(2025年)計算機(jī)組成原理試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.完整的計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包括（）。A.運(yùn)算器、存儲器、控制器B.外部設(shè)備和主機(jī)C.主機(jī)和實(shí)用程序D.配套的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)答案：D解析：計算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，硬件是基礎(chǔ)，軟件是發(fā)揮硬件功能的關(guān)鍵，所以完整的計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包括配套的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。2.計算機(jī)中表示地址時使用（）。A.無符號數(shù)B.原碼C.反碼D.補(bǔ)碼答案：A解析：地址是用來標(biāo)識存儲單元的編號，不存在正負(fù)之分，所以使用無符號數(shù)來表示。3.在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過（）來實(shí)現(xiàn)。A.原碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器B.補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器C.補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器D.原碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器答案：C解析：在計算機(jī)中，減法運(yùn)算通常是將減數(shù)取補(bǔ)碼后與被減數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算，這樣可以統(tǒng)一使用加法器來實(shí)現(xiàn)加、減運(yùn)算，所以減法運(yùn)算一般通過補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器來實(shí)現(xiàn)。4.某計算機(jī)字長32位，其存儲容量為4MB，若按字編址，它的尋址范圍是（）。A.1MB.4MBC.4MD.1MB答案：A解析：首先將存儲容量4MB換算成字節(jié)，4MB=4×2^20B。因為字長為32位，即4字節(jié)，所以按字編址的存儲單元數(shù)為(4×2^20B)÷4B=2^20個，2^20個存儲單元對應(yīng)的尋址范圍就是1M。5.某DRAM芯片，其存儲容量為512K×8位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線的數(shù)目是（）。A.8，512B.512，8C.18，8D.19，8答案：D解析：存儲容量為512K×8位，512K=2^19，所以地址線的數(shù)目是19根，數(shù)據(jù)線的數(shù)目是8根。6.下列關(guān)于Cache的說法中，錯誤的是（）。A.Cache是一種高速緩沖存儲器B.Cache的命中率越高，計算機(jī)的性能越好C.Cache的容量一般比主存大D.Cache可以減少CPU訪問主存的時間答案：C解析：Cache是一種高速緩沖存儲器，其作用是為了減少CPU訪問主存的時間，提高計算機(jī)的性能。Cache的命中率越高，說明CPU從Cache中獲取數(shù)據(jù)的概率越大，計算機(jī)的性能也就越好。但是Cache的容量一般比主存小很多。7.指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是（）。A.實(shí)現(xiàn)存儲程序和程序控制B.縮短指令長度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性C.可以直接訪問外存D.提供擴(kuò)展操作碼的可能并降低指令譯碼難度答案：B解析：采用不同的尋址方式可以使指令系統(tǒng)更加靈活，能夠縮短指令長度，擴(kuò)大尋址空間，方便程序員進(jìn)行編程。8.某指令系統(tǒng)有200條指令，對操作碼采用固定長度二進(jìn)制編碼時，最少需要（）位。A.6B.7C.8D.9答案：B解析：因為2^6=64<200，2^7=128<200，2^8=256>200，所以最少需要7位來對200條指令的操作碼進(jìn)行編碼。9.微程序控制器中，機(jī)器指令與微指令的關(guān)系是（）。A.每一條機(jī)器指令由一條微指令來執(zhí)行B.每一條機(jī)器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行C.一段機(jī)器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行D.一條微指令由若干條機(jī)器指令組成答案：B解析：在微程序控制器中，每一條機(jī)器指令對應(yīng)一段由微指令編成的微程序，通過執(zhí)行這段微程序來解釋執(zhí)行相應(yīng)的機(jī)器指令。10.同步控制是（）。A.只適用于CPU控制的方式B.只適用于外圍設(shè)備控制的方式C.由統(tǒng)一時序信號控制的方式D.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式答案：C解析：同步控制是指由統(tǒng)一的時序信號來控制計算機(jī)各部件的操作，使各部件的工作協(xié)調(diào)一致。11.流水CPU是由一系列叫做“段”的處理線路所組成，和具有m個并行部件的CPU相比，一個m段流水CPU（）。A.具備同等水平的吞吐能力B.不具備同等水平的吞吐能力C.吞吐能力大于前者的吞吐能力D.吞吐能力小于前者的吞吐能力答案：A解析：m段流水CPU和具有m個并行部件的CPU在理論上具備同等水平的吞吐能力，它們都可以在單位時間內(nèi)處理多個任務(wù)。12.下列關(guān)于總線的說法中，錯誤的是（）。A.總線是連接計算機(jī)各部件的一組公共信號線B.總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線C.總線的帶寬越高，數(shù)據(jù)傳輸速率越快D.總線的長度越長，數(shù)據(jù)傳輸速率越快答案：D解析：總線是連接計算機(jī)各部件的一組公共信號線，分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線?？偩€的帶寬越高，意味著單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大，數(shù)據(jù)傳輸速率也就越快。但是總線的長度越長，信號傳輸?shù)难舆t就越大，數(shù)據(jù)傳輸速率會變慢。13.在串行接口中，采用（）可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。A.奇偶校驗B.循環(huán)冗余校驗（CRC）C.海明校驗D.以上都可以答案：B解析：在串行接口中，循環(huán)冗余校驗（CRC）是一種常用的校驗方法，它可以檢測出多位錯誤，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。奇偶校驗只能檢測出奇數(shù)位錯誤，海明校驗主要用于內(nèi)存等的校驗，在串行接口中循環(huán)冗余校驗更常用。14.某計算機(jī)的I/O設(shè)備采用異步串行通信方式傳送字符信息，字符信息的格式為：1位起始位、7位數(shù)據(jù)位、1位校驗位和1位停止位。若要求每秒傳送480個字符，則該設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸率為（）。A.480b/sB.4800b/sC.4800B/sD.480B/s答案：B解析：每個字符的位數(shù)為1+7+1+1=10位，每秒傳送480個字符，所以數(shù)據(jù)傳輸率為480×10=4800b/s。15.下列關(guān)于中斷的說法中，錯誤的是（）。A.中斷是CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理突發(fā)事件的過程B.中斷可以提高CPU的利用率C.中斷分為硬件中斷和軟件中斷D.中斷服務(wù)程序的入口地址是固定不變的答案：D解析：中斷是CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理突發(fā)事件的過程，通過中斷可以使CPU在等待外部設(shè)備數(shù)據(jù)時去處理其他任務(wù)，提高CPU的利用率。中斷分為硬件中斷和軟件中斷。中斷服務(wù)程序的入口地址是根據(jù)不同的中斷源來確定的，不是固定不變的。二、填空題（每題2分，共20分）1.計算機(jī)中常用的數(shù)制有二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和______。答案：十六進(jìn)制解析：在計算機(jī)領(lǐng)域，二進(jìn)制是最基本的數(shù)制，為了方便表示和書寫，還經(jīng)常使用八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制。2.已知[x]補(bǔ)=11101010B，則[x]原=______。答案：10010110B解析：補(bǔ)碼的最高位為1，說明是負(fù)數(shù)。求原碼時，先對補(bǔ)碼除符號位外取反，得到10010101B，然后再加1，得到10010110B。3.存儲器的主要性能指標(biāo)有存儲容量、存取時間、______和可靠性等。答案：存儲周期解析：存儲周期是指連續(xù)兩次對存儲器進(jìn)行讀寫操作所需的最小時間間隔，它和存儲容量、存取時間、可靠性等都是衡量存儲器性能的重要指標(biāo)。4.虛擬存儲器是由______和輔助存儲器組成的。答案：主存儲器解析：虛擬存儲器是為了擴(kuò)大主存的尋址空間而采用的一種技術(shù)，它由主存儲器和輔助存儲器（如硬盤）組成。5.指令格式通常由______和操作數(shù)地址碼兩部分組成。答案：操作碼解析：指令格式一般包含操作碼和操作數(shù)地址碼，操作碼用于指定要執(zhí)行的操作，操作數(shù)地址碼用于指出操作數(shù)的存儲位置。6.微程序控制器主要由控制存儲器、______和微地址形成部件等組成。答案：微指令寄存器解析：微程序控制器的主要組成部分包括控制存儲器、微指令寄存器和微地址形成部件等，控制存儲器用于存放微程序，微指令寄存器用于存放當(dāng)前要執(zhí)行的微指令，微地址形成部件用于產(chǎn)生下一條微指令的地址。7.流水CPU中，解決數(shù)據(jù)相關(guān)問題的方法有______和推后法等。答案：定向傳送法解析：在流水CPU中，數(shù)據(jù)相關(guān)是指在流水線執(zhí)行過程中，后面的指令需要前面指令的運(yùn)算結(jié)果，為了解決這個問題，常用的方法有定向傳送法和推后法等。8.總線仲裁方式分為集中式仲裁和______仲裁。答案：分布式解析：總線仲裁是為了決定哪個設(shè)備可以獲得總線的使用權(quán)，仲裁方式分為集中式仲裁和分布式仲裁。9.串行通信中，數(shù)據(jù)傳輸方式有單工、半雙工和______三種。答案：全雙工解析：在串行通信中，單工是指數(shù)據(jù)只能單向傳輸，半雙工是指數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但同一時刻只能一個方向傳輸，全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時雙向傳輸。10.中斷處理過程一般包括中斷請求、______、中斷服務(wù)和中斷返回等步驟。答案：中斷響應(yīng)解析：中斷處理過程通常包括中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)和中斷返回等步驟，當(dāng)外部設(shè)備發(fā)出中斷請求后，CPU要進(jìn)行中斷響應(yīng)，然后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，最后從中斷服務(wù)程序返回繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述計算機(jī)的基本組成和各部分的主要功能。答：計算機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。-運(yùn)算器：主要功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，它對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，是計算機(jī)的核心運(yùn)算部件。-控制器：是計算機(jī)的指揮中心，它負(fù)責(zé)從存儲器中取出指令，對指令進(jìn)行譯碼分析，然后根據(jù)指令的要求向計算機(jī)的各個部件發(fā)出控制信號，協(xié)調(diào)各部件的工作，使計算機(jī)能夠按照程序的要求自動、有序地進(jìn)行工作。-存儲器：用于存儲程序和數(shù)據(jù)。它可以分為主存儲器（內(nèi)存）和輔助存儲器（外存）。主存儲器速度快，但容量相對較小，用于暫時存放計算機(jī)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)；輔助存儲器容量大，但速度較慢，用于長期保存大量的數(shù)據(jù)和程序。-輸入設(shè)備：是向計算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和程序的設(shè)備，常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。它將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能夠識別的二進(jìn)制代碼。-輸出設(shè)備：是將計算機(jī)處理后的結(jié)果以人們能夠識別的形式輸出的設(shè)備，常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、音箱等。2.說明Cache的工作原理和作用。答：Cache的工作原理基于程序訪問的局部性原理，包括時間局部性和空間局部性。時間局部性是指如果一個存儲單元被訪問，那么在不久的將來它很可能會再次被訪問；空間局部性是指如果一個存儲單元被訪問，那么與它相鄰的存儲單元也很可能會被訪問。Cache是一種高速緩沖存儲器，位于CPU和主存之間。當(dāng)CPU需要訪問主存中的數(shù)據(jù)時，首先會在Cache中查找。如果要訪問的數(shù)據(jù)已經(jīng)在Cache中（命中），則直接從Cache中讀取數(shù)據(jù)，這樣可以大大減少CPU訪問數(shù)據(jù)的時間；如果要訪問的數(shù)據(jù)不在Cache中（未命中），則需要從主存中讀取數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)所在的塊一起調(diào)入Cache中，同時將該塊的地址信息記錄在Cache的地址映射表中，以便下次訪問時可以快速查找。Cache的作用主要是提高計算機(jī)的性能。由于Cache的速度比主存快很多，通過提高Cache的命中率，可以減少CPU訪問主存的次數(shù)，從而減少CPU等待數(shù)據(jù)的時間，提高CPU的利用率，加快計算機(jī)的運(yùn)行速度。3.簡述中斷處理的基本過程。答：中斷處理的基本過程如下：-中斷請求：外部設(shè)備或內(nèi)部事件向CPU發(fā)出中斷請求信號，表明有需要處理的突發(fā)事件。-中斷響應(yīng)：CPU在每條指令執(zhí)行結(jié)束后，會檢測是否有中斷請求信號。如果有中斷請求，并且CPU處于允許中斷的狀態(tài)，CPU會暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，保存當(dāng)前程序的現(xiàn)場信息（如程序計數(shù)器、寄存器等的值），然后根據(jù)中斷源的類型，通過中斷向量表找到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址。-中斷服務(wù)：CPU跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的入口地址，開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序的主要任務(wù)是處理中斷事件，如讀取外部設(shè)備的數(shù)據(jù)、處理錯誤等。-中斷返回：當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，CPU會恢復(fù)之前保存的現(xiàn)場信息，將程序計數(shù)器的值恢復(fù)到原來的程序執(zhí)行位置，然后繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。四、計算題（每題10分，共20分）1.已知某計算機(jī)的主存地址空間為64KB，按字節(jié)編址。Cache容量為1KB，采用直接映射方式，塊大小為16B。（1）計算主存地址的位數(shù)和各部分的位數(shù)。（2）若Cache初始為空，CPU依次訪問主存單元的地址為0000H、000FH、0010H、001FH、0020H、002FH、0030H、003FH，試計算Cache的命中率。解：（1）主存地址空間為64KB=2^16B，所以主存地址的位數(shù)為16位。塊大小為16B=2^4B，所以塊內(nèi)地址的位數(shù)為4位。Cache容量為1KB=2^10B，塊大小為16B，所以Cache中的塊數(shù)為(2^10B)÷(2^4B)=2^6塊，因此Cache塊號的位數(shù)為6位。主存標(biāo)記的位數(shù)=主存地址位數(shù)-Cache塊號位數(shù)-塊內(nèi)地址位數(shù)=16-6-4=6位。（2）將主存地址轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式：0000H=0000000000000000B000FH=0000000000001111B0010H=0000000000010000B001FH=0000000000011111B0020H=0000000000100000B002FH=0000000000101111B0030H=0000000000110000B003FH=0000000000111111B由于是直接映射方式，Cache塊號=主存地址的中間6位。第一次訪問0000H，未命中，將該塊調(diào)入Cache。第二次訪問000FH，與第一次訪問的塊在同一Ca