2025年考研計(jì)算機(jī)組成原理專項(xiàng)訓(xùn)練沖刺押題（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。）1.在計(jì)算機(jī)中，采用補(bǔ)碼表示法，若一個(gè)字長(zhǎng)為8位，則能表示的整數(shù)范圍是（）。A.-127到+127B.-128到+127C.-127到+128D.-128到+1282.某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器地址線為20根，其直接地址尋址能力為（）。A.1MBB.2MBC.1GBD.16MB3.在指令系統(tǒng)中，采用立即尋址方式時(shí)，操作數(shù)直接包含在（）。A.指令的操作碼部分B.指令的操作數(shù)部分C.程序計(jì)數(shù)器PC中D.棧頂寄存器中4.CPU中，累加器主要用于（）。A.存儲(chǔ)程序計(jì)數(shù)器B.存儲(chǔ)當(dāng)前指令C.存儲(chǔ)操作結(jié)果或參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)D.存儲(chǔ)程序狀態(tài)字5.Cache和主存之間的地址映射方式主要有（）。A.直接映射和全相聯(lián)映射B.直接映射和組相聯(lián)映射C.全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射D.直接映射、全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射6.主存與CPU之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ婪Q為（）。A.數(shù)據(jù)總線B.地址總線C.控制總線D.總線7.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中斷是指（）。A.程序員在程序中設(shè)置的轉(zhuǎn)移B.外部設(shè)備請(qǐng)求CPU服務(wù)的信號(hào)C.CPU內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變D.子程序調(diào)用8.指令流水線技術(shù)的主要目的是（）。A.提高CPU的主頻B.增加CPU的寄存器數(shù)量C.提高指令執(zhí)行速度D.增強(qiáng)CPU的并行處理能力9.I/O設(shè)備與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的方式通常不包含（）。A.程序查詢方式B.中斷方式C.DMA方式D.通道方式10.在計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)中，R型指令是指（）。A.操作數(shù)在內(nèi)存中的指令B.操作數(shù)在寄存器中的指令C.需要訪問(wèn)內(nèi)存的指令D.操作碼和地址碼都在指令中的指令二、填空題（每空2分，共20分。）1.在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，信息通常以______的形式在總線中傳輸。2.補(bǔ)碼加法運(yùn)算具有______的性質(zhì)，即對(duì)補(bǔ)碼進(jìn)行加法運(yùn)算可直接得到結(jié)果的補(bǔ)碼。3.指令的尋址方式?jīng)Q定了CPU如何獲取______。4.Cache的命中率越高，訪問(wèn)主存的次數(shù)______。5.在中斷處理過(guò)程中，為了保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，通常需要將當(dāng)前程序的______和重要寄存器的值存入堆棧。6.CPU的主要性能指標(biāo)之一是______，它反映了CPU執(zhí)行指令的速度。7.總線按傳輸信息的功能可分為數(shù)據(jù)總線、______和______。8.采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU可以在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中執(zhí)行______。9.指令流水線技術(shù)將一條指令的執(zhí)行過(guò)程分解為多個(gè)階段，每個(gè)階段由一個(gè)獨(dú)立的______負(fù)責(zé)。10.假設(shè)某計(jì)算機(jī)的Cache容量為64KB，主存容量為512MB，主存與Cache之間的地址映射采用直接映射方式，則每個(gè)主存塊可以映射到______個(gè)不同的Cache塊。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述原碼、反碼和補(bǔ)碼三種數(shù)值表示方法的定義和區(qū)別。2.什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線？簡(jiǎn)述總線的分類。3.簡(jiǎn)述中斷響應(yīng)過(guò)程的主要步驟。4.什么是Cache的命中？什么是Cache的缺失？簡(jiǎn)述影響Cache命中率的主要因素。四、計(jì)算題（每小題10分，共20分。）1.某計(jì)算機(jī)采用補(bǔ)碼運(yùn)算，假定寄存器R1和R2中分別存放有十進(jìn)制數(shù)+15和-10。請(qǐng)寫出R1與R2進(jìn)行加法運(yùn)算后的結(jié)果（用補(bǔ)碼表示）。2.假設(shè)某計(jì)算機(jī)主存地址為32位，Cache容量為128KB，采用2路組相聯(lián)映射方式。主存塊大小為16KB。若訪問(wèn)主存地址為十六進(jìn)制A1F8H的單元，請(qǐng)計(jì)算該地址所在的塊在Cache中的組號(hào)和塊內(nèi)地址，并說(shuō)明如果該塊在Cache中未命中，需要替換哪個(gè)組中的塊（假設(shè)替換策略為先入先出FIFO）。五、分析題（每小題15分，共30分。）1.某計(jì)算機(jī)指令格式如下：*操作碼：8位*源寄存器地址：3位*目的寄存器地址：3位*位移量：8位該指令支持寄存器-寄存器傳送、寄存器-內(nèi)存?zhèn)魉停ㄖ苯訉ぶ罚┖土⒓磾?shù)送寄存器（立即尋址）三種操作。請(qǐng)分別寫出這三種操作的指令格式示例（用二進(jìn)制表示操作碼部分），并說(shuō)明其尋址方式。2.簡(jiǎn)述指令流水線的基本工作原理，并分析流水線可能出現(xiàn)的沖突類型及其對(duì)流水線性能的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.B4.C5.D6.A7.B8.C9.D10.B二、填空題1.二進(jìn)制2.互補(bǔ)3.操作數(shù)地址4.減少5.程序計(jì)數(shù)器PC6.主頻7.地址總線控制總線8.其他程序9.流水段/段10.8三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述原碼、反碼和補(bǔ)碼三種數(shù)值表示方法的定義和區(qū)別。答案：原碼：最高位為符號(hào)位，0正1負(fù)，其余位表示數(shù)值絕對(duì)值。反碼：正數(shù)與原碼相同；負(fù)數(shù)符號(hào)位為1，其余位為原碼取反。補(bǔ)碼：正數(shù)與原碼相同；負(fù)數(shù)符號(hào)位為1，其余位為原碼取反后再加1。區(qū)別：原碼存在+0和-0，運(yùn)算復(fù)雜；反碼也存在+0和-0，運(yùn)算復(fù)雜；補(bǔ)碼只有一個(gè)0，運(yùn)算簡(jiǎn)單，適合加減法運(yùn)算。2.什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線？簡(jiǎn)述總線的分類。答案：總線是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通路。分類：按傳輸信息的功能可分為數(shù)據(jù)總線（傳輸數(shù)據(jù)）、地址總線（傳輸?shù)刂罚?、控制總線（傳輸控制信號(hào)）。3.簡(jiǎn)述中斷響應(yīng)過(guò)程的主要步驟。答案：①中斷請(qǐng)求識(shí)別；②中斷判優(yōu)（如果有多個(gè)中斷請(qǐng)求）；③保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（保存當(dāng)前程序PC和關(guān)鍵寄存器內(nèi)容）；④獲取中斷向量（根據(jù)中斷源確定中斷服務(wù)程序入口地址）；⑤轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。4.什么是Cache的命中？什么是Cache的缺失？簡(jiǎn)述影響Cache命中率的主要因素。答案：命中：訪問(wèn)的地址所在的塊在Cache中存在。缺失：訪問(wèn)的地址所在的塊在Cache中不存在，需要從主存調(diào)塊到Cache。影響命中率因素：Cache容量、主存塊大小、地址映射方式、替換算法、程序訪問(wèn)模式。四、計(jì)算題1.某計(jì)算機(jī)采用補(bǔ)碼運(yùn)算，假定寄存器R1和R2中分別存放有十進(jìn)制數(shù)+15和-10。請(qǐng)寫出R1與R2進(jìn)行加法運(yùn)算后的結(jié)果（用補(bǔ)碼表示）。答案：+15的補(bǔ)碼為00001111B；-10的補(bǔ)碼為11110110B。00001111B+11110110B=100000101B結(jié)果為100000101B，為負(fù)數(shù)補(bǔ)碼，轉(zhuǎn)換成原碼為111111011B，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制為-15。最終結(jié)果為-15（補(bǔ)碼：111111011B）。2.假設(shè)某計(jì)算機(jī)主存地址為32位，Cache容量為128KB，采用2路組相聯(lián)映射方式。主存塊大小為16KB。若訪問(wèn)主存地址為十六進(jìn)制A1F8H的單元，請(qǐng)計(jì)算該地址所在的塊在Cache中的組號(hào)和塊內(nèi)地址，并說(shuō)明如果該塊在Cache中未命中，需要替換哪個(gè)組中的塊（假設(shè)替換策略為先入先出FIFO）。答案：主存地址寬度32位，塊大小16KB=2^14B，塊內(nèi)地址位數(shù)為14位。組相聯(lián)映射：Cache容量128KB=2^17B，組數(shù)=Cache容量/塊大小=2^17B/2^14B=2^3=8組，每組塊數(shù)=2路。組內(nèi)地址位數(shù)=log2(組內(nèi)塊數(shù))=log2(2)=1位。主存塊號(hào)=地址/塊大小=A1F8H/10000H=A1H。組號(hào)=塊號(hào)/組內(nèi)塊數(shù)=A1H/2H=A0H。塊內(nèi)地址=地址mod塊大小=A1F8Hmod10000H=0F8H。該地址塊在Cache中的組號(hào)為A0H，塊內(nèi)地址為0F8H。假設(shè)Cache初始狀態(tài)為空，訪問(wèn)塊號(hào)A1H的塊將導(dǎo)致未命中。按FIFO替換，需替換最先進(jìn)入的塊，即組A0H中的塊0（假設(shè)按FIFO策略，塊0先進(jìn)入）。五、分析題1.某計(jì)算機(jī)指令格式如下：*操作碼：8位*源寄存器地址：3位*目的寄存器地址：3位*位移量：8位該指令支持寄存器-寄存器傳送、寄存器-內(nèi)存?zhèn)魉停ㄖ苯訉ぶ罚┖土⒓磾?shù)送寄存器（立即尋址）三種操作。請(qǐng)分別寫出這三種操作的指令格式示例（用二進(jìn)制表示操作碼部分），并說(shuō)明其尋址方式。答案：寄存器-寄存器傳送（操作碼為001）：000001SDS寄存器-內(nèi)存?zhèn)魉停ㄖ苯訉ぶ罚ú僮鞔a為010）：001001SM立即數(shù)送寄存器（立即尋址）（操作碼為100）：100SI其中S為源寄存器地址，D為目的寄存器地址，M為內(nèi)存有效地址（由S和位移量組成），I為立即數(shù)。尋址方式：寄存器-寄存器：操作數(shù)在寄存器中。寄存器-內(nèi)存：操作數(shù)的地址在寄存器S中（結(jié)合位移量M=S*位移單位）。立即數(shù)：操作數(shù)直接包含在指令的位移量字段I中。2.簡(jiǎn)述指令流水線的基本工作原理，并分析流水線可能出現(xiàn)的沖突類型及其對(duì)流水線性能的影響。答案：基本工作原理：將指令執(zhí)行過(guò)程分解為多個(gè)階段（如取指IF、譯碼ID、執(zhí)行EX、訪存MEM、寫回WB），每個(gè)階段由一個(gè)獨(dú)立的流水段完成，新指令在相鄰階段間重疊執(zhí)行，提高指令吞吐率。沖突類型及影響：結(jié)構(gòu)沖突：因硬件資源（如只有一個(gè)存儲(chǔ)器端口）限制導(dǎo)致指令無(wú)法按順序進(jìn)入下一階段。影響：增加指令執(zhí)行時(shí)間，降低吞吐率。數(shù)據(jù)沖突：