2025年計(jì)算機(jī)原理專項(xiàng)訓(xùn)練卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的核心思想？A.程序存儲(chǔ)執(zhí)行B.指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)C.采用總線結(jié)構(gòu)連接各部件D.存儲(chǔ)程序控制2.將十進(jìn)制數(shù)-27轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，正確的形式是？A.11011001B.00110110C.11100110D.100110113.在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)字（Word）的長度通常取決于？A.內(nèi)存容量B.CPU的字長C.主頻D.硬盤接口類型4.若某存儲(chǔ)器的地址線有20條，則其最大可尋址容量為？A.1MBB.16MBC.1GBD.64MB5.Cache存儲(chǔ)器的主要目的是？A.提高內(nèi)存的容量B.提高內(nèi)存的速度C.增加CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率D.存儲(chǔ)操作系統(tǒng)6.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.指令的操作碼字段B.指令的地址碼字段C.寄存器中D.主存中7.CPU在執(zhí)行一條指令的過程中，通常需要經(jīng)歷若干個(gè)階段，其中包含訪問存儲(chǔ)器（主存）的階段是？A.取指階段B.譯碼階段C.執(zhí)行階段D.以上都是8.在CPU的數(shù)據(jù)通路中，用于暫存數(shù)據(jù)在寄存器之間進(jìn)行傳遞的部件是？A.累加器（AC）B.程序計(jì)數(shù)器（PC）C.地址寄存器（AR）D.數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DBR）9.中斷是指？A.CPU執(zhí)行指令發(fā)生錯(cuò)誤B.外部設(shè)備需要CPU服務(wù)C.程序執(zhí)行過程中需要暫停D.以上都是10.總線系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)傳輸?shù)刂沸畔⒌目偩€是？A.數(shù)據(jù)總線B.控制總線C.地址總線D.信號(hào)總線二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上）1.計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用___進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和處理。2.原碼表示法的缺點(diǎn)是存在___個(gè)數(shù)值零，且運(yùn)算時(shí)判別溢出較復(fù)雜。3.Cache與主存之間的數(shù)據(jù)傳輸通常通過___機(jī)制進(jìn)行。4.指令系統(tǒng)中的操作碼字段用來指示CPU執(zhí)行___。5.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。6.在內(nèi)存和CPU之間添加Cache的目的是為了解決它們之間存在的___和___矛盾。7.常見的總線結(jié)構(gòu)有___、___和___三種。8.I/O設(shè)備通過___與計(jì)算機(jī)的主系統(tǒng)進(jìn)行連接和通信。9.CPU響應(yīng)中斷的過程大致包括：中斷請(qǐng)求、中斷判優(yōu)、___、中斷返回。10.浮點(diǎn)數(shù)表示法通常由___部分和___部分組成。三、判斷題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填在括號(hào)內(nèi)）1.（）CPU可以直接訪問內(nèi)存和I/O設(shè)備。2.（）Cache的訪問速度一定比主存的訪問速度快。3.（）在指令系統(tǒng)中，尋址方式只與地址碼字段有關(guān)。4.（）數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。5.（）中斷請(qǐng)求信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)一樣，都是同步信號(hào)。四、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述原碼、補(bǔ)碼和反碼三種有符號(hào)數(shù)表示法的區(qū)別。2.簡述CPU的主要組成部分及其功能。3.什么是總線？簡述總線的主要性能指標(biāo)有哪些？五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某計(jì)算機(jī)的Cache采用直接映射方式，Cache容量為16KB，主存容量為512KB，采用按字節(jié)編址。若主存地址為`B7FCH`，請(qǐng)計(jì)算該地址對(duì)應(yīng)的Cache組號(hào)和塊內(nèi)地址（假設(shè)塊大小為32字節(jié)）。2.設(shè)某CPU字長為16位，數(shù)據(jù)總線寬度為16位，地址總線寬度為20位。請(qǐng)計(jì)算該CPU直接訪問內(nèi)存的最大容量，并說明其能執(zhí)行的數(shù)據(jù)最大位數(shù)。六、綜合應(yīng)用題（15分）已知某計(jì)算機(jī)的CPU字長為16位，采用單總線結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸寬度為8位。CPU通過訪存指令訪問主存，指令周期分為四個(gè)階段：取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX，包括訪存）、寫回（WB）。某條指令序列如下（假設(shè)訪存指令均為Load類型，從主存讀取數(shù)據(jù)到通用寄存器R1）：```IF(PC)->MAR,ReadMemoryIDMAR->MDR,DecodeInstructionEX1MDR->ALU,ReadR1fromRegFileEX2ALU->MDR,WriteMDRtoR1WBR1->RegisterFile,(PC)<-(PC)+1IF...```請(qǐng)畫出該指令序列執(zhí)行過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)通路圖（僅畫出涉及數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵寄存器及數(shù)據(jù)流，無需畫出控制邏輯），并簡要說明數(shù)據(jù)是如何在寄存器之間流動(dòng)的。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.A5.C6.B7.C8.D9.B10.C二、填空題1.二2.兩3.寫入/替換4.操作5.主頻6.速度，成本7.單總線，雙總線，多總線8.I/O接口9.取權(quán)/獲取中斷向量10.尾數(shù)，階碼三、判斷題1.錯(cuò)誤2.正確3.錯(cuò)誤4.正確5.錯(cuò)誤四、簡答題1.解析：原碼最高位為符號(hào)位，0正1負(fù)，數(shù)值部分不變；補(bǔ)碼最高位為符號(hào)位，0正1負(fù)，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是其絕對(duì)值按位取反加1；反碼最高位為符號(hào)位，0正1負(fù)，負(fù)數(shù)的反碼是其絕對(duì)值按位取反。三種表示法中，原碼存在兩個(gè)零，補(bǔ)碼只有一個(gè)零，且補(bǔ)碼加減運(yùn)算方便，是計(jì)算機(jī)中常用的表示法。2.解析：CPU主要由運(yùn)算器（ALU）和控制器（CU）兩部分組成。運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)加工；控制器負(fù)責(zé)從內(nèi)存取出指令、進(jìn)行譯碼，并根據(jù)指令發(fā)出控制信號(hào)，協(xié)調(diào)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。3.解析：總線是計(jì)算機(jī)各功能部件之間傳送信息的公共通路。主要性能指標(biāo)包括：總線寬度（決定一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量）、總線頻率（決定傳輸速率）、總線類型（數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線）、總線傳輸模式（同步、異步）等。五、計(jì)算題1.解析：Cache直接映射，主存地址`B7FCH`（十六進(jìn)制）=`1011011101111110`（二進(jìn)制），地址線寬度為20位。Cache組號(hào)=（主存地址-基地址）/塊大小。假設(shè)Cache基地址為0，塊大小32字節(jié)=2^5字節(jié)，組內(nèi)地址占5位。組號(hào)=`1011011101111110`/`100000`（二進(jìn)制）=`10111011111`（二進(jìn)制）=`2F7H`（十六進(jìn)制）。塊內(nèi)地址=`1011011101111110`%`100000`（二進(jìn)制）=`11111`（二進(jìn)制）=`1FH`（十六進(jìn)制）。答案：組號(hào)2F7H，塊內(nèi)地址1FH。2.解析：內(nèi)存最大容量=2^(地址線寬度)=2^20字節(jié)=1MB。CPU能執(zhí)行的數(shù)據(jù)最大位數(shù)=數(shù)據(jù)總線寬度=16位。答案：最大容量1MB，最大數(shù)據(jù)位數(shù)16位。六、綜合應(yīng)用題解析：根據(jù)指令序列和訪存過程，關(guān)鍵數(shù)據(jù)通路如下：```PC--(IF)-->MAR--(ReadMemory)-->MDR|^||WriteMDRtoR1V|(PC)+1--(WB)-->RegisterFile|VMDR--(EX1)-->ALU--(EX2)-->MDR|^||ReadR1fromRegFileV|RegisterFile--