吉林大学2015级计算机组成原理复习题二

二班计组题

选择题（32分）

1.某程序在处理器上运行时长为20秒，经过优化之后，使其编译产生的指令数量是以前的50%，同时使CPI增加为原来的1.2倍，请问此程序在之后的编译程序中运行速度是多少 ( B ) A.20×1.2/50% B.20×50%×1.2 C.20×50%/1.2 D.20×1.2

2.如果计算机A运行一个程序只需要5秒 B需要10秒，求A比B快多少（B） A.1倍 B.2倍 C.1.5倍 D.无法计算

3.计算机操作的最小单位是（A） A.时钟周期 B.指令周期

C.CPU周期 D.微指令周期

4.下面哪个不是寻址方式（D） A 寄存器寻址 B 立即数寻址 C 基址寻址 D 机械寻址

5.下面这个32位二进制补码数对应的十进制数是多少（A） 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 0010（2）

A.-46（10） B.-210

（10） C.-45（10） D.4294967250（10）

6.将oxab20转成十进制（B） A.753 B.683 C.572 D.623

7.下列哪条指令在发生溢出时不会产生异常（B） A.加法

B.无符号加法 C.减法

D.立即数加法

8.假设只能存储4个十进制有效数字和2个十进制指数，用科学计数法表示的两个数相加为9.99910?10?1.61010?10为：（C） A.10.01510

1-1B.1.001510?10 C.1.00210?10 D.1.00210?10

9.单精度浮点数的取值范围是（B） A.00000000-11111111 B.00000001-11111110 C.000000000-111111111 D.000000001-111111110

10.指令寄存器的作用是（B）

A.保存当前指令的地址 B.保存当前正在执行的指令 C.保存下一条指令 D.保存上一条指令

11.直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序（C）

A.直接、立即、间接 B.直接、间接、立即 C.立即、直接、间接 D.立即、间接、直接

12.对于一个简单的数据通路，在执行R型指令时，每条指令寄存器堆的操作是（B）

A.读入两个数据字，每个数据字寄存器堆输入一个要读的寄存器号，输出一个结果

B.读入两个个数据字，写入一个数据字；读时每个数据字寄存器堆输入一个要读的寄存器号，输出一个结果，写时输入一个要读的寄存器号和一个数据。

C.读入两个个数据字，写入一个数据字；读时每个数据字寄存器堆输入一个要读的寄存器号和一个数据，输出一个结果，写时输入一个要读的寄存器号和一个数据

D.读入两个个数据字，写入一个数据字；读时每个数据字寄存器堆输入一个数据，输出一个结果，写时输入一个要读的寄存器号

【考点：R型指令在数据通路建立时和寄存器堆的关系】

13.一个cache之中有32个块，每块的大小为32字节，那么字节地址83232将会被映射到cache的哪一块（C） A.7 B.8 C.9 D.10

解析：字节地址为83232，则其对应的块地址为83232/32=2601 对应块号即为(2601 mod 32 )=9

14.假设一个直接映射的cache。有16kiB的数据，块的大小是4个字，地址32位，那么该cache总共需要（D）位 A 128

122B 160 C 146 D 147

解析：16kiB = 4096 =2 ^12字块大小 4个字，共用1024个块 共有4*32 = 128 位数据，标记域：32-10-2-2 = 18，有效位：1 所以共有128+18+1 = 147（位） 15.已知下列虚拟存储器系统参数 虚拟地址（位）：32 页大小：4kiB PTE大小：4字节 物理DRAM ：16GIB

对于一个单级页表，需要多少页表项，存放页表需要物理存储器（A） A.2^20,2^22 B.2^30,2^32 C.2^16,2^18 D.2^32,2^34

解析：页表项数=2^32/2^12 = 2^20，页表容量=2^20*4/1=2^22 16.多个处理器上运行一个作业使用术语（C） A.任务级并行 B.数据级并行 C.并行处理程序 D.进程级并行 简答题（18分）

17.cpu时间可以用什么方法计算？（3分） 答：cpu时钟周期数×时钟周期时间 指令数×cpi×时钟周期时间 18.寄存器的功能是什么？ 答：寄存器在运算时用于保存运算数据和中间运算结果，以提高运算数度。此外，寄存器还可以存放指令、指令地址、程序运行状态等。寄存器还可以作为数据缓存。

19.两个规格化浮点数求和、差，最后对结果规格化时能否确定右规的次数？能否确定需要左规的次数？

答：两个n位数相加、减，其和、差最多为n+1位，因此可能需要右规，但右规最多一次。由于异号数相加或同号数相减，其和、差的最少位无法确定，因此左规次数也无法确定，但次数最多不会超过尾数的字长，即n次 20.当遇到什么情况时，流水线会受阻,举例说明 流水线受阻一般有三种情况

(1)在指令重叠执行过程中，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，发生资源冲突。如在同一时间，几条重叠执行的指令分别要取指令、取操作数和存结果，都需要访存，就会发生访存冲突

(2)在程序的相邻指令之间出现了某种关联，如当一条指令需要用到前面指令的执行结果，而这些指令均在流水线中重叠执行，就会引起数据相关

(3)当流水线遇到分支指令时，如一条指令要等前一条(或几条)指令作出转移方向的决定后，才能进入流水线时，便发生控制相关。

21.主存的基本组成由哪些部分？各部分的主要功能是什么？ 答：主存储器的基本组成：

（1）存储信息的存储体。一般是一个全体基本存储单元按照一定规则排列起来的

存储阵列。存储阵列是存储器的核心。

（2）信息的寻址机制。地址寄存器和地址译码器。地址译码器完成地址译码， 地址寄存器具有地址缓冲功能。

（3）存储器数据寄存器MDR。在数据传送中科院起数据缓冲作用。 （4）写入信息需要的能源，即写入线路，驱动器等。

（5）读出所需的能源和读出放大器，即读出线路，读驱动器和读出放大器。 （6）存储器控制部件。包括主存序列时序线路，时钟脉冲电路，读逻辑控制电路，

写或重写逻辑控制线路以及动态存储器的定时刷新线路等，这些线路总称为存储器控制部件

22.简要概括硬件多线程及其两种实现方法 答：

硬件多线程：在线阻塞时处理器可切换到另一线程的实现，支持多个线程以重叠方式共享处理器的功能单元。 方法一：

细粒度多线程：在每条指令执行后都进行线程切换，结果就是在多个线程之间交叉执行。 方法二：

粗粒度多线程：仅在高开销阻塞时才进行线程切换，如二级缓存缺失。 计算题（50分）

23.SPEC CPU 2006的基准程序在AMD Barcelona处理器执行的总指令数为2.38?1012，执行时间750s，参考时间为9650s。(10分)

1 如果时钟周期时间为0.333ns，求CPI值。(2分)

2 如果基准程序的指令数增加10%，CPI不变，求CPU时间增加多少?(2分) 3 如果基准程序的指令数增加10%，CPI增加5%，求CPU时间增加多少? (2分) 4 假设开发了一款新的AMD Barcelona处理器，其工作频率是4GHZ，在其指令集增加了一些新的指令，使指令数目减少了15%，程序的执行时间减少到了70%，求新的CPI。 (2分)

5 在指令数和CPI保持不变的情况下，如果再将CPU时间进一步减少10%，求时钟频率?(原时钟频率为3GHZ) (1分)

6 在指令数保持不变的情况下，如果将CPI降低15%，CPU时间减少20%，求时钟频率?(原时钟频率为3GHZ) (1分) 答：

1 CPI=CPU时间/(指令数?时钟周期时间) CPI=750/(2.38?1012?0.333?10-9)

=0.95

2 CPU时间=CPI?指令数?时钟周期时间

CPI和时钟周期时间不变，指令数增加10%，则CPU时间增加10%。 3 CPI和指令数未变时： CPU时间=CPI?指令数?时钟周期时间

CPI和指令数改变后：CPU时间=1.05?CPI?1.1?指令数?时钟周期时间

1.05?1.1=1.155，CPU时间增加15.5%。 4 CPU时间=CPI?指令数/时钟周期频率 CPI=700?4?109/(0.85?2.38?1012)=1.38

5 CPU时间=CPI?指令数/时钟周期频率 时钟周期频率=CPI?指令数/CPU时间

CPU减少后，时钟周期频率=CPI?指令数/(CPU时间?0.9) =原时钟周期频率/0.9 =3.33GHZ 6 时钟周期频率=CPI?指令数/CPU时间 CPU和CPI改变后，

时钟周期频率=0.85?CPI?指令数/(CPU时间?0.8) =原时钟周期频率?0.85/0.8 =3.18GHZ

24.现有下面这条机器指令:00af8020hex (1)写出对应的二进制指令(2分)

解:0000 0000 1010 1111 1000 0000 0010 000

(2)写出对应的类型和汇编语言指令(8分)

解:当31~28位且28~26位都是000时，它是R型指令，所以将上面的二进制指令按照R型指令字段重新排列，即 oprsrtrdshamtfunct

000000 00101 01111 10000 10000 100000

由于5~3位是100，2~0位是000因此该二进制指令为add指令。

rs字段的十进制值是5，rt是15,rd是16，sharmt未使用，这些数字指令分别表示寄存器$a1,$t7和$s0。所以所得的汇编指令是add $s0,$a1,$t7 25.1.下表给出十进制数(共10分)。 a. —1609.5 b. —935.8125

（1）.写出这些十进制数的二进制表达式。采用IEEE754单精度格式。(2分) （2）.写出这些十进制数的二进制表达式。采用IEEE754双精度格式。(2分) （3）.写出这些十进制数的二进制表达式。设采用IBM单精度格式储存（基数为16而不是2，有7位指数位）。(3分) 2. (3分)如下表：

A

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j5tx.html