计算机组成原理,吉林大学计算机
2021年吉林大学计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)
2021年吉林大学计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、某容量为256MB的存储器由若干4M×8位的DRAM芯片构成，该DRAM芯片的地址引脚和数据引脚总数是（）。
A.19B.22C.30D.362、有效容量为128KB的Cache，每块16B，8路组相联。
字节地址为1234567H的单元调入该Cache，其tag应为（）。
A.1234HB.2468HC.048DHD.12345H3、假定变量i、f、d的数据类型分别为int、float、double（int用补码表示，float 和double用IEEE754标准中的单精度和双精度浮点数据格式表示），已知i=785，f-l.5678e3，d=1.5el00，若在32位机器中执行下列关系表达式，则结果为真的是（）。
I.i==（int）（float）i Ⅱ.f==（float）（int）fIⅡ.f==（float）（double）f Ⅳ.（d+f）-d=fA.仅I、ⅡB.仅I、ⅢC.仅Ⅱ、ⅢD.仅Ⅲ、Ⅳ4、假设机器字长为8位（含两位符号位），若机器数DA日为补码，则算术左移一位和算术右移一位分别得（）。
A.B4H EDHB.F4H 6DHC.B5H EDHD.B4H 6DH5、下列关于浮点数加减法运算的叙述中，正确的是（）。
I.对阶操作不会引起阶码上溢或下溢Ⅱ.右归和尾数舍入都可能引起阶码上溢Ⅲ.左归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、ⅢC.仅I、Ⅲ、IⅣD. I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ6、总线的半同步通信方式是（）。
A.既不采用时钟信号，也不采用握手信号B.只采用时钟信号，不采用握手信号C.不采用时钟信号，只采用握手信号D.既采用时钟信号，又采用握手信号7、为了对n个设备使用总线的请求进行仲裁，如果使用独立请求方式，则需要（）根控制线。
A.nB.log2n+2C.2nD.38、程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%，而CPl增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。
2021年吉林大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)
2021年吉林大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、一个存储器系统中，常常同时包含ROM和RAM两种类型的存储器，如果用lK×8位的ROM芯片和lK×4位的RAM芯片，组成4K×8位的ROM和1K×8位的RAM存储系统，按先ROM后RAM进行编址。
采用3-8译码器选片，译码信号输出信号为Y0~Y7，其中Y4选择的是（）。
A.第一片ROMB.第五片ROMC.第一片RAMD.第一片RAM和第二片RAM2、下列关于Cache和虚拟存储器的说法中，错误的有（）。
I.当Cache失效（即不命中）时，处理器将会切换进程，以更新Cache中的内容II.当虚拟存储器失效（如缺页）时，处理器将会切换进程，以更新主存中的内容III.Cache 和虚拟存储器由硬件和OS共同实现，对应用程序员均是透明的IV.虚拟存储器的容量等于主存和辅存的容量之和A.I、IⅣB.Ⅲ、VC. I、Ⅱ、ⅢD. I、Ⅲ、Ⅳ3、若x=103，y=-25，则下列表达式采用8位定点补码运算时，会发生溢出的是（）。
A.x+yB.-x+yC.x-yD.x-y4、某计算机字长为32位，按字节编址，采用小端（Litle Endian）方式存放数据。
假定有一个double型变量，其机器数表示为1122334455667788H，存放在00008040H开始的连续存储单元中，则存储单元00008046H中存放的是（）。
A.22HB.33HC.66HD.77H5、常用的（n，k）海明码中，冗余位的位数为（）。
A.n+kB.n-kC.nD.k6、在（）结构中，外部设备可以和主存储器单元统一编址。
A.单总线B.双总线C.三总线D.以上都可以7、一次总线事务中，主设备只需给出一个首地址，从设备就能从首地址开始的若干连续单元读出或写入多个数据。
这种总线事务方式称为（）。
A.并行传输B.串行传输C.突发传输D.同步传输8、下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）。
吉林大学_刘子良_计算机组成原理_视频配套_课件_ppt
第一章 概论
1.3 计算机系统的硬件组成
以CPU为中心的单总线结构（续）
图1.9 面向CPU的单总线结构关系图
27
(1) 结构特点 靠一簇总线（包括地址总线、数据总线和各种控制线）来 实现CPU、存储器、I/O设备这间的信息交换。 (2) 分析与结论 1) 从单总线的传送方式可以看出，中央处理机不再是计算 机的中心，CPU与其它设备一样，只不过是单总线上的一个子 系统。 2) 采用单总线结构后系统功能增强。因为采用单总线传送 方式允许I/O设备直接与存储器交换信息，除分配总线使用权时 还要与CPU打交道外，基本上不影响CPU，同时，外部设备寄存 器和内存统一编码，这样中央处理机可以象访问内存一样访问 28 外部设备。
第一章 概论
1.2 计算机的基本组成
运算器由：加 法器、移位门、寄 存器组、输入选择 门和数据总线组成。 如图1.2所示。
来自数据总线
选择门B
通用寄存器组 图1.2 运算器结构框图
9
10
《计算机组成原理》 主讲：刘子良
《计算机组成原理》 主讲：刘子良
第一章 概论
1.2 计算机的基本组成 1.2.2 存储器的基本结构 功能：存放程序和数据装置，并满足计算机在执行过程中 能够随机访问这些程序和数据。 设置考虑（1）： 存 取 数据 程序 一个一个地 取出参与操作 一条一条地 如何解决？
《计算机组成原理》 主讲：刘子良
《计算机组成原理》 主讲：刘子良
第一章 概论
1.3 计算机系统的硬件组成
以CPU为中心的单总线结构（续）
第一章 概论
1.3 计算机系统的硬件组成 3. 面向存储器的双总线结构 双总线结构如图1.10所示。 I/O接口 I/O接口
2021年吉林大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)
2021年吉林大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、某计算机主存空间为4GB，字长为32位，按字节编址，采用32位定长指令字格式。
若指令按字边界对齐存放，则程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）的位数至少分别是（）。
A.30，30B.30，32C.32，30D.32，322、某指令系统有200条指令，对操作码采用固定长度二进制编码时，最少需要用（）A.4B.8C.16D.323、假设寄存器的内容为00000000，若它等于-128，则该机器采用了（）。
A.原码B.补码C.反码D.移码4、在定点机中执行算术运算时会产生溢出，其根本原因是（）。
A.主存容量不够B.运算结果无法表示C.操作数地址过大D.栈溢出5、float类型（即IEEE754标准中的单精度浮点数格式）能表示的最大整数是（）。
A.2126-2103B.2127-2104C.2127-2105D.2128-21046、连续两次启动同一存储器所需的最小时间间隔称为（）。
A.存储周期B.存取时间C.存储时间D.访问周期7、对36位虚拟地址的页式虚拟存储系统，每页8KB，每个页表项为32位，页表的总容量为（）。
A.1MBB.4MBC.8MBD.32MB8、假定机器M的时钟频率为200MHz，程序P在机器M上的执行时间为12s。
对P优化时，将其所有乘4指令都换成了一条左移两位的指令，得到优化后的程序P。
若在M上乘法指令的CPl为102，左移指令的CPl为z，P的执行时间是P”执行时间的1.2倍，则P中的乘法指令条数为（）。
A.200万B.400万C.800万D.1600万9、某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。
该机的MIPS数是（）。
A.100B.200C.400D.60010、控制总线主要用来传送（）。
I.存储器和1/O设备的地址码II.所有存储器和I/O设备的时序信号III.所有存储器和1/O设备的控制信号IV.来自I/O设备和存储器的响应信号A.II、IIIB. I，III，IVC. III，IVD.II，III. IV11、在下面描述的PCI总线的基本概念中，不正确的表述是（）。
吉林大学计算机组成原理_视频配套_课件
吉林大学计算机组成原理_视频配套_课件一、概述吉林大学计算机组成原理课程是计算机科学与技术专业的重要课程之一，旨在帮助学生深入了解计算机系统的基本原理、计算机硬件的组成以及计算机系统的设计与实现。
本课件作为该课程的配套资料，旨在帮助学生更好地理解和掌握计算机组成原理的相关知识。
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的基础课程之一，它涉及到计算机系统的各个方面，包括计算机硬件、软件、操作系统等。
在现代社会，计算机技术已经渗透到各个领域，成为各行各业不可或缺的一部分。
掌握计算机组成原理的知识对于从事计算机科学、信息技术、电子信息等领域的工作具有重要的实际意义。
本课件以视频形式呈现，通过生动的讲解和演示，帮助学生更好地理解和掌握计算机组成原理的核心内容。
课件中涵盖了计算机的基本组成、处理器架构、存储器系统、总线与接口技术、输入输出系统等方面的内容，全面涵盖了计算机组成原理的核心知识点。
课件结合实际案例和实践应用，帮助学生更好地理解相关知识和技能的应用场景。
通过本课程的学习，学生将掌握计算机系统的基本原理和硬件组成，具备计算机系统设计和实现的基本能力。
这对于后续学习计算机系统其他课程以及从事相关领域的工作具有重要的基础作用。
本课件还可以作为计算机专业学生的自学资料，帮助学生自主掌握计算机组成原理的核心知识。
1. 介绍吉林大学计算机组成原理课程的重要性和目标。
吉林大学计算机组成原理课程是一门介绍计算机硬件结构和工作原理的重要课程。
其重要性在于为学生提供了深入理解计算机系统的基础知识和核心技术的基础，帮助学生建立计算机系统的整体概念，掌握计算机硬件的基本组成、工作原理和设计方法。
在当前信息技术迅猛发展的时代背景下，掌握计算机组成原理的知识对于从事计算机科学、软件工程、电子信息工程等相关领域的工作具有重要的实际意义。
该课程的教学目标旨在培养学生的计算机系统分析和设计能力，使学生掌握计算机硬件的基本组成和层次结构，理解各组成部分的功能、性能指标及相互关系。
吉林大学2020大作业-2计算机组成原理
吉林大学2020大作业-2计算机组成原理
1.子块放置技术的基本思想是什么？
把一个Cache块划分为若干个小块，称为子块。
为每一个子块赋一位有效位，用于说明该子块中的数据是否有效。
失效时只从下一级存储器调入一个子块。
2.何谓微命令、微操作、微指令、微周期？
答：1)微命令：微命令是构成控制信号序列的最小单位。
通常是指那些直接作用于部件或控制门电路的控制命令。
2)微操作：由微命令控制实现的最基本的操作称为微操作。
3)微指令：以产生一组微命令，控制完成一组微操作的二进制编码字称为微指令。
微指令存放在控制存储器中。
一条微指令通常控制实现数据通路中的一步操作过程。
4)微程序：一系列微指令的有序集合称为微程序。
若干条有序的微指令构成的微程序，可以实现相应的一条机器指令的功能。
3.某计算机有如下部件：
ALU,移位寄存器，指令寄存器IR,
主存储器M,主存数据寄存器MDR,
主存地址寄存器MAR,通用寄存器Ro~R3,
暂存器C和D.
试将各逻辑部件组成一个数据通路，并标明数据流动方向。
2021年吉林大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷B(有答案)
2021年吉林大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、关于LRU算法，以下论述正确的是（）。
A.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最长且未被引用的块B.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最短且未被引用的块C.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最长且仍在引用的块D.LRU算法替换掉那些在Cache中驻留时间最短且仍在引用的块2、访问相联存储器时，（）A.根据内容，不需要地址B.不根据内容，只需要地址C.既要内容，又要地址D.不要内容也不要地址3、float型数据通常用IEEE754标准中的单精度浮点数格式表示。
如果编译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中，且x=-8.25，则FR1的内容是（）。
A.C1040000HB.C2420000HC. C1840000HD.CIC20000H4、为了表示无符号十进制整数，下列哪些是合法的8421BCD码？（）I.01111001 Ⅱ.11010110 Ⅲ.00001100 Ⅳ.1000010lA.I、IⅡB.Ⅱ、ⅢC.I、ⅣD.I、Ⅱ、Ⅲ5、若x=103，y=-25，则下列表达式采用8位定点补码运算时，会发生溢出的是（）。
A.x+yB.-x+yC.x-yD.x-y6、在下面描述的PCI总线的基本概念中，不正确的表述是（）。
A.PCI总线支持即插即用B.PCI总线可对传输信息进行奇偶校验C.系统中允许有多条PCI总线D.PCI设备一定是主设备7、在链式查询方式下，若有N个设备，则（）。
A.只需一条总线请求线B.需要N条总线请求线C.视情况而定，可能一条，也可能N条D.以上说法都不对8、下列描述中，正确的是（）。
A.控制器能理解、解释并执行所有指令以及存储结果B.所有数据运算都在CPU的控制器中完成C.ALU可存放运算结果D.输入、输出装置以及外界的辅助存储器称为外部设备9、下列部件中，CPU存取速度由慢到快的排列顺序正确的是（）。
吉林大学计算机体系结构第3章
入 求阶差
△t
对阶 △t
尾数相加 △t
出 规格化
△t
6. 流水线的工作过程常采用时空图的方法来描述 • 时空图从时间和空间两个方面描述了流水 线的工作过程。时空图中，横坐标代表时 间，纵坐标代表流水线的各个段。 • 4段指令流水线的时空图
空间
存结果
123456
执行 译码
123456
5
1 23 4 5 6
• 按队列方式工作。 • 只要指令缓冲站不满，它就自动地向主存控制器
取指令请求，不断地预取指令。
• 指令分析部件
• 每分析完一条指令，就自动向指令缓冲站发 出取下 一条指令的请求。指令取出之后就把 指令缓冲站中的该指令作废。
• 指令缓冲站中存放的指令的条数是动态变化 的。
• 两个程序计数器
• 先行程序计数器PC1：用于从主存预取指 令；
• 先行：因为对于正在执行的指令来说，先行 读数站中的操作数是先行取出的。
3.1 重叠执行和先行控制
• 先行读数站每个存储单元由3部分组成： 先行地址字段、先行操作数字段、标志字段
• 每当从指令分析部件接收有效地址时，将之放入先 行地址字段，并将地址有效标志置位。
• 等到该单元成为队列的第一项时，先行读数站会用 该地址向主存发出读请求，把取来的操作数放入该 单元的先行操作数字段，同时将数据有效标志置位 。
在标量处理机和向量处理机中广泛采用 了流水线技术。
本章主要介绍流水线技术原理和性能分 析，以及实现中要解决的问题和方法，进而讲述先 进的流水技术和向量处理机、向量流水线结构。
3.1 重叠执行和先行控制
3.1.1 重叠执行
• 将一条指令的执行过程分为三个阶段
取指令
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1.1 计算机系统简介
一、 计算机的软硬件概念
1. 计算机系统
计 硬件 计算机的实体，
算
如主机、外设等
机
系
统 软件 由具有各类特殊功能
的信息（程序）组成
1.1
系统软件 用来管理整个计算机系统
语言处理程序
MAR MDR
主存储器
存储字 存储单元中二进制代码的组合 存储字长 存储单元中二进制代码的位数
每个存储单元赋予一个地址号
按地址寻访
(1)存储器的基本组成
1.2
存储体
MAR MDR
主存储器
MAR 存储器地址寄存器
反映存储单元的个数
MDR 存储器数据寄存器
反映存储字长
设 MAR = 4 位
MDR = 8 位 存储单元个数 16 存储字长 8
冯·诺依曼计算机硬件框图
1.2
存放数据 将信息和转程换序成机 器能识别的形式
存储器
算将术结运果算转换成 逻人辑们运熟算悉的形式
输入设备
运算器
输出设备
控制器
指挥程序 运行
冯·诺依曼计算机硬件框图
1.2
输入设备
存储器 运算器
输出设备
控制器
二、计算机硬件框图
1.2
1. 以存储器为中心的计算机硬件框图
第２章 计算机的发展及应用
2.1 计算机的发展史 2.2 计算机的应用 2.3 计算机的展望
系统总线
CPU
第２篇 计算机系统的硬件结构
ห้องสมุดไป่ตู้.4 本书结构
计算机
存储器 I/O
系统总线
CPU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
寄存器
第３篇 CPU
1.4 本书结构
计算机
存储器 I/O
系统总线
CPU
第４篇 CU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
寄存器
控制单元
排队 逻辑
寄存器 和解码器
控制 存储器
+
x5 5!
-
x7 7!
+
x9 9!
-
…
√x =
1 2
(
yn +
x yn
)
(
n
=
0,
1,
2,
…)
• 编制解题程序
程序 —— 运算的 全部步骤
指令 —— 每 一个步骤
1.2
2.计算机的解题过程
1.2
(1)存储器的基本组成
存储体
存储体 – 存储单元 – 存储元件 （0/1） 大楼 – 房间 – 床位 （无人/ 有人） 存储单元 存放一串二进制代码
1.2
以存数指令为例
CPU
…5
存储体
ACC MQ
6
ALU
CU
IR
控制
27 3 9
I/O 设
单元 PC 1 MAR MDR
备
X
4
运算器
控制器
主存储器 8
(5) ax2 + bx + c 程序的运行过程
1.2
• 将程序通过输入设备送至计算机 • 程序首地址 PC • 启动程序运行 • 取指令 PC MAR M MDR IR ,(PC )+ 1 PC • 分析指令 OP(IR) CU • 执行指令 Ad(IR) MAR M MDR ACC
…
• 打印结果 • 停机
1.3 计算机硬件的主要技术指标
1.机器字长 CPU 一次能处理数据的位数
与 CPU 中的 寄存器位数 有关
2.运算速度
主频
n
吉普森法 TM = i =1 fi ti MIPS 每秒执行百万条指令
CPI 执行一条指令所需时钟周期数
FLOPS 每秒浮点运算次数
3.存储容量 存放二进制信息的总位数 1.3
主存容量 辅存容量
存储单元个数 ×存储字长
如 MAR MDR 容量
10
8 1 K×8位
16 32 64 K×32位
字节数 如
1K = 210
213 = 1 KB 221 = 256 KB
1B = 23b
字节数
80 GB
1GB = 230b
1.4 本书结构
计算机
第１篇 概论
1.4 本书结构
计算机
存储器 I/O
IR PC
PC 存放当前欲执行指令的地址， 具有计数功能（PC）+ 1 PC
IR 存放当前欲执行的指令
(4)主机完成一条指令的过程
1.2
以取数指令为例
CPU
…5
存储体
ACC MQ
6
ALU
CU
IR
控制
27 3 8
I/O 设
单元 PC 1 MAR MDR
备
X
4
运算器
控制器
主存储器 9
(4)主机完成一条指令的过程
虚拟机器 M4
虚拟机器 M3
软 件 虚拟机器 M2
硬 实际机器 M1 件
微程序机器 M0
用编译程序翻译 成汇编语言程序
用汇编程序翻译 成机器语言程序
1.1
用机器语言解释操作系统
用微指令解释机器指令
由硬件直接执行微指令
三、计算机体系结构和计算机组成 1.1
有无乘法指令
计算机 程序员所见到的计算机系统的属性 体系结构 概念性的结构与功能特性
（指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理）
计算机 组成
实现计算机体系结构所体现的属性
（具体指令的实现）
如何实现乘法指令
1.2 计算机的基本组成
一、冯·诺依曼计算机的特点
1. 计算机由五大部件组成 2. 指令和数据以同等地位存于存储器，
可按地址寻访 3. 指令和数据用二进制表示 4. 指令由操作码和地址码组成 5. 存储程序 6. 以运算器为中心
软
操作系统 服务性程序
件
数据库管理系统
网络软件
应用软件 按任务需要编制成的各种程序
2. 计算机的解题过程
1.1
高级语
目标
结果
言程序
翻译 程序 运行
计算机
二、计算机系统的层次结构
1.1
高级语言 汇编语言 操作系统 机器语言 微指令系统
虚拟机器 M3 虚拟机器 M2
虚拟机器 实际机器 M1 微程序机器 M0
计算机组成原理
第２版
唐朔飞
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
第１章 计算机系统概论 第２章 计算机的发展及应用 第３章 系统总线 第４章 存储器 第５章 输入输出系统 第６章 计算机的运算方法 第７章 指令系统 第８章 CPU 的结构和功能 第９章 控制单元的功能 第10章 控制单元的设计
第１章 计算机系统概论
控制器
数据 输入设备
程序
存储器
计算 输出设备
结果
运算器
2.现代计算机硬件框图
1.2
运算器 ALU
CPU
控制器 CU 存储器 主存
辅存
输入设备
输出设备
主机 硬件
I/O设备
主机
主 存
CPU
ALU
CU
I/O
设备
三、计算机的工作步骤
1.上机前的准备
• 建立数学模型
• 确定计算方法
sin x = x -
x3 3!
(2)运算器的基本组成及操作过程 1.2
ACC MQ ALU
X
运算器
ACC
MQ
加法 被加数 和
被减数 减法 差
乘法
乘积高位
乘数 乘积低位
被除数
除法 余数
商
X 加数 减数 被乘数 除数
(3)控制器的基本组成
1.2
完成 取指令 PC
CU
一条 分析指令 IR 取指 访存 指令 执行指令 CU 执行 访存