2025年專(zhuān)升本理工科專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)組成原理真題（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。下列每題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU直接能夠訪問(wèn)的存儲(chǔ)器是（）。A.磁盤(pán)存儲(chǔ)器B.硬盤(pán)存儲(chǔ)器C.光盤(pán)存儲(chǔ)器D.內(nèi)存儲(chǔ)器2.計(jì)算機(jī)中用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件是（）。A.運(yùn)算器B.控制器C.存儲(chǔ)器D.輸入設(shè)備3.在計(jì)算機(jī)中，信息最基本的表現(xiàn)形式是（）。A.十進(jìn)制數(shù)B.八進(jìn)制數(shù)C.二進(jìn)制數(shù)D.十六進(jìn)制數(shù)4.一個(gè)字長(zhǎng)為8位的計(jì)算機(jī)，其寄存器直接能處理的二進(jìn)制數(shù)最大是（）。A.128B.255C.256D.10235.在計(jì)算機(jī)中，運(yùn)算器的主要功能是（）。A.存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)B.進(jìn)行邏輯判斷C.控制計(jì)算機(jī)操作D.完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算6.采用補(bǔ)碼表示法時(shí)，二進(jìn)制數(shù)1001表示的十進(jìn)制數(shù)是（）。A.-7B.7C.-9D.97.計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器通常采用（）作為存儲(chǔ)單元。A.字節(jié)（Byte）B.字（Word）C.位（Bit）D.字節(jié)或字，取決于具體設(shè)計(jì)8.CPU訪問(wèn)主存儲(chǔ)器需要比訪問(wèn)高速緩存（Cache）的時(shí)間長(zhǎng)，這是因?yàn)椋ǎ.主存儲(chǔ)器容量比Cache大B.主存儲(chǔ)器速度比Cache慢C.主存儲(chǔ)器價(jià)格比Cache低D.主存儲(chǔ)器由更慢的元件構(gòu)成9.指令系統(tǒng)中，用于指定操作數(shù)的地址方式的稱為（）。A.指令周期B.尋址方式C.操作碼D.時(shí)序控制10.I/O接口電路通常具有（）功能。A.存儲(chǔ)程序B.存儲(chǔ)數(shù)據(jù)C.實(shí)現(xiàn)CPU與I/O設(shè)備之間的信息轉(zhuǎn)換和緩沖D.控制運(yùn)算二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在橫線上。）1.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的五大基本構(gòu)件是：運(yùn)算器、______、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。2.二進(jìn)制數(shù)1101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)是______。3.在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，信息傳遞的基本單位是______。4.通常用______來(lái)衡量存儲(chǔ)器的容量。5.CPU中用于暫時(shí)存放指令代碼的寄存器是______。6.CPU中用于暫時(shí)存放運(yùn)算結(jié)果或地址的寄存器是______。7.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，層次結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)通常包括：高速緩存（Cache）、主存儲(chǔ)器（RAM）和______。8.指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的全部指令的集合，它體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的______。9.在指令格式中，用來(lái)規(guī)定指令操作類(lèi)型的字段稱為_(kāi)_____。10.總線按傳輸信息分類(lèi)，可以分為數(shù)據(jù)總線、______和地址總線。三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)判斷下列敘述的正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”。）1.計(jì)算機(jī)內(nèi)部的所有信息都使用二進(jìn)制碼表示。（）2.字長(zhǎng)是CPU一次能處理的二進(jìn)制信息的位數(shù)。（）3.與RAM相比，ROM中的內(nèi)容在斷電后也會(huì)丟失。（）4.存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度是指完成一次存取操作所需的時(shí)間。（）5.指令周期是指執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。（）6.微程序控制器是采用微程序控制技術(shù)的控制器，其控制存儲(chǔ)器容量較小。（）7.并行總線比串行總線傳輸速率高。（）8.I/O設(shè)備可以直接與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。（）9.地址總線上傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)信息。（）10.馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的主要思想之一是存儲(chǔ)程序。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述原碼、反碼和補(bǔ)碼三種表示法中，如何表示正負(fù)數(shù)，并說(shuō)明補(bǔ)碼的優(yōu)點(diǎn)。2.什么是存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)？采用層次結(jié)構(gòu)的主要原因是什么？3.簡(jiǎn)述CPU的主要性能指標(biāo)有哪些？4.什么是總線？總線通常包含哪些部件？五、計(jì)算題（每題8分，共16分。請(qǐng)按題意計(jì)算。）1.已知X=-1011（補(bǔ)碼），Y=+0110（補(bǔ)碼），求[X+Y]補(bǔ)和[X-Y]補(bǔ)，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。2.某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為16位，主存地址空間為1MB，采用字節(jié)編址。若CPU每條指令平均需要訪問(wèn)主存2次（取指令1次，訪問(wèn)數(shù)據(jù)1次），則執(zhí)行1000條指令大約需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？假設(shè)CPU時(shí)鐘頻率為50MHz，執(zhí)行一條指令的平均時(shí)鐘周期是多少？六、分析題（每題10分，共20分。請(qǐng)按要求分析。）1.簡(jiǎn)述中斷的基本過(guò)程。2.假設(shè)某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器地址空間為256K，采用20位地址線。若CPU字長(zhǎng)為16位，主存按字編址，請(qǐng)計(jì)算該主存的容量是多少字節(jié)？如果CPU每條指令需要訪問(wèn)4個(gè)字的數(shù)據(jù)，執(zhí)行100條指令至少需要多少條訪存指令？試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.D2.C3.C4.B5.D6.A7.A8.B9.B10.C二、填空題1.控制器2.133.位（或Bit）4.字節(jié)（或Byte）5.程序計(jì)數(shù)器（或PC）6.寄存器（或通用寄存器）7.輔助存儲(chǔ)器（或外存儲(chǔ)器）8.處理能力（或功能）9.操作碼10.控制總線三、判斷題1.√2.√3.×4.√5.√6.×7.√8.×9.×10.√四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先分別說(shuō)明原碼、反碼、補(bǔ)碼的正負(fù)數(shù)表示方法（原碼符號(hào)位+數(shù)值位，反碼符號(hào)位+取反數(shù)值位，補(bǔ)碼符號(hào)位+數(shù)值位減1）。然后重點(diǎn)說(shuō)明補(bǔ)碼的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算簡(jiǎn)單（減法可轉(zhuǎn)換為加法），無(wú)負(fù)零問(wèn)題，可表示更多負(fù)數(shù)。正數(shù)表示三者一致。2.解析思路：首先說(shuō)明什么是存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)（將速度、成本、容量不同的存儲(chǔ)器按一定方式組合起來(lái)）。然后說(shuō)明主要原因：用價(jià)格較低的存儲(chǔ)器彌補(bǔ)高速存儲(chǔ)器容量不足的缺點(diǎn)，同時(shí)利用高速存儲(chǔ)器提高系統(tǒng)整體的訪問(wèn)速度。3.解析思路：列舉CPU的主要性能指標(biāo)，如主頻（時(shí)鐘頻率）、字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量（主存）、運(yùn)算速度（MIPS或MFLOPS）、指令系統(tǒng)功能豐富程度等。簡(jiǎn)單說(shuō)明每個(gè)指標(biāo)的含義。4.解析思路：首先說(shuō)明總線是計(jì)算機(jī)各功能部件之間傳輸信息的公共通路。然后說(shuō)明總線通常包含的部件：傳輸信息的線（數(shù)據(jù)線、地址線、控制線）以及相關(guān)的總線控制邏輯（如總線請(qǐng)求、總線仲裁、總線定時(shí)等）。五、計(jì)算題1.[X+Y]補(bǔ)=1000，[X-Y]補(bǔ)=1111，X+Y=-6，X-Y=-16解析思路：[X]補(bǔ)已知。求[X+Y]補(bǔ)，直接將[X]補(bǔ)和[Y]補(bǔ)相加（按位加，不考慮進(jìn)位或向高位借位），得到1000。求[X-Y]補(bǔ)，根據(jù)減法補(bǔ)碼規(guī)則[X-Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[－Y]補(bǔ)，先求[－Y]補(bǔ)，Y=+0110，[Y]補(bǔ)=0110，[－Y]補(bǔ)=1complementof0110=1001。然后[X]補(bǔ)+[－Y]補(bǔ)=1011+1001=1110。檢查結(jié)果是否溢出（最高有效位產(chǎn)生進(jìn)位但未保留），1110為負(fù)數(shù)補(bǔ)碼。結(jié)果為1111。將補(bǔ)碼結(jié)果轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，1000為-8，1111為-1，-8-1=-9。但根據(jù)[X]補(bǔ)和[Y]補(bǔ)相加過(guò)程，1000代表-8。所以[X-Y]補(bǔ)=1111代表-15。這里原題[X]補(bǔ)=-1011,[Y]補(bǔ)=+0110。[X+Y]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[0110]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[10010]補(bǔ)(取反加1)=[-1011]補(bǔ)+[1001]補(bǔ)=[1000]補(bǔ)(-8).[X-Y]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[-0110]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[10010]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[1001]補(bǔ)=[1110]補(bǔ)(-15).檢查[-1011]補(bǔ)=-11.[10010]補(bǔ)=+10.-11-10=-21.[-21]補(bǔ)=[11101]補(bǔ)(舍棄高位進(jìn)位)=[1111]補(bǔ)(-15).矛盾修正。所以[X+Y]補(bǔ)=1000(-8).[X-Y]補(bǔ)=1111(-15).但題目要求X=-1011(補(bǔ)碼),Y=+0110(補(bǔ)碼),X+Y=-1011+0110=-1011=-11.[-11]補(bǔ)=[11101]補(bǔ)=[1111]補(bǔ)(-15).X-Y=-1011-0110=-1011-0110=-1011-0110=-1011=-1011=-22.[-22]補(bǔ)=[111010]補(bǔ)=[11110]補(bǔ)=[11110]補(bǔ)(-22).重新計(jì)算.[X+Y]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[0110]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[10010]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[1001]補(bǔ)=[1000]補(bǔ)(-8).[X-Y]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[-0110]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[10010]補(bǔ)=[-1011]補(bǔ)+[1001]補(bǔ)=[1110]補(bǔ)(-22).修正答案為[X+Y]補(bǔ)=1000,X+Y=-8.[X-Y]補(bǔ)=1110,X-Y=-22.2.約1.28秒解析思路：主存容量=1MB=1*2^20Bytes=2^20Bytes。按字編址，字長(zhǎng)16位，即2Bytes/Word。主存字?jǐn)?shù)=存儲(chǔ)器容量/字長(zhǎng)=2^20/2=2^19Words。CPU每條指令平均訪問(wèn)主存2次，即每條指令需要訪問(wèn)2*2Bytes=4Bytes=2Words。執(zhí)行1000條指令需要訪問(wèn)的總字?jǐn)?shù)=1000*2=2000Words。由于按字編址，訪問(wèn)2000Words需要2000個(gè)地址。執(zhí)行1000條指令總共需要產(chǎn)生2000個(gè)訪存地址。假設(shè)每次訪存（取指令或訪數(shù)據(jù)）需要1個(gè)時(shí)鐘周期（簡(jiǎn)化模型）。執(zhí)行1000條指令總共需要2000*1=2000個(gè)時(shí)鐘周期。CPU時(shí)鐘頻率為50MHz，即每秒可以產(chǎn)生50*10^6個(gè)時(shí)鐘周期。執(zhí)行時(shí)間=總時(shí)鐘周期/時(shí)鐘頻率=2000/(50*10^6)秒=40/(10*10^6)秒=4*10^-7秒=0.0004秒=400微秒。如果考慮指令執(zhí)行平均周期，設(shè)平均周期為C，則總周期=1000C，時(shí)間=1000C/(50*10^6)=20C*10^-7秒。答案與C值相關(guān)，若按訪存2次/指令每次1周期，則總2000周期，約0.0004秒。若按指令平均1周期，則2000條指令2000周期，約0.0004秒。若按指令平均0.5周期，則1000周期，約0.00002秒。題目未給單指令周期，按最簡(jiǎn)模型2000周期計(jì)算。六、分析題1.解析思路：按照中斷發(fā)生的典型過(guò)程描述：①中斷請(qǐng)求：程序執(zhí)行遇到中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。②中斷判優(yōu)（中斷優(yōu)先級(jí)）：如果有多個(gè)中斷請(qǐng)求，控制器根據(jù)優(yōu)先級(jí)決定響應(yīng)哪個(gè)中斷。③中斷響應(yīng)：被選中的中斷源獲得CPU控制權(quán)。④中斷隱指令（硬件操作）：CPU暫停當(dāng)前指令執(zhí)行，完成一些硬件操作（如保存斷點(diǎn)、關(guān)中斷等）。⑤中斷服務(wù)程序：CPU跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口，開(kāi)始執(zhí)行。⑥中斷處理：執(zhí)行中斷服務(wù)程序，處理中斷事件。⑦中斷返回：中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢，執(zhí)行中斷返回指令，恢復(fù)原程序斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行被打斷的程序。⑧中斷恢復(fù)：開(kāi)中斷，CPU恢復(fù)正常工作狀態(tài)。2.解析思路：存儲(chǔ)器地址空間=256K=256*2^10Bytes=