20092012计算机组成原理考研试题

2009—2012年计算机组成原理考研试题与答案12009-20122009-20122009-20122009-2012年计算机组成原理考研试题与答案2009200920092009年全国研究生考试计算机统考试题————计算机组成原理部分一．一．一．一．单项选择题，每小题单项选择题，每小题单项选择题，每小题单项选择题，每小题2222分。分。分。分。11.冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）A．指令操作码的译码结果B.指令和数据的寻址方式C.指令周期的不同阶段D.指令和数据所在的存储单元12.一个C语言程序在一台32位机器上运行。程序中定义了三个变量xyz，其中x和z是int型，y为short型。当x=127，y=-9时，执行赋值语句z=x+y后，xyz的值分别是（）A．X=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076HB．X=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFF0076HC．X=0000007FH，y=FFF7H，z=FFFF0076HD．X=0000007FH，y=FFF7H，z=00000076H13.浮点数加减运算过程一般包括对阶、尾数运算、规格化、舍入和判溢出等步骤。设浮点数的阶码和尾数均采用补码表示，且位数分别为5位和7位（均含2位符号位）。若有两个数X=27×29/32，Y=25×5/8，则用浮点加法计算X+Y的最终结果是（）A．001111100010B.001110100010C．010000010001D.发生溢出14.某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。每个主存块大小为32字节，按字节编址。主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是（）A．0B.2C.4D.615.某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址。现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是（）A．1、15B．2、15C．1、30D．2、3016.某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转以后的目标地址是（）A.2006HB.2007HC.2008HD.2009H17.下列关于RISC的叙述中，错误的是（）A．RISC普遍采用微程序控制器B．RISC大多数指令在一个时钟周期内完成C．RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多D．RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少2009—2012年计算机组成原理考研试题与答案218.某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是（）A．90nsB.80nsC.70nsD.60ns19.相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是（）A．指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易B．指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难C．指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易D．指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难20.假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带宽是（）A．10MB/sB.20MB/SC.40MB/SD.80MB/S21.假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成，某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，则Cache的命中率是（）A．5%B.9.5%C.50%D.95%22.下列选项中，能引起外部中断的事件是（）A．键盘输入B.除数为0C.浮点运算下溢D.访存缺页二．综合应用题。43.（8分）某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5（即执行每条指令平均需5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程。（1）在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？（2）当该外设的数据传输率达到5MB/s时，改用DMA方式传送数据。假设每次DMA传送大小为5000B，且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？（假设DMA与CPU之间没有访存冲突）标准答案：（1）在中断方式下，每32位（4B）被中断一次，故每秒中断0.5MB/4B=0.5×106/4=12.5×104次要注意的是，这里是数据传输率，所以1MB=106B。因为中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间，且执行每条指令平均需5个时钟周期，所以，1秒内用于中断的时钟周期数为（18+2）×5×12.5×104=12.5×1062009—2012年计算机组成原理考研试题与答案3（2）在DMA方式下，每秒进行DMA操作5MB/5000B=5×106/5000=1×103次因为DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，所以1秒钟之内用于DMA操作的时钟周期数为500×1×103=5×105故在DMA方式下，占整个CPU时间的百分比是（（5×105）/（500×106））×100%=0.1%44.（13分）某计算机字长16位，采用16位定长指令字结构，部分数据通路结构如图所示。图中所有控制信号为1时表示有效、为0时表示无效。例如控制信号MDRinE为1表示允许数据从DB打入MDR，MDRin为1表示允许数据从内总线打入MDR。假设MAR的输出一直处于使能状态。加法指令“ADD（R1），R0”的功能为（R0）+（（R1））→（R1），即将R0中的数据与R1的内容所指主存单元的数据相加，并将结果送入R1的内容所指主存单元中保存。数据通路结构下表给出了上述指令取值和译码阶段每个节拍（时钟周期）的功能和有效控制信号，请按表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。2009—2012年计算机组成原理考研试题与答案4功能和控制信号时钟功能有效控制信号C1MAR←(PC)PCout,MARinC2MDR←M(MAR)PC←(PC)+1MemR,MDRinEPC+1C3IR←(MDR)MDRout,IRinC4指令译码无标准答案：指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号如下所示时钟功能有效控制信号C5MAR←(R1)PCout,MARinC6MDR←M(MAR)MemR,MDRinEC7A←(R0)R0out,AinC8AC←(MDR)+(A)MDRout,Addr,ACinC9MDR←(AC)ACout,MDRinC10M(MAR)←MDRMDRoutE,MemW2009—2012年计算机组成原理考研试题与答案52012012012010000年全国研究生考试计算机统考试题————计算机组成原理部分一．一．一．一．单项选择题，每小题单项选择题，每小题单项选择题，每小题单项选择题，每小题2222分。分。分。分。12、下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）I提高CPU时钟频率，II优化数据通过结构，III对程序进行编译优化A：仅I和IIB：仅I和IIIC：仅II和IIID：I，II，III13、假定有4个整数用8位补码分别表示r1=FEH,r2=F2H,r3=90H,r4=F8H,若将运算结果存放在一个8位的寄存器中，则下列运算会发生溢出的是（）A：r1*r2B：r2*r3C：r1*r4D：r2*r414、假定变量I,f,d数据类型分别为int,float和double(int用补码表示，float和double分别用IEEE754单精度和双精度浮点数据格式表示)，已知i=785,f=1.5678,d=1.5若在32位机器中执行下列关系表达式，则结果为真是（）（I）f=(int)(float)I(II)f=(float)(int)f(III)f=(float)(double)(IV)=(d+f)-d=fA：仅I和IIB：仅I和IIIC：仅II和IIID：仅III和IV15、假定用若干个2k*4位芯片组成一个8*8位存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是（）A：0000HB：0600HC：0700HD：0800H16、下列有关RAM和ROM的叙述中，正确的是（）I、RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器II、RAM和ROM都是采用随机存取的方式进行信息访问III、RAM和ROM都可用作CacheIV、RAM和ROM都需要进行刷新A：仅I和IIB：仅II和IIIC：仅I,II，IIID：仅II，III，IV17、下列命令组合情况中，一次访存过程中，不可能发生的是（）A：TLB未命中，Cache未命中，Page未命中2009—2012年计算机组成原理考研试题与答案6B：TLB未命中，Cache命中，Page命中C：TLB命中，Cache未命中，Page命中D：TLB命中，Cache命中，Page未命中18、下列存储器中，汇编语言程序员可见的是（）A：存储器地址寄存器（MAR）B：程序计数器（PC）C：存储器数据寄存器（MDR）D：指令寄存器（IR）19、下列不会引起指令流水阻塞的是（）A：数据旁路B：数据相关C：条件转移D：资源冲突20、下列选项中的英文缩写均为总线标准的是（）A：PCI、CRT、USB、EISAB：ISA、CPI、VESA、EISAC：ISA、SCSI、RAM、MIPSD：ISA、EISA、PCI、PCI-Express21、单级中断系统中，中断服务程序执行顺序是（）I、保护现场II、开中断III、关中断IV、保存断点V、中断事件处理VI、恢复现场VII、中断返回A：I、V、VI、II、VIIB：III、I、V、VIIC：III、IV、V、VI、VIID：IV、I、V、VI、VII22、假定一台计算机的显示存储器用DRAM芯片实现，若要求显示分辨率为1600*1200，颜色深度为24位，帧频为85Hz，显示总带宽的50%用来刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少约为（）A：245MbpsB：979MbpsC：1958MbpsD：7834Mbps2009—2012年计算机组成原理考研试题与答案7二．综合应用题。43.(11分)某计算机字长为16q位，主存地址空间大小为128KB，按字编址，采用字长指令格式，指令名字段定义如下：转移指令采用相对寻址方式，相对偏移是用补码表示，寻址方式定义如下：Ms/Md寻址方式助记符含义000B寄存器直接Rn操作数=（Rn）001B寄存器间接（Rn）操作数=（(Rn)）010B寄存器间接、自增（Rn）+操作数=（(Rn)），（Rn）+1→Rn011B相对D（Rn）转移目标地址=（PC）+（Rn）注：（X）表示有储蓄地址X或寄存器X的内容，请回答下列问题：（1）该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储器地址寄存器（MDR）至少各需多少位？（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中的内容为1234H，则汇编语言为add（R4）.（R5）+（逗号前原操作数，都号后为目的操作数）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的内容会改变？改变后的内容是什么？解答：该题的考点是指令系统设计，注意操作位数与指令条数的关系，地址码与寄存器数的关系，指令字长与MOR的关系，存储容量与MAR的关系，注意补码计算的偏移地址。2009