1、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. 指令格式规整且长度一致 指令和数据按边界对齐存放 只有Load/Store指令才能对操作数进行存储访问A仅、 B仅、 C仅、 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，
2、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 握手（应答）信号在通信总线上传输。21某计算机有五级中断L4L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，Mi=1（0i4）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L4L0L2L1L3 ，则L1的中断处理程序中设置的中断屏蔽字是A11110 B01101 C
3、00011 D01010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A0.02% B0.05% C0.20% D0.50%每秒200次查询，每次500个周期，则每秒最少20050010 0000个周期，10000050M=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：unsigned int x=13
4、4;unsigned int y = 246;int m = x;int n = y;unsigned int z1 = x-y;unsigned int z2 = x+y;int k1 = m-n;int k2 = m+n;若编译器编译时将 8 个 8 位寄存器 R1R8 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
5、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？（1） R1=134=86H, R5=90H, R6=7CH；134=1000 0110B=86H ； x-y=1000 0110B-1111 0110B=1001 0000B=90H ； x+y=1000 0110B+1111 0110B=0111 1100B（溢出）（2）m=-122,k1=-112m=1000 0110B，做高位为符号位，则 m 的原码为 1111 1010B=-122；n=1111 01
6、10B n 的原码为 1000 1001= -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；“int k2=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
7、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。（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
8、，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？题 44-c 图 TLB 的部分内容（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）
9、、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 064H04CH 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
10、 位页内地址 12 位，前 12 位为 0000 0010 0100，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unsigned short x
11、 = 65530;unsigned int y = x;得到 y 的机器数为A. 0000 7FFA B. 0000 FFFA C. FFFF 7FFA D. FFFF FFFA14float 类型（即 IEEE754 单精度浮点数格式）能表示的最大正整数是A. 2126-2103 B. 2127-2104 C. 2127-2103 D.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：structint a;char b;short c; recor
12、d;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、0xC00D B. 0x00、0xC00E C. 0x11、0xC00 D. 0x11、0xC00E16下列关于闪存（Flash Memory）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 C
13、ache 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. 1 B. 2 C. 3 D. 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
14、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. 20ns B. 40ns C. 50ns D. 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、II B. 仅 I、III C. 仅 II、III D. 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
15、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 PC参考答案：12-15 DBDD 16-20 ACCCD 21-22 DB43.（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。（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
16、，存在 0.0005%的缺页率，则 CPU 平均每秒产生多少次缺页异常？若页面大小为 4KB，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘时 DMA 传送采用周期挪用方式，磁盘 I/O 接口的数据缓冲寄存器为 32 位，则磁盘 I/O 接口平均每秒发出的 DMA 请求次数至少是多少？（3）CPU 和 DMA 控制器同时要求使用存储器总线时，哪个优先级更高？为什么？（4）为了提高性能，主存采用 4 体低位交叉存储器，工作时每 1/4 周期启动一个存储体，每个存储体传送周期为50ns，则主存能提供的最大带宽是多少？【解析】（1）MIPS=CPU 主频10-6/CPI=80M/4=20；平均每条指令访存 1.5
17、 次, Cache 的命中率为 99%，故每秒 Cache缺失的次数=20M1.51%=300000（次）；（ 2）在不使用 DMA 传送的情况下，所有主存的存取操作都需要经过 CPU，所以主存带宽至少应为20M/s4B=120MB/s。由于页式虚拟存储方式的页表始终位于内存，则产生缺页异常的只能是指令的访存。每秒产生缺页中断20M/s0.0005%=150 次。因此平均每秒发出的 DMA 请求次数至少是 1504KB/4B=150K 次。（3）优先响应 DMA 请求。DMA 通常连接高速 I/O 设备，若不及时处理可能丢失数据。（4）当 4 体低位交叉存储器稳定运行时，能提供的最大带宽为 4
18、4B/50ns=320MB/s。44.（12 分）某 16 位计算机中，带符号整数用补码表示，数据 Cache 和指令 Cache 分离。题 44 表给出了指令系统中部分指令格式，其中 Rs 和 Rd 表示寄存器，mem 表示存储单元地址，（x）表示寄存器 x 或存储单元 x 的内容。题 44 表指令系统中部分指令格式名称指令的汇编格式指令功能加法指令ADD Rs，Rd（Rs）+（Rd）-Rd算术/逻辑左移SHL Rd2*（Rd）-算术右移SHR Rd（Rd）/2-取数指令LOAD Rd，mem（mem）-存数指令STORE Rs，memRs-（mem）该计算机采用5段流水方式执行指令，各流水
19、段分别是取指（IF）、译码/读寄存器（ID）、执行/计算有效地址（EX）、访问存储器（M）和结果写回寄存器（WB），流水线采用“按序发射，按序完成”方式，没有采用转发技术处理数据相关，并且同一寄存器的读和写操作不能在同一个时钟周期内进行。（1）若 int 型变量 x 的值为-513，存放在寄存器 R1 中，则执行“SHL R1”后，R1 中的内容是多少？（2）若在某个时间段中，有连续的 4 条指令进入流水线，在其执行过程中没有发生任何阻塞，则执行这 4 条指令所需的时钟周期数为多少？（3）若高级语言程序中某赋值语句为 x=a+b，x、a 和 b 均为 int 型变量，它们的存储单元地址分别表示
20、为x、a和b。该语句对应的指令序列及其在指令流中的执行过程如题 44 图所示。 I 1 LOAD R1，aI2 LOAD R2，bI 1 ADD R1，R2I2 STORE R2，x题 44 图 指令序列及其执行过程示意图（4）若高级语言程序中某赋值语句为 x=x*2+a，x 和 a 均为 unsigned int 类型变量，它们的存储单元地址分别表示为x、a，则执行这条语句至少需要多少个时钟周期？要求模仿题 44 图画出这条语句对应的指令序列及其在流水线中的执行过程示意图。（1）x 的机器码为x补=1111 1101 1111B，即指令执行前（R1）=FDFFH，右移 1 位后位 1111
21、1110 1111 1111B，即指令执行后（R1）=FEFFH。（2）至少需要 4+（5-1）=8 个时钟周期数。（3）I3 的 ID 段被阻塞的原因：因为 I3 与 I1 和 I2 都存在数据相关，需等到 I1 和 I2 将结果写回寄存器后，I3 才能读寄存器内容，所以 I3 的 ID 段被阻塞。I4 的 IF 段被阻塞的原因：因为 I4 的前一条指令 I3 在 ID 段被阻塞，所以 I4 的 IF 段被阻塞。（4）因 2*x 操作有左移和加法两种实现方法，故 x=x*2+a 对应的指令序列为2013年计算机组成原理真题12. 某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中
22、所占比例及CPI如下表所示指令类型所占比例CPIA50%2B20%3C10%4D5该机的MIPS数是 A. 100 B. 200 C. 400 D. 60012. C 解析：基准程序的CPI=2*0.5+3*0.2+4*0.1+5*0.2=3 ，计算机的主频为1.2GHa，为1200MHz，该机器的是MIPS为1200/3=400。13. 某数采用IEEE 754 单精度浮点数格式表示为C640 0000H，则该数的值是A. -1.5213 B. -1.5212 C. -0.5x213 D. -0.521213. A 解析：IEEE 754 单精度浮点数格式为C640 0000H，二进制格式为
23、1100 0110 0100 0000 0000 0000 0000 0000，转换为标准的格式为：因此，浮点数的值为-1.521314. 某字长为8 位的计算机中，已知整型变量x、y 的机器数分别为x补=11110100，y补=10110000。若整型变量z=2*x+y/2，则z的机器数为 A. 11000000 B. 00100100 C. 10101010 D. 溢出 14. A 解析：将x 左移一位，y 右移一位，两个数的补码相加的机器数为1100000015. 用海明码对长度为8位的数据进行检/纠错时，若能纠正一位错。则校验位数至少为A. 2 B. 3 C. 4 D. 516. 某计
24、算机主存地址空间大小为256 MB，按字节编址。虚拟地址空间大小为4 GB，采用页式存储管理，页面大小为4 KB，TLB（快表）采用全相联映射，有4个页表项，内容如下表所示。有效位标记页框号FF180H0002H13FFF1H0035H02FF3H0351H03FFFH0153H则对虚拟地址03FF F180H进行虚实地址变换的结果是 A. 015 3180H B. 003 5180H C. TLB缺失 D. 缺页16. A 解析：虚拟地址为03FF F180H，其中页号为03FFFH，页内地址为180H，根据题目中给出的页表项可知页标记为03FFFH 所对应的页框号为0153H，页框号与页内
25、地址之和即为物理地址015 3180 H。17. 假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000 H；地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000 H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是 A. 1000H B. 2000H C. 3000H D. 4000 H 17. D 解析：根据变址寻址的主要方法，变址寄存器的内容与形式地址的内容相加之后，得到操作数的实际地址，根据实际地址访问内存，获取操作数4000H。18. 某CPU主频为1.03 GHz，采用4级指令流水线，每个流水段的执行需要1个时钟周期。假定CPU执行了10
26、0条指令，在其执行过程中，没有发生任何流水线阻塞，此时流水线的吞吐率为 A. 0.25109条指令/秒 B. 0.97109条指令/秒 C. 1.0109条指令/秒 D. 1.03 109条指令/秒18. C 解析：采用4 级流水执行100 条指令，在执行过程中共用4+（100-1）=103 个时钟周期。CPU的主频是1.03 GHz，也就是说每秒钟有1.03 G 个时钟周期。流水线的吞吐率为1.03G*100/103=1.0*109条指令/秒。19. 下列选项中，用于设备和设备控制器（I/O接口）之间互连的接口标准是 A. PCI B. USB C. AGP D. PCI-Express 1
27、9. B 解析：设备和设备控制器之间的接口是USB接口，其余选项不符合，答案为B。20. 下列选项中，用于提高RAID可靠性的措施有 I. 磁盘镜像 II. 条带化 III. 奇偶校验 IV. 增加Cache机制 A.仅I、II B. 仅I、III C. 仅I、III和IV D. 仅II、III和IV20. B 解析：能够提高RAID可靠性的措施主要是对磁盘进行镜像处理和进行奇偶校验。其余选项不符合条件。21. 某磁盘的转速为10 000转/分，平均寻道时间是6 ms，磁盘传输速率是20 MB/s，磁盘控制器延迟为0.2 ms，读取一个4 KB的扇区所需的平均时间约为 A. 9 ms B. 9.4 ms C. 12 ms D. 12.4 ms 21. B解析：磁盘转速是10 000转/分钟，平均转一转的时间是6 ms，因此平均查询扇区的时间是3 ms，平均寻道时间是6 ms，读取4 KB扇区信息的时间为0.2 ms，信息延迟的时间为0.2 ms，总时间为3+6+0.2+0.2=9.4 ms。22. 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.
