计算机学科专业基础2020 真题档案

下列给出的部件中，其位数（宽度）一定与机器字长相同的是（ ）。

I. ALU
II. 指令寄存器
III. 通用寄存器
IV. 浮点寄存器

已知带符号整数用补码表示，float型数据用IEEE 754标准表示，假定变量x的类型只可能是int或float，当x的机器数为C800 0000H时，x的值可能是（ ）。

在按字节编址，采用小端方式的32位计算机中，按边界对齐方式为以下C语言结构型变量a分配存储空间：

struct record {
    short x1;
    int x2;
} a;

若a的首地址为2020 FE00H，a的成员变量x2的机器数为1234 0000H，则其中34H所在存储单元的地址是（ ）。

下列关于TLB和Cache的叙述中，错误的是（ ）。

某计算机采用16位定长指令字格式，操作码位数和寻址方式位数固定，指令系统有48条指令，支持直接、间接、立即、相对4种寻址方式。单地址指令中，直接寻址方式的可寻址范围是（ ）。

下列给出的处理器类型中，理想情况下，CPI为1的是（ ）。
I. 单周期CPU
II. 多周期CPU
III. 基本流水线CPU
IV. 超标量流水线CPU

下列关于“自陷”（Trap，也称陷阱）的叙述中，错误的是（ ）。

QPI总线是一种点对点全工同步串行总线，总线上的设备可同时接收和发送信息，每个方向可同时传输20位信息（16位数据+4位校验位），每个QPI数据包有80位信息，分2个时钟周期传送，每个时钟周期传递2次。因此，QPI总线带宽为：每秒传送次数×2B×2。若QPI时钟频率为2.4GHz，则总线带宽为（ ）。

下列事件中，属于外部中断事件的是（ ）。
I. 访存时缺页
II. 定时器到时
III. 网络数据包到达

外部中断包括不可屏蔽中断（NMI）和可屏蔽中断，下列关于外部中断的叙述中，错误的是（ ）。

若设备采用周期挪用DMA方式进行输入和输出，每次DMA传送的数据块大小为512字节，相应的I/O接口中有一个32位数数据缓冲寄存器。对于数据输入过程，下列叙述中，错误的是（ ）。

有实现 x×y 的两个 C 语言函数如下：

unsigned umul(unsigned x, unsigned y) { return x * y; }
int imul(int x, int y) { return x * y; }

假定某计算机 M 中 ALU 只能进行加减运算和逻辑运算。请回答下列问题。

1）若 M 的指令系统中没有乘法指令，但有加法、减法和位移等指令，则在 M 上也能实现上述两个函数中的乘法运算，为什么？
2）若 M 的指令系统中有乘法指令，则基于 ALU、位移器、寄存器以及相应控制逻辑实现乘法指令时，控制逻辑的作用是什么？
3）针对以下三种情况：①没有乘法指令；②使用 ALU 和位移器实现乘法指令；③使用阵列乘法器实现乘法指令，函数 umul() 在哪种情况下执行时间最长？哪种情况下执行时间最短？说明理由。
4）n 位整数乘法指令可保存 2n 位乘积，当仅取低 n 位作为乘积时，结果可能溢出。当 n=32、x=2³¹-1、y=2 时，带符号整数乘法指令和无符号整数乘法指令得到的 x× y 的 2n 位乘积分别是什么（用十六进制表示）？函数 umul() 和 imul() 的返回结果是否溢出？对于无符号整数乘法运算，当仅取乘积的低 n 位作为乘法结果时，如何用 2n 位乘积进行溢出判断？

假定主存地址为32位，按字节编址，指令Cache和数据Cache与主存之间均采用8路组相联映射方式，直写（Write Through）写策略和LRU替换算法，主存块大小为64B，数据区容量各为32KB。开始时Cache均为空。请回答下列问题。
1）Cache每一行中标记（Tag）、LRU位各占几位？是否有修改位？
2）有如下C语言程序段：

for (k = 0; k < 1024 ; k++)
    s[k] = 2 * s[k];

若数组s及其变量k均为int型，int型数据占4B，变量k分配在寄存器中，数组s在主存中的起始地址为0080 00C0H，则该程序段执行过程中，访问数组s的数据Cache缺失次数为多少？
3）若CPU最先开始的访问操作是读取主存单元0001 0003H中的指令，简要说明从Cache中访问该指令的过程，包括Cache缺失处理过程。