计算机组成原理常见题（四）

1.若某数采用IEEE 754单精度浮点数格式表示为 4510 0000H，则其值是（ B ）。
A、（+1.125）10×210 B（+1.125）10×211 C（+0.125）10×211 D、（+0.125）10×210
明确：IEEE754标准中32位定点机=数符1位+阶码（移码表示）8位+尾码（原码表示）23位，且默认尾数小数点前为1

2.假定计算机采用字节编址，小端方式，float型变量x的地址为FFFF C000H，x=1234 5678H，则在内存单元FFFF C001H中存放的内容是（ C ）。A.1234H B.34H C.56H D.5678H
什么是大小端：
1、大端模式
　　所谓的大端模式，是指数据的高字节，保存在内存的低地址中，而数据的低字节，保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；
　　例子：
　　0000430: e684 6c4e 0100 1800 53ef 0100 0100 0000
　　0000440: b484 6c4e 004e ed00 0000 0000 0100 0000
　　在大端模式下，前16位应该这样读: e6 84 6c 4e ( 假设int占4个字节)
　　记忆方法: 地址的增长顺序与值的增长顺序相反.
2、小端模式
　　所谓的小端模式，是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低，和我们的逻辑方法一致。
　　例子：
　　0000430: e684 6c4e 0100 1800 53ef 0100 0100 0000
　　0000440: b484 6c4e 004e ed00 0000 0000 0100 0000
　　在小端模式下，前16位应该这样读: 4e 6c 84 e6( 假设int占4个字节)
　　记忆方法: 地址的增长顺序与值的增长顺序相同.
所以：本题中，FFFF C001H存放的是56H

3.5、考虑以下C语言代码：short si=-8196;int i=si;执行上述程序段后，i的机器数表示为（ D ）。A. 00009FFCH B. 0000DFFCH C. FFFF9FFCH D. FFFFDFFCH
十进制：-8196
二进制：1010 0000 0000 0100
反码： 1101 1111 1111 1011
补码： 1101 1111 1111 1100
十六进制：DFFC 转换成int后，在前面补上两字节的1： FFFF DFFCH

4.单地址双目运算类指令中，除地址码指明的一个操作数以外，另一个操作数通常采用（ D ）A.堆栈寻址方式 B.立即寻址方式 C.间接寻址方式 D.隐含指定方式

5.某计算机为定长指令字结构，采用扩展操作码编码形式，指令长度为16位，每个地址占4位，三地址指令15条，二地址指令8条，一地址指令127条，则剩下的零地址指令最多有（ B ）条。A. 15 B. 16 C. 31 D. 32

在本题中：

6.CPU中控制器的功能是（ D ）。A.产生时序信号 B.控制从主存取出一条指令 C.完成指令操作码译码 D. 完成指令操作码译码，并产生操作控制信号

7.下列有关数据通路的叙述中，错误的是（ D ）。
A. 数据通路由若干操作元件和状态元件连接而成 B. 数据通路的功能由控制部件送出的控制信号决定 C.ALU属于操作元件，用于执行各类算术和逻辑运算 D.通用寄存器属于状态元件，但不包含在数据通路中

数据通路是指在数字系统中，各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径
图中所示的数据通路中，两类信息的表示方式是非常明确的：双线表示数据信息，带箭头的单线表示控制信号。所有的控制信号由控制器产生，在它们的协调配合下，数据流通过BUS总线在各子系统之间进行流动。

8.以下有关流水段功能部件的描述中，错误的是（ B ）。
A. 所有功能部件都是用组合逻辑实现的 B. 同一功能部件可以在不同的流水段中被使用 C. 每个功能部件在每条指令中都只被使用一次 D. 寄存器写口只能在指令结束时的“写回”阶段被使用

9.下面有关半导体存储器组织的叙述中，错误的是（ D ）
A. 存储器的核心部分是存储体，由若干存储单元构成B. 存储单元由若干个存放0或1的存储元件构成C. 一个存储单元有一个编号，就是存储单元的地址D. 同一个存储器中，每个存储单元的宽度可以不同

10.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2K×8位的ROM芯片和4K×4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（ D ）
A . 1、15 B . 2、15 C . 1、30 D . 2、30
因为主存容量为64KB，其中ROM为4KB，所以RAM为60KB，需要ROM：4KBx8位/2KBx8位=2片
需要RAM：60KBx8位/4KBx4位=30片

11.以下有关RAID技术的叙述中，错误的是（ C ）。
A. RAID技术可实现海量后备存储系统B. RAID技术可提高存储系统的可靠性C. RAID中的校验信息通常都存放在一个磁盘上D. RAID通过多个盘并行访问来提高速度
RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列。
　　RAID磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disks）
　　简单地解释，就是将N台硬盘通过RAID Controller（分Hardware，Software）结合成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性Fault Tolerant，所以RAID是当成平时主要访问数据的Storage不是Backup Solution。
　　在RAID有一基本概念称为EDAP（Extended Data Availability and Protection），其强调扩充性及容错机制，也是各家厂商如：Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec，Infortrend等诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理以下动作：
　　RAID 磁盘阵列支援自动检测故障硬盘；
　　RAID 磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料；
　　RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare；
　　RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap；
　　RAID 磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。

12.15、以下是有关对DMA方式的叙述，错误的是（ B ）。
① DMA控制器向CPU请求的是总线使用权② DMA方式可用于键盘和鼠标器的数据输入③ DMA方式下整个I/O过程完全不需要CPU介入④ DMA方式需要用中断处理进行辅助操作
A.①、② B.②、③ C.②、④ D.③、④
DMA方式，Direct Memory Access，也称为成组数据传送方式，有时也称为直接内存操作。DMA方式在数据传送过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。
由于CPU根本不参加传送操作，因此就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。内存地址修改、传送字个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件线路直接实现的。所以DMA方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于CPU效率的发挥
基本操作
实现DMA传送的基本操作如下：
1、外设可通过DMA控制器向CPU发出DMA请求；
2、CPU响应DMA请求，系统转变为DMA工作方式，并把总线控制权交给DMA控制器；
3、由DMA控制器发送存储器地址，并决定传送数据块的长度；
4、执行DMA传送；
5、DMA操作结束，并把总线控制权交还CPU。

名词解释：
1.超标量流水线
答：若干条指令同时启动并独立进入流水线执行。即：每个时钟周期发射多条指令，有多套取指部件和指令译码部件，并且同时有多条指令执行，所以应有多个执行部件。超标量流水线是一种多指令发射方式。

2、快表（TLB）
答：全称为Translation-Lookaside Buffer。**用一个特殊Cache来跟踪记录最近用过的页表表项。**页表表项主要用于地址转换，因为在TLB中查找页表项速度很快，所以TLB也被称为快表。TLB通常很小，一般用全相联方式或组相联方式。

3、中断向量
答：每个中断源都有处理程序，称这个处理程序为中断服务程序，其入口地址称为中断向量。

4、CPI
答：全称为Cycles Per Instruction，每条指令平均时钟周期数，是衡量CPU性能的一种基本参数。

简答题
1.I/O端口有哪两种编址方式？各是什么含义？
答：两种编址方式为独立编址和统一编址。
独立编址是I/O端口和主存单元分别编号，不占主存单元的地址空间，I/O端口和主存单元可能有相同的编号，故需要专门的I/O指令；统一编址是I/O端口和主存单元在同一地址空间中的不同位置，可根据地址范围不同来区分访问的是I/O端口还是主存单元，故无需专门的I/O指令。

2.某计算机的Cache共有32块，采用4路组相连映射方式，每个主存块大小为64字节，按字节编址。主存号2056号单元所在主存块应装入到cache的组号是多少？tag标记是多少？给出分析过程。（Cache起始行为第0行，答案用十进制表示）

3.RISC和CISC有何不同？分别举出一个采用RISC、CISC的典型架构。
答： RISC是精简指令集计算机，CISC 复杂指令集计算机。RISC和CISC相比，指令数、指令格式、寻址方式少，通用寄存器多，采用组合逻辑，采用优化的编译技术，便于实现指令流水。RISC 便于设计，成本较低，可靠性较高。例如X86架构采用CISC，ARM和MIPS都采用RISC。

5、已知十进制数x= - 66，y=+95，设机器数字长8位（含1位符号位），先表示出[x]补、[y]补和[-y]补，用补码运算方式计算x - y，要求写出详细过程，判断是否溢出，并给出相应的Z（零标志）、V（溢出标志）和C（进位标志）。

分析题
1、假定某计算机字长16位，CPU内部结构如图所示，CPU和存储器之间采用同步方式通信，按字编址。采用定长指令字格式，指令由两个字组成，第一字指明操作码、寻址方式和一个寄存器编号，第二字为立即数imm16。若一次存储访问所用时间为2个CPU时钟周期（Read1和Read2分别表示两个时钟周期内的操作控制信号），每次存储访问存取一个字，取指令阶段第二次访存将imm16取到MDR中，请写出下列指令在执行阶段的控制信号序列，并说明需要几个时钟周期。(1)将imm16加到寄存器R1中，即R[R1]←R[R1]+imm16(2)将存储单元imm16中的内容加到寄存器R1中，此时，imm16为直接地址。即R[R1] ←R[R1]+M[imm16]。

答：图中所示的数据通路中，所有与内部总线相连的寄存器都有相应的Rin和/或Rout控制信号，以控制总线和寄存器之间的数据传送。总线和ALU输入端之间、Y寄存器与ALU输人端之间都无须控制信号。ALU输出与Z寄存器之间可以有控制信号Zin，也可以没有，此时，每来一个时钟，ALU的输出总是被写入Z寄存器。以下说明中，为了明显表示ALU输出送Z寄存器，假定有控制信号Zin。
(1)指令功能为R[R1]←R[R1]+imm16时，执行阶段不需要访存操作，因此，可用3个时钟周期完成，分别包含以下各控制信号:
MDRout，Yin
R1out，add，Zin
Zout，R1in
(2)指令功能为R[R1]←R[R1]+M[imm16]时，执行阶段需要一次访存操作，因此，至少需要以下5个时钟周期。其中R1、Y这两个控制信号可以在Read1周期就送出，并在Read2周期中保持不变，也可以到Read2周期时再送出。MDRout，MARin
Read1，（R1out，Yin）
Read2， R1out，Yin
MDRout，add，Zin
Zout，R1in

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