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2025年大学（工学）计算机组成原理试题及解析

（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。请将正确答案填涂在答题卡相应位置上。

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. 多指令流单数据流
B. 按地址访问并顺序执行指令
C. 堆栈操作
D. 存储器按内容选择地址

3. 以下关于计算机系统中的高速缓存（Cache）的说法，错误的是
A. Cache的目的是提高CPU访问内存的速度
B. Cache通常采用高速的SRAM芯片
C. Cache的容量越大，对性能提升越明显
D. Cache与主存之间的数据交换是以块为单位

4. 若某计算机字长为32位，存储容量为1GB，按字编址，则该计算机的地址线为
A. 16位
B. 20位
C. 24位
D. 32位

5. 下列关于存储器的描述，正确的是
A. 随机存储器可随时读写数据，断电后数据不会丢失
B. 只读存储器只能读出数据，断电后数据会丢失
C. SRAM比DRAM速度快，但集成度低
D. Cache属于外存

6. 在CPU中，用于存放当前要执行的指令的寄存器是
A. 程序计数器
B. 指令寄存器
C. 地址寄存器
D. 数据寄存器

7. 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

8. 以下哪种寻址方式不属于数据寻址
A. 立即寻址
B. 直接寻址
C. 相对寻址
D. 间接寻址

9. 微程序存放在
A. 主存中
B. 堆栈中
C. 只读存储器中
D. 磁盘中

10. 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. 算术和逻辑运算
D. 初等函数运算

11. 以下关于中断的说法，错误的是
A. 中断是指CPU在执行程序过程中，遇到突发事件而中断程序的正常执行，转去对突发事件进行处理
B. 中断向量表存放的是中断服务程序的入口地址
C. 中断优先级越高，越先得到响应
D. 中断请求信号只能由外部设备发出

12. DMA方式是在（ ）之间建立直接的数据通路。
A. CPU与外设
B. 主存与外设
C. 外设与外设
D. CPU与主存

13. 总线带宽是指
A. 总线的数据线宽度
B. 总线的地址线宽度
C. 总线每秒传输的数据字节数
D. 总线的工作频率

14. 计算机系统中的存储层次结构是为了
A. 提高存储系统的速度
B. 提高存储系统的容量
C. 提高存储系统的速度和容量
D. 降低存储系统的成本

15. 以下关于虚拟存储器的说法，正确的是
A. 虚拟存储器是一种实际存在的存储器
B. 虚拟存储器的容量由主存容量决定
C. 虚拟存储器的访问速度与主存相同
D. 虚拟存储器利用了程序的局部性原理

16. 计算机系统中，采用Cache的主要目的是
A. 扩大主存的存储容量
B. 提高CPU访问主存数据或指令的速度
C. 节省主存的存储空间
D. 提高外存的读写速度

17. 指令流水线中存在的数据相关是指
A. 不同指令使用相同的操作数
B. 不同指令的操作码相同
C. 不同指令的地址相同
D. 不同指令的执行时间相同

18. 以下哪种存储设备速度最快
A. 硬盘
B. 光盘
C. 内存
D. U盘

19. 计算机的I/O设备与主机之间的数据传送可通过
A. 控制器
B. 运算器
C. 存储器
D. 接口

20. 计算机系统中的硬件与软件之间的关系是
A. 相互独立，互不影响
B. 硬件依赖软件，软件依赖硬件
C. 软件依赖硬件，硬件独立于软件
D. 硬件与软件没有关系

第II卷（非选择题 共60分）
答题要求：请将答案写在答题纸上，答题时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。

21. （10分）简述计算机组成原理中CPU的主要组成部分及其功能。

22. （10分）说明指令的执行过程，并解释每个阶段的作用。

23. （10分）比较静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的优缺点。

24. （15分）材料：某计算机系统采用32位字长，按字节编址。主存容量为2GB，Cache容量为32KB，Cache块大小为16B。Cache采用直接映射方式。已知主存地址为0x12345678，请计算该地址在Cache中的映射位置。

25. （15分）材料：现有一段C语言程序如下：
```c
include <stdio.h>
int main() {
int a = 5;
int b = 3;
int c = a + b;
printf("%d", c);
return 0;
}
```
请描述该程序在计算机中的执行过程，包括指令的读取、译码、执行等阶段，以及数据在各个部件之间的流动情况。

答案：
1. D
2. B
3. C
4. C
5. C
6. B
7. C
8. C
9. C
10. C
11. D
12. B
13. C
14. C
15. D
16. B
17. A
18. C
19. D
20. B

21. CPU主要由运算器、控制器、寄存器组组成。运算器负责进行算术和逻辑运算；控制器控制计算机各部件协调工作，从主存取出指令并分析执行；寄存器组用于暂存数据和指令，如程序计数器存放当前要执行指令的地址，指令寄存器存放当前执行的指令，数据寄存器存放操作数等。

22. 指令执行过程包括取指令、译码、执行和写回四个阶段。取指令阶段从主存取出指令放入指令寄存器；译码阶段分析指令的操作码和操作数；执行阶段根据指令要求进行相应操作，如运算器进行运算等；写回阶段将执行结果写回寄存器或主存。

23. SRAM优点是速度快，缺点是集成度低、成本高、功耗大；DRAM优点是集成度高、成本低，缺点是速度慢，需要定期刷新。

24. 主存容量2GB = 2^31B，Cache容量32KB = 2^1^5B，块大小16B = 2^4B。主存地址0x12345678转换为二进制为0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000。Cache地址为Tag + Index + Offset，Index = 主存地址低4位 = 1000，Tag = 主存地址高17位 = 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0，所以在Cache中的映射位置由Index和Tag确定。

25. 程序开始执行，CPU从主存读取main函数的第一条指令，放入指令寄存器，译码后得知要将5放入寄存器a，从主存读取5放入a对应的寄存器。接着读取第二条指令，译码后将3放入寄存器b。再读取第三条指令，译码后进行加法运算，将a和b的值相加得到8放入寄存器c。最后读取第四条指令，译码后将c的值输出，将c的值从寄存器输出到显示器等输出设备。数据在主存、寄存器和运算器之间流动，指令从主存读取到指令寄存器，操作数从主存读取到寄存器参与运算，结果从寄存器写回主存或输出。