2025年专升本计算机组成原理习题与答案(附解析)

2025年专升本计算机组成原理习题与答案(附解析)一、单项选择题（每题1分，共20分）1.冯·诺依曼计算机体系结构的核心思想是（）。A.二进制表示数据和指令B.存储程序控制C.运算器为中心D.控制器为中心答案：B解析：冯·诺依曼结构以存储程序控制为核心，事先将程序和数据存入存储器，运行时由控制器自动逐条取出执行。2.计算机中运算器的主要功能是进行（）。A.算术运算和逻辑运算B.算术运算和指令译码C.逻辑运算和地址计算D.数据传送和程序控制答案：A3.下列数中最小的数是（）。A.(B.(C.(D.(答案：A解析：$(101001)_2=41$，$(52)_8=42$，$(101001)_{BCD}=29$，$(2A)_{16}=42$，最小为A。4.某机字长为16位，采用定点整数表示，原码表示的范围是（）。A.−B.−C.−D.−答案：A解析：原码定点整数范围关于原点对称，排除C、D；最大值为215−1，最小值为−5.在补码加减运算中，符号位（）。A.不参与运算B.和数值位一起参与运算C.单独处理D.由运算器决定是否参与答案：B解析：补码运算符号位直接参与运算，进位通常丢弃。6.指令周期是指（）。A.从取指令到执行完一条指令的时间B.主存完成一次读/写的时间C.执行一条微指令的时间D.CPU从主存取出并执行一个机器字的时间答案：A7.下列哪种寻址方式中，操作数的有效地址由指令中的地址码直接给出？（）A.直接寻址B.间接寻址C.变址寻址D.相对寻址答案：A8.在Cache的地址映射中，主存中任意一块只能固定映射到Cache中唯一位置的方式是（）。A.直接映射B.全相联映射C.组相联映射D.混合映射答案：A9.中断响应过程中，CPU完成的关键操作是（）。A.执行中断服务程序B.保存断点和状态寄存器C.识别中断源D.恢复现场答案：B解析：中断响应阶段由硬件完成保存断点（PC）和程序状态字，为执行服务程序做准备。10.DMA方式的数据传送特点是（）。A.需要CPU介入每次传送B.由CPU执行I/O指令完成C.由硬件直接控制主存与外设间数据交换D.完全由中断服务程序完成答案：C11.微程序控制器中，微指令中的微操作码用于（）。A.产生微命令B.控制微程序转移C.形成下一条微指令地址D.存放操作数答案：A解析：微操作码字段经过译码产生微命令，控制执行部件完成微操作。12.某DRAM芯片容量为4KA.10根B.12根C.14根D.16根答案：B解析：4K13.采用奇偶校验，若信息位为7位，则校验位至少需要（）。A.1位B.2位C.3位D.4位答案：A14.下列关于浮点数的叙述中，正确的是（）。A.尾数的位数决定浮点数的表示范围B.阶码的位数决定浮点数的表示精度C.浮点数运算中需要对阶和规格化D.浮点数加减运算中一律不需要舍入答案：C15.指令流水线中，克服数据相关常用的方法是（）。A.增加流水线段数B.采用旁路技术或插入气泡C.降低时钟频率D.增加主存容量答案：B16.下列部件中，不属于CPU的是（）。A.控制器B.运算器C.寄存器组D.主存储器答案：D17.在异步控制方式中，各部件之间（）。A.采用统一的时钟信号B.采用应答信号协调工作C.不需要任何同步D.由CPU统一分配时间片答案：B18.某计算机主频为500MHz，平均指令周期为4A.125B.250C.500D.1000答案：A解析：500/19.下列总线中，用于连接CPU与主存、传输速度快、距离短的总线是（）。A.系统总线B.局部总线C.通信总线D.I/O总线答案：B20.在中断优先级中，所谓“中断屏蔽”是指（）。A.禁止一切中断请求B.禁止响应比当前优先级低或相等的中断C.只允许响应不可屏蔽中断D.关闭CPU的响应功能答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1.计算机系统由__和__两大部分组成。答案：硬件；软件2.十进制数156转换成二进制数为__，转换成十六进制数为__。答案：$(10011100)_2$；$(9C)_{16}$解析：156=128+16+3.已知[x]补答案：−解析：补码1.1011取反加1得0.0101，符号为负。4.主存与Cache之间的数据交换是以____为单位进行的。答案：块（或行）5.一条指令由__和__两部分组成。答案：操作码；地址码6.中断服务程序一般包括保护现场、__、__和恢复现场四个步骤。答案：中断服务；中断返回7.在DMA传送中，由__控制总线进行数据传送，传送结束后向CPU发出__。答案：DMA控制器（DMAC）；中断请求8.微程序是由若干__组成的程序，存放在__中。答案：微指令；控制存储器9.存储器的性能指标主要有容量、__和__。答案：速度；价格（或带宽、可靠性，合理即可）10.设某Cache的容量为2KB，块大小为32B，主存容量为256KB答案：8192块；64行解析：主存块数256KB/32三、判断题（每题1分，共10分）1.在补码表示法中，0的表示是唯一的。答案：正确解析：补码中[+0]补=2.采用程序查询方式时，CPU在等待外设准备数据期间可以处理其他程序。答案：错误解析：程序查询方式CPU反复检测状态位，处于忙等待，不能并行处理其他任务。3.指令流水线可以缩短单条指令的执行时间。答案：错误解析：流水线缩短的是吞吐时间（多条指令总时间），单条指令执行时间可能不变或略增。4.主存的存取速度通常比Cache快。答案：错误5.DMA传送过程中，CPU可以继续访问主存，仅当发生存储冲突时才暂停。答案：正确解析：DMA采用周期窃取方式，当DMA与CPU访问主存冲突时，优先级高者可先访问。6.微程序控制器中，执行一条机器指令通常需要多条微指令。答案：正确7.总线的带宽只由总线宽度决定，与时钟频率无关。答案：错误解析：总线带宽=总线宽度×工作频率（或传输速率），与两者都有关。8.中断向量是中断服务程序的入口地址。答案：正确9.奇偶校验能够检测出所有偶数个错。答案：错误解析：奇偶校验只能检测奇数个错，不能检测偶数个错。10.指令系统是计算机硬件和软件之间的接口。答案：正确四、简答题（每题5分，共20分）1.什么是指令周期？一个完整的指令周期主要包括哪些子周期？答案：指令周期是指CPU从主存中取出并执行一条指令所需的全部时间。一个完整的指令周期主要包括取指周期、间址周期、执行周期和中断周期。其中取指周期完成从主存取指令并修改PC；间址周期处理间接寻址；执行周期完成规定的操作；中断周期在需要时保存断点并转入中断服务程序入口。2.简述中断方式与DMA方式的主要区别。答案：(1)中断方式靠CPU执行中断服务程序完成数据传送，每次传送需要CPU干预；DMA方式由DMA控制器直接控制主存与外设间数据传送，CPU仅参与初始化和善后处理。(2)中断方式适用于低速外设的数据传送；DMA方式适用于高速外设的成块数据传送。(3)中断请求在每条指令执行结束后响应；DMA请求可在机器周期结束时响应，且优先权一般高于中断。3.什么是Cache的命中率？提高命中率有哪些常用方法？答案：命中率是指CPU访问Cache的次数占总访问次数的比例。常用提高命中率的方法有：(1)适当增大Cache容量；(2)采用合理的映射方式，如组相联映射；(3)优化替换算法，如LRU算法；(4)采用多级Cache；(5)采用预取技术。4.简述微程序控制的基本思想。答案：微程序控制是将每条机器指令的执行分解为一系列微操作，每个微操作由一条微指令控制。微指令存放在控制存储器中，执行机器指令时依次取出相应微指令，经过译码产生微命令来控制硬件执行。微程序控制具有规整、灵活、易于修改的优点，但速度较硬布线控制慢。五、综合题（每题10分，共30分）1.已知x=−0.1011，y答案：设[x]补=1.0101，[−x•初始部分积P=000000，乘数Q=•依次判断y0•第1位：y1y2•第2位：y2y3•第3位：y3y4•第4位：y4y5计算结果：[x×y解析：Booth算法根据乘数相邻两位决定加减被乘数补码，经移位后得到乘积的补码。注意符号扩展与移位保持符号位不变。2.某计算机主存容量为64K×16(1)共需多少块DRAM芯片？(2)主存地址寄存器MAR至少应有多少位？(3)采用字扩展和位扩展相结合方法，画出存储器组成框图（简图即可），并说明地址分配。答案：(1)主存容量64K×16位，芯片容量4K×4位。位扩展：(2)主存共64K个字，地址线需log(3)存储器由16组芯片组成，每组4片，构成4K解析：字扩展增加存储单元数，位扩展增加数据位数，两者结合实现所需存储器。片选信号由高位地址译码产生，低位地址用于片内寻址。3.设某计算机采用Cache-主存层次，Cache容量为2K字，块大小为16字，主存容量为64(1)写出主存地址格式，说明各字段位数。(2)若CPU依次访问地址为0,答案：(1)Cache行数=2K/16=211/24=27|主存标记（5位）|Cache行号（7位）|块内地址（4位）|(2)地址转换为块：块号=