1、2022年4月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机组成原理试卷(课程代码02318)一、单项选择题:本大题共10小题，每小题1分，共10分。1.下列选项中 表示计算机浮点操作速度的指标是（ C ）A.CPI B.MIPSC.MFLOPS &n
2、bsp; D.时钟频率2.IEEE754单精度(32位)浮点数表示格式中，移码表示的阶码偏置常数是（ A ）A.127 B.128C.255 &
3、nbsp; D.2563.在计算机中，浮点数加减运算的对阶操作是（ A ）A.阶码较小的数，阶码增大，尾数右移 B.阶码较小的数，阶码增大，尾数左移C.阶码较大的数，阶码减小，尾数左移 D.阶码较大的数，阶码减小，尾数右移4.8位二进制定点整数的补码X表示范围是（ C ）A.-128<X<128 &nbs
4、p; B.-128<X128C.-128X127 D.-128X1285.两个n位的补码数相加，Cn和Cn-1分别是最高位和次高位产生的进位,溢出产生的逻辑表达式为（ C ）A.OF=Cn &
5、nbsp; B.OF=Cn+Cn-1C.OF=CnCn-1 D.OF=Cn-Cn-16.指令中提供了寄存器号和一个常数，若操作数地址等于寄
6、存器内容与常数之和，则该操作数的寻址方式为（ C ）A.直接寻址 B.寄存器寻址C.偏移寻址 D.间接寻址7.下列表述中最符合RISC计算机的是（
7、B ）A.指令寻址方式丰富，大多数指令都能访问存储器B.只有少数几条指令能访问存储器C.指令系统中指令条数多D.指令系统中指令长度可长可短8.在采用微程序控制器的计算机中微程序存放在（ C ）A.堆栈中 B.主存中C.CPU中 &
8、nbsp; D.磁盘中9.高速缓存一般采用（ B ）A.动态存储器 B.静态存储器C.只读存储器 &nb
9、sp;D.非易失存储器10.中断响应过程中的保存断点是指（ B ）A.将CPU中的各通用寄存器的内容压入堆栈 B.将程序计数器PC的内容压入堆栈C.将CPU中的指令寄存器的内容压入堆栈 D.将寄存器SP的内容压入堆栈二、填空题:本大题共15空，每空1分，共15分。11.在电子数字计算机的发展过程中，各个时代都有其代表性的电子器件，第一代是电子管，第二代是（ 晶体管 ），从第三代开始主要器件是（ 集成电路 ）12.主机对外设端口的编址方式分为（ 外设单独编址 ）和（ 外设统一
10、编址 ）13.主存与Cache的地址映射方式有（ 直接映射 ）、全相联映射和（ 组相联映射 ）三种方式。14.常见的输入输出传输控制方式有直接程序传输方式、（ 中断传输方式 ）和（ DMA传输方式 ）15.MIPS指令系统中指令的格式分为（ R ）型、（ I ）型和J型三种类型。16.IEEE754单精度浮点数用二进制表示时，阶码的长度为（ 8 ）位，尾数的长度为（ 23 ）位。17.Inte
11、l将外部中断分为（ 可屏蔽 ）中断和（ 非屏蔽 ）中断。18.磁盘存储器的平均存取时间主要包括寻道时间、（ 旋转等待 ）时间和数据传输时间三个部分。三、名词解释题:本大题共5小题，每小题3分，共15分。19.(计算机的)字长：指计算机一次操作处理的基本二进制位数。如16位，32位，64位。20.奇偶校验码：在有效数据位中增加一位校验位，使得总编码中的“1”的个数为奇数个或偶数个。21.寄存器间接寻址：指令中给出的地址码是一个寄存器编号，该寄存器中存放的是操作数的有效地址。22.程序状态字寄存器(PSW)：记录现行程序的运行
12、状态和指示程序的工作方式。23.随机存取存储器：按地址访问存储器单元，每个存储单元的访问时间是一个常数，与地址大小无关。四、简答题:本大题共4小题，每小题5分，共20分。24.在现代计算机系统中包括了操作系统、应用程序、计算机硬件、语言处理系统、指令集体系结构等硬件和软件，试画出它们之间的层次结构关系示意图。答：这五个部分的层次结构图如下所示：【评分说明】每一个部分1分，图形表示方式可以任意，只要能说明各部分之间的上下层关系，就算正确。25.简述在运算器中用加法器实现补码减法运算的方法，并画出实现电路的示意图(说明:将加法器看成一个整体部件,不需要画出其内部的具体实现)。答：根据补码去处的基本
13、原理：A-B补=A补+逻辑非（B-补） （2分）而逻辑非（-B补）即是对B补求反再加1，加1由加法器的最低进位Cin置1来实现。（1分）【评分说明】若画出的图中没有ZF、S、CF、OF和Cout，不视为错误，不扣分。26.简述微程序控制器中机器指令、微程序、微指令、微命令、微操作之间的对应关系。答：一条机器指令对应一段微程序（2分），一段微程序由多条微指令构成（1分），一条微指令一般产生多个微命令（1分），一个微命令一般对应一个微操作。（1分）27.什么是动态存储器的刷新?刷新周期安排方式有哪几种?答：由于动态存储器是依靠电容来存储信息，而电容容量有限，县存在漏电，
14、不能长期保存电荷。为了保证存储的信息不丢失，需要以一定的时间间隔，定期为电容补充电荷，这就是动态存储器的刷新。（2分）刷新周期安排方式有集中刷新（1分）、分散刷新（1分）和异步刷新（1分）。五、计算题:本大题共3小题，每小题6分，共18分。28.IEEE754单精度浮点数的机器数为41A50000H,将其转换为十进制表示的实数。解：41A50000H=0100 0001 1010 0101 0000 0000 0000 0000B （1分）根据IEEE754单精度浮点数格式可知：符号s=0该实数为正数，尾数小数部分f=（0.0100101）2 （1分）阶
15、码e=（10000011）2=（131）10 （1分），还原后的指数为e-127=131-127=4（1分），故该浮点数为：（1.0100101）224=（10100.101）2=20.625 （2分）29.用8位二进制补码计算“-115-(-100)”，结果用补码表示，并指出最后标志位SF、CF、OF和ZF分别是多少?解：-115补=10001101B，-100补=10011100B，100补=01100100B-115补-100补=-115补+100补=10001101B+01100100B=11110001
16、B （3分）SF=1（1分），CF-1（1分），OF=0（1分）30.一个高级语言程序被编译器编译生成可执行的指令序列，在时钟频率为1GHz的机器上运行，目标指令序列中用到的指令类型有A、B、C和D四类。四类指令在机器.上的CPI和各类指令条数如下表所示。指令类型ABCD各类指令的CPI1234各类指令条数4523该程序的CPI为多少?执行时间为多少ns?计算结果保留到小数点后1位。解：该程序共有14条指令，所含的时钟周期数为41+52+23+34=32CPI为32/14=2.3 （3分）执行时间为32/1G=3
17、2.0ns （3分）六、综合应用题:本大题共2小题，第31小题12分，第32小题10分，共22分。31.某计算机字长16位,采用16位定长指令格式,部分数据通路结构如题31图所示。假设MAR的输出一直处于使能状态，对于指令SUBR1,(R2)，请回答下列两问。(1)在执行阶段需要多少个节拍?(2)每个节拍的功能是什么?需要哪些有效控制信号?注:该指令功能为:RR1RR1-MRR2答：(1)需要4个或5个节拍 （2分）(2)控制信号
18、; 功能 R2out,MARin MAR(R2) （2分） MemR MDRM(MAR) （2分） Rlout,Yin &nb
19、sp; Y(R1) （2分） MDRout,AND ZY-(MDR) （2分） Zout,Rlin R1(Z) &n
20、bsp; （2分）其中，第2行和第3行可以在一拍中完成或者各点用一个节拍。32.假定主存与 Cache之间采用4路组相联映射方式，数据块大小为512字节，Cache数据区容量为32k字节，主存空间大小为1M字节，按字节编址。问:(1)主存地址划分为哪几个部分?每个部分分别是哪几位地址?(2)Cache总容量是多少bit?(包含有效位V)答：(1)主存空间1M字节=220字节，故主存地址有20位，Cache有32kB/512B=64行，每4行为1组，共有64/4=16组，故组号需4位表示。主存地址划分为块内地址、组号和标记三个部分（2分），三个部分分别是：块内地址9位：A8-A0 （2分）Cache组号4位：A12-A9 （2分）标记20-9-4=7位：A19-A13 （2分）(2)Cache总容量=32KB+（7+1）64=32KB+64B=32832B=262656bit （2分）
