2025年大學(xué)本科（計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)）計(jì)算機(jī)組成原理試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將答案填涂在答題紙上。(總共20題，每題2分，每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求)1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)中指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中，CPU區(qū)分它們的依據(jù)是（）A.指令操作碼的譯碼結(jié)果B.指令和數(shù)據(jù)的尋址方式C.指令周期的不同階段D.指令和數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)單元2.下列關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件組成的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)與外設(shè)B.主機(jī)通常指的是CPU和內(nèi)存C.外設(shè)通常指的是外部存儲(chǔ)設(shè)備和輸入/輸出設(shè)備D.一臺(tái)計(jì)算機(jī)中至少包含CPU、內(nèi)存、鍵盤和顯示器3.某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為32位，按字節(jié)編址，其主存容量為64KB，其中ROM區(qū)為4KB，其余為RAM區(qū)，按地址編址?，F(xiàn)要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片來設(shè)計(jì)該存儲(chǔ)器，則需要上述規(guī)格的ROM芯片數(shù)和RAM芯片數(shù)分別是（）A.1、15B.2、15C.1、30D.2、304.下列關(guān)于Cache的描述中，正確的是（）A.Cache是一種高速緩沖存儲(chǔ)器，用于解決CPU和主存之間速度不匹配的問題B.Cache的命中率只與Cache的容量有關(guān)C.Cache的地址映射方式主要有直接映射、全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射三種D.以上都正確5.指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的是（）A.提高從內(nèi)存獲取數(shù)據(jù)的速度B.提高從外存獲取數(shù)據(jù)的速度C.降低操作碼的譯碼難度D.擴(kuò)大尋址空間并提高編程靈活性6.已知某機(jī)器字長(zhǎng)為8位，十進(jìn)制數(shù)-59的補(bǔ)碼表示為（）A.11000111B.10111011C.11000100D.101110107.下列關(guān)于CPU的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.CPU主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組組成B.運(yùn)算器負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算C.控制器負(fù)責(zé)控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作D.寄存器組只能存放數(shù)據(jù)，不能存放地址8.某計(jì)算機(jī)的指令流水線由四個(gè)功能段組成，指令流經(jīng)各功能段的時(shí)間（忽略各功能段之間的緩存時(shí)間）分別為90ns、80ns、70ns和60ns，則該計(jì)算機(jī)的CPU時(shí)鐘周期至少是（）A.90nsB.80nsC.70nsD.60ns9.下列關(guān)于中斷的描述中，正確的是（）A.中斷是指CPU在正常執(zhí)行程序時(shí)，由于內(nèi)部或外部事件的發(fā)生，使CPU暫時(shí)中止當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序，待處理完畢后再返回原來被中止的程序繼續(xù)執(zhí)行B.中斷源是指引起中斷的原因或事件C.中斷向量是指中斷服務(wù)程序的入口地址D.以上都正確10.下列關(guān)于存儲(chǔ)系統(tǒng)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.存儲(chǔ)系統(tǒng)由高速緩存、主存和輔存組成B.高速緩存的速度最快，容量最小C.主存的速度次之，容量適中D.輔存的速度最慢，容量最大11.某計(jì)算機(jī)的主存地址空間為256MB，按字節(jié)編址。若用4MB×8位的SRAM芯片組成該主存，則需要的芯片數(shù)是（）A.64B.32C.16D.812.下列關(guān)于指令周期的描述中，正確的是（）A.指令周期是指CPU從內(nèi)存取出一條指令并執(zhí)行這條指令所需的全部時(shí)間B.指令周期包括取指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期C.不同類型的指令，其指令周期的長(zhǎng)度是不同的D.以上都正確13.已知某機(jī)器的內(nèi)存地址為32位，按字節(jié)編址。若要訪問內(nèi)存地址為0x12345678的單元，則該單元在內(nèi)存中的偏移地址是（）A.0x1234B.0x3456C.0x5678D.0x781214.下列關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是（）A.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成B.硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂C.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)從下往上依次為微程序級(jí)、傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語(yǔ)言級(jí)、高級(jí)語(yǔ)言級(jí)D.以上都正確15.某計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)中共有128條指令，采用操作碼擴(kuò)展技術(shù)后，操作碼的位數(shù)至少為（）A.6位B.7位C.8位D.根據(jù)具體情況而定16.下列關(guān)于總線的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.總線是計(jì)算機(jī)各部件之間傳輸信息的公共通道B.總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線C.數(shù)據(jù)總線用于傳輸數(shù)據(jù)信息，地址總線用于傳輸?shù)刂沸畔?，控制總線用于傳輸控制信號(hào)D.總線的帶寬只與數(shù)據(jù)總線的寬度有關(guān)17.已知某機(jī)器的指令格式如下：|15-12位|11-9位|8-0位||----|----|----||操作碼|寄存器編號(hào)|地址碼|該指令格式屬于（）A.三地址指令B.二地址指令C.一地址指令D.零地址指令18.下列關(guān)于計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)的描述中，正確的是（）A.主頻越高，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度越快B.字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力越強(qiáng)C.存儲(chǔ)容量越大，計(jì)算機(jī)能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就越多D.以上都正確19.某計(jì)算機(jī)的Cache采用組相聯(lián)映射方式，Cache共有64塊，分為8組，每組8塊。主存共有4096塊，分為512組，每組8塊。則主存地址到Cache地址的映射規(guī)則是（）A.主存組號(hào)與Cache組號(hào)對(duì)應(yīng)，主存塊號(hào)與Cache塊號(hào)對(duì)應(yīng)B.主存組號(hào)與Cache組號(hào)對(duì)應(yīng)，主存塊號(hào)在Cache組內(nèi)進(jìn)行直接映射C.主存組號(hào)與Cache組號(hào)對(duì)應(yīng)，主存塊號(hào)在Cache組內(nèi)進(jìn)行全相聯(lián)映射D.主存組號(hào)與Cache組號(hào)對(duì)應(yīng)，主存塊號(hào)在Cache組內(nèi)進(jìn)行組相聯(lián)映射20.下列關(guān)于計(jì)算機(jī)組成原理的應(yīng)用場(chǎng)景的描述中錯(cuò)誤的是（）A.計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)用于優(yōu)化計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)，提高計(jì)算機(jī)性能B.有助于理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理，為軟件開發(fā)提供支持C.對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和優(yōu)化沒有實(shí)際意義D.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)和故障排查中發(fā)揮重要作用第II卷（非選擇題，共60分）(總共5題，每題12分，按題目要求作答)21.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。22.已知某計(jì)算機(jī)的主存容量為64KB，按字節(jié)編址。Cache容量為2KB，采用直接映射方式。主存地址為0x3A5F，求其對(duì)應(yīng)的Cache地址。23.簡(jiǎn)述指令周期、機(jī)器周期和時(shí)鐘周期的概念及其相互關(guān)系。24.閱讀以下材料：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)是為了提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能而設(shè)計(jì)的。它由高速緩存（Cache）、主存和輔存組成。Cache速度最快但容量最小，主存速度次之容量適中，輔存速度最慢但容量最大。數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)中的訪問遵循一定的規(guī)則，以盡量減少訪問時(shí)間。問題：請(qǐng)結(jié)合材料分析存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)性能的影響，并說明如何優(yōu)化存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)以提高計(jì)算機(jī)性能。25.閱讀以下材料：計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件之間的接口，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令。指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響計(jì)算機(jī)的性能和編程效率。不同類型的計(jì)算機(jī)具有不同的指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段。問題：請(qǐng)結(jié)合材料闡述指令系統(tǒng)的重要性，并分析指令系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。答案：1.C2.D3.D4.A5.D6.B7.D8.A9.D10.A11.A12.D13.C14.D15.B16.D17.C18.D19.D20.C21.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。運(yùn)算器負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；控制器負(fù)責(zé)控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作，并指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序；存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)；輸入設(shè)備用于將外部信息輸入計(jì)算機(jī)；輸出設(shè)備用于將計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果輸出。22.主存容量64KB，按字節(jié)編址，地址范圍為0x0000-0xFFFF。Cache容量2KB，采用直接映射方式。主存地址0x3A5F，其中高11位為0x0000000000011，Cache組號(hào)為11%8=3，主存塊號(hào)低3位為5F%8=7，所以對(duì)應(yīng)的Cache地址為0x38+7=0x2F。23.指令周期是指CPU從內(nèi)存取出一條指令并執(zhí)行這條指令所需的全部時(shí)間。機(jī)器周期是指令執(zhí)行過程中的一個(gè)基本時(shí)間單位，通常包含多個(gè)時(shí)鐘周期。時(shí)鐘周期是CPU的基本時(shí)間單位，是計(jì)算機(jī)主頻的倒數(shù)。指令周期包含若干個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期包含若干個(gè)時(shí)鐘周期。24.存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)通過合理安排不同速度和容量的存儲(chǔ)設(shè)備，減少了CPU訪問數(shù)據(jù)的平均時(shí)間，提高了計(jì)算機(jī)性能。優(yōu)化存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)可從提高