一、选择题
12.计算机硬件能够直接执行的是。
Ⅰ.机器语言程序Ⅱ.汇编语言程序Ⅲ.硬件描述语言程序
A.仅ⅠB.仅Ⅰ、ⅡC.仅Ⅰ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
13.由3个“
1
”
和5个“
0
”
组成的8位二进制补码,能表示的最小整数是。
A.-126B.
-125
C.-32D.-3
14.下列有关浮点数加减运算的叙述中,正确的是。
Ⅰ.对阶操作不会引起阶码上溢或下溢
Ⅱ. 右规和尾数舍入都可能引起阶码上溢
Ⅲ. 左规时可能引起阶码下溢
Ⅳ. 尾数溢出时结果不一定溢出
A.仅Ⅱ、ⅢB.仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
C.仅Ⅰ、Ⅲ、ⅣD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
15.假定主存地址为32位,按字节编址,主存和Cache之间采用直接映射方式,主存块大小为4 个字,每字32位,采用回写(WriteBack)方式,则能存放4K字数据的Cache的总容量的位数至少 是。
A.146kB.147KC.148KD.158K
16.假定编译器将赋值语句“x=x+3;”转换为指令”add xaddr,
3”
,其中 xaddr 是x 对应的存储单元地 址。若执行该指令的计算机采用页式虚拟存储管理方式,并配有相应的TLB,且Cache使用直写(Write Through)方式,则完成该指令功能需要访问主存的次数至少是。
A.0B.
1
C.2D.3
17.下列存储器中,在工作期间需要周期性刷新的是。
A.SRAMB.SDRAMC.ROMD.FLASH
18.某计算机使用4 体交叉编址存储器,假定在存储器总线上出现的主存地址(十进制)序列为
8005,8006,8007,8008,8001,8002,8003,8004,8000,则可能发生访存冲突的地址对是。
A.8004和8008B.8002和8007
C.8001和8008D.8000 和8004
19.下列有关总线定时的叙述中,错误的是。
A.异步通信方式中,全互锁协议最慢B.异步通信方式中,非互锁协议的可靠性最差
C.同步通信方式中,同步时钟信号可由各设备提供
D.半同步通信方式中,握手信号的采样由同步时钟控制
20.若磁盘转速为7200转/分,平均寻道时间为8ms,每个磁道包含1000个扇区,则访问一个扇区的平均存取时间大约是。
A.8.1msB.12.2msC.16.3msD.20.5ms
21.在采用中断I/O方式控制打印输出的情况下,CPU和打印控制接口中的I/O端口之间交换的信
息不可能是。
A.打印字符B.主存地址C.设备状态D.控制命令
22.内部异常(内中断)可分为故障(fault)、陷阱(trap)和终止(abort)三类。下列有关内部异
常的叙述中,错误的是。
A.内部异常的产生与当前执行指令相关
B.内部异常的检测由CPU 内部逻辑实现
C.内部异常的响应发生在指令执行过程中
D.内部异常处理后返回到发生异常的指令继续执行
答案:A,B,D,C,B,B,D,C,B,B,D
二、综合应用题
43.(13 分)某16 位计算机的主存按字节编码,存取单位为16 位;采用16 位定长指令字格式;CPU 采用单总线结构,主要部分如下图所示。图中R0~R3 为通用寄存器;T 为暂存器;SR 为移位寄存器,可实现直送(mov)、左移一位(left)和右移一位(right)3 种操作,控制信号为SRop,SR 的输出由信号SRout 控制;ALU 可实现直送A(mova)、A 加B(add)、A 减B(sub)、A 与B(and)、A 或B(or)、非A(not)、A 加1(inc)7 种操作,控制信号为ALUop。
请回答下列问题。
1)图中哪些寄存器是程序员可见的?为何要设置暂存器T?
2)控制信号ALUop 和SRop 的位数至少各是多少?
3)控制信号SRout 所控制部件的名称或作用是什么?
4)端点①~⑨中,哪些端点须连接到控制部件的输出端?
5)为完善单总线数据通路,需要在端点①~⑨中相应的端点之间添加必要的连线。写出连线的起点和终点,以正确表示数据的流动方向。
6)为什么二路选择器MUX 的一个输入端是2?
解:
1)程序员可见寄存器为通用寄存器(R0~R3)和PC。因为采用了单总线结构,因此,若无暂存器T,则ALU 的A、B 端口会同时获得两个相同的数据,使数据通路不能正常工作。【评分说明】回答通用寄存器(R0~R3),给分;回答PC,给分;部分正确,酌情给分。设置暂存器T 的原因若回答用于暂时存放端口A 的数据,则给分,其他答案,酌情给分。
2)ALU 共有7 种操作,故其操作控制信号ALUop 至少需要3 位;移位寄存器有3 种操作,其操作控制信号SRop 至少需要2 位。
3)信号SRout 所控制的部件是一个三态门,用于控制移位器与总线之间数据通路的连接与断开。【评分说明】只要回答出三态门或者控制连接/断开,即给分。
4)端口①、②、③、⑤、⑧须连接到控制部件输出端。【评分说明】答案包含④、⑥、⑦、⑨中任意一个,不给分;答案不全酌情给分。
5)连线1,⑥→⑨;连线2,⑦→④。【评分说明】回答除上述连线以外的其他连线,酌情给分。
6)因为每条指令的长度为16 位,按字节编址,所以每条指令占用2 个内存单元,顺序执行时,下条指令地址为(PC)+2。MUX 的一个输入端为2,可便于执行(PC)+2 操作。
44.(10 分)题43 中描述的计算机,其部分指令执行过程的控制信号如下图所示。
题图 a部分指令控制信号
该机指令格式如下图所示,支持寄存器直接和寄存器间接两种寻址方式,寻址方式位分别为0 和1,通用寄存器R0~R3 的编号分别为0、1、2 和3。
题图b指令格式
请回答下列问题。
1)该机的指令系统最多可定义多少条指令?
2)假定inc、shl 和sub 指令的操作码分别为01H、02H 和03H,则以下指令对应的机器代码各是什么?
①incR1;R1 + 1→R1
②shlR2,R1;(R1) << 1→R2
③subR3, (R1),R2;((R1)) – (R2) → R3
3)假设寄存器X 的输入和输出控制信号分别为Xin 和Xout,其值为1 表示有效,为0 表示无效(例如,PCout=1 表示PC 内容送总线);存储器控制信号为MEMop,用于控制存储器的读(read)和写(write)操作。写出题图a 中标号①~⑧处的控制信号或控制信号的取值。
4)指令“sub R1,R3,(R2)”和“inc R
1”
的执行阶段至少各需要多少个时钟周期?
解:
1)指令操作码有7 位,因此最多可定义27=128 条指令。
2)各条指令的机器代码分别如下:
①“inc R
1”
的机器码为:0000001 0 01 0 00 0 00,即0240H。
②“shl R2,R
1”
的机器码为:0000010 0 10 0 01 0 00,即0488H。
③“sub R3,(R1),R
2”
的机器码为:0000011 0 11 1 01 0 10,即06EAH。
3)各标号处的控制信号或控制信号取值如下:
①0;②mov;③mova;④left;⑤read;⑥sub;⑦mov;⑧Srout。【评分说明】答对两个给分。
4)指令“sub R1,R3,(R2)”的执行阶段至少包含4 个时钟周期;指令“inc R
1
”
的执行阶段至少包含2 个时钟周期。