[考研类试卷]中央处理器模拟试卷5及答案与解析.doc
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1、中央处理器模拟试卷 5 及答案与解析一、单项选择题1 多时钟周期 CPU 设计是指( )。(A)一条指令有一个时钟周期,因而多条指令有多个时钟周期(B)一条指令需多个时钟周期才能执行完(C) CPU 中需要多个加法器才能执行完一条指令(D)多条指令占用一个时钟周期2 在 CPU 的状态寄存器中,若符号标志是“0”,表示运算结果是( )。(A)正(B)负(C)零(D)不一定3 一个单周期处理器,各主要功能单元的操作时间为:指令存储器和数据存储器为03ns;ALU 为 02ns;寄存器文件为 01ns,则该 CPU 的时钟周期最少应该是( )。(A)04ns(B) 03ns(C) 02ns(D)1
2、ns4 在采用微程序控制器的计算机中,一条机器指令是由( )来执行的。(A)一条微指令(B)一条机器指令(C)一段微程序(D)一条微指令和机器指令5 CPU 的设计中,不需要( )。(A)指令寄存器(B)指令译码器(C)数据寄存器(D)地址寄存器6 将微程序存储在 RAM 中的控制器是( )控制器。(A)动态微程序(B)静态微程序(C)毫微程序(D)水平微程序7 相对于微程序控制器,硬布线控制器的特点是( )。(A)指令执行速度慢,指令功能的修改和扩展容易(B)指令执行速度慢,指令功能的修改和扩展难(C)指令执行速度快,指令功能的修改和扩展容易(D)指令执行速度快,指令功能的修改和扩展难8 微
3、程序在计算机中存放的位置是( )。(A)主存储器(B)控制存储器(C)通用寄存器(D)指令寄存器9 指令流水线的说法正确的是( )。(A)指令流水线会把一条指令分解成几条等长的子任务(B)指令流水线中的子任务由统一的功能部件来执行(C)指令流水线中的子任务由专门的功能部件来执行(D)指令流水线中是通过专门的功能部件来缩短执行时间10 流水线中不同功能段的执行时间( )。(A)相等(B)不相等(C)恒为 0(D)与指令周期一致11 流水线中的排空时间是指( )。(A)第一个任务进入流水线到输出流水线的时间(B)任意一个任务进入流水线到输出流水线的时间(C)最后一个任务进入流水线到输出流水线的时间
4、(D)以上说法均不正确12 流水线的主要特点说法不正确的是( )。(A)在流水线中处理的必须是连续任务(B)流水线每一个功能部件后面都要有一个缓冲寄存器,或者锁存器(C)采用流水线的工作的处理机中,要在软件和硬件设计等多方面尽量为流水线提供非连续的任务(D)锁存器的作用是保存本流水段的执行结果,提供给下一个阶段使用13 静态流水线和动态流水线的区别是( )。(A)静态流水线的各段按照同一个功能的连接方式工作(B)当动态流水线的某些段正在实现某种运算时,而另外一些段却在进行另一种运算(C)动态流水线对提高流水线的效率非常有好处(D)以上都是14 线性流水线和非线性流水线的说法中,错误的是( )。
5、(A)线性流水不存在反馈回路(B)非线性流水不存在反馈回路(C)非线性的流水线非常适合进行线性递归运算(D)非线性的流水线中时间长的功能段将成为整个流水线的瓶颈15 下列关于动态流水线说法正确的是( )。(A)动态流水线是指运算操作的并行流水(B)动态流水线是指在同一时间范围内,当某些段正在实现某种运算时,而另外一些段却在进行另一种运算。(C)动态流水线是指指令步骤的并行流水(D)动态流水线是指程序步骤的并行流水16 关于结构相关的说法正确的是( )。(A)资源相关(B)数据冲突(C)控制冲突(D)以上都不对17 解决结构相关的方法中,说法正确的是( )。(A)把遇到数据相关的指令及其后续指令
6、停止一个周期或几个周期,直到数据冲突消失后恢复执行。(B)当前一条指令访存时,后一条指令可以暂时停止一个周期(C)尽早判别是否发生转移,尽早生成转移地址。(D)预取转移成功和不成功两个控制流方向上的目标指令18 在 CPU 中设置相关的专用通路,即不等前一个指令把计算结果写回寄存器组中,下一条指令也不从寄存器组中读取数据,而是直接把前一条指令的 ALU 计算机果作为自己的输入数据开始计算的过程,使得本来需要暂停的操作可以继续执行,这种技术叫做( ) 。(A)数据关联(B)数据连续(C)数据旁路(D)数据持久19 数据旁路技术中,下一条指令的操作数据从( )获取(A)通用寄存器(B)指令寄存器(
7、C)前一条指令的 ALU 计算结果(D)程序状态字寄存器20 控制相关是指( ) 。(A)多条指令在同一时刻争用同一资源而形成的冲突(B)当流水线遇到指令转移和其他改变 PC 值的指令而造成断流时引起的相关(C)在同一个程序中,存在必须等前一条指令执行结束后,才能进行下一条指令的执行(D)在同一个程序中,指令对控制总线占用引起的冲突21 在不增加硬件成本的前提下,选用指令流水线技术必须解决的关键问题是( )。(A)如何增加指令流水线的吞吐量(B)如何尽可能地提高指令流水线的运行效率(C)如何解决指令流水线中的数据相关(D)如何解决指令流水线中的资源相关22 衡量流水线性能的主要指标包括( )。
8、(A)吞吐率(B)加速比(C)效率(D)全部正确23 下面关于流水线吞吐率说法正确的是( )。(A)吞吐率是指在单位时间内流水线执行运算的次数(B)吞吐率是指在单位时间内流水线完成的任务数量(C)吞吐率是指在单位时间内流水线处理冲突的次数(D)吞吐率是指在单位时间内流水线并发的处理量24 流水线吞吐率计算公式的说法正确的是( )。(A)计算吞吐率的主要公式 TP=nT n;n 为完成的任务数,T n 为完成 n 个任务所耗费的时间(B)计算吞吐率的主要公式 TP=nT k;n 为完成的任务数, Tk 为单个任务在后段流水所耗费的时间(C)计算吞吐率的主要公式 TP=kT n;k 为流水线的段数
9、, Tn 为完成 n 个任务所耗费的时间(D)计算吞吐率的主要公式 TP=kT k;k 为流水线的段数,T k 为单个任务在 k段流水所耗费的时间25 流水线上各段时间相同,如果输入的流水线中的任务是连续的理想情况下,一条 k 段线性流水线,完成 n 个任务的时间为( )。假设 T 为时钟周期,那么流水线的吞吐率为( ) 。(A)(k+n 一 1)T,TP=n(K+n)T(B) (k+n)T,TP=n (k+n)T(C) (k+n 一 1)T,TP=n(k+n 一 1)T(D)(k+n)T,TP=n (k+n)T26 流水线上各段时间相同,如果输入的流水线中的任务是连续的理想情况下,一条 k
10、段线性流水线完成 k 个任务,假设 T 为时钟周期, T 为完成 n 个任务使用的时间,T k 为单个任务在 k 段流水线上完成的时间。当输入的任务 n 趋向无穷多时,最大的吞吐率为( ) 。(A)TP max=1T n(B) TPmax=1T n(C) TPmax=1T n(D)以上答案均不正确27 设 T0 为任务顺序完成时间,T k 为 k 段流水完成任务所用的时间,那么加速比为( )。(A)S=T 0T(B) S=TnT 0(C) S=T0T n(D)S=T nT 028 流水线上各段时间相同,如果输入的流水线中的任务是连续的理想情况下,一条 k 段线性流水线完成 n 个任务,流水线的
11、加速比为( ),假设 T 为时钟周期。(A)S=k (k+n 一 1)(B) S=knT(k+n1)(C) S=kn(k+n1)T(D)S=kn (k+n 一 1)29 流水线上各段时间相同,如果输入的流水线中的任务是连续的理想情况下,一条 k 段线性流水线完成 n 个任务,当 n 趋向无穷时,流水线的最大加速比为( ),假设 T 为时钟周期。(A)T(B) k(C) n(D)kT30 关于流水线效率的说法不正确的是( )。(A)流水线的效率就是流水线的设备利用率(B)流水线的效率定义为完成 n 个任务占用的时空区的有效面积与 n 个任务所用时间和 k 个流水段所围成的时空区面积之比(C)当输
12、入的任务 n 趋向无穷多时,最大的加速比为 Smax=1(D)在 k 段流水 n 个任务的情况下,流水线的效率 S=kn(k+n 一 1)31 下列关于超标量技术说法不正确的是( )。(A)在一个时钟周期内一条流水线可以执行一条以上的指令(B)一条指令可以分为多条指令段由不同的电路单元完成(C)超标量通过内置多条流水线来同时执行多个处理器,实质上是以空间换时间(D)超标量流水线是指运算操作并行32 下面关于多核处理器的说法正确的是( )。(A)多核处理器一般是指多芯片多处理器(B)多核的核心通常包括指令部件、算术逻辑部件和单级缓存的处理单元(C)多核处理器一般是指单芯片多处理器(D)对外呈现一
13、个统一工作的单核处理器33 多核处理器面对的挑战不包括( )。(A)多核通信机制(B)多核进程之间的通信机制(C)维持 Cache-致性(D)对软件设计的挑战34 多核处理器的核心部件包括( )。(A)指令部件(B)算术逻辑部件(C)寄存器堆和多级缓存的处理单元(D)以上均是二、简答题35 指令和数据都用二进制代码存放在主存中,CPU 如何区分读出的代码是指令还是数据?36 与单时钟用 CPU 设计相比,指明多时钟周期 CPU 设计的主要特点。三、计算题36 下图是一个简化的 CPU 与主存连接结构示意图(图中省略了所有多路选择器)。其中有一个累加寄存器 AC、一个状态寄存器和其他四个寄存器:
14、主存地址寄存器MAR、主存数据寄存器 MDR、程序计数器 PC 和指令寄存器 IR,各部件及其之间的连线表示数据通路,箭头表示信息传送方向。 要求:37 请写出图中 a、b、c 、 d 四个寄存器的名称。38 简述图中指令从主存取到控制器的过程。39 说明数据从主存取出、运算、写回主存所经过的数据通路(假定数据地址已在MAR 中)。40 下图所示的处理机逻辑框图中,有两条独立的总线和两个独立的存储器。已知指令存储器 IM 最大容量为 16384 字(字长 18 位),数据存储器 DM 最大容量是65536 字(字长 16 位) 。各寄存器均有“ 打入”(R in)和“送出”(R out)控制命
15、令,但图中未标出。 设处理机格式为: 加法指令可写为“ADD X(R 1)”。其功能是(AC 0)+(Ri)+X)AC 1,其中(R i)+X)部分通过寻址方式指向数据存储器,现取 Ri 为 Ri。试画出 ADD 指令从取指令开始到执行结束的操作序列图,写明基本操作步骤和相应的微操作控制信号。中央处理器模拟试卷 5 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 B【试题解析】 多时钟周期 CPU 设计是指一条指令需多个时钟周期才能执行完。【知识模块】 中央处理器2 【正确答案】 A【试题解析】 状态标志寄存器用来存放程序状态字(PSW)。程序状态字的各位表征程序和机器运行的状态,是参与控制程序执行
16、的重要依据之一。它主要包括两部分内容:一是状态标志,如进位标志(C)、结果为零标志 (Z)等,大多数指令的执行将会影响到这些标志位;二二是控制标志,如中断标志、陷阱标志等。符号标志位SF=0,表示为正数,符号标志位 SF=1,表示为负数。【知识模块】 中央处理器3 【正确答案】 D【试题解析】 单周期处理器时钟周期取为“Load”指令的执行时间(最长),它等于读指令存储器(取指) 的时间、读寄存器堆(取形式地址)的时间、ALU(计算有效地址)的时间、读数据存储器(取操作数)的时间与写寄存器堆(将操作数写入目的寄存器)的时间之和,为 1ns。【知识模块】 中央处理器4 【正确答案】 C【试题解析
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