计算机科学与技术计算机二级计算机组成原理考试题目及答案

计算机科学与技术计算机二级计算机组成原理考试题目及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每题2分，共20分）1.计算机系统层次结构中，位于最底层的是（）。A.操作系统B.微程序级C.应用软件D.硬件2.在计算机中，信息的最小存储单位是（）。A.字节（Byte）B.字（Word）C.位（Bit）D.字节（Byte）或位（Bit）3.补码表示法的主要优点是（）。A.运算简单B.无负数表示C.编码唯一D.易于比较大小4.假设某计算机的存储器地址线为20条，则其直接地址寻址能力为（）。A.128KBB.256KBC.1MBD.4MB5.Cache的主要目的是（）。A.容量最大的存储器B.速度最快的存储器C.解决主存与CPU速度不匹配问题D.成本最低的存储器6.采用直接映射方式时，主存地址中用于查找Cache的部分称为（）。A.段号B.组号C.块号（或行号）D.字节地址7.指令系统中，采用立即寻址方式时，操作数直接包含在（）中。A.指令的操作码部分B.指令的地址码部分C.累加器中D.寄存器中8.CPU中的累加器（Acc）主要用于（）。A.存储程序计数器（PC）B.存储指令寄存器（IR）C.存放当前运算的中间结果或最终结果D.指向内存的地址9.计算机总线中，负责传输数据信息的是（）。A.数据总线B.地址总线C.控制总线D.信号总线10.I/O控制方式中，CPU干扰最小的方式是（）。A.程序查询方式B.中断方式C.直接存储器访问（DMA）方式D.以上均不是二、填空题（每空2分，共20分）1.计算机的性能指标中，MIPS通常用来衡量计算机的_______。2.在浮点数表示法中，一个数由符号位、阶码和_______三部分组成。3.假设某机字长为16位，采用补码运算，则能表示的整数范围是_______至_______。4.存储器按其在计算机中的作用不同，可以分为存储器和_______两大类。5.Cache与主存之间采用全相联映射方式时，地址译码电路最复杂，但_______最高。6.指令流水线技术的主要目的是提高指令执行的_______。7.CPU核心部件通常包括运算器（ALU）和控制单元（CU），其中运算器主要负责_______。8.总线宽度是指总线上同时传输的_______数。9.中断向量地址通常存放在_______中。10.DMA方式传输数据时，CPU在数据传输过程中可以执行其他指令，从而提高了_______。三、判断题（每题2分，共10分，请在括号内打√或×）1.（）原码表示法中，0有两种表示形式（+0和-0）。2.（）Cache的速度比主存慢，但容量比主存大。3.（）指令的寻址方式只有直接寻址和间接寻址两种。4.（）指令流水线会导致指令执行时间延长。5.（）程序查询方式是一种效率较高的I/O控制方式。四、简答题（每题5分，共15分）1.简述原码、反码、补码三种表示法在表示负数时的区别。2.简述Cache的基本工作原理。3.简述中断处理过程的主要步骤。五、计算题（每题10分，共20分）1.已知十进制数-27和+15，分别用8位二进制补码表示它们，然后计算它们的补码和（要求写出计算过程和结果，并判断是否溢出）。2.假设主存地址空间为256KB，Cache容量为16KB，采用2路组相联映射方式。主存块大小为16字节，Cache块大小也为16字节。当主存地址为`10001010110010`（假设为字地址）时，求：a.该地址对应的块号在主存和Cache中分别是多少？b.如果该块在Cache中命中，请给出Cache地址（块号和块内地址）。---试卷结束---试卷答案一、单项选择题1.B2.C3.A4.C5.C6.C7.B8.C9.A10.C二、填空题1.运算速度2.尾数（或有效数）3.-32768,+327674.辅助存储器（或外存）5.命中率6.效率（或速度）7.算术逻辑运算8.数据位数（或线数）9.中断向量表10.CPU的效率（或CPU利用率）三、判断题1.×2.×3.×4.×5.×四、简答题1.解析：原码、反码、补码是计算机中常用的三种表示负数的方法。*原码：最高位为符号位（0正1负），其余位表示数值绝对值。如-27的原码为11001。*反码：正数反码与原码相同；负数反码为原码除符号位外按位取反。如-27的反码为10110。*补码：正数补码与原码相同；负数补码为其反码加1。如-27的补码为10111。它们的区别主要在于负数的表示形式不同，以及加减法运算规则不同（补码可直接加减）。2.解析：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性原理（时间局部性和空间局部性）。当CPU访问内存时，系统将主存地址同时发送给Cache控制器和主存。控制器在Cache中查找是否有与主存地址对应的块（称为“行”或“块”）。若找到，则称为“命中”，数据直接从Cache返回CPU，访问速度很快；若未找到，则称为“未命中”，系统需从主存中读取相应数据块，并将包含该数据块的一小块主存内容复制到Cache中，然后返回数据给CPU。之后，若再次访问这块数据，则很可能在Cache中命中，从而提高访问速度。3.解析：中断处理过程通常包括以下步骤：*中断请求：当外部设备或内部事件发生需要CPU处理时，产生中断请求信号。*中断判优（多中断时）：中断控制器根据优先级决定哪个中断请求优先处理。*中断响应：CPU完成当前指令的执行（或根据状态位判断是否允许中断），若允许且当前无更高优先级中断，则发出中断响应信号。*中断隐含转移：CPU自动保存当前程序状态（如程序计数器PC和现场寄存器），并从中断向量表中找到被中断程序的入口地址，加载到PC中。*中断服务：CPU开始执行中断服务程序，处理中断请求。*中断返回：中断服务程序执行完毕，执行中断返回指令，CPU恢复之前保存的程序状态，继续执行被中断的程序。五、计算题1.解析：*-27的8位二进制原码：10011反码：11100补码：11101*+15的8位二进制补码：00011*补码加法：11101(+27)+00011(+15)-------110000(-32，因为结果是9位，最高位是进位，8位表示为10000)*结果补码为10000，转换为十进制为-32+0=-32。*溢出判断：对于8位补码，+32到-32是有效范围。因为10000代表-32，且-32在范围内，所以结果有效，没有溢出。答案：-27的补码为11101，+15的补码为00011，它们的补码和为10000（表示-32），未溢出。2.解析：a.主存地址：`10001010110010`（字地址，按字节寻址，高8位是区号/段号/段内偏移等，低8位是块内地址/字内偏移）主存块大小为16字节，即4字节（因为字长通常为16位，1字=2字节）。所以块内地址占4位。主存块号=低16位/块大小=`001010110010`/4=`00101011`（二进制）=43（十进制）。Cache容量16KB=2^14字节=2^12块（因为块大小16字节=2^4字节）。所以Cache块号占12位。采用2路组相联映射，即每个主存块可以映射到Cache的2个组中。Cache组号=主存块号（低12位）/组数=`00101011`/2=`0010101`（二进制）=2