2025年信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)國家考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下關(guān)于RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）與CISC（復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）的描述中，錯(cuò)誤的是：A.RISC指令長度固定，CISC指令長度可變B.RISC更依賴編譯器優(yōu)化，CISC更依賴硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能C.RISC中通用寄存器數(shù)量通常少于CISCD.RISC適合高頻低延遲的流水線設(shè)計(jì)答案：C2.操作系統(tǒng)中，若某進(jìn)程的狀態(tài)為“阻塞”，其最可能的原因是：A.時(shí)間片耗盡被調(diào)度器切換B.等待I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸C.優(yōu)先級低于當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程D.父進(jìn)程調(diào)用了wait()系統(tǒng)調(diào)用答案：B3.對于一棵高度為h（根節(jié)點(diǎn)高度為1）的完全二叉樹，其最少節(jié)點(diǎn)數(shù)為：A.2^(h1)B.2^h1C.2^(h1)+1D.2^h答案：A4.在TCP協(xié)議中，若發(fā)送方發(fā)送窗口大小為5，接收方通告窗口大小為3，且當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞窗口為4，則實(shí)際可發(fā)送的最大數(shù)據(jù)段數(shù)為：A.3B.4C.5D.8答案：A5.以下機(jī)器學(xué)習(xí)算法中，屬于生成模型的是：A.支持向量機(jī)（SVM）B.邏輯回歸（LogisticRegression）C.樸素貝葉斯（NaiveBayes）D.K近鄰（KNN）答案：C6.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，若關(guān)系模式R滿足1NF但不滿足2NF，其主要問題是存在：A.非主屬性對候選鍵的部分函數(shù)依賴B.非主屬性對候選鍵的傳遞函數(shù)依賴C.主屬性之間的部分函數(shù)依賴D.多值依賴答案：A7.在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，以下哪種技術(shù)用于解決多邊形投影時(shí)的隱藏面消除問題？A.光線追蹤（RayTracing）B.Z緩沖器（ZBuffer）C.紋理映射（TextureMapping）D.蒙皮動畫（Skinning）答案：B8.以下關(guān)于區(qū)塊鏈共識機(jī)制的描述中，正確的是：A.工作量證明（PoW）的能耗主要來自哈希計(jì)算B.權(quán)益證明（PoS）的節(jié)點(diǎn)記賬權(quán)完全由持幣數(shù)量決定C.實(shí)用拜占庭容錯(cuò)（PBFT）適用于完全去中心化的公鏈D.委托權(quán)益證明（DPoS）的節(jié)點(diǎn)數(shù)量無上限答案：A9.邊緣計(jì)算與云計(jì)算的主要區(qū)別在于：A.邊緣計(jì)算依賴5G網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算依賴光纖網(wǎng)絡(luò)B.邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)處理更靠近終端設(shè)備C.邊緣計(jì)算不支持分布式架構(gòu)D.云計(jì)算的延遲一定低于邊緣計(jì)算答案：B10.若某8位補(bǔ)碼表示的整數(shù)為10010110，則其十進(jìn)制值為：A.106B.105C.106D.105答案：A（計(jì)算過程：補(bǔ)碼轉(zhuǎn)原碼：符號位不變，其余位取反加1→11101010→十進(jìn)制為106）11.在Python中，執(zhí)行以下代碼后，輸出結(jié)果為：```pythona=[1,2,3]b=aa.append(4)print(len(b))```A.3B.4C.5D.2答案：B（列表是可變對象，b與a指向同一內(nèi)存地址，a修改后b同步變化）12.以下關(guān)于IPv6地址的描述中，錯(cuò)誤的是：A.地址長度為128位，采用十六進(jìn)制冒號分隔表示B.支持自動配置（SLAAC）功能C.保留了廣播地址D.頭部格式簡化，固定頭部長度為40字節(jié)答案：C（IPv6取消廣播地址，改用多播地址）13.深度學(xué)習(xí)中，以下激活函數(shù)適合用于輸出層的是（假設(shè)任務(wù)為二分類）：A.ReLU（修正線性單元）B.Sigmoid（S型函數(shù)）C.Tanh（雙曲正切函數(shù)）D.LeakyReLU（帶泄漏的修正線性單元）答案：B（Sigmoid輸出范圍(0,1)，適合二分類概率預(yù)測）14.以下哪項(xiàng)不是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的關(guān)鍵技術(shù)？A.MQTT（消息隊(duì)列遙測傳輸）協(xié)議B.LoRa（遠(yuǎn)距離無線電）通信C.數(shù)字孿生（DigitalTwin）D.量子計(jì)算（QuantumComputing）答案：D15.若某系統(tǒng)的可靠性模型為串聯(lián)系統(tǒng)（3個(gè)部件，可靠度分別為0.9、0.8、0.7），則系統(tǒng)整體可靠度為：A.0.9+0.8+0.7=2.4B.1(10.9)(10.8)(10.7)=0.994C.0.9×0.8×0.7=0.504D.(0.9+0.8+0.7)/3=0.8答案：C（串聯(lián)系統(tǒng)可靠度為各部件可靠度的乘積）二、填空題（每空2分，共20分）1.計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中，將運(yùn)算結(jié)果存入內(nèi)存的指令屬于______類指令（填“數(shù)據(jù)傳送”“運(yùn)算”“控制”或“輸入輸出”）。答案：數(shù)據(jù)傳送2.操作系統(tǒng)中，______（填“用戶態(tài)”或“內(nèi)核態(tài)”）是CPU的特權(quán)模式，允許訪問所有硬件資源。答案：內(nèi)核態(tài)3.對于有序數(shù)組[2,5,8,12,15,18,20]，使用二分查找法查找元素15時(shí)，需要比較______次（從第一次比較開始計(jì)數(shù)）。答案：3（第一次比較中間元素8，第二次比較15所在的右半部分中間元素18，第三次比較15）4.數(shù)據(jù)庫事務(wù)的ACID特性中，“I”代表______（填中文）。答案：隔離性5.在TCP/IP協(xié)議棧中，HTTP協(xié)議運(yùn)行在______層（填“傳輸”“網(wǎng)絡(luò)”或“應(yīng)用”）。答案：應(yīng)用6.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）中，______層的作用是減少特征圖的空間尺寸，降低計(jì)算量（填“卷積”“池化”或“全連接”）。答案：池化7.若某哈希表采用鏈地址法處理沖突，哈希函數(shù)為H(key)=keymod7，現(xiàn)有鍵值對(10,A)、(17,B)、(24,C)，則它們在哈希表中對應(yīng)的鏈表長度分別為______（按順序填寫）。答案：2,2,2（10mod7=3，17mod7=3，24mod7=3，均映射到索引3的鏈表）8.區(qū)塊鏈中，______（填“公鑰”或“私鑰”）用于數(shù)字簽名，確保交易的不可抵賴性。答案：私鑰9.在Python中，______函數(shù)用于將字符串轉(zhuǎn)換為整數(shù)（填內(nèi)置函數(shù)名）。答案：int10.5G網(wǎng)絡(luò)的三大應(yīng)用場景包括增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）和______（填英文縮寫）。答案：URLLC（超可靠低延遲通信）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的核心特點(diǎn)，并說明其與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的差異。答案：馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的核心特點(diǎn)包括：①采用存儲程序原理（程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存儲在同一存儲器中）；②計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；③指令按順序執(zhí)行，由控制器控制流程。與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的差異：①引入高速緩存（Cache）解決CPU與主存速度不匹配問題；②采用流水線技術(shù)實(shí)現(xiàn)指令并行執(zhí)行；③支持多處理器（多核）架構(gòu)；④存儲器層次化（寄存器緩存主存外存）；⑤輸入輸出設(shè)備通過I/O控制器與系統(tǒng)總線連接，減少CPU干預(yù)（如DMA技術(shù)）。2.比較進(jìn)程（Process）與線程（Thread）的區(qū)別，并說明多線程編程的優(yōu)勢。答案：區(qū)別：①資源分配：進(jìn)程是資源分配的基本單位（擁有獨(dú)立的地址空間、文件描述符等），線程是CPU調(diào)度的基本單位（共享進(jìn)程的資源）；②開銷：進(jìn)程創(chuàng)建/銷毀需分配/回收資源，開銷大；線程僅需分配少量寄存器資源，開銷??；③通信：進(jìn)程間需通過IPC（管道、消息隊(duì)列等）通信，線程間可直接共享內(nèi)存；④并發(fā)性：多進(jìn)程可利用多核CPU，多線程在單進(jìn)程內(nèi)實(shí)現(xiàn)并發(fā)。優(yōu)勢：①提高CPU利用率（減少進(jìn)程切換開銷）；②簡化共享數(shù)據(jù)的訪問（無需復(fù)雜的進(jìn)程間通信）；③適合高并發(fā)場景（如Web服務(wù)器處理多請求）；④響應(yīng)更及時(shí)（獨(dú)立線程處理異步任務(wù)）。3.分析TCP協(xié)議中“三次握手”的必要性，并說明第四次握手是否可能。答案：必要性：三次握手的目的是同步客戶端和服務(wù)器的初始序列號（ISN），并確認(rèn)雙方的發(fā)送和接收能力正常。具體流程：①客戶端發(fā)送SYN包（seq=x）；②服務(wù)器回復(fù)SYN+ACK包（seq=y,ack=x+1）；③客戶端發(fā)送ACK包（seq=x+1,ack=y+1）。若僅兩次握手，服務(wù)器無法確認(rèn)客戶端是否收到自己的SYN包，可能導(dǎo)致“半連接”或舊連接的重復(fù)使用（如網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致的過時(shí)SYN包）。第四次握手不可能：三次握手已完成雙向連接確認(rèn)，第四次握手無法提供額外信息，反而增加延遲。TCP設(shè)計(jì)遵循“最小必要”原則，因此無需第四次握手。4.說明卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）中“局部感受野”和“權(quán)值共享”的作用，并舉例說明其在圖像識別中的優(yōu)勢。答案：局部感受野：CNN中每個(gè)卷積核僅與輸入特征圖的局部區(qū)域（如3×3）相乘，捕捉局部空間特征（如邊緣、紋理）。作用是降低參數(shù)量（無需全連接），并保留圖像的空間相關(guān)性。權(quán)值共享：同一卷積核在輸入特征圖的不同位置使用相同的權(quán)重參數(shù)。作用是使模型具備平移不變性（同一特征在圖像不同位置均可被檢測），并大幅減少參數(shù)數(shù)量（避免每個(gè)位置獨(dú)立訓(xùn)練參數(shù)）。優(yōu)勢舉例：在識別貓的圖像時(shí)，局部感受野可檢測貓的眼睛（局部特征），權(quán)值共享確保無論眼睛出現(xiàn)在圖像左上還是右下，模型都能識別；同時(shí)，參數(shù)量的減少使模型更易訓(xùn)練，適合處理高分辨率圖像。5.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，為何需要進(jìn)行范式化（Normalization）？并簡述1NF到3NF的遞進(jìn)規(guī)則。答案：范式化的目的是消除數(shù)據(jù)冗余、避免插入/更新/刪除異常，提高數(shù)據(jù)一致性和存儲效率。遞進(jìn)規(guī)則：①1NF（第一范式）：屬性不可再分（原子性），如“聯(lián)系方式”不能同時(shí)包含電話和郵箱；②2NF（第二范式）：滿足1NF，且所有非主屬性完全依賴于候選鍵（無部分依賴），如關(guān)系模式R(學(xué)號,課程號,姓名,成績)中，“姓名”僅依賴于“學(xué)號”（部分依賴），需拆分為R1(學(xué)號,姓名)和R2(學(xué)號,課程號,成績)；③3NF（第三范式）：滿足2NF，且所有非主屬性不傳遞依賴于候選鍵（無傳遞依賴），如關(guān)系模式R(學(xué)號,系別,系主任)中，“系主任”通過“系別”傳遞依賴于“學(xué)號”，需拆分為R1(學(xué)號,系別)和R2(系別,系主任)。四、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）1.設(shè)計(jì)一個(gè)基于哈希表的學(xué)生信息管理系統(tǒng)（要求支持插入、查詢、刪除操作），需說明：（1）哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)（輸入為學(xué)生學(xué)號，假設(shè)學(xué)號為10位數(shù)字）；（2）沖突處理方法（需說明具體實(shí)現(xiàn)）；（3）插入操作的偽代碼流程。答案：（1）哈希函數(shù)設(shè)計(jì)：學(xué)號為10位數(shù)字（如2025000123），可采用“折疊法”或“除留余數(shù)法”?？紤]到學(xué)號前4位為入學(xué)年份（如2025），后6位為順序號，為避免年份導(dǎo)致的聚集，選擇除留余數(shù)法，取哈希表大小m=1009（接近1000的質(zhì)數(shù)），哈希函數(shù)H(key)=(keymod1000000)%m（取后6位模m，減少年份影響）。（2）沖突處理：采用鏈地址法（拉鏈法）。哈希表每個(gè)槽位存儲一個(gè)鏈表頭指針，沖突時(shí)將新節(jié)點(diǎn)插入鏈表尾部（或頭部，視操作頻率而定）。鏈表節(jié)點(diǎn)包含學(xué)號（key）、學(xué)生信息（value）和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)指針（next）。（3）插入操作偽代碼：```functioninsert(student_id,info):key=student_idindex=H(key)計(jì)算哈希值node=create_node(key,info)創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)ifhash_table[index]isnull:hash_table[index]=nodeelse:current=hash_table[index]whilecurrent.nextisnotnull:ifcurrent.key==key:處理重復(fù)學(xué)號updatewithnewinforeturncurrent=current.nextifcurrent.key==key:檢查最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)updateelse:current.next=nodereturn```2.某電商平臺需設(shè)計(jì)一個(gè)支持高并發(fā)的商品庫存管理數(shù)據(jù)庫方案，要求：（1）說明數(shù)據(jù)庫引擎的選擇（如InnoDB、MyISAM）及理由；（2）設(shè)計(jì)庫存表的字段（至少5個(gè)字段），并說明主鍵和索引策略；（3）提出應(yīng)對“秒殺”場景（短時(shí)間內(nèi)大量減庫存請求）的優(yōu)化措施。答案：（1）數(shù)據(jù)庫引擎選擇：InnoDB。理由：InnoDB支持事務(wù)（ACID特性），適合高并發(fā)下的庫存扣減操作；支持行級鎖（減少鎖競爭），而MyISAM僅支持表級鎖，高并發(fā)下性能差；InnoDB支持外鍵約束（可關(guān)聯(lián)商品表、訂單表），保證數(shù)據(jù)一致性。（2）庫存表字段設(shè)計(jì)：|字段名|類型|說明||||||sku_id|BIGINT|商品唯一標(biāo)識（主鍵）||total_stock|INT|總庫存量||available_stock|INT|可用庫存量（實(shí)際可售庫存）||lock_stock|INT|已鎖定庫存（用戶下單未支付）||update_time|DATETIME|最后更新時(shí)間||version|INT|樂觀鎖版本號（用于沖突檢測）|主鍵：sku_id（商