2025年大学计算机（计算机系统结构）试题及答案

2025年大学计算机（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）每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内。(总共20题，每题2分，每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的)1.计算机系统结构的层次中，最靠近硬件的是（）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.指令执行结果出现异常引起的中断是（）A.I/O中断B.机器校验中断C.程序性中断D.外部中断3.多处理机上两个程序段之间同时有先读后写和先写后读两种数据相关，则这两个程序段（）A.可以并行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行4.以下说法正确的是（）A.线性流水线是单功能流水线B.动态流水线是多功能流水线C.静态流水线是多功能流水线D.动态流水线只能是单功能流水线5.计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的是（）A.汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级B.微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级C.传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级D.汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级6.以下哪种是冯·诺依曼型计算机的基本特点（）A.采用存储程序方式，指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中B.由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成C.指令由操作码和地址码组成D.以上都是7.下列关于虚拟存储器的说法，错误的是（）A.虚拟存储器利用了程序的局部性原理B.虚拟存储器的容量等于主存加上Cache的容量C.虚拟存储器由主存和辅存两级组成D.虚拟存储器可以扩大主存的容量8.指令周期是指（）A.CPU从主存取出一条指令的时间B.CPU执行一条指令的时间C.CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间D.时钟周期时间9.多处理机中，两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（）A.可以并行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行10.流水线的吞吐率是指（）A.单位时间里流水线所完成的任务数或输出结果的数量B.流水线的加速比C.流水线的效率D.流水线的带宽11.计算机系统结构不包括（）A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据表示12.下列关于Cache的说法，正确的是（）A.Cache是一种高速缓冲存储器，用于解决CPU和主存之间速度不匹配的问题B.Cache的命中率只与Cache的容量有关C.Cache的地址映象方式只有直接映象和全相联映象两种D.Cache的更新策略只有写回法一种13.多处理机的各自独立型操作系统（）A.要求管理程序不必是可再入的B.适合于紧耦合多处理机C.工作负荷较平衡D.有较高的可靠性14.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15.静态流水线是指（）A.功能不能改变的流水线B.各段之间的连接是固定不变的流水线C.可同时执行多种功能的流水线D.同时只能完成一种功能的多功能流水线16.计算机系统中，在（）之间存在并行性A.处理机与处理机B.处理机与主存C.处理机与I/O设备D.以上都是17.下列关于RISC的说法，错误的是（）A.RISC指令系统的指令数目较少B.RISC指令长度固定C.RISC机器的指令格式种类较多D.RISC机器中采用硬布线逻辑控制18.虚拟存储器常用的地址映象方式是（）A.全相联映象B.直接映象C.组相联映象D.以上都是19.多处理机中，两个程序段之间若有先读后写的数据相关，则（）A.可以并行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行20.计算机系统结构的Flynn分类法中，SISD是指（）A.单指令流单数据流B.单指令流多数据流C.多指令流单数据流D.多指令流多数据流第II卷（非选择题共60分）21.简答题(总共4题，每题5分，简要回答下列问题)-简述计算机系统结构的定义。-简述指令流水线的工作原理。-简述虚拟存储器的实现原理。-简述多处理机系统的特点。22.分析题(总共2题，每题10分，分析以下情况)-某计算机系统的主存容量为16MB，Cache容量为128KB，采用直接映象方式。主存地址为32位，按字节编址。请分析主存地址如何划分，以及Cache地址与主存地址的对应关系。-一个具有4级流水线的处理器，每级流水线的执行时间分别为10ns、15ns、20ns和15ns。请分析该流水线的最大吞吐率和实际吞吐率（假设流水线开始工作后一直处于满负荷状态）。23.设计题(总共1题，每题15分，设计相关内容)设计一个32位的指令系统，要求包含以下几种指令类型：算术运算指令、逻辑运算指令、数据传送指令、控制转移指令。并简要说明每种指令类型的功能和格式。24.论述题(总共1题，每题20分，论述相关理论)论述计算机系统结构中并行性的发展趋势，以及如何通过改进系统结构来提高并行性。答案1.A2.C3.B4.A5.B6.D7.B8.C9.B10.A11.A12.A13.D14.D15.D16.D17.C18.D19.A20.A21.-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、功能分配以及对程序员透明的体系结构属性。-指令流水线是将指令执行过程分为多个阶段，每个阶段由专门的功能部件执行，多条指令依次进入流水线，在不同阶段并行执行，提高指令执行速度。-虚拟存储器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实际主存更大的地址空间，当访问的地址不在主存时，通过地址映象将其映射到辅存，再调入主存。-多处理机系统具有多个处理机，可同时处理多个任务，提高系统的处理能力和效率；各处理机之间通过高速通信网络连接，实现资源共享；可扩展性强；但系统结构复杂，设计和管理难度大。22.-主存地址32位，按字节编址，主存容量16MB=2^24B，Cache容量128KB=2^17B。主存地址划分：高15位为区号，中间7位为组号，低10位为块内地址。Cache地址与主存地址对应关系：Cache地址的块号对应主存地址的组号，Cache地址的块内地址对应主存地址的块内地址。-流水线最大吞吐率TPmax=1/max(10ns,15ns,20ns,15ns)=1/20ns=5×10^7条指令/秒。流水线实际吞吐率TP=1/(10ns+15ns+20ns+15ns)=1/60ns=1.67×10^7条指令/秒。23.-算术运算指令：如ADD（加法）、SUB（减法）等，功能是对操作数进行算术运算，格式：操作码+源操作数1+源操作数2+目的操作数。-逻辑运算指令：如AND（与）、OR（或）等，功能是对操作数进行逻辑运算，格式：操作码+源操作数1+源操作数2+目的操作数。-数据传送指令：如MOV（传送）等，功能是将源操作数传送到目的操作数，格式：操作码+源操作数+目的操作数。-控制转移指令：如JMP（无条件跳转）、JZ（条件跳转，结果为零跳转）等，功能是改变程序执行的顺序，格式：操作码+转移地址。24.计算机系统结构中并行性的发展