2025年大学计算机应用技术（计算机系统结构）试题及答案

2025年大学计算机应用技术（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______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本卷共8小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.计算机系统结构的层次结构中，最贴近硬件的是A.微程序机器级B.传统机器语言机器级C.汇编语言机器级D.高级语言机器级2.指令系统中采用不同寻址方式的目的是A.提高从内存获取数据的速度B.提高从外存获取数据的速度C.降低操作码的译码难度D.扩大寻址空间并提高编程灵活性3.以下关于流水线技术的说法，错误的是A.流水线可提高指令执行的速度B.流水线存在数据相关、控制相关和资源冲突等问题C.流水线的深度越大，效率越高D.流水线会增加硬件成本4.虚拟存储器的最大容量A.由计算机的地址结构决定B.由内存容量决定C.由硬盘容量决定D.由操作系统决定5.多处理机系统中，提高并行性的主要途径不包括A.资源重复B.时间重叠C.资源共享D.数据加密6.计算机系统结构中，衡量存储系统性能的重要指标不包括A.存储容量B.存储速度C.存储价格D.存储带宽7.指令流水线的加速比是指A.顺序执行时间与流水线执行时间之比B.流水线执行时间与顺序执行时间之比C.流水线执行时间与非流水线执行时间之比D.非流水线执行时间与流水线执行时间之比8.以下关于Cache的说法，正确的是A.Cache容量越大，命中率越高B.Cache速度越快，命中率越高C.主存块大小与Cache块大小相等时，命中率最高D.采用全相联映射方式的Cache命中率最高第II卷（非选择题，共60分）9.（10分）简述计算机系统结构的定义及研究内容。10.（15分）说明指令系统设计的原则，并举例说明其中一条原则的应用。11.（15分）分析流水线中的数据相关问题，并说明如何解决。12.（10分）阅读以下材料：在某计算机系统中，主存容量为16MB，Cache容量为64KB，采用直接映射方式。主存地址为32位，Cache地址为16位。问题：计算主存地址为0x12345678时，对应的Cache地址。13.（20分）阅读以下材料：某多处理机系统采用分布式共享存储结构，有4个处理机节点。系统通过高速互连网络进行通信。在一次并行计算任务中，各处理机需要频繁访问共享数据。问题：（1）分析该系统中可能存在的通信瓶颈问题。（2）提出一种解决通信瓶颈问题的方案，并说明理由。答案：1.A2.D3.C4.A5.D6.C7.A8.C9.计算机系统结构是指计算机系统中各个组成部分的相互连接方式、功能分配以及如何对其编程的一种结构。研究内容包括计算机系统的硬件组成结构、指令系统、存储系统、运算方法和控制结构、并行处理技术、输入输出系统等方面。10.指令系统设计原则有完整性、规整性、高效率、兼容性等。以规整性为例，指令格式和数据格式采用统一的规则，如指令长度固定、操作码位数固定等。这样便于硬件设计，提高指令译码速度，减少指令译码的复杂性，例如MIPS指令系统就采用了规整的指令格式，使得处理器的设计和实现更加高效。11.数据相关问题是指在流水线中，由于指令对操作数的使用顺序不当，导致后续指令需要的操作数尚未产生。解决方法有：前推技术，将计算结果提前送到需要的地方；stall（暂停）技术，当遇到数据相关时，暂停流水线，直到数据可用；编译器优化，通过调整指令顺序来避免数据相关。12.主存地址32位，Cache容量64KB=2^16B，Cache地址16位。主存地址0x12345678，高16位1234作为主存块号，低16位5678为块内地址。Cache采用直接映射，主存块号对Cache容量取模，1234%2^16=1234，所以Cache地址为12345678的低16位即5678。13.（1）通信瓶颈问题可能包括：互连网络带宽不足，导致处理机之间数据传输速度慢；共享数据访问冲突频繁，影响通信效率；通信协议不合理，增加通信延迟。（