考研真题-“计算机组成原理部分”课堂讲解.ppt

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1、2010年全国硕士研究生计算机学科入学统一考试计算机组成原理试题（45分分）一、选择题（每个题一、选择题（每个题2分）分）12下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是I提高提高CPU时钟频率时钟频率II优化数据通路结构优化数据通路结构III对程序进行编译优化对程序进行编译优化A仅仅I和和IIB仅仅I和和IIIC仅仅II和和IIIDI、II和和III13假定有假定有4个整数用个整数用8位补码分别表示为位补码分别表示为r1=FEH，r2=F2H，r3=90H，r4=F8H。若将运算结果存放在。若将运算结果存放在一个一个8位寄存器中，则下列运算会发生溢出的是位寄存

2、器中，则下列运算会发生溢出的是Ar1r2Br2r3Cr1r4Dr2r4r1=FEH=-200000010r2=F2H=-1400001110r3=90H=-11201110000r4=F8H=-80000100014假定变量假定变量i、f和和d的数据类型分别为的数据类型分别为int、float和和double（int用补码表示，用补码表示，float和和double分别分别用用IEEE754单精度和双精度浮点数格式表示），单精度和双精度浮点数格式表示），已知已知i=785，f=1.5678e3，d=1.5e100。若在。若在32位位机器中执行下列关系表达式，则结果为机器中执行下列关系表达式，则

3、结果为“真真”的的是是Ii=(int)(float)iIIf=(float)(int)fIIIf=(float)(double)fIV(d+f)-d=fA仅仅I和和IIB仅仅I和和IIIC仅仅II和和IIID仅仅III和和IVi=785=110001000115假定用若干个假定用若干个2K4位的芯片组成一个位的芯片组成一个8K8位的位的存储器，则地址存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是所在芯片的最小地址是A0000HB0600HC0700HD0800H0000H-07FFH0800H-0FFFH1000H-17FFH1800H-1FFFH16下列有关下列有关RAM和和ROM的叙述中，正

4、确的是的叙述中，正确的是IRAM是易失性存储器，是易失性存储器，ROM是非易失性存储器是非易失性存储器IIRAM和和ROM都采用随机存取方式进行信息访问都采用随机存取方式进行信息访问IIIRAM和和ROM都可用作都可用作CacheIVRAM和和ROM都需要进行刷新都需要进行刷新A仅仅I和和IIB仅仅II和和IIIC仅仅I、II和和IVD仅仅II、III和和IV17下列命中组合情况中，一次访存过程中不可能发生的下列命中组合情况中，一次访存过程中不可能发生的是是ATLB未命中、未命中、Cache未命中、未命中、Page未命中未命中BTLB未命中、未命中、Cache命中、命中、Page命中命中CTL

5、B命中、命中、Cache未命中、未命中、Page命中命中DTLB命中、命中、Cache命中、命中、Page未命中未命中18下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是A存储器地址寄存器（存储器地址寄存器（MAR）B程序计数器程序计数器（PC）C存储器数据寄存器（存储器数据寄存器（MDR）D指令寄存器（指令寄存器（IR）19下列选项中，不会引起指令流水线阻塞的是下列选项中，不会引起指令流水线阻塞的是A数据旁路（转发）数据旁路（转发）B数据相关数据相关C条件转移条件转移D资源冲突资源冲突20下列选项中的英文缩写均为总线标准的是下列选项中的英文缩写均为总线标准的是APCI

6、、CRT、USB、EISABISA、CPI、VESA、EISACISA、SCSI、RAM、MIPSDISA、EISA、PCI、PCI-Express21单级中断系统中，中断服务程序内的执行顺序单级中断系统中，中断服务程序内的执行顺序是是I保护现场保护现场II开中断开中断III关中断关中断IV保存断点保存断点V中断事件处理中断事件处理VI恢复现场恢复现场VII中断返回中断返回AIVVIIIVIIBIIIIVVIICIIIIVVVIVIIDIVIVVIVII22假定一台计算机的显示存储器用假定一台计算机的显示存储器用DRAM芯片实芯片实现，若要求显示分辨率为现，若要求显示分辨率为16001200，

7、颜色深度，颜色深度为为24位，帧频为位，帧频为85Hz，显存总带宽的，显存总带宽的50%用来用来刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少约为刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少约为A245MbpsB979MbpsC1958MbpsD7834Mbps(1600120024852)106二、综合应用题二、综合应用题43（11分）某计算机字长为分）某计算机字长为16位，主存地址空间大小为位，主存地址空间大小为128KB，按字编址。采用单字长指令格式，指令各字段定义如下：，按字编址。采用单字长指令格式，指令各字段定义如下：转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示。寻址方式转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量

8、用补码表示。寻址方式定义如下：定义如下：Ms/Md寻址方式寻址方式助记符助记符含义含义000B寄存器直接寄存器直接Rn操作数操作数=(Rn)001B寄存器间接寄存器间接(Rn)操作数操作数=(Rn)010B寄存器间接、自增寄存器间接、自增(Rn)+操作数操作数=(Rn),(Rn)+1Rn011B相对相对D(Rn)转移目标地址转移目标地址=(PC)+(Rn)注：（注：（x）表示存储器地址）表示存储器地址x或寄存器或寄存器x的内容。的内容。1514131211109876543210OPMsRsMdRd请回答下列问题：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）该指令系统最

9、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（多少个通用寄存器？存储器地址寄存器（MAR）和存储器）和存储器数据寄存器（数据寄存器（MDR）至少各需要多少位？）至少各需要多少位？（2）转移指令的目标地址范围是多少？）转移指令的目标地址范围是多少？（3）若操作码若操作码0010B表示加法操作（助记符为表示加法操作（助记符为add），），寄存器寄存器R4和和R5的编号分别为的编号分别为100B和和101B，R4的内容为的内容为1234H，R5的内容为的内容为5678H，地址，地址1234H中的内容为中的内容为5678H，地址，地址5678H中的内容为中的内容为1234H，则汇

10、编语句，则汇编语句“add(R4),(R5)+”（逗号前为源操作数，逗号后为目的（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）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？的内容是什么？答案（1）指令系统最多支持16条指令；支持8个通用寄存器；MAR至少为16位；MDR至少为16位。（2）转移指令的目标地址范围为0000HFFFFH。（3）汇编语句“add(R4),(R5)+”，对应的机器码为：2315H。“add(R4),(R5)+”指令执

11、行后，R5和存储单元5678H的内容会改变。执行后，R5的内容为5679H。内存5678H单元的内容为68ACH。44.（12分）某计算机的主存地址空间大小为分）某计算机的主存地址空间大小为256MB，按字节，按字节编址。指令编址。指令Cache和数据和数据Cache分离，均有分离，均有8个个Cache行，行，每个每个Cache行大小为行大小为64B，数据，数据Cache采用直接映射方式。采用直接映射方式。现有两个功能相同的程序现有两个功能相同的程序A和和B，其伪代码如下所示：，其伪代码如下所示：假定假定int类型数据用类型数据用32位补码表示，程序编译时位补码表示，程序编译时i,j,sum均

12、分配在寄存器中，数组均分配在寄存器中，数组a按行优先方式存放，按行优先方式存放，其首地址为其首地址为320（十进制数）。请回答下列问题，（十进制数）。请回答下列问题，要求说明理由或给出计算过程。要求说明理由或给出计算过程。（1）若不考虑用于）若不考虑用于Cache一致性维护和替换算法一致性维护和替换算法的控制位，则数据的控制位，则数据Cache的总容量为多少？的总容量为多少？（2）数组元素）数组元素a031和和a11各自所在的主存各自所在的主存块对应的块对应的Cache行号分别是多少（行号分别是多少（Cache行号从行号从0开始）？开始）？（3）程序）程序A和和B的数据访问命中率各是多少？哪的

13、数据访问命中率各是多少？哪个程序的执行时间更短？个程序的执行时间更短？64B=648=512b64B=648=512b64B=648=512b64B=648=512b64B=648=512b64B=648=512b64B=648=512b64B=648=512b5086279BlockoffsetindextagTag=19btag=19btag=19btag=19btag=19btag=19btag=19btag=19bV=1bV=1bV=1bV=1bV=1bV=1bV=1bV=1b320=0000000000000000000101000000a0000000000000000000001

14、01000100a010000000000000000000101001000a020000000000000000000110000000a0310000000000000000010100111100a02550000000000000000010101000000a100000000000000000010101000100a11每次调入16个元素，因此命中率=15/16答案（1）数据Cache的总容量为：4256位（532字节）。（2）数组a在主存的存放位置及其与Cache之间的映射为：a031所在主存块映射到Cache第6行，a11所在主存块映射到Cache第5行。（3）编译时i,j,sum均分配在寄存器中，故数据访问命中率仅考虑数组a的情况。程序A的数据访问命中率为93.75%；程序B的数据访问命中率为0。程序A的执行比程序B快得多。