2025年考研计算机组成原理专项训练冲刺押题（含答案）

2025年考研计算机组成原理专项训练冲刺押题（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20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。）1.在计算机中，采用补码表示法，若一个字长为8位，则能表示的整数范围是（）。A.-127到+127B.-128到+127C.-127到+128D.-128到+1282.某计算机的存储器地址线为20根，其直接地址寻址能力为（）。A.1MBB.2MBC.1GBD.16MB3.在指令系统中，采用立即寻址方式时，操作数直接包含在（）。A.指令的操作码部分B.指令的操作数部分C.程序计数器PC中D.栈顶寄存器中4.CPU中，累加器主要用于（）。A.存储程序计数器B.存储当前指令C.存储操作结果或参与运算的数据D.存储程序状态字5.Cache和主存之间的地址映射方式主要有（）。A.直接映射和全相联映射B.直接映射和组相联映射C.全相联映射和组相联映射D.直接映射、全相联映射和组相联映射6.主存与CPU之间数据传输的通道称为（）。A.数据总线B.地址总线C.控制总线D.总线7.在计算机系统中，中断是指（）。A.程序员在程序中设置的转移B.外部设备请求CPU服务的信号C.CPU内部状态发生改变D.子程序调用8.指令流水线技术的主要目的是（）。A.提高CPU的主频B.增加CPU的寄存器数量C.提高指令执行速度D.增强CPU的并行处理能力9.I/O设备与CPU之间进行数据传送的方式通常不包含（）。A.程序查询方式B.中断方式C.DMA方式D.通道方式10.在计算机的指令系统中，R型指令是指（）。A.操作数在内存中的指令B.操作数在寄存器中的指令C.需要访问内存的指令D.操作码和地址码都在指令中的指令二、填空题（每空2分，共20分。）1.在计算机内部，信息通常以______的形式在总线中传输。2.补码加法运算具有______的性质，即对补码进行加法运算可直接得到结果的补码。3.指令的寻址方式决定了CPU如何获取______。4.Cache的命中率越高，访问主存的次数______。5.在中断处理过程中，为了保护现场，通常需要将当前程序的______和重要寄存器的值存入堆栈。6.CPU的主要性能指标之一是______，它反映了CPU执行指令的速度。7.总线按传输信息的功能可分为数据总线、______和______。8.采用DMA方式传送数据时，CPU可以在数据传输过程中执行______。9.指令流水线技术将一条指令的执行过程分解为多个阶段，每个阶段由一个独立的______负责。10.假设某计算机的Cache容量为64KB，主存容量为512MB，主存与Cache之间的地址映射采用直接映射方式，则每个主存块可以映射到______个不同的Cache块。三、简答题（每小题5分，共20分。）1.简述原码、反码和补码三种数值表示方法的定义和区别。2.什么是计算机系统的总线？简述总线的分类。3.简述中断响应过程的主要步骤。4.什么是Cache的命中？什么是Cache的缺失？简述影响Cache命中率的主要因素。四、计算题（每小题10分，共20分。）1.某计算机采用补码运算，假定寄存器R1和R2中分别存放有十进制数+15和-10。请写出R1与R2进行加法运算后的结果（用补码表示）。2.假设某计算机主存地址为32位，Cache容量为128KB，采用2路组相联映射方式。主存块大小为16KB。若访问主存地址为十六进制A1F8H的单元，请计算该地址所在的块在Cache中的组号和块内地址，并说明如果该块在Cache中未命中，需要替换哪个组中的块（假设替换策略为先入先出FIFO）。五、分析题（每小题15分，共30分。）1.某计算机指令格式如下：*操作码：8位*源寄存器地址：3位*目的寄存器地址：3位*位移量：8位该指令支持寄存器-寄存器传送、寄存器-内存传送（直接寻址）和立即数送寄存器（立即寻址）三种操作。请分别写出这三种操作的指令格式示例（用二进制表示操作码部分），并说明其寻址方式。2.简述指令流水线的基本工作原理，并分析流水线可能出现的冲突类型及其对流水线性能的影响。试卷答案一、选择题1.B2.A3.B4.C5.D6.A7.B8.C9.D10.B二、填空题1.二进制2.互补3.操作数地址4.减少5.程序计数器PC6.主频7.地址总线控制总线8.其他程序9.流水段/段10.8三、简答题1.简述原码、反码和补码三种数值表示方法的定义和区别。答案：原码：最高位为符号位，0正1负，其余位表示数值绝对值。反码：正数与原码相同；负数符号位为1，其余位为原码取反。补码：正数与原码相同；负数符号位为1，其余位为原码取反后再加1。区别：原码存在+0和-0，运算复杂；反码也存在+0和-0，运算复杂；补码只有一个0，运算简单，适合加减法运算。2.什么是计算机系统的总线？简述总线的分类。答案：总线是计算机各部件之间传送信息的公共通路。分类：按传输信息的功能可分为数据总线（传输数据）、地址总线（传输地址）、控制总线（传输控制信号）。3.简述中断响应过程的主要步骤。答案：①中断请求识别；②中断判优（如果有多个中断请求）；③保护现场（保存当前程序PC和关键寄存器内容）；④获取中断向量（根据中断源确定中断服务程序入口地址）；⑤转向中断服务程序。4.什么是Cache的命中？什么是Cache的缺失？简述影响Cache命中率的主要因素。答案：命中：访问的地址所在的块在Cache中存在。缺失：访问的地址所在的块在Cache中不存在，需要从主存调块到Cache。影响命中率因素：Cache容量、主存块大小、地址映射方式、替换算法、程序访问模式。四、计算题1.某计算机采用补码运算，假定寄存器R1和R2中分别存放有十进制数+15和-10。请写出R1与R2进行加法运算后的结果（用补码表示）。答案：+15的补码为00001111B；-10的补码为11110110B。00001111B+11110110B=100000101B结果为100000101B，为负数补码，转换成原码为111111011B，对应十进制为-15。最终结果为-15（补码：111111011B）。2.假设某计算机主存地址为32位，Cache容量为128KB，采用2路组相联映射方式。主存块大小为16KB。若访问主存地址为十六进制A1F8H的单元，请计算该地址所在的块在Cache中的组号和块内地址，并说明如果该块在Cache中未命中，需要替换哪个组中的块（假设替换策略为先入先出FIFO）。答案：主存地址宽度32位，块大小16KB=2^14B，块内地址位数为14位。组相联映射：Cache容量128KB=2^17B，组数=Cache容量/块大小=2^17B/2^14B=2^3=8组，每组块数=2路。组内地址位数=log2(组内块数)=log2(2)=1位。主存块号=地址/块大小=A1F8H/10000H=A1H。组号=块号/组内块数=A1H/2H=A0H。块内地址=地址mod块大小=A1F8Hmod10000H=0F8H。该地址块在Cache中的组号为A0H，块内地址为0F8H。假设Cache初始状态为空，访问块号A1H的块将导致未命中。按FIFO替换，需替换最先进入的块，即组A0H中的块0（假设按FIFO策略，块0先进入）。五、分析题1.某计算机指令格式如下：*操作码：8位*源寄存器地址：3位*目的寄存器地址：3位*位移量：8位该指令支持寄存器-寄存器传送、寄存器-内存传送（直接寻址）和立即数送寄存器（立即寻址）三种操作。请分别写出这三种操作的指令格式示例（用二进制表示操作码部分），并说明其寻址方式。答案：寄存器-寄存器传送（操作码为001）：000001SDS寄存器-内存传送（直接寻址）（操作码为010）：001001SM立即数送寄存器（立即寻址）（操作码为100）：100SI其中S为源寄存器地址，D为目的寄存器地址，M为内存有效地址（由S和位移量组成），I为立即数。寻址方式：寄存器-寄存器：操作数在寄存器中。寄存器-内存：操作数的地址在寄存器S中（结合位移量M=S*位移单位）。立即数：操作数直接包含在指令的位移量字段I中。2.简述指令流水线的基本工作原理，并分析流水线可能出现的冲突类型及其对流水线性能的影响。答案：基本工作原理：将指令执行过程分解为多个阶段（如取指IF、译码ID、执行EX、访存MEM、写回WB），每个阶段由一个独立的流水段完成，新指令在相邻阶段间重叠执行，提高指令吞吐率。冲突类型及影响：结构冲突：因硬件资源（如只有一个存储器端口）限制导致指令无法按顺序进入下一阶段。影响：增加指令执行时间，降低吞吐率。数据冲突：