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北京科技大学2021年研究生入学考试
871计算机综合一
第一部分：计算机组成原理
填空题（1分1空，共25分） CPU的四个主要功能是：操作控制，指令控制，数据加工，中断处理。CPU响应中断时需要保存当前现场，这里的现场指的是程序计数器寄存器和状态标志寄存器的内容，他们被保存到堆栈或主存中。在小数定点机中，采用1位符号位，若寄存器内容为10000000，当它分别表示为原码、补码和反码时，其对应的真值分别为0、-128、-127。（均用十进制表示）在组合逻辑控制器中，微操作控制信号由指令操作码，时序和状态条件决定。有二进制D4 D3 D2 D1，奇偶校验码P=D4⊕D3⊕D2⊕D1(—————————————————)，偶校验P=D4⊕D3⊕D2⊕D1，奇偶校验只能检验奇数个错，无法检测偶数个错。一个较完善的指令系统，应当由数据处理，数据存储，数据传送，程序控制四大类指令。设由S，E，M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化数X，真值表示为X=(-1)S ×(1.M)×2E-128 。它所能表示的规格化最大正数是 ，规格化最小正数是 ，规格化最大负数是 ，规格化最小负数是 。二，选择题（2分1个，共20分） 1，运算器的ALU输入端结构和寄存器组结构的选择会影响运算器速度，下面四个选择方案中，速度最慢的是（A）
A、ALU输入端采用锁存器向ALU传送操作数，寄存器组采用高速小存储器结构
B、ALU输入端采用锁存器向ALU传送操作数，寄存器组采用独立寄存器结构
C、ALU输入端采用多路选择器向ALU传送操作数，寄存器组采用独立寄存器结构
D、ALU输入端采用多路选择器向ALU传送操作数，寄存器组采用高速小存储器结构
2，若第i-1位为低位，用异或门实现半加操作，用两次半加实现一次全加；输入A和B，和为S，进位为C，则第i位全加器的S(i)和C(i)为 （D）
A、S(i)=A(i) ÅB(i), C(i)=A(i)B(i)
B、S(i)=A(i) Å B(i) Å C(i-1), C(i)=A(i)B(i)
C、S(i)=A(i)B(i)+(A(i) Å B(i))C(i-1), C(i)=A(i) Å B(i) Å C(i-1)
D、S(i)= A(i) Å B(i) Å C(i-1), C(i)=A(i)B(i)+(A(i) Å B(i))C(i-1)
3，某机器字长16位、主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为04H，则该转移指令成功转移后的目标地址是 A 。
A、2006H B、2007H
C、2008H D、2009H
4，一个C语言程序在一台32位机器上运行。程序中定义了三个变量x，y，z，其中x和z是int型，y为short型。当x=126，y=-9时，执行赋值语句z=x+y后，x，y，z的值分别是 。 （D）
A、x=0000007EH、y=FFF9H、z=00000075H
B、x=0000007EH、y=FFF9H、z=FFFF0075H
C、x=0000007EH、y=FFF7H、z=FFFF0075H
D、x=0000007EH、y=FFF7H、z=00000075H
5，在CPU的寄存器中， B 对用户是完全透明的。
A．程序计数器； B．指令寄存器；
C．状态寄存器； D．通用寄存器。
6，下列关于RISC的叙述中，错误的是 A 。
A、RISC普遍采用微程序控制器
B、RISC大多数指令在一个时钟周期内完成
C、RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多
D、RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少
7，堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，MSP为SP指示的栈顶单元。如果进栈操作的动作顺序是（A）→MSP，(SP)-1→SP。那么出栈操作的动作顺序应为 B 。
A、(MSP)→A，(SP)+1→SP B、(SP)+1→SP，(MSP)→A
C、(SP-1)→SP，(MSP)→A D、(MSP)→A，（SP）-1→SP
8, CPU内通用寄存器的位数取决于 B 。
A．存储器容量 B．机器字长
C．指令的长度 D．CPU的管脚数
9，选择题还有两个是新题，
10，
三，简答题（共14分）
指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？（4分）流水线方式，为什么要延长一条指令的执行时间，有何作用。（4分）在定点小数机器中，请说明溢出判断的三种方法，列出逻辑表达式并说明。（6分）四，综合题（共16分） 1，（6分）设机器数字长为8 位(含1 位符号位)，设，，计算，要求写清运算过程并作溢出判断，若结果正确还原成真值。 2，（10分）某模型机字长16位，采用16位定长指令字结构，主存按字编址。模型机的数据通路如图所示。R1和R2为通用寄存器，MDR为内存数据寄存器，PC为程序计数器，IR为指令寄存器。所有的细单线箭头为控制信号(微命令)。
（1）请说明图中部件X的名称和功能。
（2）T1和T2两个暂存器有何作用？
（3）若二地址RS型指令(16位)采用如下格式：
操作码
寄存器号
地址D
ADD R1, (D)指令的操作为：R1¬(R1)+(D)，其中(D)为内存地址D所存储的内容。请填写表1和表2，即列出该指令的指令周期流程，并给出每个微操作对应的微命令。
第二部分：数据结构
五，选择题（2分1个，共10分）
六，（10分）一份电文中有a,b,c,d,e五个字符，它们的出现频率分别为60，50，40，30，20，请问它们用二进制编码至少需要多少位二进制位数，并写出计算过程及其原因。
七，（20分）对于一个m*n的整数矩阵，其中每一行和每一列的元素都按升序排列，设计一个高效的算法判断一个数值x是否存在，并给出所在的行和列。 写出你的算法思路用C/C++代码描述你的算法思想八，（15分）给定一个递增有序数组，要求构建一棵具有最小高度的二叉查找树。
写出你的算法思路用C/C++代码描述你的算法思想九，（20分）给定n（n>1）个村庄之间的交通图，若村庄i和j之间有道路（每条道路都是单行道），则将顶点i和j用边连接，边上的Wij表示这条道路的长度，现在要从这n个村庄中选择一个村庄建一所医院，问这所医院应建在哪个村庄，才能使每个村庄到医院的路程之和最短？
写出你的算法思想写出你算法思想中需要用到的数据类型并