2025年大學（計算機科學與技術）計算機組成原理試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內。(總共20題，每題2分，每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內)w1.計算機硬件能直接識別和執(zhí)行的語言是（）A.高級語言B.匯編語言C.機器語言D.C語言w2.以下關于計算機組成的說法，錯誤的是（）A.計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成B.運算器是對數據進行加工處理的部件C.控制器不具備控制計算機各部件協調工作的功能D.存儲器分為內存儲器和外存儲器w3.指令周期是指（）A.CPU從主存取出一條指令的時間B.CPU執(zhí)行一條指令的時間C.CPU從主存取出一條指令加上執(zhí)行這條指令的時間D.時鐘周期時間w4.某計算機字長為32位，其存儲容量為4GB，按字編址時，它的尋址范圍是（）A.1MB.4MC.1GD.4Gw5.下列關于Cache的描述，正確的是（）A.Cache是一種高速緩沖存儲器，用于解決CPU和主存之間速度不匹配的問題B.Cache的容量一般比主存大C.Cache的命中率與程序的執(zhí)行情況無關D.Cache的速度比主存慢w6.主存和CPU之間增加高速緩存的目的是（）A.解決CPU和主存之間的速度匹配問題B.擴大主存容量C.既擴大主存容量，又提高存取速度D.增強CPU的運算能力w7.某機器字長16位，主存按字節(jié)編址，轉移指令采用相對尋址，由兩個字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對位移量字段。假定取指令時，每取一個字節(jié)PC自動加1。若某轉移指令所在主存地址為2000H，相對位移量字段的內容為06H，則該轉移指令成功轉移后的目標地址是（）A.2006HB.2007HC.2008HD.2009Hw8.下列關于指令流水線的描述，錯誤的是（）A.指令流水線可以提高指令執(zhí)行的速度B.指令流水線中各段的執(zhí)行時間應盡量相等C.指令流水線會增加硬件成本D.指令流水線不會出現數據相關問題w9.中斷向量地址是（）A.中斷服務程序入口地址B.中斷向量表起始地址C.中斷服務程序入口地址的地址D.中斷返回地址w10.計算機中表示地址時使用（）A.無符號數B.原碼C.補碼D.反碼w11.以下哪種存儲設備速度最快（）A.硬盤B.U盤C.內存D.光盤w12.計算機系統(tǒng)中的存儲層次結構是（）A.寄存器-緩存-主存-輔存B.緩存-寄存器-主存-輔存C.主存-寄存器-緩存-輔存D.輔存-主存-緩存-寄存器w13.某計算機有16個通用寄存器，采用32位定長指令字，操作碼字段（含尋址方式位）為8位，Store指令的源操作數和目的操作數分別采用寄存器直接尋址和寄存器間接尋址方式，則該Store指令中寄存器編號字段的位數至少是（）A.3位B.4位C.5位D.6位w14.下列關于計算機運算器的說法，正確的是（）A.只能進行算術運算B.只能進行邏輯運算C.能進行算術運算和邏輯運算D.不能進行移位運算w15.計算機的主頻是指（）A.CPU的時鐘頻率B.內存的讀寫速度C.硬盤的讀寫速度D.顯示器的刷新頻率w16.以下關于存儲單元的說法，正確的是（）A.存儲單元的地址是唯一的B.存儲單元的內容可以隨意修改C.存儲單元的地址和內容是固定不變的D.存儲單元只存儲數據w17.計算機中數據的表示形式是（）A.二進制B.八進制C.十進制D.十六進制w18.下列關于控制器的說法，錯誤的是（）A.控制器是計算機的指揮中心B.控制器能從內存中取出指令，并分析指令C.控制器不能控制運算器的工作D.控制器能根據指令的要求，控制計算機各部件協調工作w19.某計算機的指令系統(tǒng)中共有128條不同的指令，采用變長編碼方式，操作碼位數可隨地址碼個數的變化而變化，則操作碼位數至少是（）A.4位B.5位C.6位D.7位w20.計算機中用于存儲程序和數據的設備是（）A.CPUB.內存C.硬盤D.顯示器第II卷（非選擇題，共60分）w21.（10分）簡述計算機組成原理中運算器的主要功能及組成部分。w22.（10分）說明Cache的工作原理，并闡述其命中率的影響因素。w23.（10分）某計算機指令系統(tǒng)采用定長指令字格式，指令字長16位，每個操作數的地址碼長6位。指令分為零地址、一地址和二地址三類。若零地址指令有P條，一地址指令有Q條，二地址指令有R條。問：該指令系統(tǒng)最多可定義多少條指令？w24.閱讀以下材料：在計算機系統(tǒng)中，數據的存儲和處理至關重要。不同的數據表示方法和存儲結構會影響計算機的性能。例如，浮點數的表示在科學計算中廣泛應用，它能表示很大范圍的數值，但精度有限。而整數的表示則相對簡單直接。內存的存儲結構也對數據訪問效率有影響，連續(xù)存儲和離散存儲各有特點。請根據材料回答問題：（15分）簡述浮點數表示的原理及特點。（2）說明內存連續(xù)存儲和離散存儲對數據訪問效率的影響。w25.閱讀以下材料：計算機的指令執(zhí)行過程涉及多個步驟。從取指令開始，將指令從內存讀取到CPU，然后進行指令譯碼，分析指令的操作類型和操作數。接著根據譯碼結果進行執(zhí)行，可能涉及數據的運算、存儲等操作。最后是寫回結果，將執(zhí)行后的結果寫回相應的寄存器或內存位置。指令流水線技術可以提高指令執(zhí)行的效率，通過將指令執(zhí)行過程劃分為多個階段，使多個指令可以并行執(zhí)行。請根據材料回答問題：（15分）（1）簡述指令執(zhí)行的基本過程。（2）說明指令流水線技術提高指令執(zhí)行效率的原理。答案：w1.Cw2.Cw3.Cw4.Aw5.Aw6.Aw7.Cw8.Dw9.Cw10.Aw11.Cw12.Aw13.Bw14.Cw15.Aw16.Aw17.Aw18.Cw19.Cw20.Bw21.運算器主要功能是對數據進行算術運算和邏輯運算。組成部分包括算術邏輯單元（ALU），用于實現加、減、乘、除等算術運算以及與、或、非等邏輯運算；累加器，用于暫存運算結果；數據緩沖寄存器，用于暫存操作數和運算結果等。w22.Cache工作原理：當CPU要訪問數據時，先在Cache中查找，若找到則直接從Cache讀取數據，稱為命中；若未找到，則從主存讀取數據，并將該數據所在塊調入Cache，同時替換Cache中原有數據，稱為未命中。命中率影響因素：程序中指令和數據的使用頻率、Cache容量大小、Cache的組織方式等。w23.P+Q+R=2^(16-2×6)=2^4=16條。w24.（1）浮點數表示原理：由符號位、階碼和尾數三部分組成。符號位表示正負，階碼表示指數大小，尾數表示小數部分。特點：能表示很大范圍數值，但精度有限，因為尾數部分的位數有限。（2）連續(xù)存儲數據訪問效率高，可通過連續(xù)地址快速訪問；離散存儲數據訪問效率低，需逐個查找地址，可能存在碎片問題影響訪問速度。w25.（1）指令執(zhí)行基