15.有如下C语言程序段：
for(k=0; k<1000; k++)
a[k]=a[k]+32;
若数组a及变量k均为int型，int型数据占4B，数据Cache采用直接映射方式、数据区大小为KB、块大小为16 B，该程序段执行前Cache为空，则该程序段执行过程中访问数组a的Cache缺失率约为
A.1.25%
B. 2.5%
C.12.5%
D.25%
43.（13分）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 ×* y;}
假定某计算机 M 中 ALU只能进行加减运算和逻辑运算。请回答下列词题。
（1）若 M 的指令系统中1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;a）没有乘法指令;b）有使用ALU和位移器实现的乘法指令;c）有使用阵列乘法器实现的乘法指令，函数 umul（）在哪种情况下执行时间最长?哪种情况下执行的时间最短?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，其结果可能会发生溢出。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）?此时函数 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 2m 位乘积进行溢出判断?
16.某存储器容量为64 KB，按字节编址，地址4000H～5FFFH为ROM 区，其余为RAM区。若采用8K×4位的SRAM芯片进行设计，则需要该芯片的数量是
A.7
B.8
C.14
D.16
44.（10分）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0001003H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。
17.某指令格式如下所示。
OP|M|I|D|
其中M为寻址方式，I为变址寄存器编号，D为形式地址。若采用先变址后间址的寻址方式，则操作数的有效地址是
A. I+D
B.(I)+D
C.((I)+D)
D.((I))+D
45.（7分）现有5个操作A、B、C、D和E，操作C必须在A和B完成后执行，操作E 必须在 C和 D完成后执行，请使用信号量的 wait()、signal()操作（P、V 操作）描述上述操作之间的同步关系，并说明所用信号量及其初值。
18.某计算机主存空间为4 GB，字长为32位，按字节编址，采用32位定长指令字格式。若指令按字边界对齐存放，则程序计数器（PC）和指令寄存器（（IR）的位数至少分别是
A.30
B.32
C.30
D.32
46.（8分）某32位系统采用基于二级页表的请求分页存储管理方式，按字节编址，页目录项和页表项长度均为 4字节，虚拟地址结构如下所示。
页目录号（10位）|页号（10位）|页内偏移量（12位）
某C程序中数组 a[1024][1024]的起始虚拟地址为1080 0000H，数组元素占4字节，该程序运行时，其进程的页目录起始物理地址为 0020 1000H，请回答下列问题。
（1）数组元素 a[[1][2]的虚拟地址是什么?对应的页目录号和页号分别是什么?对应的页目录项的物理地址是什么?若该目录项中存放的页框号为 00301H，则a[1][2]所在页对应的页表项的物理地址是什么?
（2）数组 a 在虚拟地址空间中所占区域是否必须连续? 在物理地址空间中所占区域是否必须连续?
（3）已知数组 a 按行优先方式存放，若对数组 a 分别按行遍历和按列遍历，则哪一种遍历方式的局部性更好?
19.在无转发机制的五段基本流水线（（取指、译码/读寄存器、运算、访存、写回寄存器）中，下列指令序列存在数据冒险的指令对是
I1:add R1,R2, R3;(R2)+(R3)→R1
I2:add R5, R2,R4;(R2)+(R4)→R5
I3:add R4, R5, R3;(R5)+(R3)→R4
I4:add R5,R2,R6 ;(R2)+(R6)→R5
A.I1和I2
B. I2和I3
C.I2和I4
D.I3和I4
47.（9分）某校园网有两个局域网，通过路由器R1、R2和 R3互联后接入 Internet，S1和S2为以太网交换机。局域网采用静态 IP地址配置，路由器部分接口以及各主机的 IP地址如下图所示。
假设NAT转换表结构为：
外网：IP地址|端口号
内网：IP地址|端口号
请回答下列问题：
（1）为使H2和H3能够访问 Web 服务器（使用默认端口号），需要进行什么配置?
（2）若H2主动访问 Web 服务器时，将HTTP请求报文封装到IP数据报P中发送，则H2 发送P的源 IP地址和目的 IP地址分别是什么?经过R3转发后，P的源IP地址和目的IP 地址分别是什么?经过R2转发后，P的源IP地址和目的IP 地址分别是什么?
