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经济学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）

1.在计算机系统中，采用二进制的主要原因不包含以下哪项？（）

A.实现简单，只有0和1两个状态，容易用物理器件表示。

B.运算规则简单，便于进行加法运算。

C.逻辑运算方便，符合逻辑代数的基础。

D.可以减少器件的复杂度和成本。

2.在补码表示法中，[X]补=11111010，则[X]原和[X]反分别等于？（）

A.10000110,00000101

B.10000110,11111010

C.01110101,10000101

D.01110101,11111010

3.浮点数(-13.75)10用8位单精度二进制补码浮点数表示（假设阶码3位，尾数5位，阶符1位，尾数符号位Implicit1），其尾数部分（含符号位）的二进制表示为？（）

A.11010

B.01110

C.10110

D.01011

4.某计算机的存储器地址线有20根，其直接寻址能力为？（）

A.16MB

B.64KB

C.1MB

D.4GB

5.采用全相联映射方式的Cache，若Cache容量为16KB，主存容量为1MB，字长为32位，则主存地址需要几位才能访问Cache？（）

A.16

B.20

C.22

D.25

6.在Cache命中时，CPU访问Cache的时间大约为几十纳秒，而访问主存的时间大约为几百纳秒。为了提高CPU的利用率，引入Cache的主要目的是？（）

A.完全替代主存。

B.存储操作系统。

C.提高内存访问速度，减少CPU等待时间。

D.增加主存的容量。

7.指令系统中，采用立即寻址方式时，指令的操作数直接包含在指令代码中。这种寻址方式的缺点是？（）

A.指令长度不固定。

B.可能引入数据冒险。

C.只能用于加载常量。

D.影响指令执行速度。

8.在硬布线控制器和微程序控制器中，下列说法正确的是？（）

A.硬布线控制器执行速度更快，但灵活性高。

B.微程序控制器执行速度更慢，但结构简单。

C.硬布线控制器通过逻辑门电路实现，微程序控制器通过存储器实现。

D.两者在实现原理和性能上没有本质区别。

9.CPU中的程序计数器（PC）主要用于？（）

A.存储当前正在执行的指令的操作数。

B.存储当前正在执行的指令的地址。

C.存储下一条将要执行的指令的操作码。

D.存储程序运行的中间结果。

10.总线系统中，用于连接高速设备（如显卡、网卡）并允许它们直接与主存交换数据的总线通常是？（）

A.数据总线

B.地址总线

C.控制总线

D.系统总线/扩展总线

二、简答题（每小题5分，共20分）

1.简述原码、反码、补码三种表示法在表示负数时的区别和主要优缺点。

2.什么是存储器层次结构？简述其主要原因和带来的好处。

3.什么是总线？总线通常包含哪几种类型？各有什么特点？

4.CPU主要由哪些主要部件组成？它们各自的功能是什么？

三、计算题（每小题10分，共30分）

1.某计算机采用直接映射方式Cache，Cache块大小为32位，Cache容量为128字，主存容量为32KB，字长为16位。当CPU访问主存地址为HFFC8A6时，计算：

(1)主存地址中，哪几位用作块号？哪几位用作块内地址？

(2)该地址对应的Cache块号是多少？

(3)如果该块在Cache中命中，请给出从主存地址HFFC8A6读取数据到Cache的地址转换过程。

2.已知某CPU数据通路如右图所示（此处省略图示），其中M为存储器，ALU为算术逻辑单元，PC为程序计数器，IR为指令寄存器，MAR为存储器地址寄存器，MDR为存储器数据寄存器，寄存器间数据传递由相应的门控信号控制（如Wen表示写使能）。假设当前要执行的指令是“ADDR1,R2”（将寄存器R1和R2的内容相加，结果存回R1），且R1和R2的地址已在IR中指定。请简述执行该指令的主要步骤（至少包括取指令、取操作数、执行运算、写回结果四个阶段