2025年大學計算機工程（計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內(nèi)）1.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次中，由硬件直接執(zhí)行的是（）。A.微指令系統(tǒng)B.機器語言程序C.操作系統(tǒng)D.高級語言程序2.下列關(guān)于指令集體系結(jié)構(gòu)的描述，錯誤的是（）。A.指令集體系結(jié)構(gòu)是計算機系統(tǒng)中軟、硬件之間的接口B.指令集體系結(jié)構(gòu)決定了計算機硬件能直接識別的指令C.指令集體系結(jié)構(gòu)與計算機的性能無關(guān)D.不同的指令集體系結(jié)構(gòu)可能導致程序的兼容性問題3.流水線技術(shù)是通過（）來提高計算機性能的。A.增加硬件資源B.提高主頻C.重疊執(zhí)行指令D.優(yōu)化編譯技術(shù)4.計算機系統(tǒng)中，Cache的作用是（）。A.擴大主存容量B.提高CPU訪問主存的速度C.提高CPU的運算速度D.提高I/O設備的速度5.虛擬存儲器的最大容量由（）決定。A.計算機系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu)B.主存容量C.Cache容量D.用戶數(shù)據(jù)量6.下列關(guān)于多處理機系統(tǒng)的描述，正確的是（）。A.多處理機系統(tǒng)中各處理機之間通過共享主存進行通信B.多處理機系統(tǒng)中各處理機之間的通信開銷比單機系統(tǒng)小C.多處理機系統(tǒng)中各處理機只能執(zhí)行相同的任務D.多處理機系統(tǒng)的性能總是優(yōu)于單機系統(tǒng)7.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，并行性的等級從低到高依次為（）。A.指令內(nèi)部并行、任務級并行、線程級并行、進程級并行B.指令內(nèi)部并行、線程級并行、任務級并行、進程級并行C.指令內(nèi)部并行、進程級并行、線程級并行、任務級并行D.指令內(nèi)部并行、進程級并行、任務級并行、線程級并行8.超標量技術(shù)是指（）。A.增加指令流水線的級數(shù)B.在一個時鐘周期內(nèi)同時發(fā)射多條指令C.提高CPU的主頻D.優(yōu)化指令的執(zhí)行順序9.計算機系統(tǒng)中，中斷向量表的作用是（）。A.存放中斷服務程序的入口地址B.存放中斷類型號C.存放中斷優(yōu)先級D.存放中斷屏蔽字10.下列關(guān)于存儲系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）。A.存儲系統(tǒng)由Cache、主存和輔存組成B.Cache的命中率越高，存儲系統(tǒng)的性能越好C.主存的速度比Cache快D.輔存用于長期保存數(shù)據(jù)二、多項選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填在括號內(nèi)）1.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計目標包括（）。A.提高計算機系統(tǒng)的性能B.降低計算機系統(tǒng)的成本C.提高計算機系統(tǒng)的可維護性D.提高計算機系統(tǒng)的可擴展性2.指令集體系結(jié)構(gòu)的設計原則包括（）。A.完整性B.規(guī)整性C.高效率D.兼容性3.流水線的相關(guān)問題包括（）。A.數(shù)據(jù)相關(guān)B.控制相關(guān)C.資源相關(guān)D.中斷相關(guān)4.虛擬存儲器的實現(xiàn)方式有（）。A.分頁式B.分段式C.段頁式D.虛擬段式5.多處理機系統(tǒng)的互連方式有（）。A.總線互連B.交叉開關(guān)互連C.多端口存儲器互連D.網(wǎng)絡互連三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”）1.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指計算機系統(tǒng)中軟、硬件的界面。（）2.指令集體系結(jié)構(gòu)是計算機系統(tǒng)的核心，它決定了計算機的基本功能和性能。（）3.流水線的深度越大，其性能越好。（）4.Cache的命中率只與Cache的容量有關(guān)。（）5.虛擬存儲器的地址變換是由硬件自動完成的。（）6.多處理機系統(tǒng)中各處理機之間的通信開銷比單機系統(tǒng)大。（）7.超標量技術(shù)和超流水線技術(shù)都可以提高CPU的性能。（）8.中斷向量表是由操作系統(tǒng)維護的。（）9.存儲系統(tǒng)的性能主要取決于Cache的性能。（）10.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計只需要考慮硬件方面的因素。（）四、簡答題（總共3題，每題10分）1.簡述計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)，并說明各層次的主要功能。2.什么是指令集體系結(jié)構(gòu)？它對計算機系統(tǒng)的性能有哪些影響？3.簡述虛擬存儲器的工作原理，并說明其優(yōu)點和缺點。五、綜合題（總共2題，每題15分）1.假設某計算機系統(tǒng)的指令流水線由4段組成，分別為取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）和寫回（WB），流水線的時鐘周期為100ns。現(xiàn)有一條指令序列，其指令執(zhí)行順序和各段執(zhí)行時間如下表所示：|指令|IF（ns）|ID（ns）|EX（ns）|WB（ns）||---|---|---|---|---||I1|20|30|40|10||I2|10|20|30|20||I3|20|20|20|20||I4|10|30|40|10||I5|20|20|30|20|請計算該指令序列在流水線中的執(zhí)行時間，并分析流水線的效率。2.某計算機系統(tǒng)采用虛擬存儲器技術(shù)，主存容量為1MB，Cache容量為16KB，頁面大小為4KB。假設某程序的邏輯地址為23456，試計算該邏輯地址對應的物理地址。答案1.單項選擇題1.B2.C3.C4.B5.A6.A7.A8.B9.A10.C2.多項選擇題1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.ABCD3.判斷題1.√2.√3.×4.×5.√6.√7.√8.×9.√10.×4.簡答題1.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)包括微程序級、機器語言級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級。微程序級由硬件直接執(zhí)行微指令；機器語言級由硬件直接執(zhí)行機器語言程序；操作系統(tǒng)級管理計算機系統(tǒng)資源；匯編語言級提供匯編語言編程環(huán)境；高級語言級提供高級語言編程環(huán)境。2.指令集體系結(jié)構(gòu)是計算機系統(tǒng)中軟、硬件之間的接口，它決定了計算機硬件能直接識別的指令。指令集體系結(jié)構(gòu)對計算機系統(tǒng)的性能有重要影響，包括指令的執(zhí)行效率、數(shù)據(jù)處理能力、存儲訪問效率等。3.虛擬存儲器的工作原理是通過硬件和軟件的結(jié)合，將主存和輔存統(tǒng)一管理，使得程序可以使用比主存容量大得多的虛擬地址空間。優(yōu)點是擴大了程序的可訪問空間，提高了程序的運行效率；缺點是增加了系統(tǒng)的復雜性，降低了訪問速度。5.綜合題1.該指令序列在流水線中的執(zhí)行時間為：（20+30+40+10）+（10+20+30+20）+（20+20+20+20）+（10+30+40+10）+（20+20+30+20）=250ns。流水線效率=指令執(zhí)行總時間/（流水線段數(shù)×不采用流水線時的執(zhí)行時間）=250/（4×12