2025年工学考研微机原理真题试卷（含答案）

2025年工学考研微机原理真题试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每小题2分，共30分。下列每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.冯·诺依曼体系结构的主要思想之一是（）。A.程序存储执行B.采用浮点数运算C.高速运算器D.并行处理2.在计算机中，信息的最小单位是（）。A.位（bit）B.字节（Byte）C.字（Word）D.字节（Byte）或字（Word）3.计算机内部采用二进制表示信息主要是因为（）。A.二进制运算简单，易于实现B.二进制只有0和1两个状态，抗干扰能力强C.二进制符合人们的习惯D.以上都是4.在Intel8086微处理器中，用于暂存运算结果的高8位和低8位的寄存器分别是（）。A.AX,BXB.AH,ALC.CX,DXD.SP,BP5.下列寻址方式中，不属于Intel8086指令系统的是（）。A.立即寻址B.直接寻址C.寄存器寻址D.间接寻址6.在Intel8086微处理器中，BIU（总线接口单元）负责（）。A.指令译码和执行B.数据运算和寄存器管理C.指令预取和地址形成D.中断响应和处理7.CPU访问存储器进行读操作时，必须满足的时序信号是（）。A.M/IO=1,RD=0B.M/IO=0,RD=1C.M/IO=1,WR=0D.M/IO=0,WR=08.Cache内存的作用是（）。A.提高主存的容量B.提高主存的读写速度C.增加CPU的寄存器数量D.实现主存与辅存的自动切换9.在存储器系统中，Cache与主存之间采用（）方式进行映射。A.全相联映射B.直接映射C.组相联映射D.以上都是10.若内存地址线为20根，则该内存的最大容量为（）。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB11.在微机系统中，I/O接口位于（）之间。A.CPU和主存B.CPU和I/O设备C.主存和I/O设备D.总线和I/O设备12.I/O端口地址译码的作用是（）。A.选择CPU的寄存器B.选择内存的存储单元C.选择I/O接口芯片D.选择主存的Bank13.中断是指（）。A.CPU在执行程序过程中，出现异常情况或外部请求，暂时停止当前程序执行，转而去处理该事件，处理完毕后再返回原程序断点继续执行的过程。B.CPU执行一条转移指令C.I/O设备完成数据传输D.程序执行速度变慢14.在中断处理过程中，中断服务程序开始执行前，CPU必须完成（）。A.中断请求的识别B.中断优先级的判断C.中断响应和断点保护D.中断向量表的查询15.DMA（直接存储器访问）方式的主要优点是（）。A.可以实现高速I/O传输B.可以减少CPU的干预C.可以提高I/O设备的并行工作能力D.以上都是二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在题中的横线上。）1.计算机硬件系统的五大基本部件是运算器、控制器、存储器、输入设备和______。2.在Intel8086微处理器中，标志寄存器FLAGS的最低位（SF）表示运算结果的______。3.存储器按存储介质划分，可分为______存储器和半导体存储器。4.Cache的替换算法中，LRU算法的含义是______。5.总线按传输信息分类，可分为数据总线、地址总线和______总线。6.I/O端口地址有两种编址方式，即______编址和统一编址。7.8086CPU的中断系统可以处理______级中断。8.在中断响应过程中，用于存放断点地址的寄存器是______。9.常用的I/O方式有程序查询方式、______方式和DMA方式。10.并行接口通常用于连接______等设备。三、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述微处理器执行一条指令大致需要经过哪些阶段。2.什么是总线周期？简述8086CPU执行存储器读操作的典型总线周期过程。3.什么是Cache？为什么要引入Cache存储器？4.简述中断响应过程的主要步骤。四、计算题（每小题10分，共20分。请写出计算步骤和结果。）1.设某微机系统采用直接地址译码方式访问存储器，地址线为16根，若要扩展64KB的RAM，问需要多少片容量为4KB的RAM芯片？2.在某系统中，CPU通过8259A可编程中断控制器管理8级中断，中断请求信号为IRQ0~IRQ7。假设当前IRQ2的优先级最高，IRQ1、IRQ3、IRQ0的优先级次之，IRQ4、IRQ5、IRQ6、IRQ7的优先级最低。若CPU收到IRQ1和IRQ5的中断请求，请问哪个中断会首先被响应？若要改变它们的优先级，使得IRQ1的优先级高于IRQ5，简述8259A如何通过命令字实现（只需说明需要改变哪个位）。五、综合应用题（共10分。请根据要求作答。）已知某系统使用Intel8086CPU，并扩展了一片8255A并行接口芯片，其端口地址分别为0F0H、0F1H、0F2H。现要求将8255A的PA口设置为方式0，作为简单的输入端口；PB口设置为方式0，作为简单的输出端口；PC口的高4位PC7~PC4作为PB口的选片信号，低4位PC0~PC3不用。请写出完成上述端口初始化所需的8086汇编语言指令段（至少包含端口地址设置、控制字设置指令，控制字需根据PA、PB口的工作方式和PC口连接情况确定）。试卷答案一、单项选择题1.A2.A3.A4.B5.D6.C7.A8.B9.D10.A11.B12.C13.A14.C15.D二、填空题1.输出设备2.符号3.磁芯4.最近最少使用（RecentlyUsed）5.控制总线6.独立7.2568.IP（指令指针）9.中断10.打印机三、简答题1.解析思路：指令执行过程通常包括取指令（Fetch）、指令译码（Decode）和执行指令（Execute）三个主要阶段。在取指令阶段，CPU通过总线从内存或指令队列中获取指令代码；在指令译码阶段，CPU的控制器对取来的指令代码进行译码，确定指令的操作类型和操作数地址；在执行指令阶段，CPU的执行单元根据指令译码的结果，执行相应的操作（如数据运算、数据传送、控制转移等）。2.解析思路：总线周期是指CPU完成一次访问存储器或I/O端口操作所需要的时间。存储器读操作的典型总线周期过程包括：CPU发出读信号RD=0和访存信号M/IO=1，形成地址并发出，等待存储器响应，存储器将数据放到数据总线上，CPU读取数据，最后结束总线周期。3.解析思路：Cache是介于CPU和主存之间的高速小容量存储器。引入Cache的主要目的是为了解决CPU运算速度与主存读写速度不匹配的矛盾。由于Cache的访问速度远快于主存，将频繁访问的数据和指令存放在Cache中，当CPU需要访问数据时，首先在Cache中查找，如果找到（称为“命中”），则直接从Cache中读取，大大加快了访问速度；如果未找到（称为“未命中”），则再访问主存，并将所需数据调入Cache（可能替换掉旧的数据），以备下次访问。这样可以既保持较高的CPU主频，又使得CPU访问数据的平均时间接近Cache的访问速度。4.解析思路：中断响应过程的主要步骤包括：中断请求、中断判优、中断响应、断点保护、中断向量获取、中断服务程序入口、中断服务、中断返回。具体为：当I/O设备产生中断请求（IRQ），CPU在当前指令执行完毕后，检查是否有中断请求，并根据中断优先级决定是否响应；若响应，CPU向中断源发出中断响应信号（INTA），同时保护当前指令的执行现场（如将标志寄存器内容压入堆栈，将下一条指令的地址压入堆栈）；CPU发出中断识别信号，从中断控制器获取中断向量号；根据中断向量号在中断向量表中找到中断服务程序的入口地址；转去执行中断服务程序；当中断服务程序执行完毕，执行中断返回指令，恢复被保护的现场，继续执行原来的程序。四、计算题1.解析思路：首先计算所需RAM的总容量。系统需要扩展64KBRAM。每片RAM容量为4KB。计算所需芯片数量：总容量/单片容量=64KB/4KB=16片。因为地址线为16根，可以直接寻址2^16=64KB，所以需要16片4KB的RAM芯片。结果：需要16片容量为4KB的RAM芯片。2.解析思路：首先确定当前优先级最低的中断请求。根据优先级定义，IRQ2最高，其次是IRQ1、IRQ3、IRQ0，然后是IRQ4、IRQ5、IRQ6、IRQ7。CPU同时收到IRQ1和IRQ5，需要比较它们的优先级。题目已说明IRQ1和IRQ3的优先级次之，高于IRQ5。因此，CPU会首先响应IRQ1的中断请求。要改变IRQ1和IRQ5的优先级，使得IRQ1高于IRQ5，需要通过8259A的控制字设置中断优先级寄存器（IPR）。8259A的控制字中，用于设置优先级屏蔽字（用于定义哪些中断被屏蔽）和优先级旋转字（用于定义优先级排列方式，如旋转或不旋转）。若采用优先级旋转方式，改变优先级通常不需要改变特定位；若采用非旋转方式，则需要通过控制字设置IPR的相应位。例如，若使用级联方式且主片设置了非旋转优先级，可以通过向主片发送命令字，设置优先级旋转位（如OCW2中的R位），使得优先级循环。但若采用简单方式，可能需要设置优先级屏蔽位。具体位设置取决于8259A的配置（主片/从片，旋转/非旋转）。若仅要求改变，则说明需要通过命令字操作IPR。例如，若主片8259A使用简单方式且希望改变IRQ1和IRQ5的相对优先级（假设默认是IRQ1<IRQ5），可以通过发送合适的OCW2命令字来改变优先级顺序（如设置为IRQ1>IRQ5）。具体需要改变哪个位，需要查阅8259A的OCW2命令字格式说明，例如，改变优先级旋转方向或直接设置特定中断的优先级位。这里回答需要通过命令字操作IPR即可。五、综合应用题解析思路：首先确定8255A端口地址。PA口地址为0F0H，PB口地址为0F1H，控制字端口地址为0F2H。将PA口设置为方式0输入，PB口设置为方式0输出，PC口高4位PC7~PC4连接到PB口，低4位不用。方式0的控制字格式为D7D6=00，M1M0=00。输入口为IN模式，输出口为OUT模式。因此，PA口方式控制位为0000，PB口方式控制位为0000。控制字需要设置M1M0=00（方式0），A1A0=10（选择控制寄存器），以及根据PA口为输入、PB口为输出确定控制字低4位（通常为0）。所以控制字为10100000B=80H。PC7~PC4作为PB选片信号，意味着当PB口要被选中输出时，PC7~PC4需要输出高电平。在方式0下，PB口写操作使其输出，