2026年大学计算机组成原理及答案

2026年大学计算机组成原理及答案考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________试卷名称：2026年大学计算机组成原理考核试卷考核对象：计算机科学与技术专业本科二年级学生题型分值分布：-判断题（总共10题，每题2分）总分20分-单选题（总共10题，每题2分）总分20分-多选题（总共10题，每题2分）总分20分-案例分析（总共3题，每题6分）总分18分-论述题（总共2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.CPU的主要功能是进行算术逻辑运算和控制操作。2.在冯·诺依曼体系结构中，指令和数据存储在同一个存储器中。3.Cache的访问速度比主存快，但容量比主存小。4.RISC指令集通常比CISC指令集更复杂。5.数据通路是CPU内部连接各功能部件的信号传输线路。6.微程序控制器是通过微指令序列控制计算机操作的。7.I/O设备与主存之间直接进行数据交换不需要CPU干预。8.总线宽度越大，数据传输速率越快。9.程序计数器（PC）用于存放下一条指令的地址。10.中断向量表存储在ROM中，用于存放中断服务程序的入口地址。二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于计算机硬件系统的五大部件？A.运算器B.控制器C.操作系统D.存储器2.Cache的命中率通常用哪个指标衡量？A.吞吐量B.带宽C.命中率D.时延3.在指令执行过程中，哪个部件负责从存储器中读取指令？A.运算器B.控制器C.ALUD.Cache4.RISC指令集的特点是？A.指令复杂，执行时间长B.指令简单，执行时间短C.指令数量多，功能丰富D.指令数量少，功能单一5.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.逻辑总线6.微程序控制器中，控制存储器存放的是？A.用户程序B.微指令C.数据D.指令7.I/O设备与主存之间的数据传输通常通过哪个部件实现？A.DMA控制器B.中断控制器C.总线控制器D.通道8.下列哪个不是中断的分类？A.硬件中断B.软件中断C.外部中断D.非法指令中断9.Cache的写策略不包括？A.写直通B.写回C.写分配D.写共享10.计算机系统中，哪个部件负责协调各功能部件的工作？A.CPUB.控制器C.总线D.操作系统三、多选题（每题2分，共20分）1.计算机硬件系统的组成部件包括？A.运算器B.控制器C.存储器D.输入设备E.输出设备2.Cache的工作原理包括？A.映射方式B.替换算法C.写策略D.命中率计算E.控制器设计3.RISC指令集的特点包括？A.指令长度固定B.指令格式简单C.执行时间短D.指令数量多E.支持复杂操作4.总线的分类包括？A.数据总线B.地址总线C.控制总线D.逻辑总线E.通信总线5.微程序控制器的工作过程包括？A.微指令的读取B.微地址的形成C.微操作的执行D.微程序的存储E.指令的解码6.I/O设备控制方式包括？A.程序查询方式B.中断方式C.DMA方式D.通道方式E.直接内存访问方式7.中断的处理过程包括？A.中断请求的识别B.中断向量的查找C.中断服务程序的执行D.中断的返回E.中断的屏蔽8.Cache的替换算法包括？A.先进先出（FIFO）B.最近最少使用（LRU）C.最不常用（LFU）D.随机替换E.写回策略9.计算机系统的性能指标包括？A.吞吐量B.带宽C.时延D.命中率E.功耗10.总线仲裁的方式包括？A.链式仲裁B.计数器仲裁C.优先级仲裁D.中央仲裁E.分布式仲裁四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例背景：某计算机系统采用32位地址总线，主存容量为4GB，Cache采用直接映射方式，容量为256KB，块大小为32字节。当CPU访问主存地址0x1F2A8时，请计算：（1）主存地址转换为物理地址的过程；（2）Cache的行号和块内地址；（3）若Cache未命中，需要从主存读取数据到Cache，请说明替换算法的选择过程。2.案例背景：某计算机系统采用中断方式控制I/O设备，当设备完成数据传输时，会向CPU发送中断请求。假设CPU当前正在执行指令“ADDR1,R2”，请描述：（1）中断请求的处理过程；（2）中断服务程序的执行步骤；（3）中断返回后，CPU的执行状态。3.案例背景：某计算机系统采用DMA方式传输数据，数据块大小为4KB，总线传输速率为100MB/s。假设DMA控制器需要传输一个文件，文件大小为128MB，请计算：（1）DMA传输所需的时间；（2）若采用中断方式传输相同数据，假设每次中断传输1KB数据，中断处理时间为10μs，请计算传输所需的总时间；（3）比较两种传输方式的优缺点。五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：请论述计算机系统中总线的作用及其设计要点，并比较数据总线、地址总线和控制总线的区别。2.论述题：请论述Cache的工作原理及其对系统性能的影响，并分析影响Cache命中率的主要因素及优化方法。---标准答案及解析一、判断题1.√2.√3.√4.×（RISC指令集更简单）5.√6.√7.×（需要CPU协调）8.√9.√10.×（存储在RAM中）解析：-第4题：RISC指令集设计目标是通过简单、固定的指令格式提高执行效率，而非复杂。-第7题：I/O设备与主存的数据交换需要CPU通过中断或DMA进行协调。-第10题：中断向量表通常存储在RAM中，而非ROM。二、单选题1.C2.C3.B4.B5.D6.B7.A8.D9.D10.B解析：-第1题：操作系统属于软件系统，不属于硬件五大部件。-第7题：DMA控制器负责高效传输数据，无需CPU干预。-第9题：写共享不是Cache的写策略，常见策略包括写直通、写回、写分配。三、多选题1.A,B,C,D,E2.A,B,C,D3.A,B,C4.A,B,C5.A,B,C,D6.A,B,C,D7.A,B,C,D,E8.A,B,C,D9.A,B,C,D,E10.A,B,C,D,E解析：-第4题：总线按传输信息分类，不包括逻辑总线。-第9题：性能指标包括吞吐量、带宽、时延、功耗等。-第10题：总线仲裁方式包括链式、计数器、优先级、中央、分布式等。四、案例分析1.解析：（1）主存地址转换为物理地址：32位地址直接对应4GB物理地址，无需转换。（2）Cache行号：256KB/32B=8KB=256行，行号=地址[13:9]=0x1F2A8[13:9]=0x1F。块内地址：地址[8:2]=0x1F2A8[8:2]=0x2A。（3）替换算法：直接映射，地址冲突时直接替换当前行。2.解析：（1）中断处理过程：CPU检测中断信号→暂停当前指令→保存现场→转向中断服务程序。（2）中断服务程序：执行特定操作（如读取数据）→发中断结束信号→恢复现场。（3）中断返回：执行下一条指令（ADDR1,R2的后续指令）。3.解析：（1）DMA传输时间：128MB/100MB/s=1.28s。（2）中断传输时间：128MB/(1KB/s×1024)×10μs=128s。（3）优点：DMA减少CPU负担，中断实时性强；缺点：DMA需硬件支持，中断开销大。五、论述题1.解析：总线是计算机各部件间传输信息的公共通道，设计要点包括：总线宽度、传输