计算机学科专业基础2017 真题档案

假定计算机 M1 和 M2 具有相同的指令集体系结构（ISA），主频分别为 1.5GHz 和 1.2GHz。在M1 和 M2 上运行某基准程序 P，若平均 CPI 分别为 2 和 1，则程序 P 在 M1 和 M2 上运行时间的比值是__。

A. 0.4
B. 0.625
C. 1.6
D. 2.5

某计算机主存按字节编址，由 4 个 64M×8 位的 DRAM 芯片采用交叉编址方式构成，并与宽度为 32 位的存储器总线相连，主存每次最多读写 32 位数据。若 double 型变量 x 的主存地址为 804 001AH，则读取 x 需要的存储周期数是__。

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4

某 C 语言程序段如下：

for (i = 0; i <= 9; i++) {
    temp = 1;
    for (j = 0; j <= i; j++)
        temp *= a[j];
    sum += temp;
}

下列关于数组 a 的访问局部性的描述中，正确的是__。

A. 时间局部性和空间局部性皆有
B. 无时间局部性，有空间局部性
C. 有时间局部性，无空间局部性
D. 时间局部性和空间局部性皆无

下列寻址方式中，最适合按下标顺序访问一维数组元素的是__。

A. 相对寻址
B. 寄存器寻址
C. 直接寻址
D. 变址寻址

某计算机按字节编址，指令字长固定且只有两种指令格式，其中三地址指令 29 条，二地址指令 107 条，每个地址字段为 6 位，则指令字长至少应该是__。

A. 24位
B. 26位
C. 28位
D. 32位

下列关于超标量流水线特性的叙述中，正确的是__。
I. 能缩短流水线功能段的处理时间
II. 能在一个时钟周期内同时发射多条指令
III. 能结合动态调度技术提高指令执行并行性

A. 仅 II
B. 仅 I、III
C. 仅 II、III
D. I、II 和 III

下列关于主存储器（MM）和控制存储器（CS）的叙述中，错误的是__。

A. MM在CPU外，CS在CPU内
B. MM按地址访问，CS按内容访问
C. MM存储指令和数据，CS存储微指令
D. MM用RAM和ROM实现，CS用ROM实现

下列关于指令流水线数据通路的叙述中，错误的是__。

A. 包含生成控制信号的控制部件
B. 包含算术逻辑运算部件（ALU）
C. 包含通用寄存器组和取指部件
D. 由组合逻辑电路和时序逻辑电路组合而成

下列关于多总线结构的叙述中，错误的是__。

A. 靠近CPU的总线速度较快
B. 存储器总线可支持突发传送方式
C. 总线之间必须通过桥接器相连
D. PCI-Express×16采用并行传输方式

I/O指令实现的数据传送通常发生在__。

A. I/O设备和I/O端口之间
B. 通用寄存器和I/O设备之间
C. I/O端口和I/O端口之间
D. 通用寄存器和I/O端口之间

下列关于多重中断系统的叙述中，错误的是__。

A. 在一条指令执行结束时响应中断
B. 中断处理期间CPU处于关中断状态
C. 中断请求的产生与当前指令的执行无关
D. CPU通过采样中断请求信号检测中断请求

已知 f(n)=∑_i=0ⁿ2ⁱ=2ⁿ⁺¹-1=(11…1)₂，计算 f(n) 的 C 语言函数 f1 如下：

int f1(unsigned n){
    int sum=1, power=1;
    for(unsigned i=0; i<=n-1; i++){
        power *= 2;
        sum += power;
    }
    return sum;
}

将 f1 中的 int 都改为 float，可得到计算 f(n) 的另一个函数 f2。假设 unsigned 和 int 型数据都占 32 位，float 采用 IEEE 754 单精度标准。请回答下列问题。
（1）当 n=0 时，f1 会出现死循环，为什么？若将 f1 中的变量 i 和 n 都定义为 int 型，则 f1 是否还会出现死循环？为什么？
（2）f1(23)和 f2(23)的返回值是否相等？机器数各是什么（用十六进制表示）？
（3）f1(24)和 f2(24)的返回值分别为 33 554 431 和 33 554 432.0，为什么不相等？
（4）f(31)=2³²-1，而 f1(31) 的返回值却为 -1，为什么？若使 f1(n) 的返回值与 f(n) 相等，则最大的 n 是多少？
（5）f2(127)的机器数为 7F80 0000H，对应的值是什么？若使 f2(n)的结果不溢出，则最大的 n 是多少？若使 f2(n)的结果精确（无舍入），则最大的 n 是多少？

在按字节编址的计算机 M 上，题 43 中 f1 的部分源程序（阴影部分）与对应的机器级代码（包括指令的虚拟地址）如下图所示。

其中，机器级代码行包括行号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。请回答下列问题。

（1）计算机M是RISC还是CISC？为什么？
（2）f1的机器指令代码共占多少字节？要求给出计算过程。
（3）第20条指令cmp通过i减n-1实现对i和n-1的比较。执行f1(0)过程中，当i=0时，cmp指令执行后，进/借位标志CF的内容是什么？要求给出计算过程。
（4）第 23 条指令 shl 通过左移操作实现了 power *= 2 运算，在 f2 中能否也用 shl 指令实现 power *= 2？为什么？