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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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共8题，每题5分)
1. 计算机系统结构的层次结构中，由上到下依次是（ ）
A. 高级语言机器级、汇编语言机器级、传统机器语言机器级、微程序机器级
B. 微程序机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级、高级语言机器级
C. 高级语言机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级、微程序机器级
D. 传统机器语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、微程序机器级
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描述，错误的是（ ）
A. 流水线可提高指令执行的速度
B. 流水线会增加硬件成本
C. 流水线的各段执行时间应尽量相等
D. 流水线存在数据相关和控制相关等问题
4. 计算机系统中，主存与Cache之间的地址映射方式不包括（ ）
A. 直接映射
B. 全相联映射
C. 组相联映射
D. 间接映射
5. 虚拟存储器的最大容量（ ）
A. 由内存容量决定
B. 由外存容量决定
C. 由计算机的地址结构决定
D. 由内存和外存容量之和决定
6. 多处理机系统中，提高并行性的途径不包括（ ）
A. 资源重复
B. 时间重叠
C. 资源共享
D. 数据加密
7. 下列关于RISC处理器的描述，正确的是（ ）
A. 指令数量较多
B. 指令长度不固定
C. 采用复杂的寻址方式
D. 强调优化编译，减少指令执行时间
8. 计算机系统结构中，并行性的等级从低到高依次为（ ）
A. 指令内部并行、任务级并行、线程级并行、进程级并行
B. 指令内部并行、线程级并行、任务级并行、进程级并行
C. 指令内部并行、进程级并行、线程级并行、任务级并行
D. 指令内部并行、线程级并行、进程级并行、任务级并行

第II卷（非选择题 共60分）
9. 简答题：简述计算机系统结构的定义以及研究的主要内容。(10分)
10. 简答题：说明指令流水线中数据相关和控制相关的概念，并举例说明。(15分)
11. 简答题：阐述Cache的工作原理以及Cache - 主存层次结构提高存储系统性能的原理。(15分)
12. 分析题：材料：某计算机系统采用页式虚拟存储管理，页面大小为4KB。现有一进程，其逻辑地址空间为20页，页号从0到19，物理地址空间为16页，页号从0到15。已知该进程的页表如下：
|页号|物理块号|
|----|----|
|0|2|
|1|1|
|2|5|
|3|4|
|4|6|
|5|3|
|6|7|
|7|8|
|8|9|
|9|10|
|10|11|
|11|12|
|12|13|
|13|14|
|14|15|
|15|16|
|16|17|
|17|18|
|18|19|
|19|20|
问题：计算逻辑地址23456对应的物理地址。(10分)
13. 设计题：设计一个简单的超标量处理机模型，说明其主要组成部分和工作原理。(20分)

答案：1. C 2. D 3. B 4. D 5. C 6. D 7. D 8. A
9. 计算机系统结构是指计算机系统中各个组成部分之间的相互关系和功能分配，包括硬件、软件、固件等方面。研究的主要内容有指令系统、存储系统、处理机系统、输入输出系统、多级层次结构等。
10. 数据相关是指相邻指令因操作数相关而可能导致的冲突。如I1：ADD R1，R2，R3；I2：SUB R4，R1，R5，I1的结果是I2的操作数，可能产生数据相关。控制相关是指因转移指令引起的相关。如I3：BEQ R1，Label；I4：ADD R2，R3，R4，若I3转移，I4可能不该执行，产生控制相关。
11. Cache工作原理：Cache中存放主存部分块的副本。CPU访问内存时，先查Cache，若命中则直接从Cache取数据；未命中则从主存取数据并更新Cache。Cache - 主存层次结构提高性能原理在于利用Cache的高速特性，减少CPU访存平均时间，因为Cache命中率高，大部分访存可在Cache中快速完成。
12. 逻辑地址23456，页面大小4KB，页号为23456÷4096 = 5，页内偏移为23456%4096 = 2976。查页表，页号5对应的物理块号为3，所以物理地址为3×4096 + 2976 = 15264。
13. 超标量处理机主要组成部分：多个功能部件、指令译码和发射单元、指令队列等。工作原理：指令译码和发射单元从指令队列取指令，将可并行执行的指令分配到多个功能部件同时执行，通过增加指令执行的并行度提高性能，如一条加法指令和一条乘法指令可在不同功能部件并行执行。