微处理器与嵌入式系统设计（杨红宇）(电子科技大学) 中国大学mooc慕课答案2024版 m99523

第一章 计算机系统的结构组成与工作原理 第一章测验

1、 下列不属于冯•诺依曼体系结构定义的计算机硬件组成部分的是（ ）。

答案: Cache

2、 计算机的软硬件分层模型中，包括1指令系统，2数字逻辑电路，3操作系统，4MOS管，5应用软件等，从低往上的层次排列顺序是（ ）。

答案: 42135

3、 下列属于计算机系统硬件的是（ ）。

答案: 异常事件处理电路;
输入/输出设备;
内存条

4、 以下被公认为计算机基本体系架构的是（ ）。

答案: 冯.诺依曼计算机

5、 下列部件属于计算机外设的是（ ）。

答案: 硬盘;
U盘

6、 计算机的工作归根结底是在（ ）部件的作用下进行的。

答案: 控制器

7、 微处理器中，控制器的主要任务是实现（ ）。

答案: 指令的译码

8、 处理器芯片能够直接理解并执行的是（ ）。

答案: 机器语言源程序

9、 微处理器执行指令的过程包括1生成程序指针，2读存储器中的指令，3送出存储器单元的地址，4存储器的地址译码，5输出指令执行所需的控制信号，6指令译码等。指令执行的过程应该是（ ）。

答案: 134265

10、 和冯•诺依曼结构相比，哈佛结构最本质的特点是（ ）。

答案: 增加了一套独立的存储器及相关操作总线;
指令存储和数据存储分开，使用两套独立总线访问

11、 计算机系统的存储器按照所处位置不同，有1片内cache，2片外cache，3寄存器，4主存储器，5辅助存储器，按访问速度从高到低的顺序应该是（ ）。

答案: 31245

12、 相对于非流水线计算机，流水线计算机速度更快的根本原因是（ ）。

答案: 流水线计算机中有更多独立部件能够并行执行不同的功能;
流水线计算机中各段的部件能够并行工作

13、 按照Flynn分类法，以多核处理器芯片为基础的计算机架构不可能属于（ ）。

答案: 单指令单数据

14、 根据Flynn分类法，传统的冯•诺依曼计算机对应的是（ ）结构。

答案: SISD

15、 通常我们说的系列机指的是具有相同（ ）的计算机。

答案: 体系结构

16、 设某微处理器地址总线宽度为32位，则可推断其数据总线的宽度为（ ）。

答案: 与地址总线没有必然联系

17、 下列属于超标量微处理器特点的是（ ）。

答案: 内部含多条指令流水线（部件）;
内部可含有多条指令流水线和多个执行部件，CPI有可能小于1

18、 计算机系统中的软、硬件在逻辑上具有等效性，提高硬件功能实现的比例将会（ ）。

答案: 提高执行速度

19、 程序计数器PC是CPU内部的一种专用寄存器，其中存放的是（ ）。

答案: 下一条待取指令的存放地址

20、 下面关于理想流水线的说法，不正确的是（ ）。

答案: 流水线的段数越多越好;
流过流水线的指令越多，流水线吞吐率越高

21、 在完成相同运算任务的前提下，一般RISC处理器执行程序的速度优于CISC处理器的主要原因是（ ）。

答案: RISC指令执行所需的平均周期数较少;
RISC更易于使用流水线技术

22、 以下所列提高微处理器系统性能的技术，说法不正确的是（ ）。

答案: 采用流水线结构后每条指令的执行时间明显缩短;
采用流水线结构可以降低每条指令的延迟时间

23、 32位计算机通常是指（ ）。

答案: 数据总线的位数是32位

24、 单纯从理论出发，计算机的所有功能都可以交给硬件实现，也可以采用软硬件相结合来实现。完成同样的功能和任务，纯硬件实现的特点是( )。

答案: 速度快，灵活性适应性差

25、 关于冯·诺依曼计算机中指令流的流向，下述正确的是（ ）。

答案: 存储器到控制器

26、 下列（ ）的宽度通常与CPU字长相同。

答案: 通用寄存器;
系统数据总线;
运算器

27、 MIPS通常用来描述计算机的运算速度，其含义是（ ）。

答案: 每秒执行百万条指令

28、 计算机系统中软硬件在逻辑上是等效的，提高软件功能实现的比例将会( )。

答案: 提高系统灵活性

29、 Cache技术和虚拟存储技术的相同点不包括（ ）。

答案: 均通过硬件技术实现

30、 下列关于冯•诺依曼体系结构的描述，不正确的是（ ）。

答案: 计算机由CPU、总线、存储器、输入设备和输出设备五部分组成

31、 计算机体系结构的Flynn分类法中，目前尚无实际实现机型的是（ ）。

答案: MISD

32、 设计超标量结构时，需要增设多个并行模块的流水线段应该是（ ）。

答案: 执行时间最长的段

作业第二章 微处理器设计技术 第二章作业

1、 一个时钟频率为2.5 GHz的非流水式处理器，其平均CPI是4。此处理器的升级版本引入了5级流水。然而，由于如锁存延迟这样的流水线内部延迟，使新版处理器的时钟频率必须降低到2 GHz。(1) 对一典型程序，新版所实现的加速比是多少？(2) 新、旧两版处理器的MIPS各是多少？
评分规则: （1）对于一个有N条指令的程序来说：非流水式处理器的总执行时间T0=(4N)/(2.510^9) 5级流水处理器的总执行时间T1=(N+5-1)/(2*10^9) 加速比=T0/T1=(3.2N)/(N+4)，N很大时加速比≈3.2
（2）非流水式处理器CPI=4，则其执行速度=2500MHz/4=625MIPS。5级流水处理器CPI=1，则其执行速度=2000 MHz /1=2000 MIPS。

2、 微码体系结构与随机逻辑体系结构有什么区别？
评分规则: （1） 指令集的改变导致不同的硬件设计开销。在设计随机逻辑结构时，指令集和硬件必须同步设计和优化，因此设计随机逻辑的结构比设计微码结构复杂得多，而且硬件和指令集二者中任意一个变化，就会导致另外一个变化。在微码结构中，指令设计通过为微码ROM编写微码程序来实现的，指令集的设计并不直接影响现有的硬件设计。因此，一旦修改了指令集，并不需要重新设计新的硬件。
（1） 从性能上比较随机逻辑在指令集和硬件设计上都进行了优化，因此在二者采用相同指令集时随机逻辑结构要更快一些。但微码结构可以实现更复杂指令集，因此可以用较少的指令完成复杂的功能，尤其在存储器速度受限时，微码结构性能更优。

第二章 微处理器设计技术 第二章测验

1、 CPU 内部用于存放将要执行指令代码的是（ ）。

答案: 指令寄存器

2、 以下不属于CPU内部数据通路的是( )。

答案: 指令译码器;
指令寄存器

3、 指挥运算器进行运算的部件是（ ）。

答案: 控制器

4、 程序计数器PC通常用于（ ）。

答案: 存放待取指的指令地址

5、 微处理器内部标志寄存器（或称为程序状态寄存器）的主要作用是（ ）。

答案: 产生影响或控制某些后续指令所需的标志 ;
反映处理器的状态和ALU运算结果的某些特征

6、 计算机将要执行的程序段（包括代码和数据）应安排在（ ）部件中。

答案: 内存

7、 微程序控制器中，下列说法正确的是（ ）。

答案: 一条机器指令由一段微程序来解释执行

8、 微程序控制器的特点是（ ）。

答案: 控制单元的输入和输出之间的关系被视为一个存储系统

9、 以下不符合RISC系统特点的是（ ）。

答案: 为降低复杂度尽量不使用流水线;
一般采用不定长指令集

10、 完成相同的运算任务，如果RISC执行速度优于CISC，其主要原因很可能是( )。

答案: RISC更易于使用流水线技术

11、 指令寻址方式通常是指获取（ ）的方式。

答案: 操作数或者操作数地址

12、 微处理器指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（ ）。

答案: 提高编程灵活性;
缩短指令长度，扩大寻址空间

13、 以某个寄存器中存放的数值作为操作数的存储单元地址，这种寻址方式称为（ ）。

答案: 寄存器间接寻址

14、 在下列指令系统的各种寻址方式中，获取操作数最快的是（ ）。

答案: 寄存器直接寻址

15、 与存储器映像编址方式相比，I/O端口的独立编址方式的特点是（ ）。

答案: 需定义专用的I/O读写指令格式

16、 指令流水线各段之间都设置了寄存器，其最主要的作用是（ ）。

答案: 暂存中间结果，实现并行操作

17、 一台非流水机器的时钟周期是10ns。测试程序中的ALU指令和分支指令需要4个时钟周期，存储操作指令需要5个时钟周期，以上指令的比例40%、20%和40%。将它升级改造为4级流水线后，时钟周期(即流水线拍长)变为11ns，其加速比等于（）。

答案: 4.0

18、 关于RISC与CISC的叙述，下述错误的是( )。

答案: 一般RISC的指令数目比CISC多

19、 微处理器指令由操作码和操作数组成，其中操作码的作用是（ ）。

答案: 定义了具体的操作功能

20、 关于微处理器的机器指令， 正确的说法是（ ）。

答案: 指令通常由操作码和操作数组成

21、 与CPU执行现行程序时间无关的因素是（ ）。

答案: U盘大小

22、 对于一个理想的标准3级流水线，忽略寄存器延迟时间，第一、二、三个段的延时为下面哪个选项时，指令的吞吐量最大（ ）。

答案: 60ps,100ps,120ps

23、 指令流水线存在的相关性可能会引起流水线的停顿，从而影响流水线的性能和效率，其中可以采用分支预测方法来缓解的是（ ）。

答案: 控制相关

24、 关于理想指令流水线的说法错误的是（ ）。

答案: 流过流水线的指令越多，流水线吞吐率越高

25、 下列逻辑运算指令（ ）能够将CPU内部寄存器的指定比特位清0，同时保持其他位不变。

答案: 与

26、 在软件开发过程中“汇编”通常是指（ ）。

答案: 将汇编语言转换成机器语言的过程

27、 CPU内部的运算器由多个小部件组成，其核心部分是( )。

答案: 算术逻辑单元

28、 计算机正在执行的指令应存放在CPU内部的（ ）中。

答案: 指令寄存器

29、 指令流水线中存在的相关性会影响流水线效率，能够通过引入超标量技术缓解的是（ ）。

答案: 结构相关

30、 下列指标中，与数据通路宽度关系最小的是（ ）。

答案: 指令长度;
内部寄存器个数;
指令个数

第三章 总线技术与总线标准 第三章测验

1、 以下总线标准中，不属于片内总线的是（ ）。

答案: PCI

2、 键盘接口连接片内AMBA总线时，应连接到（ ）总线上。

答案: APB

3、 在计算机系统三总线结构中，用于传送读/写信号的是（ ）。

答案: 控制总线

4、 微处理器地址总线宽度为32位，则其内部数据总线的宽度（ ）。

答案: 与地址总线没有必然联系

5、 下述处理器的指标中，（ ）与系统数据通路宽度无关。

答案: 地址总线宽度

6、 按总线共享原则，为避免信号逻辑的混乱和器件的损坏，（ ）一个以上的输出引脚共享一条信号线。

答案: 当输出引脚有三态功能时允许

7、 片内AMBA总线中， APB桥是（ ）。

答案: APB中的唯一总线主机

8、 CPU对存储器完成一次读操作所需的时间称为一个（ ）。

答案: 总线周期

9、 RS-232C标准规定逻辑“0”和“1”之间有6V以上的电压差，其主要意义在于（ ）。

答案: 能提高抗干扰能力

10、 以下常用总线标准中，（ ）是同步串行总线。

答案: SPI

11、 IIC总线的数据传输采用的是（ ）方式。

答案: 半双工

12、 若下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，那么采用偶校验的字符码是（ ）。

答案: 11100001

13、 异步通信方式工作中，设置波特率因子为32，字符长度为8位（含1位奇校验位），起始位1位，停止位为2位，每秒传输200个字符，则它的传输速率和收/发时钟频率分别为（ ）。

答案: 2200 bps，70.4 kHz

14、 在同步通信的一个总线周期中（ ）。

答案: 先传送地址，再传输数据

15、 下面关于总线的叙述中，错误的是（ ）。

答案: PCI总线不支持突发成组传送

16、 系统数据通路宽度是指（ ）。

答案: 能一次并行传送的数据位数

17、 下列选项中（ ）是串行总线。

答案: SATA

18、 RS-232C的数据传输采用的是（ ）方式。

答案: 全双工

19、 某CPU的前端总线频率为100 MHz，总线周期数为1/4，位宽为64 bits，该总线的带宽为（ ）MB/s

答案: 3200

20、 下列总线标准中，属于并行总线的是（ ）。

答案: PCI

21、 以下常用总线标准中，属于异步串行总线的是（ ）。

答案: UART

22、 异步串行接口电路中波特率因子为64，则接收方在（ ）个采样周期内连续接收到低电平后方可确定起始位。

答案: 32

23、 USB总线得到了广泛的使用，其主要原因是（ ）。

答案: 接口连线少，速率高，可即插即用

24、 设下面二进制编码的最低位是一个比特的校验位，则采用奇校验的编码是（ ）。

答案: 11000111;
11111110

25、 关于串行通信，说法正确的是（ ）。

答案: 不一定采用调制和解调技术

26、 某CPU的64位前端总线频率为800 MHz，总线周期数为2，则其带宽为（ ）。

答案: 12.8 GB/s

27、 总线上多个主设备同时发送信息导致的工作异常一般称为（ ）。

答案: 总线冲突

28、 下列各项中，不是同步总线协定特点的是( )。

答案: 总线周期长度灵活可变

29、 将微处理器芯片、内存储器及I/O接口芯片连接起来的总线是（ ）。

答案: 系统总线

30、 串行接口电路中波特率因子为64，则接收端在确定起始位后应每隔（ ）个时钟周期接收一个数据位。

答案: 64

31、 在总线时序中，对于快速存储器的总线访问，使用统一的时钟进行传输控制，且不需要插入等待周期，该类总线属于（ ）。

答案: 同步总线

32、 一般来说，同步串行通信比异步串行通信的实际传输效率高，其原因是同步串行通信（ ）。

答案: 协议开销小，附加数据少

作业第三章 总线技术与总线标准 第三章作业

1、 串行总线传输方式特点是什么？其发送时钟和接收时钟与波特率有什么关系？
评分规则: 串行总线传输方式特点:1）采用单条传输线来传输数据，减小了传输成本，增加了收发双方的复杂性。2）一般传输距离比较远。3）引入差分信号线后，可以极大提高传输速度4）传输过程中容易引起误码，需差错控制。……
其关系如下：1、同步通信是用时钟信号加载传输信号的，因些收发时钟频率=收发波特率；2、异步通信情况下的话，接收时钟频率=n(接收波特率) (其中n=1,16,64)；发送时钟频率可以等于波特率，也可以为n(发送波特率) (其中n=1,16,64)。

2、 总线传输方式有哪几种？同步总线传输对收发模块有什么要求？什么情况下应该采用异步传输方式，为什么？
评分规则: 总线传输方式按照不同角度可分为同步和异步传输，串行和并行传输，单步和突发方式。
同步总线传输时，总线上收模块与发模块严格按系统时钟来统一定时收发模块之间的传输操作。
异步总线常用于各模块间数据传送时间差异较大的系统，因为这时很难同步，采用异步方式没有固定的时钟周期，其时间可根据需要可长可短。

3、 什么是总线周期？对多主控系统，总线周期分为哪几个阶段？每个阶段主要完成什么任务？
评分规则: 1）总线设备通过总线完成一次完整信息交换的时间成为总线周期；
2）在含多主控的系统中，总线周期通常分为四个阶段：请求及仲裁、寻址、数据传输和结束；
3）请求及仲裁阶段由需要使用总线的主模块提出请求，由仲裁器确定把下一个传输周期使用权分配给哪一个请求源；寻址阶段主模块发出地址及有关控制命令；主从模块进行数据传输；结束阶段主从模块有关信息从总线上撤销，归还总线。

4、 发送时钟和接收时钟与波特率有什么关系？
评分规则: 其关系如下： 发/收时钟频率=n*(发/收波特率) (其中n=1,16,64)实际应用中可根据要求传输的时钟频率和所选择的倍数n来计算波特率。

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