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1、20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案12009-20122009-20122009-20122009-2012 年年计算机组成原理考研试题与答案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年全国研究生考试计算机统考试题计算机组成原理部分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 2 2 2 2 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
2、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（）AX=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076HBX=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFF0076HCX=0000007FH，y=FFF7H，z=FFFF0076HDX=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
3、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=2729/32，Y=255/8，则用浮点加法计算 X+Y 的最终结果是（）A00111 1100010B. 00111 0100010C01000 0010001D. 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（）A0B. 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 2K8
4、 位的 ROM 芯片和 4K4 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（）A1、15B2、15C1、30D2、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（）ARISC 普遍采用微程序控制器BRISC
5、大多数指令在一个时钟周期内完成CRISC 的内部通用寄存器数量相对 CISC 多DRISC 的指令数、寻址方式和指令格式种类相对 CISC 少20092012 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 （）A90nsB.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
6、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（）A10MB/s B.20MB/S C.40MB/S D.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（）A5%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. 访存缺页二二 综合应用题。综合
7、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
8、 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：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=0.5106/4=12.5104 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）512.5104=12.510620092012 年 计算机组成原理考研试题与答案3（2）在 DMA 方式下
9、，每秒进行 DMA 操作5MB/5000B=5106/5000=1103 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5001103=5105故在 DMA 方式下，占整个 CPU 时间的百分比是（ （5105）/（500106） ）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
10、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。20092012 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,MARinC2MDRM(MAR)PC(PC)+1MemR,MDRinEPC+1C3IR(MD
11、R)MDRout,IRinC4指令译码无标准答案：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,MARinC6MDRM(MAR)MemR,MDRinEC7A(R0)R0out,AinC8AC(MDR)+(A) MDRout,Addr,ACinC9MDR(AC)ACout,MDRinC10M(MAR) MDR MDRoutE,MemW20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案52012012012010 0 0 0 年全国研究生考试计算机统考试题年全国研究生考试计算机统考试题计算机组成原理部分计算机组成原理部分一一一一 单项
12、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 2 2 2 2 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
13、,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：06
14、00HC： 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20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案6B：TLB 未命中，Cache命中，Pag
15、e 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
16、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 ：245 MbpsB：979 MbpsC：1958 MbpsD：7834Mbps20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案7二二 综合应用题。综合应用题。43.(
17、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）+1Rn011B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
18、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 a d d） ，寄存器 R4 和 R5 的编号分别为 100B和 101B，R4 的内容为 1 2 3 4 H，R5 的内容为 5 6 7 8 H，地址 1 2 3 4 H 中的内容为 5 6 78 H 中的内容为 1 2 3 4 H，则汇编语言为 a d d（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：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
19、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。20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案844. （12 分） 某计算机的主存地址空间为 256MB， 按字节编址， 指令 Cache 分离均有 8 个 Cache行，每个 Cache 行的大小为 64MB，数据 Cache采用直接映射方式，现有两个功能相同的程序A 和 B,其伪代码如下所示：假定 int 类型数据用 32 位补码表示，程序编译时 i,j, sum 均分配在寄存器中，数据 a 按行优先方式存放，其地址为 320（十进制数） ，请回答下列问题，要求说明理由或给出计算过程。（1） 、
20、 若不考虑用于 cache 一致性维护和替换算法的控制位， 则数据 Cache 的总容量是多少？（2） 、要组元素 a031和 a11各自所在的主存块对应的 Cache 行号分别是多少（Cache行号从 0 开始） ？（3） 、程序 A 和 B 的数据访问命令中各是多少？那个程序的执行时间更短？20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案9简答：考点：Cache 容量计算，直接映射方式的地址计算，以及命中率计算（行优先遍历与列优先遍历命中率分别很大）20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案102012012012011 1 1 1 年全国研究生考试计算机统考试题年全国研究生考试
21、计算机统考试题计算机组成原理部分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 2 2 2 2 分。分。分。分。12.下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）A. MIPSB. CPIC.IPCD. MFLOPS13.float 型数据通常用 IEEE754 单精度浮点数格式表示如编译器将 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. C104 0000HB. C242 0000HC. C184 0000HD. C1C2 0000H14.下列各类存储器中，不采用随机存
22、取方式的是（）A. EPROMB. CDROMC. DRAMD. SRAM15.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 x 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（）
23、A.CF +OF =1B.SF + ZF = 1C.CF + ZF = 1D.CF + SF = 118.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、III19.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
24、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.中断类信号20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案11A.11110B.01101C.00011D.0101022.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%
25、二二 综合应用题。综合应用题。43.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 k1=m-n;int k2=m+n;若编译器编译时将8 个8 位寄存器R1R8 分别分配至变量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
26、？（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及辅助电路实现？简述（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？20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案1244.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
27、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， 该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 所在的页面是否在主存中？
28、要求说明理由。20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案1320092012 年 计算机组成原理考研试题与答案142012012012012 2 2 2 年全国研究生考试计算机统考试题年全国研究生考试计算机统考试题计算机组成原理部分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 2 2 2 2 分。分。分。分。20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案15二二 综合应用题。综合应用题。20092012 年 计算机组成原理考研试题与答案1620092012 年 计算机组成原理考研试题与答案1720092012 年 计算机组成原理考研试题与答案18
