计算机组成原理试题集详解

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.计算机硬件系统由哪几部分组成？

A.输入设备、输出设备、存储设备、处理器（CPU）

B.显示器、键盘、鼠标、打印机

C.硬盘、内存、显卡、主板

D.操作系统、应用软件、驱动程序

2.CPU的主要功能是什么？

A.控制计算机的运行

B.存储数据

C.处理数据

D.以上都是

3.什么是冯·诺依曼体系结构？

A.一种计算机内存组织方式

B.一种计算机指令集架构

C.一种计算机硬件设计理念

D.以上都是

4.计算机内存的基本单位是什么？

A.字节（Byte）

B.位（Bit）

C.字（Word）

D.以上都是

5.什么是总线？

A.数据传输的通道

B.电源供应线路

C.控制信号传输线路

D.以上都是

6.什么是数据传输速率？

A.单位时间内传输的数据量

B.单位时间内传输的位数

C.单位时间内传输的存储容量

D.以上都是

7.什么是存储周期？

A.存储器进行一次读写操作所需的时间

B.存储器完成一次数据传输所需的时间

C.存储器进行一次初始化所需的时间

D.以上都是

8.什么是指令周期？

A.执行一条指令所需的时间

B.从取指令到完成指令执行所需的时间

C.从读取指令到指令执行完成所需的时间

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：A

解题思路：计算机硬件系统由输入设备、输出设备、存储设备和处理器（CPU）等几部分组成，这些是构成计算机硬件系统的基本组件。

2.答案：D

解题思路：CPU的主要功能包括控制计算机的运行、存储数据和数据处理，因此选择D。

3.答案：D

解题思路：冯·诺依曼体系结构是一种计算机硬件设计理念，同时也涵盖了内存组织方式和指令集架构，因此选择D。

4.答案：A

解题思路：计算机内存的基本单位是字节（Byte），它是数据存储和传输的基本单元。

5.答案：D

解题思路：总线是数据传输的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线，因此选择D。

6.答案：A

解题思路：数据传输速率是指单位时间内传输的数据量，通常以比特每秒（bps）或字节每秒（Bps）来衡量。

7.答案：A

解题思路：存储周期是指存储器进行一次读写操作所需的时间，这是衡量存储器功能的一个重要指标。

8.答案：B

解题思路：指令周期是从取指令到完成指令执行所需的时间，包括取指、译码、执行和写回等阶段。二、填空题1.计算机硬件系统包括输入设备、输出设备、处理器（CPU）、存储器等部分。

2.CPU由运算器（ALU）、控制器、寄存器组等组成。

3.计算机内存的基本单位是字节（Byte）。

4.总线是连接各部件的通道。

5.数据传输速率是指单位时间内传输数据的数量。

6.存储周期是指存储器完成一次读写操作所需的时间。

7.指令周期是指一条指令从取指到执行完毕所需的时间。

答案及解题思路：

答案：

1.输入设备、输出设备、处理器（CPU）、存储器

2.运算器（ALU）、控制器、寄存器组

3.字节（Byte）

4.各部件

5.传输数据的数量

6.存储器完成一次读写操作所需的时间

7.一条指令从取指到执行完毕所需的时间

解题思路：

1.计算机硬件系统的组成可以通过查阅计算机组成原理的相关内容得知，包括输入输出设备、CPU和存储器等。

2.CPU的组成可以通过学习CPU的工作原理，了解到其由运算器、控制器和寄存器组等组成。

3.计算机内存的基本单位可以通过查阅计算机存储单位的相关知识，得出字节（Byte）为基本单位。

4.总线的作用是连接各部件，这可以通过学习总线的定义和功能来解答。

5.数据传输速率是衡量数据传输效率的指标，通过查阅相关资料可知，它是单位时间内传输数据的数量。

6.存储周期是指存储器完成一次读写操作所需的时间，可以通过学习存储器的工作原理来解答。

7.指令周期是指一条指令从取指到执行完毕所需的时间，这可以通过学习指令的执行过程来解答。三、判断题1.计算机硬件系统由软件系统组成。

答案：错误

解题思路：计算机硬件系统包括所有物理组件，如CPU、内存、硬盘等，而软件系统是指计算机程序和操作系统的集合。硬件和软件共同构成完整的计算机系统，硬件是基础，软件是灵魂。

2.CPU的主要功能是存储数据。

答案：错误

解题思路：CPU（处理器）的主要功能是执行指令，进行计算和处理数据。虽然CPU内部有寄存器用于临时存储数据，但其核心功能是控制和执行指令。

3.冯·诺依曼体系结构是一种计算机体系结构。

答案：正确

解题思路：冯·诺依曼体系结构是一种经典的计算机体系结构，它定义了计算机的基本组成，包括数据存储、指令执行、算术逻辑单元等。

4.计算机内存的基本单位是字节。

答案：正确

解题思路：计算机内存的基本单位是字节（Byte），一个字节通常由8位二进制位组成，是数据存储的基本单位。

5.总线是连接存储器的通道。

答案：错误

解题思路：总线是连接计算机内部各个组件的通信通道，它允许数据、地址和控制信号在各个组件之间传输。总线不仅仅是连接存储器的通道，它还连接CPU、输入/输出设备等。

6.数据传输速率是指单位时间内传输的字节数。

答案：正确

解题思路：数据传输速率通常以每秒传输的字节数（bps或tespersecond）来衡量，这是衡量数据传输效率的一个指标。

7.存储周期是指存储器读写一次数据所需的时间。

答案：正确

解题思路：存储周期是指存储器完成一次数据读写操作所需的时间，它包括从读取或写入请求开始到操作完成的总时间。

8.指令周期是指执行一条指令所需的时间。

答案：正确

解题思路：指令周期是指CPU从取指令开始，到执行完该指令的所有操作所需要的时间。这是评价CPU功能的一个重要参数。

注意：以上答案及解题思路是根据计算机组成原理的相关知识进行的简要分析，具体内容和案例可能需要参考最新的教材和权威资料。四、简答题1.简述计算机硬件系统的组成。

硬件系统包括：处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备、总线和其他接口电路。

2.简述CPU的组成。

CPU由运算器（ALU）、控制器、寄存器组、内部总线和其他辅助电路组成。

3.简述冯·诺依曼体系结构的特点。

特点包括：程序存储在内存中，CPU通过指令周期执行指令，指令和数据以二进制形式存储，程序顺序执行。

4.简述计算机内存的基本单位。

内存的基本单位包括位（bit）、字节（Byte）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）等。

5.简述总线的功能。

总线的主要功能是传输数据、地址和控制信号，连接计算机的各个部件，实现它们之间的通信。

6.简述数据传输速率的概念。

数据传输速率是指单位时间内传输数据的数量，通常用比特每秒（bps）来表示。

7.简述存储周期的概念。

存储周期是指存储器进行一次完整的读写操作所需的时间。

8.简述指令周期的概念。

指令周期是指CPU从取指令开始到执行完一条指令为止所经过的全部过程。

答案及解题思路：

答案：

1.硬件系统组成：CPU、存储器、输入设备、输出设备、总线和其他接口电路。

2.CPU组成：运算器、控制器、寄存器组、内部总线和其他辅助电路。

3.冯·诺依曼体系结构特点：程序存储、指令周期执行、二进制存储、顺序执行。

4.内存基本单位：位、字节、千字节、兆字节、吉字节。

5.总线功能：数据、地址、控制信号传输，部件连接，通信。

6.数据传输速率：单位时间内传输数据的数量，以bps表示。

7.存储周期：一次完整读写操作所需时间。

8.指令周期：从取指令到执行完一条指令的全过程。

解题思路：

1.计算机硬件系统由核心部件和外部设备组成，这是基础知识。

2.CPU的组成包括其核心部件和辅助电路，这些部件协同工作以执行指令。

3.冯·诺依曼体系结构是计算机设计的基础，理解其特点有助于深入理解计算机的工作原理。

4.计算机内存的基本单位是理解数据存储和计算的基础。

5.总线在计算机系统中扮演着连接各个部件的角色，其功能。

6.数据传输速率是衡量计算机功能的一个重要指标。

7.存储周期和指令周期是计算机执行指令和操作的基本时间单位，理解它们有助于分析计算机的效率。

8.指令周期是理解计算机指令执行过程的关键。五、论述题1.论述计算机硬件系统在计算机中的作用。

计算机硬件系统是计算机完成各种操作的基础，其主要作用包括：

数据处理和存储：硬件系统负责数据的处理和存储，包括CPU、内存、硬盘等。

指令执行：CPU等核心硬件负责执行指令，处理程序逻辑。

输入输出：通过输入输出设备与用户进行交互，如键盘、鼠标、显示器等。

控制协调：硬件系统协调各部分工作，保证计算机高效运行。

2.论述CPU在计算机中的作用。

CPU（处理器）是计算机的核心部件，其主要作用包括：

指令执行：CPU负责解释和执行指令，处理计算机的运算逻辑。

数据处理：CPU能够执行各种算术和逻辑运算，处理输入数据。

协调控制：CPU协调内存、I/O设备等硬件资源，保证计算机系统高效运行。

3.论述冯·诺依曼体系结构的优缺点。

冯·诺依曼体系结构的优点：

统一存储：程序和数据存储在同一个存储器中，便于管理。

可扩展性：易于扩展，可以通过增加存储器来提高功能。

缺点：

速度瓶颈：由于存储器和CPU之间的速度差异，可能导致功能瓶颈。

指令和数据冲突：指令和数据的访问可能产生冲突，影响效率。

4.论述计算机内存的重要性。

计算机内存是临时存储数据的地方，其重要性包括：

提高速度：内存速度快，可以减少CPU等待数据的时间。

优化功能：足够的内存可以提高程序的执行速度和效率。

支持多任务：内存允许计算机同时运行多个程序。

5.论述总线的类型及其作用。

总线类型：

数据总线：传输数据。

地址总线：传输内存地址。

控制总线：传输控制信号。

作用：

数据传输：总线的存在使得各硬件组件之间能够高效地传输数据。

资源共享：通过总线，各硬件可以共享资源。

6.论述数据传输速率对计算机功能的影响。

数据传输速率对计算机功能的影响：

提高速度：高速数据传输可以提高程序的执行速度。

影响效率：传输速率低会导致程序运行缓慢，影响效率。

7.论述存储周期对计算机功能的影响。

存储周期对计算机功能的影响：

响应时间：存储周期短，可以减少CPU等待数据的时间，提高响应速度。

系统稳定性：存储周期稳定，可以提高系统的稳定性。

8.论述指令周期对计算机功能的影响。

指令周期对计算机功能的影响：

执行速度：指令周期短，可以提高指令的执行速度。

效率：指令周期合理，可以提升程序执行的整体效率。

答案及解题思路：

答案解题思路内容。

1.答案：计算机硬件系统是计算机的基本构成，负责数据处理、指令执行、输入输出和控制协调等核心功能。

解题思路：从硬件系统的功能入手，阐述其在计算机中的重要性。

2.答案：CPU是计算机的核心部件，负责指令执行、数据处理和协调控制等关键任务。

解题思路：分析CPU的基本功能，并说明其在计算机中的作用。

3.答案：冯·诺依曼体系结构具有统一存储和可扩展性等优点，但也存在速度瓶颈和指令数据冲突等缺点。

解题思路：对比分析冯·诺依曼体系结构的优缺点。

4.答案：计算机内存是临时存储数据的地方，对于提高速度、优化功能和支持多任务。

解题思路：从内存的功能和作用出发，阐述其重要性。

5.答案：总线分为数据总线、地址总线和控制总线，用于数据传输、资源共享等。

解题思路：介绍总线的类型及其作用。

6.答案：数据传输速率对计算机功能有显著影响，提高传输速率可以提升程序执行速度。

解题思路：分析数据传输速率对功能的影响。

7.答案：存储周期对计算机功能有重要影响，周期短可以提高响应速度和系统稳定性。

解题思路：阐述存储周期对功能的影响。

8.答案：指令周期对计算机功能有显著影响，周期短可以提高指令执行速度和程序效率。

解题思路：分析指令周期对功能的影响。六、应用题1.设计算机的字长为32位，求其可表示的最大整数值。

解答：

计算机的字长决定了其能够表示的最大整数值。对于32位字长，每个位都可以表示0或1，因此总共可以表示2^32个不同的值。最大整数值是2^321，即：

最大整数值=2^321=4,294,967,295

2.设计算机的内存容量为1GB，求其可表示的最大整数值。

解答：

1GB等于2^30字节。在计算机中，通常使用无符号整数来表示内存地址，因此内存容量可以表示的最大无符号整数值是2^301，即：

最大整数值=2^301=1,073,741,823

3.设计算机的CPU主频为3.6GHz，求其每秒可执行的指令数。

解答：

CPU的主频以GHz（千兆赫兹）为单位，表示每秒的时钟周期数。3.6GHz意味着CPU每秒有3.6×10^9个时钟周期。每个时钟周期可以执行一条指令，所以每秒可执行的指令数为：

每秒指令数=3.6×10^9

4.设计算机的总线宽度为64位，求其每秒可传输的数据量。

解答：

总线宽度表示一次数据传输的位数，64位总线宽度意味着每次可以传输64位数据。1字节等于8位，所以每秒可传输的数据量为：

每秒数据量=(64位/8位/字节)×(3.6×10^9个周期/秒)=7.2×10^9字节/秒

5.设计算机的存储周期为100ns，求其每秒可读写的数据量。

解答：

存储周期是指存储器从一个状态转换到另一个状态所需的时间。100ns是每100纳秒可以进行一次读写操作。1秒等于10^9纳秒，所以每秒可以进行的读写操作次数为：

每秒操作次数=10^9纳秒/秒/100纳秒/操作=10^7操作/秒

假设每次操作读写1字节（8位），则每秒可读写的数据量为：

每秒数据量=10^7字节/秒

6.设计算机的指令周期为4ns，求其每秒可执行的指令数。

解答：

指令周期是指执行一条指令所需的时间。4ns表示每条指令需要4纳秒。1秒等于10^9纳秒，所以每秒可以执行的指令数为：

每秒指令数=10^9纳秒/秒/4纳秒/指令=2.5×10^8指令/秒

7.设计算机的内存容量为2GB，求其可表示的最大整数值。

解答：

2GB等于2^31字节。与问题2相同，内存容量可以表示的最大无符号整数值是2^311，即：

最大整数值=2^311=2,147,483,647

8.设计算机的CPU主频为2.8GHz，求其每秒可执行的指令数。

解答：

与问题3相同，CPU的主频为2.8GHz意味着每秒有2.8×10^9个时钟周期。所以每秒可执行的指令数为：

每秒指令数=2.8×10^9

答案及解题思路：

1.最大整数值：4,294,967,295

解题思路：字长32位，每个位可以表示0或1，所以最大整数值为2^321。

2.最大整数值：1,073,741,823

解题思路：内存容量为1GB，即2^30字节，最大整数值为2^301。

3.每秒可执行的指令数：3.6×10^9

解题思路：CPU主频为3.6GHz，即每秒3.6×10^9个时钟周期，每个周期执行一条指令。

4.每秒可传输的数据量：7.2×10^9字节/秒

解题思路：总线宽度为64位，每次传输64位，即8字节，每秒传输3.6×10^9次。

5.每秒可读写的数据量：10^7字节/秒

解题思路：存储周期为100ns，每100ns进行一次读写，每秒进行10^7次读写。

6.每秒可执行的指令数：2.5×10^8指令/秒

解题思路：指令周期为4ns，每4ns执行一条指令，每秒执行2.5×10^8条指令。

7.最大整数值：2,147,483,647

解题思路：内存容量为2GB，即2^31字节，最大整数值为2^311。

8.每秒可执行的指令数：2.8×10^9

解题思路：CPU主频为2.8GHz，即每秒2.8×10^9个时钟周期，每个周期执行一条指令。七、编程题1.编写一个程序，实现两个整数的加法运算。

defadd_numbers(a,b):

returnab

2.编写一个程序，实现两个整数的减法运算。

defsubtract_numbers(a,b):

returnab

3.编写一个程序，实现两个整数的乘法运算。

defmultiply_numbers(a,b):

returnab

4.编写一个程序，实现两个整数的除法运算。

defdivide_numbers(a,b):

ifb!=0:

returna/b

else:

return"Error:Divisionzero"

5.编写一个程序，实现整数的平方运算。

defsquare_number(a):

returnaa

6.编写一个程序，实现整数的立方运算。

defcube_nu