2011-2013年组成原理考研真题及解答

2011年计算机组成原理真题12．下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是A．MIPSB．CPIC．IPCD．MFLOPS解答：D。MFLOPS表示每秒百万次运算。13．float型数据通常用IEEE754单精度浮点数格式表示。若编译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中，且x=-8.25，则FR1的内容是A．C1040000HB．C2420000HC．C1840000HD．C1C20000H解答：A。x的二进制表示为-1000.01﹦-1.00001×211根据IEEE754标准隐藏最高位的“1”，又E-127=3，所以E=130=10000010（2）数据存储为1位数符+8位阶码（含阶符）+23位尾数。故FR1内容为1100000010000010000000000000000000即11000001000001000000000000000000，即C104000H14．下列各类存储器中，不采用随机存取方式的是A．EPROMB．CDROMC．DRAMD．SRAM解答：B。光盘采用顺序存取方式。15．某计算机存储器按字节编址主存地址空间大小为64MB现用4M×8位的RAM芯片组成32MB的主存储器，则存储器地址寄存器MAR的位数至少是A．22位B．23位C．25位D．26位解答：D。64MB的主存地址空间，故而MAR的寻址范围是64M，故而是26位。而实际的主存的空间不能代表MAR的位数。16．偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。下列寻址方式中，不属于偏移寻址方式的是A．间接寻址B．基址寻址C．相对寻址D．变址寻址解答：A。间接寻址不需要寄存器，EA=(A)。基址寻址：EA=A+基址寄存器内同；相对寻址：EA﹦A+PC内容；变址寻址：EA﹦A+变址寄存器内容。17．某机器有一个标志寄存器，其中有进位/借位标志CF、零标志ZF、符号标志SF和溢出标志OF，条件转移指令bgt（无符号整数比较大于时转移）的转移条件是解答：C。无符号整数比较，如AB，则A-B无进位/借位，也不为0。故而CF和ZF均为0。18．下列给出的指令系统特点中，有利于实现指令流水线的是Ⅰ.指令格式规整且长度一致Ⅱ．指令和数据按边界对齐存放Ⅲ．只有Load/Store指令才能对操作数进行存储访问A．仅Ⅰ、ⅡB．仅Ⅱ、ⅢC．仅Ⅰ、ⅢD．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ解答：D。指令定长、对齐、仅Load/Store指令访存，以上三个都是RISC的特征。均能够有效的简化流水线的复杂度。19．假定不采用Cache和指令预取技术，且机器处于“开中断”状态，则在下列有关指令执行的叙述中，错误的是A．每个指令周期中CPU都至少访问内存一次B．每个指令周期一定大于或等于一个CPU时钟周期C．空操作指令的指令周期中任何寄存器的内容都不会被改变D．当前程序在每条指令执行结束时都可能被外部中断打断20．在系统总线的数据线上，不可能传输的是A．指令B．操作数C．握手（应答）信号D．中断类型号解答：C。握手（应答）信号在通信总线上传输。21．某计算机有五级中断L4～L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，Mi=1（0≤i≤4）表示对Li级中断进行屏蔽。若中断响应优先级从高到低的顺序是L4→L0→L2→L1→L3，则L1的中断处理程序中设置的中断屏蔽字是A．11110B．01101C．00011D．01010解答：D。高等级置0表示可被中断，比该等级低的置1表示不可被中断。22．某计算机处理器主频为50MHz，采用定时查询方式控制设备A的I/O，查询程序运行一次所用的时钟周期数至少为500。在设备A工作期间，为保证数据不丢失，每秒需对其查询至少200次，则CPU用于设备A的I/O的时间占整个CPU时间的百分比至少是A．0.02%B．0.05%C．0.20%D．0.50%解答：C。每秒200次查询，每次500个周期，则每秒最少200×500﹦100000个周期，100000÷50M=0.20%。43．（11分）假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段：unsignedintx=134;unsignedinty=246;intm=x;intn=y;unsignedintz1=x-y;unsignedintz2=x+y;intk1=m-n;intk2=m+n;若编译器编译时将8个8位寄存器R1～R8分别分配给变量x、y、m、n、z1、z2、k1和k2。请回答下列问题。（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，这四种运算能否利用同一个加法器辅助电路实现？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？解答：（1）R1=134=86H,R5=90H,R6=7CH；134=10000110B=86H；x-y=10000110B-11110110B=10010000B=90H；x+y=10000110B+11110110B=01111100B（溢出）（2）m=-122,k1=-112m=10000110B，做高位为符号位，则m的原码为11111010B=-122；n=11110110Bn的原码为10001001=-10；k1=m-n=-112。（3）无符号数和有符号数都是以补码的形式存储，加减运算没有区别（不考虑溢出情况时），只是输出的时候若是有符号数的最高位是符号位。减法运算求[-x]补的时候，是连同符号位一起按位取反末位加1，但是如果有溢出情况，这两者是有区别的，所以可以利用同一个加法器实现，但是溢出判断电路不同。（4）判断方法是如果最高位进位和符号位的进位不同，则为溢出；“intk2=m+n;”会溢出；三种方法可以判断溢出，双符号位、最高位进位、符号相同操作数的运算后与原操作数的符号不同则溢出。44．（12分）某计算机存储器按字节编址，虚拟（逻辑）地址空间大小为16MB，主存（物理）地址空间大小为1MB，页面大小为4KB；Cache采用直接映射方式，共8行；主存与Cache之间交换的块大小为32B。系统运行到某一时刻时，页表的部分内容和Cache的部分内容分别如题44-a图、题44-b图所示，图中页框号及标记字段的内容为十六进制形式。请回答下列问题。（1）虚拟地址共有几位，哪几位表示虚页号？物理地址共有几位，哪几位表示页框号（物理页号）？（2）使用物理地址访问Cache时，物理地址应划分成哪几个字段？要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置。（3）虚拟地址001C60H所在的页面是否在主存中？若在主存中，则该虚拟地址对应的物理地址是什么？访问该地址时是否Cache命中？要求说明理由。（4）假定为该机配置一个4路组相联的TLB共可存放8个页表项，若其当前内容（十六进制）如题44-c图所示，则此时虚拟地址024BACH所在的页面是否存在主存中？要求说明理由。题44-c图TLB的部分内容解答：（1）24位、前12位；20位、前8位。16M=224故虚拟地址24位，4K=212，故页内地址12位，所以虚页号为前12位；1M=220故物理地址20位，20-12=8，故前8位为页框号。（2）主存字块标记（12bit）、cache字块标记（3bit）、字块内地址（5bit）物理地址20位，其中，块大小为32B=25B故块内地址5位；cache共8行，8=23，故字块标记为3位；20-5-2=12，故主存字块标记为12位。（3）在主存中，04C60H,不命中，没有04C的标记字段001C60H中虚页号为001H=1，查页表知其有效位为1，在内存中；该物理地址对应的也表项中，页框号为04H故物理地址为04C60H；物理地址04C60H在直接映射方式下，对应的行号为4，有效位为1但是标记位为064H≠04CH故不命中。（4）在012的那个标记是对的。思路：标记11位组地址1位页内地址12位，前12位为000000100100，组地址位为0，第0组中存在标记为012的页，其页框号为1F，故024BACH所在的页面存在主存中。2012年计算机组成原理真题12．假定基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其余为I/O时间。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则运行基准程序A所耗费的时间是A.55秒B.60秒C.65秒D.70秒13．假定编译器规定int和short类型长度占32位和16位，执行下列C语言语句unsignedshortx=65530;unsignedinty=x;得到y的机器数为A.00007FFAB.0000FFFAC.FFFF7FFAD.FFFFFFFA14．float类型（即IEEE754单精度浮点数格式）能表示的最大正整数是A.2126-2103B.2127-2104C.2127-2103D.2128-210415．某计算机存储器按字节编址，采用小端方式存放数据。假定编译器规定int和short型长度分别为32位和16位，并且数据按边界对齐存储。某C语言程序段如下：struct{inta;charb;shortc;}record;record.a=273;若record变量的首地址为0Xc008，则低至0Xc008中内容及record.c的地址分别为A.0x00、0xC00DB.0x00、0xC00EC.0x11、0xC00D.0x11、0xC00E16．下列关于闪存（FlashMemory）的叙述中，错误的是A.信息可读可写，并且读、写速度一样快B.存储元由MOS管组成，是一种半导体存储器C.掉电后信息不丢失，是一种非易失性存储器D.采用随机访问方式，可替代计算机外部存储器17．假设某计算机按字编址，Cache有4个行，Cache和主存之间交换的块为1个字。。若Cache的内容初始为空,采用2路组相联映射方式和LRU替换算法。当访问的主存地址依次为0,4,8,2,0,6,8,6,4,8时，命中Cache的次数是A.1B.2C.3D.418．某计算机的控制器采用微程序控制方式，微指令中的操作控制字段采用字段直接编码法，共有33个微命令，构成5个互斥类，分别包含7、3、12、5和6个微命令，则操作控制字段至少有A.5位B.6位C.15位D.33位19．某同步总线的时钟频率为100MHz，宽度为32位，地址/数据线复用，每传送一次地址或者数据占用一个时钟周期。若该总线支持突发（猝发）传输方式，则一次“主存写”总线事务传输128位数据所需要的时间至少是A.20nsB.40nsC.50nsD.80ns20．下列关于USB总线特性的描述中，错误的是A.可实现外设的即插即用和热拔插B.可通过级联方式连接多台外设C.是一种通信总线，连接不同外设D.同时可传输2位数据，数据传输率高21．下列选项中，在I/O总线的数据线上传输的信息包括I.I/O接口中的命令字II.I/O接口中的状态字III.中断类型号A.仅I、IIB.仅I、IIIC.仅II、IIID.I、II、III22．响应外部中断的过程中，中断隐指令完成的操作，除保护断点外，还包括I.关中断II.保存通用寄存器的内容III.形成中断服务程序入口地址并送PCA.仅I、IIB.仅I、IIIC.仅II、IIID.I、II、III参考答案：12-15DBDD16-20ACCCD21-22DB43.（11分）假设某计算机的CPU主频为80MHz，CPI为4，并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache之间交换的块大小为16B，Cache的命中率为99%，存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。（1）该计算机的MIPS数是多少？平均每秒Cache缺失的次数是多少？在不考虑DMA传送的情况下。主存带宽至少达到多少才能满足CPU的访存要求？（2）假定在Cache缺失的情况下访问主存时，存在0.0005%的缺页率，则