2018年上海大学计算机工程与科学学院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 在一个进程的执行过程中，是否其所有页面都必须处在主存中？
【答案】在有虚拟存储管理系统中，程序不是一次整体装入内存才运行，所以不是所有页面都必须处在主存中， 而是根据程序的局部性，有的页面在主存，有的页面在辅存。
2． 说明总线结构对计算机系统性能的影响。
【答案】总线结构对计算机系统的性能影响有以下四点：
（1）简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的
由总线规范给出了传输线或信号的规定，并对存储器、设备和
的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。
（2）简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。
（3）系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充 仅仅需要按总线标准设计一些新插件，插件插入机器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于查错。
（4）系统更新性能好。存储器、接口等都是按总线规约挂到总线上的，故只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，对系统进行更新，且这种更新只需更新需要更新 的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。
3． 为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件? 实现这种转化的媒介是什么？
【答案】软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件原因如下：
（1）容量大、价格低、体积小、可改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质基础。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成固件。就它的功能来说，固件是软件，但从形态来说，固件又是硬件。
（2）目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这又为扩大指令的功能提供了相应的物质基础。因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。
（3）任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。
实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及
4． 段式虚拟存储器对程序员是否透明？请说明原因。
【答案】虚拟管理是由软件（操作系统）和硬件共同完成，由于软件的介入，虚存对实现存储管理系统程序不透 明。而段是按照程序的自然分界划分的长度可以动态改变的区域。通常，程序员把子程序、操作数和常数等不同 类型的数据划分到不同的段中，并且每个程序可以有多个相同类型的段。由于分段是由程序员完成的，所以段式 虚拟存储器对程序员而言不是透明的，但虚存到实存的地址映射是由系统软件辅助完成的，故对应用程序而言， 段是虚拟存储器是“半透明”的。
5． 数字计算机有哪些主要应用？
【答案】数字计算机的主要应用有：科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
二、分析题
6． 某计算机系统的内存储器由cache 和主存构成，cache 的存取周期为45ns , 主存的存取周期为200ns 。已知在一段给定的时间内，CPU 共访问内存4500次，其中340次访问主存。问：
（1）cache 的命中率是多少？
（2）CPU 访问内存的平均时间是多少纳秒？
（3）cache-主存系统的效率是多少？
【答案】（1）cache 的命中率
（2）CPU 访存的平均时间
（3）cache-主存系统的效率
7． 通道有几种类型？简述其特点。
【答案】（1）选择通道
又称高速通道，在物理上可接多个设备，但逻辑上只能接一个设备，主要用于连接高速外设。但外设的辅助操作时间长，此期间内通道处于等待状态，利用率不高。
（2）数组多路通道
不仅在物理上可接多个设备，逻辑上也可接多个设备。既保留了选择通道高速传送数据的优点，又充分利用了控制性操作的时间间隔为其他设备服务，通道效率充分得到发挥。
（3）字节多路通道
主要用于连接大量低速设备。物理上、逻辑上均可连接多个设备。不仅允许多个设备同时操作，也允许它们同时进行传输型操作。各设备与通道间的数据传送以字节为单位交替进行。
8． CPU 执行一段程序时，cache 完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知cache 存取周期为50ns , 主存为250ns ，求cache-主存系统的效率和平均访问时间。
【答案】cache 的命中率
cache-主存系统效率e 为
平均访问时间为
9． 浮点数四则运算的基本公式如下：
其中
.
算器的逻辑结构图。
【答案】浮点乘法和除法相对来说比较简单，因为尾数和阶码可以独立处理：浮点乘法只需对尾数作定点乘和阶码作定点加，而浮点除法只需对尾数作定点除和阶码作定点减即可。不论乘法和除法，需将结果规格化。
浮点加减法较复杂，原因在于尾数相加或减之前必须对阶。为此，将较小的阶码X 。
对应的尾数
（1）计算
（2）将
（3）计算
（4）将结果规格化。
图为浮点运算器的结构图。该运算器由两个相对独立的定点运算器组成。阶码部件只进行加、减操作，
实现对阶（求阶差）和阶码加减法操作
部件完成。寄存器尾数部分可进行加、减、乘、除运算，并与阶码部件协同完成对阶和规格化等功能。尾数的加、减由加法器完成，尾数乘除由高速乘除和积商寄存器本身具有移位功能，以便完成对阶和规格化等操作。 移右移位以得到一个新的尾数
.
这样就能与进行运算。因此浮点加减法需要四步运算： （定点减法）； 位以形成. （定点加法或减法）； 试画出浮点运
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