2025年专升本计算机组成原理测试冲刺试卷（含答案）

2025年专升本计算机组成原理测试冲刺试卷（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）1.在计算机中，采用二进制的主要原因是（）。A.易于制造B.运算简单C.代码表示方便D.以上都是2.将十进制数-27转换为8位补码表示是（）。A.10110101B.11001011C.00110101D.110101013.在计算机中，运算速度通常用（）来衡量。A.字长B.主频C.CPI（每条指令执行周期数）D.MIPS（每秒执行百万条指令数）4.计算机主存通常采用（）作为存储单元。A.触发器B.继电器C.光电管D.磁芯5.Cache存储器是为了解决主存和CPU之间速度不匹配问题而引入的，它的工作方式是（）。A.主存容量的一部分B.价格比主存更便宜的存储器C.只读存储器D.高速缓冲存储器6.在指令系统中，操作数寻址方式是指令中（）。A.操作码的位置B.操作数的地址C.指令周期的长度D.指令的功能7.采用直接寻址方式的指令，其操作数地址直接包含在（）中。A.指令的操作码字段B.指令的操作数字段C.指令的地址码字段D.程序计数器PC8.CPU中，用于暂存运算结果或中间数据的寄存器是（）。A.程序计数器PCB.地址寄存器ARC.数据寄存器DRD.指令寄存器IR9.在CPU中，控制单元（CU）的主要功能是（）。A.进行算术逻辑运算B.存储数据C.发出控制信号，指挥计算机各部件协同工作D.产生时钟信号10.计算机总线按传输信息分类，不包括（）。A.数据总线B.地址总线C.控制总线D.信号总线二、填空题（每空2分，共20分）1.计算机中常用的数制有二进制、八进制、十进制和__________。2.在补码表示法中，一个8位二进制数10011010表示的十进制数是__________。3.存储器容量通常用字节（Byte）作单位，1KB=__________字节。4.CPU通过__________与内存进行数据交换。5.指令系统是指计算机能够执行的所有指令的集合，它规定了指令的格式和__________。6.CPU主要由运算器、控制器和__________组成。7.总线按功能分类，可以分为数据总线、地址总线和__________。8.中断是指CPU在执行程序过程中，出现某些__________，暂停当前程序的执行，转去执行处理该事件的程序，处理完毕后再返回断点继续执行。9.I/O设备通过__________与主机连接。10.Cache命中时，访问速度接近于__________。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述原码、反码、补码三种表示方法中，哪一种最适合进行加减运算，为什么？2.什么是存储器的层次结构？为什么要引入层次结构？3.简述中断响应过程的主要步骤。四、计算题（每题10分，共20分）1.某计算机主存地址空间为2^16，若采用8位地址线，则该计算机最多可以访问多少个字节？若主存按字编址，字长为16位，则该计算机最多可以存储多少个字？2.指令执行过程分为取指阶段（IF）、取操作数阶段（ID）、执行阶段（EX）、写回阶段（WB）。假设一条指令的CPI=3，CPU主频为50MHz，求执行该指令需要多少时间？五、综合应用题（15分）假设某计算机的数据通路如下图所示（仅为示意，非真实电路图，请根据文字描述理解），其中M为存储器，ALU为算术逻辑单元，IR为指令寄存器，MAR为存储器地址寄存器，MDR为存储器数据寄存器，PC为程序计数器，AC为累加器。控制器发出的控制信号分别为：MRead（访存读），MWrite（访存写），ALUOp（ALU运算控制），RegWrite（寄存器写），PCWrite（PC写），IRWrite（IR写），ACWrite（AC写）。描述在执行一条存数指令（如：STR1,addr）的第三个时钟周期（EX周期）和第四个时钟周期（WB周期）中，相关寄存器/部件的内容变化以及控制器需要发出的主要控制信号。（注：请根据典型的单周期或两周期指令流水线理解，这里简化为三周期描述，并假设前两个周期IF=IF/ID,ID=EX。EX周期主要进行运算或访存操作，WB周期主要将结果写回寄存器。）试卷答案一、选择题1.D解析：易制造、运算简单、代码表示方便都是二进制在计算机中应用的原因。2.B解析：十进制-27转换为二进制为...11011011，取反加1得...11000101，再取反得11001011（补码）。3.D解析：MIPS是衡量CPU运算速度的指标，表示每秒执行百万条指令数。4.A解析：计算机中的存储单元基本是由触发器构成的，具有记忆功能。5.D解析：Cache（高速缓冲存储器）是为了提高CPU访问数据的速度而设置的。6.B解析：操作数寻址方式指明指令中操作数的来源地址。7.C解析：直接寻址方式指令的地址码字段直接给出操作数的有效地址。8.C解析：数据寄存器DR用于暂存从内存读入的数据或运算的中间结果。9.C解析：控制单元CU负责产生控制信号，指挥计算机各部件协同工作。10.D解析：总线按传输信息分类有数据总线、地址总线和控制总线。二、填空题1.十六进制2.-78解析：10011010为补码，其反码为01100101，原码为01100110，转换为十进制为78，符号位为1，表示负数，故为-78。3.10244.数据通路（或总线）5.操作码6.寄存器7.控制总线8.异常事件（或中断请求）9.I/O接口（或接口电路）10.CPU三、简答题1.补码最适合进行加减运算。因为补码的加减法运算规则与逻辑运算相同，可以利用加法器方便地实现，并且符号位可以参与运算，简化了运算逻辑和溢出处理。2.存储器层次结构是将速度、成本和容量不同的存储器按一定方式组合起来，形成多级存储系统。目的是在保证较高速度的前提下，降低成本，并尽可能扩大存储容量。常见的层次有寄存器->Cache->主存->辅存。3.中断响应过程的主要步骤：①中断请求识别；②中断判优（如果有多个中断请求）；③保护断点（通常是将当前指令执行完后的下一条指令地址送入堆栈）；④形成中断向量地址（根据中断源识别码查找中断向量表）；⑤从中断向量表中取出中断服务程序入口地址，送入程序计数器PC；⑥执行中断服务程序。四、计算题1.该计算机最多可以访问2^16个字节。因为地址空间为2^16，每个地址对应一个字节。若主存按字编址，字长为16位，则一个字占用2个字节，所以最多可以存储2^16/2=2^15个字。2.执行该指令需要的时间为3*(1/50,000,000)秒=60纳秒(ns)。五、综合应用题EX周期：*假设指令已从内存取到IR，操作数已在MDR中，地址在MAR中。*控制器发出MRead信号，从主存读取操作数到MDR。*控制器发出ALUOp信号（假设为加法），ALU对AC（假设之前已存放有效地址或数据）和MDR中的操作数进行运算。*控制器发出RegWrite信号，将ALU运算结果写回到某个寄存器（例如，如果指令是ADDR1,addr，则结果写回R1）。*主要寄存器/部件内容变化：AC的值被更新为运算结果，某个目的寄存器（如R1）被写新值。*控制信号：MRead,ALUOp,RegWrite。WB周期：*假设EX周期已将运算结果写入了目的寄存器（如R1）。*控制器发出Reg