新一遍最少用多少个存储周期？设存储器的存储周期为0.5us，“死区”占多少时间？“死时间率”为多少（刷新周期为2ms）？
36、假设对于上题中的计算机M和程序P的机器代码，M采用页式，虚拟存储管理：P开始执行时，（R1）=（R2）=0，（R6）=1000，其机器代码已调入主存但不在Cache中：数组A未调入主存，且所有数组元素在同一页，并存储在磁盘同一个扇区。请回答下列问题并说明理由。 1）P执行结束时，R2的内容是多少？
2）M的指令Cache和数据Cache分离。若指令Cache共有16行，Cache和主存交换的块大小为32字节，则其数据区的容量是多少？若仅考虑程序段P的执行，则指令Cache的命中率为多少？
3）P在执行过程中，哪条指令的执行可能发生溢出异常？哪条指令的执行可能产生缺页，异常？对于数组A的访问，需要读磁盘和TLB至少各多少次？
六、综合题
37、假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段：
unsigned int x=134； unsigned int y=246； int m=x；
int n=y；
unsigned int z1=x-y； unsigned int z2=x+y； int kl=m-n； int k2=m+n；
若编译器编译时将8个8位寄存器R1~R8分别分配至变量x、y、m、n、zl、z2、kl和k2，则回答下列问题（提示：带符号整数用补码表示）：
1）执行上述程序段后，寄存器R1，R5和R6的内容分别是什么（用十六进制表示）？
2）执行上述程序段后，变量m和k1的值分别是多少（用十进制表示）？ 3）上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加/减运算，这4种运算能否利用同一个加法器及辅助电路实现？简述理由。
4）计算机内部如何判断带符号整数加/减运算的结果是否发生溢出？上述程序段中，哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出？
38、某机采用微程序控制方式，微指令字长为24位，采用水平型字段直接编码控制方式和断定方式。共有微命令30个，构成4个互斥类，各包含5个、8个、14个和3个微命令，外部条件共3个。 1）控制存储器的容量应为多少？
2）设计出微指令的具体格式。
39、某机器字长32位，CPU内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统，设指令字长等于机器字长。
1）如果主存可直接或间接寻址，采用寄存器-存储器型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？试画出指令格式。
2）在1）的基础上，如果采用通用寄存器作为基址寄存器，则上述寄存器-存储器型指令的指令格式又有何特点？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间。
参考答案
一、选择题
1、C 2、A 3、C 4、B 5、B 6、B 7、C 8、D 9、C 10、B 11、C， 12、C 13、C 14、D 15、D
二、填空题
16、符号位 数值域
17、系统软件 应用软件 系统软件
18、存储容量 存取时间 19、外存 数据通信 过程控制 20、跳跃 程序计数器 21、运算器 控制器 存储器 22、数据 先进后出 存储器 23、主存--外存 主存 虚拟地址 24、优先级仲裁 向量 控制逻辑
25、停止CPU访问 周期挪用 DMA和CPU交替访内
三、名词解释题
26、位：
计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。 27、分辨率：
衡量显示器显示清晰度的指标，以象素的个数为标志。 28、汇编语言：
采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但是不能被计算机的硬件直接识别。 29、波特率：
码元传输速率，每秒通过信道传输的码元数。（传的是信号）
四、简答题
30、答：五种：1.程序查询方式 是由CPU通过程序不断查询I/0设备是否已做好准备，从而控制I/0设备与主机交换信息。2.程序中断方式 倘若CPU在启动I/0设备后，不查询设备是否已准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/0设备准备就绪并向CPU发出中断
请求后予以响应，这将大大提高CPU的工作效率。3.直接存储器存取方式（DMA）主存与I/0设备之间有一条数据通路，主存与I/0设备交换信息时，无需调用中断服务程序4.I/0通道方式、5.I/0处理机方式
31、答：在计算机的运行过程中，cpu接到跟紧急的服务请求而暂停执行的现行程序转而去执行终端服务程序，已处理随机事件，执行完毕后又恢复源程序的执行；主要特点：随机性，通过执行程序处理随机事件；使用于中低速的NO管理，已处理随机事件；
32、解析：设浮点数尾数采用双符号位，当尾数呈现00.1×××…×或者
11.0×××…×时，即为补码规格化形式。当尾数出现01.×××…×或10.××x…×时，需要右规一次，即尾数右移一位，阶码加1。当尾数出现00.0×××…×或
11.1××x…x时，需要左规N次（N不定），尾数每左移一位，阶码减1，直到尾数呈现规格化形式为止。
33、答：为了不断提供刷新图像的信号，必须把一顿图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大
五、计算题
34、解析：
1）由于此指令系统可完成108种操作，因此指令字中的操作码占7位（27=128）。 2）由于指令系统中有7种寻址方式，因此寻址特征位占3位。 3）由于地址码的位数为24-7-3=14位，因此直接寻址的范围为214。 4）由于存储字长为24位，因此一次间接寻址的范围为224。
5）由于多次间接寻址需要使用一位来标志是否间接寻址完毕，因此只有23位用做寻址，寻址范围为223。
35、解析：不论采用何种刷新方式，刷新都是从单个芯片的存储容量着手。 1）采用异步刷新方式，在2ms时间内把芯片的64行刷新一遍，相邻两行之间的刷新间隔=2ms/64=31.25𝜇s，可取的刷新间隔为31𝜇s。
2）如果采用集中刷新方式，则存储器刷新一遍最少用64个存储周期，因为存储器的存储周期为0.5𝜇s，则“死区”=0.5𝜇s×64=32𝜇s，“死时间率”=32𝜇s/2000𝜇s×100%=l.6%。
36、解答：该题继承了上题中的相关信息，统考中首次引入此种设置，具体考察到程序的运行结果、Cache的大小和命中率的计算以及磁盘和TLB的相关计算，是一题比较综合的题型。
1）R2里装的是i的值，循环条件是i 3）指令4为加法指令，即对应sum+=A[i]，当数组A中元素的值过大时，则会导致这条加法指令发生溢出异常：而指令2、5虽然都是加法指令，但它们分别为数组地址的计算指令和存储变量i的寄存器进行自增的指令，而i最大到达1000，所以它们都不会产生溢出异常。只有访存指令可能产生缺页异常，即指令3可能产生缺页异常。 因为数组A在磁盘的一页上，而一开始数组并不在主存中，第一次访问数组时会导致访盘，把A调入内存，而以后数组A的元素都在内存中，则不会导致访盘，所以该程序，共访盘一次。每访问一次内存数据就会查TLB一次，共访问数组1000次，所以此时又访问TLB1000次，还要考虑到第一次访问数组A，即访问A[0]时，会多访问一次TLB（第一次访问A[0]会先查一次TLB，然后产生缺页，处理完缺页中断后，会重新访问A[0].此时又查TLB），所以访问TLB的次数一共是1001次。 六、综合题 37、解析： 1）寄存器R1存储的是134，转换成二进制为10000110B，即86H。寄存器R5存储的是x-y的内容，x-y=-112，转换成二进制为10010000B，即90H。寄存器R6存储的是x+y的内容，x+y=380，转换成二进制为101111100B（前面的进位含弃），即7CH。由于计算机字长为8位，因此无符号整数能表示的范围为0～255，而x+y=380，故溢出。 2）m二进制表示为10000110B，由于m是int型，因此最高位为符号位，可以得出m的原码为11111010（对10000110除符号位取反加1），即-122。同理，n的二进制表示为11110110B，故n的原码为10001010，转成十进制为-10。因此，k1=-122-（-10）=-112。 3）参考答案：可以利用同一个加法器及辅助电路实现。因为无符号整数和有符号整数都是以补码形式存储，所以运算规则都是一样的。但有一点需要考虑，由于无符号整数和有符号整数的表示范围是不一样的，因此需要设置不一样的溢出电路。 4）至于内部如何判断溢出，可参考前面的总结。带符号整数只有k2会发生溢出。分析：8位带符号整数的补码取值范围为-128~+127，而k2-m+n=-122-10--132，超出范围。而kl=-112，在范围-128~+127之内。 38、解析：微指令字长为24位，操作控制字段被分为4组，第1组3位（表示5个微命令）.第2组4位，（表示8个微命令），第3组4位（表示14个微命令），第4组2位（表示3个微命令）；判断测试条件字段2位，下地址字段9位。 1）因为下地址字段有9位，所以控制存储器的容量为29×24位。 2）微指令的具体格式如图所示。 39、解析： 1）根据题意，可设计出如下的指令格式： 其中，操作码占6位，可容纳64种操作；I占1位，表示直接、间接寻址（I=0表示间接寻址：I=1表示直接寻址）：由于有32个寄存器，因此R需要占5位：形式地址A占剩下的位数，即32-6-1-5=20位。因此，直接寻址的最大存储空间为220。 2）如果还需要增加基址寻址，且基址寻址采用通用寄存器，那么必须要增加一个字段来表示基址寄存器到底使用32个中的哪一个通用寄存器，故指令格式变为 其中，操作码占6位，可容纳64种操作；I占2位，表示直接、间接、基址（I=00表示间接寻址；I=01表示直接寻址；I=10表示基址寻址）；由于有32个寄存器，因此R需要占5位；同理，R1需要5位；形式地址A占剩下的位数，即32-6-2-5-5=14位。因为通用寄存器为32位，用它做基址寄存器后，可得32位的有效地址，所以寻址范围可达到232。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容