2025年大学工学（计算机组成原理）试题及答案

2025年大学工学（计算机组成原理）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20小题，每小题2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.计算机硬件能直接识别和执行的语言是A.高级语言B.符号语言C.汇编语言D.机器语言2.冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是A.程序一边输入一边执行B.程序和数据以二进制形式存放在存储器中C.程序和指令交叉存放D.指令和数据同时存放在CPU中3.计算机中运算器的主要功能是进行A.算术运算B.逻辑运算C.加法运算D.算术和逻辑运算4.下列部件中不属于控制器的是A.指令寄存器B.操作控制器C.程序计数器D.状态条件寄存器5.下列关于存储器的描述中，正确的是A.存储器中存储的信息在断电后均不会丢失B.存储单元的地址和存储在其中的数据是一一对应的C.随机存取存储器和只读存储器的读写速度一样快D.存储容量是指存储器中能存储的最大数据量6.某计算机字长为32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是A.1MB.4MBC.4MD.1MB7.下列关于Cache的描述中，错误的是A.Cache是一种高速缓冲存储器B.Cache的命中率越高，计算机的性能越好C.Cache的容量越大，其命中率一定越高D.Cache主要由SRAM组成.w8.虚拟存储器的最大容量A.由内存和外存容量之和决定B.由计算机的地址结构决定C.是任意的D.由作业的地址空间决定9.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10.下列指令中，属于特权指令的是A.加法指令B.访管指令C.屏蔽中断指令D.寄存器清零指令11.中断向量地址是A.中断服务程序入口地址B.中断向量表起始地址C.中断服务程序入口地址的地址D.中断返回地址12.DMA方式传送数据时，数据是A.在CPU控制下完成传送B.在DMA控制器控制下完成传送C.由CPU和DMA控制器共同控制完成传送D.由主存控制完成传送13.某计算机系统中，若中断响应时间为100ns，中断处理时间为200ns，中断服务程序执行时间为500ns，每进行一次I/O操作需要1000ns，CPU用于中断处理的时间占整个系统运行时间的比例是A.10%B.20%C.30%D.40%14.计算机系统中采用总线结构有多种优点，下列叙述中，错误的是A.便于故障诊断和维修B.便于灵活地添加外设C.减少了信息传输线的条数D.提高了信息传输的速度15.计算机系统中，CPU与I/O设备之间的通信方式不包括A.程序查询方式B.中断方式C.DMA方式D.并行方式16.下列关于主存储器的描述中，错误的是A.主存储器由半导体器件构成B.主存储器的读写速度比Cache慢C.主存储器用于存放当前正在执行的程序和数据D.主存储器的容量一般比外存储器小17.下列关于指令流水线的描述中，正确的是A.指令流水线可以提高指令的执行速度B.指令流水线的级数越多，其性能越好C.指令流水线中各段的执行时间必须相等D.指令流水线可以减少指令的执行时间18.计算机系统中，地址映射是指A.将逻辑地址转换为物理地址B.将物理地址转换为逻辑地址C.将内存地址转换为外存地址D.将外存地址转换为内存地址19.下列关于计算机系统层次结构的描述中，错误的是A.计算机系统可以分为硬件和软件两个层次B.硬件层是计算机系统的基础C.软件层可以分为系统软件和应用软件D.操作系统属于应用软件20.计算机系统中，性能指标不包括A.主频B.字长C.存储容量D.编程语言第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在题中的横线上。1.计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、______和输出设备五大部分组成。2.计算机中存储容量的基本单位是______。3.指令由操作码和______两部分组成。4.中断向量表中存放的是______。5.计算机系统中，CPU与主存之间的数据交换方式有______和DMA方式。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述计算机的基本工作原理。2.说明Cache的工作原理及作用。3.简述中断处理的过程。4.简述总线的分类及作用。（三）计算题（共10分）答题要求：本大题共2小题，每小题5分。计算并写出计算过程。1.某计算机的指令周期为200ns，平均每条指令的访存次数为1.5次，主存的存取周期为150ns，求该计算机的平均指令执行时间。2.某计算机系统中，Cache的命中率为90%，Cache的访问时间为10ns，主存的访问时间为100ns，求该计算机系统的平均访问时间。（四）综合分析题（共15分）答题要求：阅读下列材料，回答问题。材料：某计算机系统采用多级存储体系，包括Cache、主存和外存。Cache的命中率为80%，Cache的访问时间为10ns，主存的访问时间为100ns，外存的访问时间为10000ns。程序执行过程中，需要访问的数据在Cache中的概率为80%，在主存中的概率为15%，在外存中的概率为5%。1.求该计算机系统的平均访问时间。（5分）2.若要提高该计算机系统的性能，可以采取哪些措施？（5分）3.分析Cache命中率对计算机系统性能的影响。（5分）（五）设计题（共5分）答题要求：设计一个简单的计算机指令系统，要求包含加法、减法、乘法、除法四种运算指令。答案：第I卷选择题答案：1.D2.B3.D4.D5.B6.A7.C8.B9.C10.C11.C12.B13.B14.D15.D16.B17.A18.A19.D20.D第II卷填空题答案：1.输入设备2.字节3.操作数4.中断服务程序入口地址5.程序查询方式简答题答案：1.计算机基本工作原理是存储程序和程序控制，将程序和数据存于存储器，按程序顺序执行指令，完成各种操作。2.Cache工作原理是利用程序访问的局部性原理，将主存中近期可能被访问的数据块复制到Cache中。作用是提高CPU访问主存数据的速度。3.中断处理过程包括中断请求、中断判优、中断响应、中断服务、中断返回。4.总线分类：数据总线、地址总线、控制总线。作用是连接计算机各部件，实现各部件间信息传输。计算题答案：1.平均指令执行时间=指令周期+平均每条指令访存次数×主存存取周期=200+1.5×150=425ns。2.平均访问时间=Cache命中率×Cache访问时间+(1-Cache命中率)×主存访问时间=90%×10+(1-90%)×100=19ns。综合分析题答案：1.平均访问时间=80%×10+15%×100+5%×10000=513ns。2.可增大Cache容量、提高Cache命中率、采用更高速的存储器件等。3.Cache命中率越高，CPU访问主