2025年超星尔雅学习通《计算机组成与结构》考试备考题库及答案解析

2025年超星尔雅学习通《计算机组成与结构》考试备考题库及答案解析就读院校：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.计算机中，运算器的主要功能是（）A.存储程序和数据B.控制计算机的操作C.进行算术和逻辑运算D.输入和输出数据答案：C解析：运算器是计算机的核心理器之一，负责执行算术运算和逻辑运算。存储器用于存储程序和数据，控制器负责控制计算机的操作，输入输出设备用于数据的输入和输出。因此，运算器的主要功能是进行算术和逻辑运算。2.计算机中的控制器主要由（）A.运算器和存储器组成B.运算器和输入输出设备组成C.程序计数器和指令寄存器组成D.程序计数器、指令寄存器和时序发生器组成答案：D解析：控制器是计算机的指挥中心，主要由程序计数器、指令寄存器和时序发生器组成。程序计数器用于存储下一条指令的地址，指令寄存器用于存储当前正在执行的指令，时序发生器用于产生控制信号，控制计算机的各个部件协同工作。3.计算机中的存储器层次结构主要是为了（）A.增加存储器的容量B.提高存储器的速度C.降低存储器的成本D.简化存储器的管理答案：B解析：计算机中的存储器层次结构主要是为了提高存储器的速度。高速缓存（Cache）和主存（RAM）的速度差异很大，通过层次结构可以将高速缓存用于存储频繁访问的数据，从而提高计算机的整体性能。4.计算机中的总线主要由（）A.数据总线、地址总线和控制总线组成B.数据总线和地址总线组成C.数据总线和控制总线组成D.地址总线和控制总线组成答案：A解析：总线是计算机中连接各个部件的通道，主要由数据总线、地址总线和控制总线组成。数据总线用于传输数据，地址总线用于指定数据的地址，控制总线用于传输控制信号。5.计算机中的CPU主要由（）A.运算器和控制器组成B.存储器和控制器组成C.运算器和存储器组成D.输入输出设备和存储器组成答案：A解析：CPU是计算机的核心部件，主要由运算器和控制器组成。运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责控制计算机的操作。6.计算机中的Cache存储器是（）A.主存的一部分B.硬盘的一部分C.CPU的一部分D.辅助存储器答案：A解析：Cache存储器是主存的一部分，但速度比主存快，用于存储频繁访问的数据，以提高计算机的整体性能。7.计算机中的指令周期主要包括（）A.取指、译码和执行B.取指和执行C.译码和执行D.取指、译码和访存答案：A解析：指令周期是CPU执行一条指令所需的时间，主要包括取指、译码和执行三个阶段。取指阶段从内存中读取指令，译码阶段将指令翻译成控制信号，执行阶段执行指令的操作。8.计算机中的中断机制主要用于（）A.提高计算机的运算速度B.实现计算机的并行处理C.处理异常事件D.提高计算机的存储容量答案：C解析：中断机制主要用于处理异常事件，如硬件故障、外部设备请求等。当发生中断事件时，CPU会暂停当前的工作，转而去处理中断事件，处理完毕后再返回原来的工作。9.计算机中的总线宽度主要影响（）A.计算机的运算速度B.计算机的存储容量C.计算机的数据传输速率D.计算机的控制信号传输速率答案：C解析：总线宽度是指总线中数据线的数量，主要影响计算机的数据传输速率。总线宽度越大，数据传输速率越高，计算机的性能也越好。10.计算机中的冯·诺依曼结构主要特点包括（）A.指令和数据存储在同一存储器中B.指令和数据分开存储C.计算机采用并行处理D.计算机采用串行处理答案：A解析：冯·诺依曼结构是计算机的一种基本结构，其主要特点是指令和数据存储在同一存储器中，计算机采用顺序执行指令的方式。这种结构简单、通用，广泛应用于各种计算机中。11.计算机系统中，Cache的作用是（）A.提高硬盘的读写速度B.增加主存的容量C.作为辅助存储器长期保存数据D.作为高速缓冲存储器，存放频繁访问的数据答案：D解析：Cache（高速缓冲存储器）是一种容量较小但速度非常快的存储器，位于CPU和主存之间，用于存放经常被CPU访问的数据和指令，以减少CPU访问主存的次数，提高计算机的运行速度。选项A、B、C描述的是其他类型的存储器或其作用。12.计算机中，运算器获取数据的来源可以是（）A.硬盘B.运算器本身C.控制器D.输入设备答案：D解析：运算器主要负责进行算术和逻辑运算，其获取数据的主要来源是内存和输入设备。硬盘是存储设备，数据需要先调入内存才能被运算器使用。运算器本身不产生数据供其运算。控制器负责指挥整个计算机的工作，但不直接向运算器提供数据。13.计算机中，指令译码器的主要功能是（）A.产生时序信号B.从内存中取出指令C.分析指令并产生相应的控制信号D.存储程序指令答案：C解析：指令译码器是控制器的一部分，其核心功能是分析从内存取出的指令，识别指令的操作码和地址码，并产生相应的控制信号，用于指挥计算机的其他部件执行指令指定的操作。14.计算机主存中，DRAM的特点是（）A.只能读不能写B.断电后数据不丢失C.每个存储单元需要两个电容D.成本比SRAM低答案：D解析：DRAM是动态随机存取存储器，其每个存储单元需要一个晶体管和一个电容来存储信息，断电后数据会丢失，因此需要刷新。DRAM的成本通常比SRAM（静态随机存取存储器）低，但速度较慢。15.计算机系统中，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.通信总线答案：D解析：计算机总线按传输信息分类主要包括数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用于传输数据信息，地址总线用于指定数据地址，控制总线用于传输控制信号。通信总线不是按此分类的标准。16.计算机CPU中，程序计数器（PC）用于（）A.存储当前指令的操作码B.存储当前指令的地址C.存储下一条指令的地址D.存储运算结果答案：C解析：程序计数器（PC）是CPU中的一个特殊寄存器，其主要功能是始终存放下一条将要执行的指令的地址。CPU根据PC提供的地址从内存中取出指令。17.计算机系统中，I/O接口位于（）A.CPU和主存之间B.主存和辅助存储器之间C.CPU和输入输出设备之间D.输入输出设备和电源之间答案：C解析：I/O接口（输入输出接口）是计算机系统中连接中央处理器（CPU）和输入输出（I/O）设备的部分。它负责在CPU和外设之间进行数据传输和控制信号的转换。18.计算机中，Cache与主存的地址映射方式主要有（）A.直接映射B.全相联映射C.组相联映射D.以上都是答案：D解析：Cache与主存的地址映射方式主要有直接映射、全相联映射和组相联映射这三种基本方式。直接映射简单但冲突率高，全相联映射冲突率低但实现复杂且成本高，组相联映射是前两者的折中方案。19.计算机系统中，中断请求信号通常（）A.高电平有效B.低电平有效C.脉冲有效D.以上都可以答案：A解析：在计算机系统中，中断请求信号通常采用高电平有效的方式。即当外设需要请求CPU服务时，会通过中断线拉高电平来发出中断请求信号。当然，也有低电平有效的系统设计，但高电平有效更为常见。20.计算机中，ALU的主要功能是（）A.进行逻辑运算B.进行算术运算C.存储程序指令D.A和B答案：D解析：ALU（算术逻辑单元）是CPU的核心部件之一，其主要功能是执行算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非、异或）。因此，ALU既能进行逻辑运算，也能进行算术运算。二、多选题1.计算机系统中，运算器的主要功能包括（）A.执行算术运算B.执行逻辑运算C.存储程序指令D.存储运算结果E.产生控制信号答案：AB解析：运算器（ALU）是计算机执行算术和逻辑运算的核心部件。其主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算以及与、或、非、异或等逻辑运算。选项C是控制器和存储器的功能，选项D是存储器的功能，选项E是控制器的功能。因此，运算器的主要功能是执行算术运算和逻辑运算。2.计算机中，Cache与主存之间的数据传递方式主要有（）A.直接映射B.全相联映射C.组相联映射D.替换算法E.写入策略答案：ABCE解析：Cache与主存之间的数据传递方式主要涉及地址映射方式和替换算法。地址映射方式决定了主存块如何映射到Cache中，包括直接映射、全相联映射和组相联映射。替换算法用于决定当Cache满时，哪个块需要被替换出去，常见的有LRU、FIFO等。写入策略（如写直达、写回）也影响数据在Cache和主存之间的传递。选项E虽然与Cache操作相关，但不是数据传递的方式。3.计算机CPU中，控制器的主要功能包括（）A.从内存中取出指令B.对指令进行译码C.产生控制信号D.执行算术运算E.存储程序计数器答案：ABCE解析：控制器是CPU的指挥中心，其主要功能包括从内存中取出指令（取指阶段）、对指令进行译码以确定要执行的操作（译码阶段）、根据指令产生相应的控制信号来指挥计算机其他部件（如ALU、寄存器、总线）的工作，以及存储程序计数器（PC）来指向下一条要执行的指令的地址。执行算术运算是运算器（ALU）的功能。4.计算机系统中，总线的主要性能指标包括（）A.宽度B.传输速率C.传输距离D.通信协议E.功耗答案：ABCE解析：总线是连接计算机各部件的通道，其主要性能指标包括总线宽度（决定数据传输的并行度）、传输速率（决定数据传输的快慢）、传输距离（影响信号完整性）和功耗（影响系统能耗和散热）。通信协议虽然重要，但通常不被视为总线的性能指标，而是总线工作的规则。选项D不正确。5.计算机中，存储器的层次结构设计主要考虑的因素有（）A.速度B.容量C.成本D.可靠性E.功耗答案：ABCE解析：计算机中采用存储器层次结构（如Cache-主存-辅存）是为了在速度、容量、成本和功耗之间取得平衡。高速缓存（Cache）速度快但容量小、成本高；主存速度和容量介于Cache和辅存之间；辅存容量大但速度慢、成本低。这种层次结构使得计算机系统能够以合理的成本获得较高的整体性能。可靠性也是存储器设计的重要方面，不同层次的存储器可靠性要求不同。6.计算机系统中，I/O接口的功能主要有（）A.数据缓冲B.信号转换C.传输控制D.设备选择E.状态寄存答案：ABCDE解析：I/O接口位于CPU和I/O设备之间，承担着多种重要功能。它需要具备数据缓冲功能以匹配CPU和设备间可能不同的速度；进行信号转换（如电平转换、串并转换）；执行传输控制（如启停、流控）；提供设备选择逻辑以区分连接的多个设备；并通常包含状态寄存器用于反映设备状态（如忙、闲、错误）。这些功能共同保证了CPU与I/O设备之间可靠、高效地交换信息。7.计算机中，中断系统的主要功能包括（）A.实现外部设备与CPU的通信B.提高CPU的利用率C.处理异常事件D.保护系统状态E.节省存储空间答案：ABC解析：中断系统是计算机的重要组成部分，主要用于实现外部设备与CPU的通信（如设备请求服务）、提高CPU的利用率（CPU在等待慢速设备时可以执行其他任务）、以及处理各种异常事件（如硬件故障、越界等）。中断机制还能在处理中断时保护当前程序的现场（系统状态），以便处理完毕后能正确返回。节省存储空间不是中断系统的主要目的。8.计算机主存中，DRAM的典型结构包括（）A.晶体管B.电容C.译码器D.控制逻辑E.SRAM单元答案：ABCD解析：动态随机存取存储器（DRAM）的每个存储单元通常由一个晶体管和一个电容构成，利用电容存储电荷来表示二进制数据（0或1）。为了能够访问存储体中的每一个单元，需要译码器将地址转换为具体的存储体行和列选信号。同时，DRAM还需要控制逻辑来管理其操作，如刷新、读写等。SRAM（静态随机存取存储器）是另一种类型的主存，其结构不同，通常由多个晶体管构成一个存储单元。9.计算机系统中，总线仲裁的主要功能是（）A.确定总线使用权B.传输数据C.传输地址D.传输控制信号E.解决总线冲突答案：AE解析：总线仲裁是在多个设备共享总线时，确定哪个设备有权在某一时刻使用总线的机制。其主要功能是解决总线冲突，确保在任何时刻只有一个设备能够控制总线进行数据传输。传输数据、传输地址和传输控制信号是总线的基本操作，但总线仲裁是管理这些操作的机制，目的是公平、高效地分配总线使用权。10.计算机中，Cache的性能指标主要包括（）A.容量B.速度C.命中率D.写策略E.替换算法答案：ABC解析：Cache的性能主要取决于其容量、速度和命中率。容量决定了Cache能够存储多少数据，速度决定了访问Cache的快慢，命中率反映了Cache的效率，即请求的数据有多少比例能在Cache中找到。写策略（如写直达、写回）和替换算法（如LRU、FIFO）虽然影响Cache的运作方式和最终性能表现，但通常不被视为独立的性能指标，而是实现性能目标的手段。11.计算机中，运算器主要包含哪些部件（）A.加法器B.逻辑门C.数据寄存器D.程序计数器E.缓存控制器答案：ABC解析：运算器（ALU）是执行算术和逻辑运算的核心部件，其主要组成部分包括执行算术运算的加法器、执行逻辑运算的逻辑门电路以及暂存操作数和中间结果的寄存器，如数据寄存器。程序计数器是控制器的一部分，用于存放下一条指令的地址。缓存控制器是管理缓存存取的部件，通常也属于控制器或独立设计，但不是运算器的核心组成部分。12.计算机主存根据使用介质不同可以分为（）A.半导体存储器B.磁表面存储器C.光存储器D.寄存器E.Cache答案：ABC解析：计算机主存是计算机系统中用于存储正在运行的程序和数据的存储部件。根据使用介质的不同，主存可以分为半导体存储器（如DRAM、SRAM）、磁表面存储器（如硬盘、磁带）和光存储器（如光盘）。寄存器是CPU内部的高速存储单元，属于CPU的一部分，通常不被视为主存。Cache是高速缓存，是主存和CPU之间的一级缓存，也属于存储系统的范畴，但通常区别于主存。13.计算机总线按功能分类主要包括（）A.数据总线B.地址总线C.控制总线D.通信总线E.电力总线答案：ABC解析：计算机总线是连接计算机各部件的公共信息传输线束。按功能分类，总线主要分为数据总线（用于传输数据信息）、地址总线（用于指定数据地址）和控制总线（用于传输控制信号和时序信息）。通信总线、电力总线等不是按此功能分类的标准术语。14.计算机CPU中，控制器负责（）A.从内存取指令B.对指令译码C.产生控制信号D.执行算术逻辑运算E.管理Cache访问答案：ABC解析：控制器是CPU的指挥中心，其主要职责是负责从内存中取出指令（取指阶段）、对取出的指令进行译码以确定要执行的操作（译码阶段），并根据指令和时序状态产生相应的控制信号，用于指挥和协调CPU内部各部件（如运算器、寄存器、总线）以及与内存、I/O设备之间的操作。执行算术逻辑运算是运算器（ALU）的功能。Cache访问管理可能涉及控制器，但不是其核心职责，高速缓存的管理通常有专门的缓存控制器。15.计算机Cache中，直接映射方式的主要特点是（）A.每个主存块只能映射到Cache中的一个特定行B.Cache的行数必须等于主存块数C.地址映射简单，硬件成本低D.发生冲突的几率较高E.任意主存块都可以映射到Cache中的任意行答案：ACD解析：直接映射是一种简单的Cache地址映射方式，其核心特点是每个主存块只能映射到Cache中一个预先确定的特定行中（由主存块号和Cache行数的模决定）。这种方式的地址映射逻辑简单，硬件成本低，但正因为每个主存块只能映射到固定的行，所以当多个不同的主存块映射到同一个Cache行时，会发生冲突（冲突命中），导致Cache命中率相对较低。选项E描述的是全相联映射的特点。16.计算机系统中，I/O设备通过（）A.I/O接口B.总线C.控制器D.中断系统E.运算器答案：ABCD解析：在计算机系统中，I/O设备不能直接与CPU或主存交互，它们需要通过I/O接口（也称为适配器或控制器）与系统连接。I/O接口负责将I/O设备的信号转换为CPU和主存能够理解的形式，并管理设备的数据传输。I/O接口再通过总线与CPU和主存相连，实现通信。当I/O设备需要CPU注意时，会通过中断系统向CPU发出中断请求。运算器主要负责数据处理。因此，I/O设备通过I/O接口、总线、控制器（通常包含在接口中或作为独立部件）以及中断系统与计算机系统进行交互。17.计算机中断系统的作用是（）A.处理异常事件B.实现外部设备与CPU的通信C.提高CPU的利用率D.保护现场E.自动修复硬件故障答案：ABC解析：计算机中断系统的主要作用包括：1）处理异常事件，如硬件故障、越界、非法操作等；2）实现外部设备与CPU的通信，当设备准备好数据或需要服务时，通过中断请求CPU注意；3）提高CPU的利用率，CPU可以在等待慢速设备响应或执行其他任务时，被中断处理其他事务，处理完后再返回原任务。中断过程中，控制器会自动保存当前程序的状态（保护现场），以便中断处理完成后能正确返回。自动修复硬件故障通常不是中断系统的功能，而是由专门的硬件诊断或维修机制处理。18.计算机中，存储器的层次结构是为了解决（）A.存储容量不足的问题B.存储速度差异过大的问题C.存储成本过高的问题D.数据安全的问题E.存储器可靠性低的问题答案：BCE解析：计算机采用存储器层次结构（如Cache-主存-辅存）的主要目的是在性能、容量、成本和功耗之间取得平衡。由于CPU的速度远快于主存和辅存，直接使用慢速存储器会严重瓶颈CPU性能。层次结构通过在CPU和主存之间加入高速但容量小的Cache，在主存和辅存之间加入大容量但速度较慢的辅存，解决了存储速度差异过大的问题（B），使得系统能够以接近Cache的速度运行，同时拥有足够大的存储容量（A），并降低了整体存储系统的成本（C）。数据安全和可靠性也是存储系统需要考虑的问题，但层次结构的主要设计驱动力是性能、容量和成本的权衡。19.计算机总线设计中，影响总线性能的主要因素有（）A.总线宽度B.总线频率C.传输延迟D.信号衰减E.总线拓扑结构答案：ABCD解析：计算机总线性能受到多种因素影响。总线宽度决定了可以同时传输的数据位数，宽度越大，数据传输速率越高。总线频率（时钟周期）决定了数据传输的次数，频率越高，单位时间内的传输次数越多。传输延迟包括地址设置时间、数据建立时间、时钟偏移等，直接影响传输效率。信号在长距离传输过程中会发生衰减，影响信号质量和可靠性，尤其是在高速总线中需要考虑。总线拓扑结构（如总线型、星型、环形）影响总线的可扩展性、故障隔离和传输效率。这五个因素都会影响总线性能。20.计算机Cache的替换算法（）A.决定当Cache满时替换哪个块B.影响Cache的命中率C.通常由硬件实现D.目标是最大化命中率E.只有一种固定算法答案：ABCD解析：Cache的替换算法是用于决定当Cache空间已满，需要添加新块时，替换掉哪个已有的块。不同的替换算法会根据一定的策略来选择替换对象，例如最近最少使用（LRU）、先进先出（FIFO）、最不常用（LFU）等。替换算法的选择直接影响Cache的命中率，目标是设计出能够尽可能提高命中率的算法。由于替换算法对性能影响较大，通常由硬件实现以确保速度。不存在只有一种固定算法的情况，可以根据系统需求选择或设计不同的算法。三、判断题1.运算器是计算机的指挥中心，负责控制计算机的运行过程。（）答案：错误解析：运算器是计算机执行算术和逻辑运算的部件，它负责对数据进行加工处理。计算机的指挥中心是控制器，它负责从内存中取出指令、对指令进行译码，并根据指令产生相应的控制信号，以指挥计算机的其他部件（如运算器、存储器、输入输出设备）协同工作。2.Cache和主存都是随机存取存储器，访问它们都需要地址。（）答案：正确解析：Cache（高速缓冲存储器）和主存（内存）都属于随机存取存储器（RAM），这意味着它们都可以根据地址来快速存取数据，访问时间与数据在存储器中的物理位置无关。计算机通过地址来指定需要读取或写入的数据在Cache或主存中的位置。3.计算机总线是连接CPU和主存的唯一通道。（）答案：错误解析：计算机总线是连接计算机系统中多个部件的一组公共信号线，用于传输数据、地址和控制信号。CPU与主存之间的数据传输确实通过总线进行，但总线不仅仅是CPU和主存之间的连接通道，它还连接着CPU与Cache、CPU与各种输入输出设备接口、主存与输入输出设备接口等，是计算机系统中信息传输的主要通道。4.程序计数器（PC）用于存放当前正在执行的指令。（）答案：错误解析：程序计数器（PC）主要用于存放下一条将要执行的指令的地址。当CPU执行取指指令时，它会根据PC中的地址从内存中读取指令。执行该指令时，PC会自动更新为下一条指令的地址。存放当前正在执行的指令本身通常是在指令寄存器（IR）中。5.I/O接口位于CPU和输入输出设备之间，负责设备与CPU之间的数据转换和传输控制。（）答案：正确解析：I/O接口（输入输出接口）是计算机系统中连接中央处理器（CPU）和输入输出（I/O）设备的关键部件。它的主要功能包括：为CPU和设备之间提供数据缓冲区，进行电平转换、串并转换等信号转换，管理数据传输的时序和控制，并提供设备选择逻辑，使得CPU能够与多个设备进行交互。6.中断请求信号通常采用高电平有效的方式。（）答案：正确解析：在计算机系统中，中断请求信号通常采用高电平有效的方式。这意味着当外设需要请求CPU服务时，会通过中断线拉高电平来发出中断请求信号。当然，也有低电平有效的系统设计，但高电平有效更为常见，便于CPU检测中断请求状态。7.计算机主存中的数据断电后会丢失。（）答案：正确解析：计算机主存中的数据存储依赖于电信号。半导体存储器（如DRAM）利用电容存储电荷来表示数据，电容上的电荷会随着时间缓慢泄漏，需要定期刷新才能保持数据。如果断电，电容上的电荷会完全释放，导致数据丢失。因此，主存是易失性存储器，断电后数据不会保存。8.Cache的命中率越高，说明CPU访问Cache的效率越高。（）答案：正确解析：Cache的命中率是指CPU请求访问的数据中有多少比例能够在Cache中找到（即Cache命中）。命中率越高，说明CPU能够以更快的速度从高速的Cache中获取数据，减少了访问慢速主存的次数，从而提高了CPU访问数据的整体效率，间接提升了计算机系统的性能。9.计算机中，SRAM比DRAM速度快，容量也更大。（）答案：错误解析：SRAM（静态随机存取存储器）和DRAM（动态随机存取存储器）都是常见的半导体存储器类型。SRAM的速度通常比DRAM快，因为SRAM的存储单元结构简单（通常由触发器构成），不需要刷新，访问时间短。但是，由于SRAM的制造工艺复杂，单位容量的成本更高，因此通常SRAM的容量比DRAM小得多。SRAM常用于制造Cache，而DRAM则常用于制造主存。10.计算机总线仲裁的目的是为了避免总线冲突，确保在任何时刻只有一个设备能使用总线。（）答案：正确解析：在计算机系统中，多个