2022年2022年计算机组成原理与操作系统 .pdf
第 1 页共 7 页考生注意:答案必须写在统一配发的专用答题纸上!(共两部分,满分150 分)计算机组成原理部分(共五大题,满分75 分)一、 (20 分) 填空题1计算机的主要技术指标有(1)(计量单位一般为兆赫MHz ) 、 (2) (计量单位一般为MIPS 、MFLOPS 、CPI 等) 、(3)(通常以计算机处理信息时直接处理的二进制信息位数来定义)、 (4)(通常以字节个数来描述)、存取周期等。2计算机的运算器由很多部件组成,但其核心部件是(5)。3BCD 码中,每一位十进制数字由(6)位二进制码组成,ASCII 码中表示一个字符需要(7)位二进制码。4已知 X 补=FF00H,则 2X 补=(8) ;X/2 补=(9)。5若采用偶校验,数据0010 1010 1001 的校验位为:(10)。6衡量存储器的性能指标主要有三个方面:(11)、 (12) 和价格 /位。7建立高速缓冲存储器的理论依据是(13)。8三级存储器系统中,采用Cache主存层次是为弥补(14)的不足,采用主存辅存层次是为了弥补( 15)的不足。9 CPU 和 Cache 之间以( 16)为单位进行数据传送;Cache和主存之间以(17)为单位进行传送。10设基址寄存器内容为4000H,变址寄存器的内容为0020H,指令地址码为0EH,则采用变址加基址寻址方式时,操作数的有效地址为:(18)。11目前世界上最快的计算机是(19) (国家)的(20) (型号)计算机。二、 (20 分) 选择题 (1-17 为单选, 18-20 为多选 ) 1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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - 第 2 页共 7 页2.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 B:60 C:65 D:70 3.一个 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x、y、 z,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, x、y、z 的值分别是() 。A:X=0000007FH ,y=FFF9H , z=00000076H B:X=0000007FH ,y=FFF9H , z=FFFF0076H C:X=0000007FH ,y=FFF7H , z=FFFF0076H D:X=0000007FH ,y=FFF7H , z=00000076H 4.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=1 1110100,y补=1 0110000。若整型变量z=2*x+y/2 ,则 z 的机器数为() 。A:1 1000000 B: 0 0100100 C:1 0101010 D:溢出5.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: 5 6.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 的 RAM 芯片组成 32M 主存储器,则存储器的地址寄存器MAR 的位数至少为() 。A:22 位B:23 位C:25 位D:26 位7.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8.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% 9.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:2006H B:2007H C:2008H D:2009H 10.下列不会引起指令流水阻塞的是() 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - 第 3 页共 7 页A:数据旁路B:数据相关C:条件转移D:资源冲突11.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12.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13.某磁盘的转速为10000 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 14.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 Mbps B:979 Mbps C:1958 Mbps D:7834Mbps 15.为实现 CPU 与外部设备并行工作,必须引入的硬件是() 。A:缓冲区B:通道C:时钟D:仲裁逻辑16.下列关于DMA 和中断 I/O 方式的叙述中,错误的是() 。A:中断 I/O 方式请求的是CPU 处理时间B:中断响应发生在一条指令执行结束后C:DMA 方式下数据传送由硬件完成D:DMA 方式仅适用于快速外部设备17.设总线频率为100MHz ,宽度为 32 位,地址 /数据线复用, 每传输一个地址或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:20ns B:40ns C:50ns D: 80ns 18.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=1.5678e3,d=1.5e100,若在 32 位机器中执行下列关系表达式,则结果为“ 真” 的是() 。A:i=(int)(float)I B:f=(float)(int)f 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - 第 4 页共 7 页C:f=(float)(double)f D:(d+f)-d=f 19.下列指令系统特点中,有利于实现指令流水的是() 。A:指令格式规整且长度一致B:指令和数据按边界对齐存放C:只有 Load/Store 指令才能对操作数进行存储访问20.响应外部中断的过程,中断隐指令完成的操作,除保护断点外, 还包括() 。A:关中断B:保存通用寄存器的内容C:形成中断服务程序入口地址并送PC 三、 (共 10 分) 有一个 64K16 位的存储器,由32K8 位的 SRAM 芯片构成,问:1)构成该存储器共需多少片32K8 位的 DRAM 芯片?2) 画出该存储器的结构示意图。四、 (10 分) 设某 Cache和主存存储层次的基本块大小为256 字节,数据访问以字节为单位,每个数据块从主存调入Cache 到淘汰前至少被访问1 次,若分配的Cache 为四块,采用LRU 替换算法, CPU 访问主存块的地址流为:时间1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 块号2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 试计算 Cache的块命中率和单元命中率分别是多少?五 (15 分) 如下图所示的处理机是按下列规则设计的:所有指令的字长都是位; OP 码域宽度为位; 在进行所有的算术运算时,累加器AC0 的内容总是作为一个操作数,运算结果保存在 AC1。AC0,AC1 均不必在指令中指出; 数据存储器(DM) 字长位,最大容量65536 字; 指令存储器(IM) 最大容量为16384 字; 四个合法的操作码中,任一操作码所指定的任何一个操作数都可以按直接寻址方式从 DM 中找到 ; 每个通用寄存器(Ri) 的宽度都是位; 四个合法的OP 码是: LDA=00, 从 DM 位置 AAA 取数放在AC0 中, STA=01,将AC0 的内容存入DM 位置 AAA;ADD=10,AC0内容与DM 位置 AAA里的内容相加,UNA=11 未用。请问:)下述各寄存器多少位?PC, IAR ,IDR , IR,DAR ,DDR ,累加器AC0,AC1 ,变址寄存器IX0,IX1 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 7 页 - - - - - - - - - 第 5 页共 7 页)假设将DM 扩充到 K 字,指令字字长保持不变,也不允许进行间接寻址,那么对现有的这一套DM 寄存器进行哪一种简单改动,就能满足要求?)在 OP 码域保持不变的条件下,如何增加另外的指令?)若使用“扩充操作码”码域,画出下述操作的指令格式。.将一个通用寄存器内容与AC0 的内容相加.将 AC0 的内容存放到DM 中某个位置, 具体位置由某个变址寄存器的内容与位移量之和来确定。操作系统部分(共五大题,满分75)一、 (20 分 )选择题(1)通常使用的PC 机操作系统属于下列哪一类?A.批处理B.分时C.硬实时D.软实时(2)某进程在运行过程中被其它进程抢占,该进程的状态将如何改变?A.运行到就绪B.运行到封锁C.封锁到就绪D. 就绪到运行(3)若信号量S 的初值是0,当前值是1,那么当前系统中正在使用该信号量的进程有几个?A.0 B.1 C.2 D.3 (4)某系统有55MB 连续的空闲物理内存,采用基于动态分区的最佳适应算法,已完成的操作是:分配15MB 、分配 30MB 、释放15MB 、分配 8MB 、分配 6MB 。剩余的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - 第 6 页共 7 页最大空闲分区大小是多少?A.7 B.9 C.10 D.15 (5)某 32 位计算机配置2GB 的物理内存, 800GB 硬盘,其中进程可用的最大虚拟内存容量是多少?A.2GB B.4GB C.800GB D.802GB (6)四个进程估算的下次运行时间分别是P1:7、P2:3、P3:5、 P4:9,采用短进程优先调度算法,试问进程P1 何时才能开始运行?A.0 B.3 C.5 D.8 (7)某文件系统采用位图法管理空闲外存块。设外存大小是128GB ,块的大小是8KB ,那么该文件系统的位图有多大?A.1MB B.2MB C.3MB D.4MB (8)CPU 的输出速度远远高于打印机的打印速度,为了解决这一矛盾,可采用下列哪种技术?A.交换技术B.覆盖技术C.缓冲技术D. 互斥技术(9)为了防止死锁, 可要求所有进程必须严格按照序号递增的顺序申请资源,这种要求破坏了死锁充要条件中的哪一个?A.互斥使用B.占有且等待 C.非抢占D.循环等待(10)文件控制块的主要作用是记录各文件块在外存中的位置。下列哪种记录方式可以更快速地确定任一文件块的存储位置?A.串联结构B.并联结构C.单重索引结构D.多重索引结构二、 (25 分 ) 简答题(1)根据你的理解,给进程下一个定义。(2)进程调度程序管理的是哪类资源?这类资源的分配方法有哪些?(3)操作系统管理的空间类资源有哪些?空间的基本管理方法有哪些?(4)操作系统中的哪些地方用到了延迟技术?延迟的好处有哪些?(5)是否可以把设备看成文件?把设备看成文件有什么优缺点?三、(10 分) 某寺庙有小和尚、老和尚各20 名,有一口水井、一个水缸和3 只水桶,水缸可容纳10 桶水。得到水桶的小和尚从水井中取水并将其倒入水缸,而后归还水桶;得到水桶的老和尚从水缸中取水饮用,而后归还水桶。当水缸满时,小和尚等待;当水缸空时,老和尚等待。水井径窄,每次仅能容纳一只水桶取水。水缸径窄,每次仅允许一只水桶向里倒水或从中取水,且不允许同时倒水和取水。(1)问共需设置几个进程?(2)试设置合适的信号量及初值,用P、V 操作协调上述各进程之间的同步与互斥关系。四、 (10 分 ) 某程序有760 字,下面是它的存储访问序列:110,211,304,470,273,109,585,645,246,134,258,364,742,653,326,258,139,244,364,667 (1)设页面大小为100 字,请给出该程序的页面访问序列。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - 第 7 页共 7 页(2)设该程序可用的内存是500 字,试分别给出采用FIFO、LRU 和最优淘汰算法的缺页率。五、(10 分) 某文件系统的树形目录结构如下图,其中方框表示目录,圆圈表示文件。(1)可否进行下列操作,为什么? 在目录 C 中建立一个名为I 的文件。 将目录 C 改名为 A。(2)若 E 是用户 X 的当前工作目录,试回答如下问题。 对用户 X 来说,文件Q 的相对路径名是什么? 若用户 X 需要经常访问文件S 和 T,应如何简化操作?A B C D E F I J G H K O P L M N S T / Q R 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - -