2025年大學工學（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：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.計算機硬件能直接識別和執(zhí)行的語言是A.高級語言B.符號語言C.匯編語言D.機器語言2.馮·諾依曼計算機工作方式的基本特點是A.程序一邊輸入一邊執(zhí)行B.程序和數(shù)據(jù)以二進制形式存放在存儲器中C.程序和指令交叉存放D.指令和數(shù)據(jù)同時存放在CPU中3.計算機中運算器的主要功能是進行A.算術運算B.邏輯運算C.加法運算D.算術和邏輯運算4.下列部件中不屬于控制器的是A.指令寄存器B.操作控制器C.程序計數(shù)器D.狀態(tài)條件寄存器5.下列關于存儲器的描述中，正確的是A.存儲器中存儲的信息在斷電后均不會丟失B.存儲單元的地址和存儲在其中的數(shù)據(jù)是一一對應的C.隨機存取存儲器和只讀存儲器的讀寫速度一樣快D.存儲容量是指存儲器中能存儲的最大數(shù)據(jù)量6.某計算機字長為32位，其存儲容量為4MB，若按字編址，它的尋址范圍是A.1MB.4MBC.4MD.1MB7.下列關于Cache的描述中，錯誤的是A.Cache是一種高速緩沖存儲器B.Cache的命中率越高，計算機的性能越好C.Cache的容量越大，其命中率一定越高D.Cache主要由SRAM組成.w8.虛擬存儲器的最大容量A.由內(nèi)存和外存容量之和決定B.由計算機的地址結(jié)構(gòu)決定C.是任意的D.由作業(yè)的地址空間決定9.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10.下列指令中，屬于特權指令的是A.加法指令B.訪管指令C.屏蔽中斷指令D.寄存器清零指令11.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12.DMA方式傳送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)是A.在CPU控制下完成傳送B.在DMA控制器控制下完成傳送C.由CPU和DMA控制器共同控制完成傳送D.由主存控制完成傳送13.某計算機系統(tǒng)中，若中斷響應時間為100ns，中斷處理時間為200ns，中斷服務程序執(zhí)行時間為500ns，每進行一次I/O操作需要1000ns，CPU用于中斷處理的時間占整個系統(tǒng)運行時間的比例是A.10%B.20%C.30%D.40%14.計算機系統(tǒng)中采用總線結(jié)構(gòu)有多種優(yōu)點，下列敘述中，錯誤的是A.便于故障診斷和維修B.便于靈活地添加外設C.減少了信息傳輸線的條數(shù)D.提高了信息傳輸?shù)乃俣?5.計算機系統(tǒng)中，CPU與I/O設備之間的通信方式不包括A.程序查詢方式B.中斷方式C.DMA方式D.并行方式16.下列關于主存儲器的描述中，錯誤的是A.主存儲器由半導體器件構(gòu)成B.主存儲器的讀寫速度比Cache慢C.主存儲器用于存放當前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)D.主存儲器的容量一般比外存儲器小17.下列關于指令流水線的描述中，正確的是A.指令流水線可以提高指令的執(zhí)行速度B.指令流水線的級數(shù)越多，其性能越好C.指令流水線中各段的執(zhí)行時間必須相等D.指令流水線可以減少指令的執(zhí)行時間18.計算機系統(tǒng)中，地址映射是指A.將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址B.將物理地址轉(zhuǎn)換為邏輯地址C.將內(nèi)存地址轉(zhuǎn)換為外存地址D.將外存地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存地址19.下列關于計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的描述中，錯誤的是A.計算機系統(tǒng)可以分為硬件和軟件兩個層次B.硬件層是計算機系統(tǒng)的基礎C.軟件層可以分為系統(tǒng)軟件和應用軟件D.操作系統(tǒng)屬于應用軟件20.計算機系統(tǒng)中，性能指標不包括A.主頻B.字長C.存儲容量D.編程語言第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.計算機硬件主要由運算器、控制器、存儲器、______和輸出設備五大部分組成。2.計算機中存儲容量的基本單位是______。3.指令由操作碼和______兩部分組成。4.中斷向量表中存放的是______。5.計算機系統(tǒng)中，CPU與主存之間的數(shù)據(jù)交換方式有______和DMA方式。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述計算機的基本工作原理。2.說明Cache的工作原理及作用。3.簡述中斷處理的過程。4.簡述總線的分類及作用。（三）計算題（共10分）答題要求：本大題共2小題，每小題5分。計算并寫出計算過程。1.某計算機的指令周期為200ns，平均每條指令的訪存次數(shù)為1.5次，主存的存取周期為150ns，求該計算機的平均指令執(zhí)行時間。2.某計算機系統(tǒng)中，Cache的命中率為90%，Cache的訪問時間為10ns，主存的訪問時間為100ns，求該計算機系統(tǒng)的平均訪問時間。（四）綜合分析題（共15分）答題要求：閱讀下列材料，回答問題。材料：某計算機系統(tǒng)采用多級存儲體系，包括Cache、主存和外存。Cache的命中率為80%，Cache的訪問時間為10ns，主存的訪問時間為100ns，外存的訪問時間為10000ns。程序執(zhí)行過程中，需要訪問的數(shù)據(jù)在Cache中的概率為80%，在主存中的概率為15%，在外存中的概率為5%。1.求該計算機系統(tǒng)的平均訪問時間。（5分）2.若要提高該計算機系統(tǒng)的性能，可以采取哪些措施？（5分）3.分析Cache命中率對計算機系統(tǒng)性能的影響。（5分）（五）設計題（共5分）答題要求：設計一個簡單的計算機指令系統(tǒng)，要求包含加法、減法、乘法、除法四種運算指令。答案：第I卷選擇題答案：1.D2.B3.D4.D5.B6.A7.C8.B9.C10.C11.C12.B13.B14.D15.D16.B17.A18.A19.D20.D第II卷填空題答案：1.輸入設備2.字節(jié)3.操作數(shù)4.中斷服務程序入口地址5.程序查詢方式簡答題答案：1.計算機基本工作原理是存儲程序和程序控制，將程序和數(shù)據(jù)存于存儲器，按程序順序執(zhí)行指令，完成各種操作。2.Cache工作原理是利用程序訪問的局部性原理，將主存中近期可能被訪問的數(shù)據(jù)塊復制到Cache中。作用是提高CPU訪問主存數(shù)據(jù)的速度。3.中斷處理過程包括中斷請求、中斷判優(yōu)、中斷響應、中斷服務、中斷返回。4.總線分類：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線。作用是連接計算機各部件，實現(xiàn)各部件間信息傳輸。計算題答案：1.平均指令執(zhí)行時間=指令周期+平均每條指令訪存次數(shù)×主存存取周期=200+1.5×150=425ns。2.平均訪問時間=Cache命中率×Cache訪問時間+(1-Cache命中率)×主存訪問時間=90%×10+(1-90%)×100=19ns。綜合分析題答案：1.平均訪問時間=80%×10+15%×100+5%×10000=513ns。2.可增大Cache容量、提高Cache命中率、采用更高速的存儲器件等。3.Cache命中率越高，CPU訪問主