2025年超星爾雅學(xué)習(xí)通《計(jì)算機(jī)底層原理與架構(gòu)》考試備考題庫(kù)及答案解析就讀院校：________姓名：________考場(chǎng)號(hào)：________考生號(hào)：________一、選擇題1.計(jì)算機(jī)底層原理與架構(gòu)中的"馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)"主要特點(diǎn)不包括（）A.存儲(chǔ)程序控制B.指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中C.以運(yùn)算器為中心D.指令和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式表示答案：C解析：馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的核心思想是存儲(chǔ)程序控制，即計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，并由控制器按順序讀取執(zhí)行。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括以存儲(chǔ)器為中心，運(yùn)算器、控制器、輸入輸出設(shè)備都圍繞存儲(chǔ)器工作。選項(xiàng)C描述的是哈佛體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，而非馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)。2.CPU執(zhí)行指令的基本過(guò)程不包括（）A.指令譯碼B.指令執(zhí)行C.數(shù)據(jù)加載D.指令存儲(chǔ)答案：D解析：CPU執(zhí)行指令的基本過(guò)程包括取指（從內(nèi)存中讀取指令）、譯碼（分析指令操作碼和地址碼）、執(zhí)行（完成指令指定的操作）以及訪存（根據(jù)地址碼訪問(wèn)內(nèi)存或寄存器）。指令存儲(chǔ)是內(nèi)存的功能，不是CPU執(zhí)行指令的直接過(guò)程。3.計(jì)算機(jī)中用于表示存儲(chǔ)容量的基本單位是（）A.字節(jié)B.位C.字D.字節(jié)答案：A解析：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量通常用字節(jié)（Byte）作為基本單位，1字節(jié)等于8位。雖然位是信息的最小單位，字是CPU一次處理的位數(shù)，但在表示存儲(chǔ)容量時(shí)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用字節(jié)作為基本計(jì)量單位。4.程序計(jì)數(shù)器（PC）的主要功能是（）A.存儲(chǔ)當(dāng)前指令的地址B.存儲(chǔ)當(dāng)前操作數(shù)C.存儲(chǔ)程序結(jié)果D.控制數(shù)據(jù)傳輸答案：A解析：程序計(jì)數(shù)器是CPU中的專用寄存器，用于存放下一條要執(zhí)行的指令的地址。在指令執(zhí)行過(guò)程中，PC會(huì)自動(dòng)加1指向下一條指令，或在跳轉(zhuǎn)指令時(shí)被更新為新的目標(biāo)地址。其他選項(xiàng)描述的是通用寄存器或ALU的功能。5.以下哪種尋址方式不需要使用地址寄存器（）A.立即尋址B.直接尋址C.寄存器尋址D.間接尋址答案：A解析：立即尋址方式中，操作數(shù)直接包含在指令中，不需要使用地址寄存器。直接尋址需要使用程序計(jì)數(shù)器或地址寄存器來(lái)獲取操作數(shù)地址。寄存器尋址使用寄存器編號(hào)字段指定操作數(shù)所在的寄存器。間接尋址需要使用地址寄存器暫存有效地址，再通過(guò)該地址訪問(wèn)操作數(shù)。6.計(jì)算機(jī)中的總線按傳輸信息類型可分為（）A.數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線B.內(nèi)部總線、外部總線C.系統(tǒng)總線、接口總線D.通信總線、控制總線答案：A解析：計(jì)算機(jī)總線按傳輸信息類型分為數(shù)據(jù)總線（傳輸數(shù)據(jù)信息）、地址總線（傳輸?shù)刂沸畔ⅲ┖涂刂瓶偩€（傳輸控制信號(hào)）。其他選項(xiàng)描述的是總線按位置或功能分類的方式。7.以下哪種緩存替換算法每次替換時(shí)都會(huì)考慮所有緩存內(nèi)容（）A.FIFOB.LRUC.LFUD.Random答案：B解析：LRU（LeastRecentlyUsed）算法在替換時(shí)需要檢查緩存中所有內(nèi)容，找出最久未使用的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行替換。FIFO（FirstInFirstOut）只考慮進(jìn)入順序。LFU（LeastFrequentlyUsed）考慮使用頻率。Random算法隨機(jī)選擇替換對(duì)象。8.計(jì)算機(jī)主存的讀寫速度相比CPU的主要限制是（）A.延遲時(shí)間B.帶寬C.容量D.功耗答案：A解析：CPU的執(zhí)行速度遠(yuǎn)高于主存訪問(wèn)速度，導(dǎo)致CPU經(jīng)常等待主存數(shù)據(jù)。主存讀寫速度的主要限制是延遲時(shí)間（訪問(wèn)一次所需的時(shí)間），這形成了CPU和主存之間的速度瓶頸。帶寬是數(shù)據(jù)傳輸能力，容量是存儲(chǔ)多少數(shù)據(jù)，功耗是能量消耗，這些不是限制讀寫速度的主要因素。9.程序執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生時(shí)空開銷的主要原因是（）A.指令流水線B.虛擬內(nèi)存C.數(shù)據(jù)緩存D.多道程序設(shè)計(jì)答案：B解析：虛擬內(nèi)存技術(shù)需要硬件支持，通過(guò)頁(yè)表轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)內(nèi)存映射，每次地址訪問(wèn)都可能引發(fā)頁(yè)缺失導(dǎo)致訪存，增加了時(shí)空開銷。指令流水線和數(shù)據(jù)緩存可以提高執(zhí)行效率。多道程序設(shè)計(jì)是操作系統(tǒng)調(diào)度方式，本身不直接產(chǎn)生時(shí)空開銷。10.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中"馮·諾依曼瓶頸"主要指（）A.CPU和內(nèi)存之間的速度差異B.I/O設(shè)備與CPU的協(xié)調(diào)問(wèn)題C.指令執(zhí)行與數(shù)據(jù)訪問(wèn)的沖突D.總線帶寬限制答案：A解析：馮·諾依曼瓶頸（VonNeumannbottleneck）特指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中CPU執(zhí)行速度遠(yuǎn)高于內(nèi)存訪問(wèn)速度，導(dǎo)致CPU大量時(shí)間處于等待狀態(tài)的問(wèn)題。這是由于指令和數(shù)據(jù)共享同一總線造成的。其他選項(xiàng)描述的是不同的系統(tǒng)瓶頸問(wèn)題。11.計(jì)算機(jī)底層原理與架構(gòu)中，決定CPU處理速度的關(guān)鍵參數(shù)不包括（）A.主頻B.字長(zhǎng)C.緩存大小D.字節(jié)寬度答案：D解析：CPU處理速度主要受主頻（時(shí)鐘周期）、字長(zhǎng)（CPU一次能處理的位數(shù)）和緩存大小（影響訪存速度）影響。字節(jié)寬度是數(shù)據(jù)單位，與處理速度無(wú)直接關(guān)系。主頻決定了每秒能執(zhí)行多少個(gè)時(shí)鐘周期，字長(zhǎng)決定了每次能處理的數(shù)據(jù)量，緩存大小影響了訪存延遲，這三者共同決定了CPU性能。12.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，下列哪項(xiàng)不屬于總線的基本功能（）A.傳輸數(shù)據(jù)B.傳輸?shù)刂稢.傳輸控制信號(hào)D.存儲(chǔ)程序答案：D解析：總線是計(jì)算機(jī)各部件之間傳輸信息的公共通道，基本功能包括數(shù)據(jù)總線（傳輸數(shù)據(jù)）、地址總線（傳輸?shù)刂罚┖涂刂瓶偩€（傳輸控制信號(hào)）。存儲(chǔ)程序是馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，由內(nèi)存完成，不是總線的功能。13.CPU中的累加器主要用于（）A.存儲(chǔ)程序計(jì)數(shù)器B.存儲(chǔ)當(dāng)前指令C.存儲(chǔ)中間運(yùn)算結(jié)果D.存儲(chǔ)內(nèi)存地址答案：C解析：累加器是CPU中的通用寄存器，專門用于暫存運(yùn)算過(guò)程中的中間結(jié)果或參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。程序計(jì)數(shù)器指向下一條指令地址，指令寄存器存儲(chǔ)當(dāng)前指令，地址寄存器存儲(chǔ)操作數(shù)地址。累加器是ALU（算術(shù)邏輯單元）的主要輸入之一。14.計(jì)算機(jī)中，下列哪種存儲(chǔ)器斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失（）A.RAMB.ROMC.PROMD.EPROM答案：A解析：RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）是易失性存儲(chǔ)器，斷電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失。ROM（只讀存儲(chǔ)器）、PROM（可編程只讀存儲(chǔ)器）和EPROM（可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）都是非易失性存儲(chǔ)器，斷電后數(shù)據(jù)能保持。RAM主要用于臨時(shí)存儲(chǔ)CPU工作數(shù)據(jù)，而ROM/PROM/EPROM用于存儲(chǔ)固件程序。15.程序執(zhí)行過(guò)程中，下列哪項(xiàng)不屬于時(shí)空開銷的來(lái)源（）A.指令緩存未命中B.頁(yè)表查找C.數(shù)據(jù)緩存未命中D.指令譯碼答案：D解析：時(shí)空開銷主要指程序執(zhí)行中額外消耗的時(shí)間（時(shí)間開銷）和空間（空間開銷）。指令緩存未命中導(dǎo)致指令重新從主存獲取，頁(yè)表查找消耗CPU時(shí)間，數(shù)據(jù)緩存未命中需要訪存，都會(huì)增加時(shí)空開銷。指令譯碼是CPU基本操作，本身不產(chǎn)生額外的時(shí)空開銷。16.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，Cache的作用主要是（）A.增加內(nèi)存容量B.提高內(nèi)存讀寫速度C.減少內(nèi)存訪問(wèn)次數(shù)D.增強(qiáng)CPU運(yùn)算能力答案：B解析：Cache（高速緩存）是介于CPU和主存之間的小容量、高速度存儲(chǔ)器，通過(guò)存儲(chǔ)近期頻繁訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，減少CPU直接訪問(wèn)主存的次數(shù)，從而提高內(nèi)存訪問(wèn)速度。它不能增加內(nèi)存容量，不能減少訪存次數(shù)（只是使更多訪存直接在Cache完成），也不能增強(qiáng)CPU運(yùn)算能力。17.下列哪種尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于形式地址（）A.直接尋址B.間接尋址C.寄存器尋址D.立即尋址答案：A解析：直接尋址方式中，指令中的形式地址就是操作數(shù)的有效地址，不需要任何計(jì)算或間接訪問(wèn)。間接尋址需要通過(guò)形式地址找到有效地址，寄存器尋址有效地址是寄存器編號(hào)對(duì)應(yīng)的寄存器內(nèi)容，立即尋址有效地址就是指令中直接給出的操作數(shù)。18.計(jì)算機(jī)中，下列哪項(xiàng)技術(shù)主要解決CPU與內(nèi)存速度不匹配的問(wèn)題（）A.指令流水線B.多級(jí)緩存C.虛擬內(nèi)存D.多道程序設(shè)計(jì)答案：C解析：虛擬內(nèi)存技術(shù)通過(guò)頁(yè)式存儲(chǔ)管理，將部分主存內(nèi)容換出到磁盤上，使CPU可以訪問(wèn)比物理內(nèi)存更大的地址空間，從而緩解CPU與主存速度不匹配的問(wèn)題。指令流水線提高執(zhí)行效率，多級(jí)緩存加速訪存，多道程序設(shè)計(jì)提高資源利用率，但主要解決速度不匹配問(wèn)題的是虛擬內(nèi)存。19.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，"存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)"設(shè)計(jì)的核心思想是（）A.盡可能提高所有存儲(chǔ)器的速度B.盡可能增加所有存儲(chǔ)器的容量C.用較小容量的高速存儲(chǔ)器緩存較大容量的低速存儲(chǔ)器D.減少存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間答案：C解析：存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)是通過(guò)在CPU和主存之間、主存和輔存之間設(shè)置多級(jí)緩存（Cache），用較小容量但高速的存儲(chǔ)器（如SRAM）來(lái)緩存較大容量但低速的存儲(chǔ)器（如DRAM），形成多層結(jié)構(gòu)，以接近CPU速度的同時(shí)降低成本。其核心是利用速度-容量-成本的權(quán)衡關(guān)系，構(gòu)建高效能的存儲(chǔ)系統(tǒng)。20.計(jì)算機(jī)中，下列哪種設(shè)備直接與CPU交換數(shù)據(jù)（）A.硬盤驅(qū)動(dòng)器B.顯示器C.鍵盤D.主板上的北橋芯片答案：D解析：CPU通過(guò)主板上的北橋芯片（或現(xiàn)代系統(tǒng)中的內(nèi)存控制器）直接與主存和高速緩存交換數(shù)據(jù)。硬盤驅(qū)動(dòng)器、顯示器、鍵盤等I/O設(shè)備需要通過(guò)I/O接口和控制器才能與CPU交換數(shù)據(jù)，中間需要經(jīng)過(guò)中斷處理和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換。北橋芯片是CPU與內(nèi)存/緩存之間數(shù)據(jù)交換的樞紐。二、多選題1.計(jì)算機(jī)底層原理與架構(gòu)中，影響CPU性能的主要因素有（）A.主頻B.字長(zhǎng)C.緩存層次結(jié)構(gòu)D.指令集架構(gòu)E.字節(jié)寬度答案：ABC解析：CPU性能主要受主頻（決定單位時(shí)間執(zhí)行周期數(shù)）、字長(zhǎng)（決定一次處理數(shù)據(jù)能力和運(yùn)算精度）、緩存層次結(jié)構(gòu)（影響訪存速度和效率）以及指令集架構(gòu)（影響指令執(zhí)行復(fù)雜度和功能）影響。字節(jié)寬度是數(shù)據(jù)單位，與CPU性能無(wú)直接關(guān)系。2.計(jì)算機(jī)總線系統(tǒng)中，地址總線的主要功能有（）A.傳輸內(nèi)存地址B.傳輸I/O端口地址C.傳輸數(shù)據(jù)信息D.傳輸控制信號(hào)E.傳輸指令信息答案：AB解析：地址總線專門用于傳輸CPU要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O端口的地址信息。數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)，控制總線傳輸控制信號(hào)，指令信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸，指令本身不是地址總線的傳輸內(nèi)容。3.CPU中的寄存器按功能可分為（）A.累加器B.程序計(jì)數(shù)器C.地址寄存器D.數(shù)據(jù)寄存器E.指令寄存器答案：ABCDE解析：CPU中的寄存器根據(jù)功能不同可分為多種，包括用于暫存運(yùn)算結(jié)果的累加器（A）、用于存儲(chǔ)下一條指令地址的程序計(jì)數(shù)器（B）、用于暫存操作數(shù)地址的地址寄存器（C）、用于暫存操作數(shù)或中間結(jié)果的數(shù)據(jù)寄存器（D）、用于暫存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的指令寄存器（E）。4.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)的原因主要有（）A.成本考慮B.容量需求C.性能需求D.技術(shù)限制E.可靠性需求答案：ABCD解析：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)是為了平衡成本、容量、性能和技術(shù)限制。高速存儲(chǔ)器成本高、容量小，低速存儲(chǔ)器成本低、容量大。層次結(jié)構(gòu)可以在滿足大部分應(yīng)用性能需求的同時(shí)，控制整體成本，并利用不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，解決單一存儲(chǔ)技術(shù)難以同時(shí)滿足高性能和高容量的矛盾。5.Cache系統(tǒng)中，導(dǎo)致緩存未命中的情況有（）A.訪問(wèn)的地址不在當(dāng)前Cache塊中B.Cache已滿，替換掉其他塊C.訪問(wèn)的地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)不在主存中D.訪問(wèn)的是只讀指令E.訪問(wèn)的是新加載的程序數(shù)據(jù)答案：ABE解析：緩存未命中（CacheMiss）指CPU訪問(wèn)的地址或數(shù)據(jù)未在當(dāng)前Cache中找到的情況。當(dāng)訪問(wèn)的地址不在當(dāng)前Cache塊中（A），或者Cache已滿需要替換掉其他塊時(shí)新地址未命中（B），或者剛加載的程序數(shù)據(jù)還未進(jìn)入Cache（E）都會(huì)導(dǎo)致未命中。訪問(wèn)只讀指令或數(shù)據(jù)是否在Cache與是否命中無(wú)關(guān)，只要地址在Cache塊內(nèi)且該塊有效即可命中。6.計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行過(guò)程中涉及的數(shù)據(jù)傳送操作有（）A.指令從內(nèi)存?zhèn)魉偷街噶罴拇嫫鰾.操作數(shù)從內(nèi)存?zhèn)魉偷嚼奂悠鰿.運(yùn)算結(jié)果從累加器傳送到內(nèi)存D.控制信號(hào)從CPU傳送到I/O設(shè)備E.指令從緩存?zhèn)魉偷街噶罴拇嫫鞔鸢福篈BCE解析：程序執(zhí)行涉及多種數(shù)據(jù)傳送。指令從內(nèi)存加載到指令寄存器（A），操作數(shù)從內(nèi)存加載到數(shù)據(jù)寄存器或累加器（B），運(yùn)算結(jié)果從累加器存儲(chǔ)回內(nèi)存（C），以及控制信號(hào)從CPU發(fā)送到I/O設(shè)備（D）都是常見的數(shù)據(jù)傳送操作。指令從緩存加載到指令寄存器（E）是內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，本質(zhì)仍是訪存操作，但屬于指令傳送的范疇。7.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，下列哪些屬于并行處理技術(shù)（）A.指令流水線B.多核處理器C.向量處理D.數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)E.單指令多數(shù)據(jù)流（SIMD）答案：BCE解析：并行處理是指同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)或任務(wù)部分的技術(shù)。多核處理器（B）通過(guò)多個(gè)處理單元同時(shí)工作實(shí)現(xiàn)并行。向量處理（C）對(duì)向量中的多個(gè)元素執(zhí)行相同操作實(shí)現(xiàn)并行。單指令多數(shù)據(jù)流（SIMD）（E）用一條指令同時(shí)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)并行。指令流水線（A）是提高指令吞吐率的技術(shù)，通過(guò)將指令執(zhí)行分解為多個(gè)階段并行處理，但本質(zhì)是順序執(zhí)行不同指令的階段，不屬于典型的任務(wù)并行。數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)（D）是一種以數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)計(jì)算為特點(diǎn)的并行計(jì)算模型，但選項(xiàng)BCE描述的技術(shù)更為常見和基礎(chǔ)。8.計(jì)算機(jī)中，下列哪些設(shè)備可以通過(guò)總線與CPU直接通信（）A.主存B.高速緩存（Cache）C.硬盤驅(qū)動(dòng)器D.I/O控制器E.北橋芯片答案：ABE解析：CPU通過(guò)系統(tǒng)總線與主存（A）、高速緩存（Cache）（B）以及北橋芯片（E）（作為連接CPU與內(nèi)存/緩存/顯卡等的樞紐）直接通信。硬盤驅(qū)動(dòng)器（C）和I/O控制器（D）通常通過(guò)專門的I/O總線或接口與CPU通信，需要經(jīng)過(guò)I/O接口和中斷處理。9.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中，通常位于層次較低層級(jí)的存儲(chǔ)器具有的特點(diǎn)有（）A.容量較大B.速度較慢C.成本較低D.易失性E.可靠性較高答案：ABC解析：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中，越往低層級(jí)的存儲(chǔ)器通常具有容量越大、速度越慢、成本越低的特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模存儲(chǔ)和成本效益。例如，主存比Cache慢但容量大，輔存（如硬盤）比主存慢但容量更大、成本更低。低層級(jí)存儲(chǔ)器通常不是易失性的（如硬盤），可靠性要求可能不如高速緩存嚴(yán)格，但成本和速度是主要特點(diǎn)。10.計(jì)算機(jī)執(zhí)行一條指令通常需要經(jīng)過(guò)的階段包括（）A.取指B.譯碼C.執(zhí)行D.訪存E.寫回答案：ABCDE解析：CPU執(zhí)行一條指令通常需要經(jīng)過(guò)取指（從內(nèi)存或緩存獲取指令）、譯碼（分析指令操作碼和地址碼）、執(zhí)行（執(zhí)行指令指定的操作，可能包括訪存）、訪存（根據(jù)地址碼訪問(wèn)內(nèi)存或寄存器讀取/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)）以及寫回（將運(yùn)算結(jié)果寫回寄存器或內(nèi)存）等階段。對(duì)于簡(jiǎn)單指令可能不需要訪存或?qū)懟?，但?duì)于復(fù)雜指令或訪存指令，這些階段都是必要的。11.計(jì)算機(jī)底層原理與架構(gòu)中，下列哪些屬于馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特征（）A.存儲(chǔ)程序控制B.指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中C.以運(yùn)算器為中心D.指令和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式表示E.程序控制流由指令計(jì)數(shù)器決定答案：ABDE解析：馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的核心特征包括存儲(chǔ)程序控制（A），即程序指令存儲(chǔ)在內(nèi)存中按順序執(zhí)行；指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中（B）；指令和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式表示（D）；以及程序控制流由程序計(jì)數(shù)器（PC）決定（E）。選項(xiàng)C描述的是哈佛體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，哈佛結(jié)構(gòu)將指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分開的存儲(chǔ)器中，以提高并行處理能力。12.計(jì)算機(jī)中，下列哪些技術(shù)可以提高指令執(zhí)行效率（）A.指令流水線B.指令譯碼優(yōu)化C.數(shù)據(jù)前遞D.指令緩存E.多級(jí)譯碼器答案：ACD解析：提高指令執(zhí)行效率的技術(shù)包括指令流水線（A），將指令執(zhí)行過(guò)程分解為多個(gè)階段并行處理；數(shù)據(jù)前遞（C），將后一指令所需的數(shù)據(jù)提前傳遞給前一指令的執(zhí)行單元；指令緩存（D），緩存近期執(zhí)行的指令以提高重執(zhí)行指令的速度。指令譯碼優(yōu)化（B）和多級(jí)譯碼器（E）主要影響指令譯碼階段的效率，但不是提高整體指令執(zhí)行速度的主要技術(shù)。13.計(jì)算機(jī)總線系統(tǒng)中，控制總線主要傳輸?shù)男盘?hào)有（）A.讀/寫信號(hào)B.地址選通信號(hào)C.中斷請(qǐng)求信號(hào)D.時(shí)鐘信號(hào)E.數(shù)據(jù)校驗(yàn)信號(hào)答案：ABCE解析：控制總線用于傳輸控制信號(hào)，包括讀/寫信號(hào)（A），指示數(shù)據(jù)傳輸方向；地址選通信號(hào)（B），用于選中目標(biāo)設(shè)備或存儲(chǔ)單元；中斷請(qǐng)求信號(hào)（C），用于請(qǐng)求CPU處理中斷；以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)信號(hào)（E），用于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。時(shí)鐘信號(hào)（D）通常通過(guò)時(shí)鐘總線傳輸，不屬于控制總線范疇。14.CPU中的寄存器，下列哪些屬于專用寄存器（）A.程序計(jì)數(shù)器B.指令寄存器C.累加器D.地址寄存器E.數(shù)據(jù)寄存器答案：ABD解析：專用寄存器是指專門用于特定功能的寄存器。程序計(jì)數(shù)器（A）用于存儲(chǔ)下一條指令地址；指令寄存器（B）用于暫存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令；地址寄存器（D）用于暫存操作數(shù)地址。累加器（C）和數(shù)據(jù)寄存器（E）是通用寄存器，可以用于暫存各種數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。15.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中，Cache與主存之間數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題可以通過(guò)哪些方法解決（）A.寫直通（Write-Through）B.寫回（Write-Back）C.全局緩存一致性協(xié)議D.MESI協(xié)議E.雙重緩存答案：ABCD解析：Cache與主存之間數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題的主要解決方案包括寫直通（A），寫操作同時(shí)更新Cache和主存；寫回（B），寫操作只更新Cache，待Cache塊替換時(shí)再寫回主存；以及使用一致性協(xié)議（C、D），如MESI協(xié)議等，通過(guò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制管理多核處理器環(huán)境下的緩存一致性。雙重緩存（E）是一種存儲(chǔ)器組織方式，不是解決一致性的方法。16.計(jì)算機(jī)執(zhí)行訪存指令可能涉及的操作有（）A.讀取指令寄存器B.查找頁(yè)表C.訪問(wèn)CacheD.訪問(wèn)主存E.更新頁(yè)表項(xiàng)答案：BCD解析：執(zhí)行訪存指令通常涉及以下步驟：首先確定有效地址（可能需要讀取指令寄存器獲取地址），然后查找頁(yè)表（B）確定物理頁(yè)號(hào)，接著訪問(wèn)Cache（C）查找數(shù)據(jù)，若Cache未命中則訪問(wèn)主存（D）獲取數(shù)據(jù)，最后可能需要更新頁(yè)表項(xiàng)（E）記錄訪問(wèn)情況。選項(xiàng)A讀取指令寄存器是執(zhí)行任何指令的通用操作，并非訪存指令特有操作。17.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，下列哪些屬于RISC架構(gòu)的特點(diǎn)（）A.指令格式規(guī)整B.指令執(zhí)行時(shí)間固定C.指令數(shù)量少D.需要復(fù)雜的指令譯碼E.支持微碼控制答案：ABC解析：RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）架構(gòu)的特點(diǎn)包括指令格式規(guī)整（A）、指令執(zhí)行時(shí)間固定（B）、指令數(shù)量少（C），以及指令譯碼簡(jiǎn)單。這些特點(diǎn)使得RISC指令執(zhí)行高效且控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。選項(xiàng)D和E描述的是CISC（復(fù)雜指令集計(jì)算）架構(gòu)的特點(diǎn)，CISC指令執(zhí)行時(shí)間不固定，需要復(fù)雜的指令譯碼和微碼控制。18.計(jì)算機(jī)中，下列哪些設(shè)備可以通過(guò)總線與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)（）A.CPUB.高速緩存（Cache）C.硬盤驅(qū)動(dòng)器D.圖形處理器（GPU）E.北橋芯片答案：ABDE解析：CPU（A）通過(guò)系統(tǒng)總線與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)；高速緩存（Cache）（B）與內(nèi)存通過(guò)北橋芯片（E）或直接通過(guò)專用總線交換數(shù)據(jù)；圖形處理器（GPU）（D）通常具有自己的顯存，但可以通過(guò)系統(tǒng)總線與主存交換數(shù)據(jù)；硬盤驅(qū)動(dòng)器（C）通常通過(guò)專門的I/O總線或接口與內(nèi)存通信，不能直接通過(guò)系統(tǒng)總線與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。19.計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序過(guò)程中，下列哪些情況會(huì)導(dǎo)致時(shí)空開銷（）A.指令緩存未命中B.頁(yè)表查找C.數(shù)據(jù)緩存未命中D.指令譯碼E.程序加載到內(nèi)存答案：ABCE解析：時(shí)空開銷指程序執(zhí)行中額外消耗的時(shí)間和空間。指令緩存未命中（A）導(dǎo)致重新從內(nèi)存加載指令，增加時(shí)間開銷；頁(yè)表查找（B）消耗CPU時(shí)間，增加時(shí)間開銷；數(shù)據(jù)緩存未命中（C）導(dǎo)致訪存，增加時(shí)間開銷；程序加載到內(nèi)存（E）需要時(shí)間并將程序代碼占用了內(nèi)存空間，增加空間開銷。指令譯碼（D）是CPU基本操作，本身不產(chǎn)生額外的時(shí)空開銷。20.計(jì)算機(jī)中，下列哪些因素會(huì)影響總線帶寬（）A.總線寬度B.總線頻率C.總線控制策略D.中斷頻率E.連接設(shè)備類型答案：ABCE解析：總線帶寬受多種因素影響?？偩€寬度（A）指總線能同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，寬度越大帶寬越高?？偩€頻率（B）指總線每秒能傳輸?shù)臅r(shí)鐘周期數(shù)，頻率越高帶寬越高?？偩€控制策略（C）如仲裁機(jī)制、并發(fā)控制等會(huì)影響實(shí)際帶寬利用率。連接設(shè)備類型（E）如CPU、內(nèi)存、接口芯片的類型會(huì)影響總線需求和能力，從而間接影響有效帶寬。中斷頻率（D）主要影響總線利用率，而非帶寬本身的理論上限。三、判斷題1.馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中，指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中。（）答案：正確解析：馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的核心特點(diǎn)之一就是將指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，并由程序計(jì)數(shù)器按順序訪問(wèn)執(zhí)行。這種設(shè)計(jì)使得計(jì)算機(jī)可以靈活地處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行各種指令，但也帶來(lái)了指令和數(shù)據(jù)共享存儲(chǔ)空間的限制，即所謂的馮·諾依曼瓶頸。2.CPU的主頻越高，其執(zhí)行指令的速度就一定越快。（）答案：錯(cuò)誤解析：CPU的主頻（時(shí)鐘頻率）確實(shí)是影響指令執(zhí)行速度的重要因素，主頻越高通常意味著單位時(shí)間內(nèi)可以完成更多時(shí)鐘周期，從而潛在地提高指令執(zhí)行速度。但是，指令執(zhí)行速度還受到指令集復(fù)雜度、指令流水線深度、緩存效率、總線帶寬等多種因素影響。例如，復(fù)雜指令可能需要更多時(shí)鐘周期，深流水線可能因流水線沖突降低效率，緩存未命中會(huì)導(dǎo)致等待時(shí)間增加。因此，主頻越高并不絕對(duì)意味著指令執(zhí)行速度一定越快。3.計(jì)算機(jī)中的Cache是為了增加內(nèi)存容量而設(shè)計(jì)的。（）答案：錯(cuò)誤解析：計(jì)算機(jī)中的Cache（高速緩存）主要目的是提高內(nèi)存訪問(wèn)速度，緩解CPU與主存之間速度不匹配的問(wèn)題。Cache容量通常遠(yuǎn)小于主存，但它采用速度更快的存儲(chǔ)器（如SRAM），存儲(chǔ)CPU近期頻繁訪問(wèn)的數(shù)據(jù)副本。通過(guò)讓CPU盡可能從速度更快的Cache中獲取數(shù)據(jù)，可以顯著減少訪存延遲，提高系統(tǒng)整體性能。Cache不是用來(lái)增加內(nèi)存總?cè)萘康摹?.指令譯碼器的主要功能是將操作數(shù)地址轉(zhuǎn)換為有效地址。（）答案：錯(cuò)誤解析：指令譯碼器（InstructionDecoder）的主要功能是分析指令的操作碼（Opcode），確定指令要執(zhí)行的操作類型以及所需的操作數(shù)格式和來(lái)源。將操作數(shù)地址轉(zhuǎn)換為有效地址是地址譯碼器或地址計(jì)算單元的功能，特別是對(duì)于間接尋址等方式，需要通過(guò)查頁(yè)表等方式完成地址映射。5.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中，越靠近核心的層次，其訪問(wèn)速度越快，但容量越小，成本越高。（）答案：正確解析：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)（如Cache-主存-輔存）的設(shè)計(jì)遵循速度-容量-成本的權(quán)衡原則。越靠近核心的存儲(chǔ)器（如CPU內(nèi)的寄存器、Cache）速度越快，但容量相對(duì)較小，且制造成本更高。越往外圍的存儲(chǔ)器（如硬盤、光盤）速度較慢，容量更大，成本更低。這種層次結(jié)構(gòu)旨在以合理的成本提供高速的內(nèi)存訪問(wèn)能力。6.在單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD）計(jì)算機(jī)中，指令流水線技術(shù)可以提高指令的執(zhí)行速度。（）答案：正確解析：?jiǎn)沃噶盍鲉螖?shù)據(jù)流（SISD）計(jì)算機(jī)是執(zhí)行一條指令流處理一條數(shù)據(jù)流的計(jì)算機(jī)。在這種體系結(jié)構(gòu)中，指令流水線技術(shù)通過(guò)將指令執(zhí)行過(guò)程分解為取指、譯碼、執(zhí)行、訪存、寫回等幾個(gè)并行階段，使得在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以開始執(zhí)行新的指令階段，從而提高了指令吞吐率，即單位時(shí)間內(nèi)完成的指令數(shù)量，雖然單個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間可能不變或略有增加。7.計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，如果發(fā)生頁(yè)面置換，則必須將整個(gè)進(jìn)程暫停。（）答案：錯(cuò)誤解析：在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生頁(yè)面置換（PageReplacement）時(shí)，通常采用局部性原理，只暫停引發(fā)缺頁(yè)的進(jìn)程（或線程）中的一部分工作，將該進(jìn)程當(dāng)前不在內(nèi)存的頁(yè)面換入，而不是整個(gè)進(jìn)程。頁(yè)面置換算法（如LRU、FIFO等）的目標(biāo)是在不換入整個(gè)進(jìn)程的情況下，盡可能減少缺頁(yè)次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。當(dāng)然，在某些極端情況下或特定算法實(shí)現(xiàn)中可能需要暫停整個(gè)進(jìn)程，但這并非通用規(guī)則。8.RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）架構(gòu)的指令執(zhí)行時(shí)間都是固定的。（）答案：正確解析：RISC架構(gòu)的核心設(shè)計(jì)原則之一是簡(jiǎn)化指令集，使得每條指令都有固定的格式和執(zhí)行時(shí)間（通常為一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期）。這種規(guī)整性大大簡(jiǎn)化了指令譯碼和執(zhí)行單元的設(shè)計(jì)，使得指令流水線可以更高效地工作，從而提高了CPU的整體性能和可預(yù)測(cè)性。9.計(jì)算機(jī)總線中的數(shù)據(jù)總線用于傳輸控制信號(hào)。（）答案：錯(cuò)誤解析：計(jì)算機(jī)總線按傳輸信息類型可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線（DataBus）專門用于在各個(gè)部件之間傳輸數(shù)據(jù)信息?？刂瓶偩€（ControlBus）用于傳輸控制信號(hào)，如讀/寫信號(hào)、中斷請(qǐng)求、時(shí)鐘信號(hào)等。地址總線（AddressBus）用于傳輸內(nèi)存地址或I/O端口地址。10.計(jì)算機(jī)中的中斷是指CPU在執(zhí)行程序過(guò)程中遇到異常情況時(shí)，暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理該異常情況的機(jī)制。（）答案：正確解析：中斷（Interrupt）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一種重要的同步機(jī)制。它允許CPU在執(zhí)行程序過(guò)程中，當(dāng)外部設(shè)備請(qǐng)求服務(wù)、發(fā)生錯(cuò)誤或程序執(zhí)行遇到特殊指令（如系統(tǒng)調(diào)