2025 年大学计算机工程（计算机系统结构）试题及答案

2025年大学计算机工程（计算机系统结构）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）1.计算机系统结构的层次中，由硬件直接执行的是（）。A.微指令系统B.机器语言程序C.操作系统D.高级语言程序2.下列关于指令集体系结构的描述，错误的是（）。A.指令集体系结构是计算机系统中软、硬件之间的接口B.指令集体系结构决定了计算机硬件能直接识别的指令C.指令集体系结构与计算机的性能无关D.不同的指令集体系结构可能导致程序的兼容性问题3.流水线技术是通过（）来提高计算机性能的。A.增加硬件资源B.提高主频C.重叠执行指令D.优化编译技术4.计算机系统中，Cache的作用是（）。A.扩大主存容量B.提高CPU访问主存的速度C.提高CPU的运算速度D.提高I/O设备的速度5.虚拟存储器的最大容量由（）决定。A.计算机系统的地址结构B.主存容量C.Cache容量D.用户数据量6.下列关于多处理机系统的描述，正确的是（）。A.多处理机系统中各处理机之间通过共享主存进行通信B.多处理机系统中各处理机之间的通信开销比单机系统小C.多处理机系统中各处理机只能执行相同的任务D.多处理机系统的性能总是优于单机系统7.计算机系统结构中，并行性的等级从低到高依次为（）。A.指令内部并行、任务级并行、线程级并行、进程级并行B.指令内部并行、线程级并行、任务级并行、进程级并行C.指令内部并行、进程级并行、线程级并行、任务级并行D.指令内部并行、进程级并行、任务级并行、线程级并行8.超标量技术是指（）。A.增加指令流水线的级数B.在一个时钟周期内同时发射多条指令C.提高CPU的主频D.优化指令的执行顺序9.计算机系统中，中断向量表的作用是（）。A.存放中断服务程序的入口地址B.存放中断类型号C.存放中断优先级D.存放中断屏蔽字10.下列关于存储系统的描述，错误的是（）。A.存储系统由Cache、主存和辅存组成B.Cache的命中率越高，存储系统的性能越好C.主存的速度比Cache快D.辅存用于长期保存数据二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填在括号内）1.计算机系统结构的设计目标包括（）。A.提高计算机系统的性能B.降低计算机系统的成本C.提高计算机系统的可维护性D.提高计算机系统的可扩展性2.指令集体系结构的设计原则包括（）。A.完整性B.规整性C.高效率D.兼容性3.流水线的相关问题包括（）。A.数据相关B.控制相关C.资源相关D.中断相关4.虚拟存储器的实现方式有（）。A.分页式B.分段式C.段页式D.虚拟段式5.多处理机系统的互连方式有（）。A.总线互连B.交叉开关互连C.多端口存储器互连D.网络互连三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”）1.计算机系统结构是指计算机系统中软、硬件的界面。（）2.指令集体系结构是计算机系统的核心，它决定了计算机的基本功能和性能。（）3.流水线的深度越大，其性能越好。（）4.Cache的命中率只与Cache的容量有关。（）5.虚拟存储器的地址变换是由硬件自动完成的。（）6.多处理机系统中各处理机之间的通信开销比单机系统大。（）7.超标量技术和超流水线技术都可以提高CPU的性能。（）8.中断向量表是由操作系统维护的。（）9.存储系统的性能主要取决于Cache的性能。（）10.计算机系统结构的设计只需要考虑硬件方面的因素。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述计算机系统结构的层次结构，并说明各层次的主要功能。2.什么是指令集体系结构？它对计算机系统的性能有哪些影响？3.简述虚拟存储器的工作原理，并说明其优点和缺点。五、综合题（总共2题，每题15分）1.假设某计算机系统的指令流水线由4段组成，分别为取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）和写回（WB），流水线的时钟周期为100ns。现有一条指令序列，其指令执行顺序和各段执行时间如下表所示：|指令|IF（ns）|ID（ns）|EX（ns）|WB（ns）||---|---|---|---|---||I1|20|30|40|10||I2|10|20|30|20||I3|20|20|20|20||I4|10|30|40|10||I5|20|20|30|20|请计算该指令序列在流水线中的执行时间，并分析流水线的效率。2.某计算机系统采用虚拟存储器技术，主存容量为1MB，Cache容量为16KB，页面大小为4KB。假设某程序的逻辑地址为23456，试计算该逻辑地址对应的物理地址。答案1.单项选择题1.B2.C3.C4.B5.A6.A7.A8.B9.A10.C2.多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.ABCD3.判断题1.√2.√3.×4.×5.√6.√7.√8.×9.√10.×4.简答题1.计算机系统结构的层次结构包括微程序级、机器语言级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。微程序级由硬件直接执行微指令；机器语言级由硬件直接执行机器语言程序；操作系统级管理计算机系统资源；汇编语言级提供汇编语言编程环境；高级语言级提供高级语言编程环境。2.指令集体系结构是计算机系统中软、硬件之间的接口，它决定了计算机硬件能直接识别的指令。指令集体系结构对计算机系统的性能有重要影响，包括指令的执行效率、数据处理能力、存储访问效率等。3.虚拟存储器的工作原理是通过硬件和软件的结合，将主存和辅存统一管理，使得程序可以使用比主存容量大得多的虚拟地址空间。优点是扩大了程序的可访问空间，提高了程序的运行效率；缺点是增加了系统的复杂性，降低了访问速度。5.综合题1.该指令序列在流水线中的执行时间为：（20+30+40+10）+（10+20+30+20）+（20+20+20+20）+（10+30+40+10）+（20+20+30+20）=250ns。流水线效率=指令执行总时间/（流水线段数×不采用流水线时的执行时间）=250/（4×12