2025年計算機考研《計算機硬件》模擬考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）1.計算機硬件系統(tǒng)中最核心的部件是（）。A.輸入/輸出設(shè)備B.存儲器C.運算器D.控制器2.在計算機中，信息最常用的表示形式是（）。A.十六進制B.八進制C.二進制D.十進制3.采用補碼表示法，若某數(shù)的機器碼為10011010，則該數(shù)的真值為（）。A.-26B.-10C.26D.104.計算機內(nèi)部采用二進制形式表示信息，主要是因為（）。A.二進制運算簡單方便B.二進制表示形式簡潔C.二進制容易實現(xiàn)D.以上都是5.在計算機存儲系統(tǒng)中，Cache的作用是（）。A.替代硬盤存儲B.作為主存的一部分，提高主存讀寫速度C.用于存儲用戶程序D.用于存儲系統(tǒng)軟件6.主存與Cache之間地址映射方式中，速度最快、成本最高的是（）。A.全相聯(lián)映射B.直接映射C.組相聯(lián)映射D.以上都不是7.CPU執(zhí)行指令需要訪問存儲器，下列哪個部件負責(zé)在CPU和主存之間傳輸數(shù)據(jù)？（）A.運算器B.控制器C.總線D.I/O接口8.指令系統(tǒng)中，采用立即尋址方式時，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.指令的地址碼部分D.寄存器中9.CPU的哪個部件負責(zé)控制指令的執(zhí)行順序？（）A.運算器B.寄存器C.控制器D.主存10.中斷是指（）。A.程序執(zhí)行出錯B.外部設(shè)備請求處理C.CPU需要執(zhí)行更高級別的指令D.以上都是二、多項選擇題（每題3分，共15分。下列每小題給出的四個選項中，有多項是符合題目要求的。全部選對得3分，選對但不全得1分，有選錯的得0分。）1.影響計算機CPU性能的主要因素有（）。A.主頻B.字長C.Cache容量D.字節(jié)寬度2.下列關(guān)于Cache的說法中，正確的有（）。A.Cache是主存的一部分B.Cache的速度比主存快C.Cache的容量比主存大D.CPU訪問Cache未命中時，需要訪問主存3.在計算機中，運算器主要完成（）。A.算術(shù)運算B.邏輯運算C.數(shù)據(jù)傳輸D.指令控制4.總線通常由（）組成。A.數(shù)據(jù)總線B.地址總線C.控制總線D.存儲器5.I/O接口需要具備的功能有（）。A.寄存數(shù)據(jù)B.實現(xiàn)CPU與外設(shè)之間的速度匹配C.提供設(shè)備狀態(tài)信息D.發(fā)送和接收控制信號三、判斷題（每題1分，共10分。請將判斷結(jié)果填在題后括號內(nèi)，正確的填“√”，錯誤的填“×”。）1.()在計算機內(nèi)部，數(shù)據(jù)傳輸都是通過總線進行的。2.()Cache的替換算法有LRU、FIFO、Random等，其中LRU算法能夠保證Cache的命中率最高。3.()指令的尋址方式?jīng)Q定了指令可以訪問哪些數(shù)據(jù)。4.()中斷響應(yīng)過程會打斷當(dāng)前指令的執(zhí)行，并保存當(dāng)前指令的執(zhí)行狀態(tài)。5.()CPU的主頻越高，其字長一定越長。6.()存儲器的訪問速度主要取決于存儲介質(zhì)的物理特性。7.()程序查詢方式是一種效率較高的I/O控制方式。8.()ROM是易失性存儲器。9.()在直接映射方式下，主存地址需要經(jīng)過映射變換才能形成Cache地址。10.()I/O設(shè)備可以直接與CPU進行數(shù)據(jù)交換。四、填空題（每題2分，共20分。請將答案填在橫線上。）1.計算機硬件系統(tǒng)的五大基本組成部分是：運算器、控制器、______、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。2.在計算機中，信息長度的單位通常是______，它表示CPU一次能處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。3.若一個字長為16位的CPU，其Cache容量為16KB，則其Cache地址需要______位來表示。4.在組相聯(lián)映射方式中，若組號有8組，塊大小為4塊，則主存塊與Cache組之間的映射關(guān)系為______。5.CPU執(zhí)行一條指令通常需要經(jīng)歷取指、譯碼和______三個主要階段。6.中斷向量地址通常存放在______中。7.總線根據(jù)傳輸?shù)男畔㈩愋涂梢苑譃閿?shù)據(jù)總線、地址總線和______。8.在程序查詢方式下，CPU需要______地查詢I/O設(shè)備的狀態(tài)。9.字節(jié)（Byte）通常定義為______個二進制位。10.DMA方式是指______直接訪問主存進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环NI/O方式。五、簡答題（每題5分，共15分。）1.簡述什么是計算機總線？總線有哪些主要特性？2.什么是Cache的寫策略？常見的寫策略有哪些？3.簡述中斷響應(yīng)過程的主要步驟。六、計算題（每題8分，共16分。）1.某計算機主存容量為4GB，采用直接映射方式組織Cache，Cache塊大小為128B，共128塊。當(dāng)CPU訪問主存地址為十六進制A1F8H時，求：（1）主存塊號是多少？（2）Cache塊號是多少？（3）若該地址在Cache中命中，請給出對應(yīng)的物理地址。2.假設(shè)某CPU執(zhí)行一條指令的平均指令周期（CPI）為4時鐘周期。若該CPU的主頻為1.6GHz，求該CPU執(zhí)行1000條指令需要多少時間？七、分析題（每題10分，共20分。）1.簡述中斷系統(tǒng)對計算機工作方式的影響。2.分析比較直接映射、組相聯(lián)映射和全相聯(lián)映射三種Cache映射方式的優(yōu)缺點。試卷答案一、單項選擇題1.C2.C3.A4.D5.B6.A7.C8.B9.C10.B二、多項選擇題1.ABC2.ABD3.AB4.ABC5.ABCD三、判斷題1.√2.√3.√4.√5.×6.√7.×8.×9.×10.×四、填空題1.存儲器2.字長3.144.1:15.執(zhí)行6.中斷向量表7.控制總線8.周期性9.810.I/O設(shè)備五、簡答題1.答：計算機總線是計算機各功能部件之間傳送信息的公共通路。主要特性包括：傳輸信息的類型（數(shù)據(jù)、地址、控制）多樣化；具有定時與同步機制；具有抗干擾能力；具備一定的傳輸帶寬。2.答：Cache的寫策略是指當(dāng)CPU要寫入數(shù)據(jù)時，如何確定數(shù)據(jù)是寫入Cache還是同時寫入Cache和主存。常見寫策略有：寫直通（WriteThrough）、寫回（WriteBack）、寫一次（WriteOnce）。3.答：中斷響應(yīng)過程的主要步驟包括：中斷請求識別；保存現(xiàn)場；中斷向量地址形成；中斷向量獲?。晦D(zhuǎn)換中斷向量為中斷服務(wù)程序入口地址；跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行。六、計算題1.解：(1)主存地址A1F8H，塊大小為128B，即128B=2^7B。主存塊號=主存地址/塊大小=A1F8H/80H=A1F8H/128H=81H。答：主存塊號是81H。(2)Cache塊大小為128B，即128B=2^7B。Cache塊號=主存塊號（物理塊號與Cache塊號對應(yīng)）=81H。答：Cache塊號是81H。(3)若命中，物理地址=Cache基地址+Cache塊內(nèi)地址。需要知道Cache基地址，但題目未給出。通常假設(shè)Cache塊號n對應(yīng)的基地址為n*塊大小。若按此假設(shè)，基地址=81H*128H=81H0OH。Cache塊內(nèi)地址=主存地址的低7位=F8H。物理地址=81H0OH+F8H=811OH。答：對應(yīng)的物理地址是811OH。（注：因Cache基地址未知，此部分答案基于假設(shè)，實際考試需看題目具體設(shè)定或描述）2.解：指令執(zhí)行時間=指令條數(shù)*平均指令周期*時鐘周期時間。時鐘周期時間=1/主頻=1/1.6GHz=1/1.6*10^9s=0.625*10^-9s=625ps。執(zhí)行1000條指令所需時間=1000*4*625ps=2500*625ps=1562500ps=1.5625ms。答：執(zhí)行1000條指令需要1.5625ms。七、分析題1.答：中斷系統(tǒng)允許計算機在執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)的同時，能夠響應(yīng)并處理外部事件或內(nèi)部故障，提高了計算機的實時性和可靠性。它使得CPU不必長時間等待I/O操作完成，可以在I/O操作進行時處理其他任務(wù)，提高了CPU的利用率。中斷過程包括中斷請求、中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、斷點保存、中斷向量獲取、中斷服務(wù)程序執(zhí)行和中斷返回等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)協(xié)同工作，保證了系統(tǒng)能及時、有序地處理中斷事件。2.答：直接映射：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、命中沖突概率低。缺點是Cache塊與主存塊一一對應(yīng)，塊內(nèi)任何地址訪問都會導(dǎo)致整個塊加載，替換策略簡單（