2025年大学（工学）计算机组成原理期末测试题及解析.doc

2025年大学（工学）计算机组成原理期末测试题及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内。(总共20题，每题2分，每题选出符合题意的选项)
1. 计算机硬件能直接识别和执行的语言是（ ）
A. 高级语言
B. 汇编语言
C. 机器语言
D. 数据库语言
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. 以下不属于CPU的组成部分的是（ ）
A. 控制器
B. 运算器
C. 寄存器
D. 内存
4. 计算机中表示地址时使用（ ）
A. 原码
B. 补码
C. 反码
D. 无符号数
5. 某计算机字长16位，它的存储容量是64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是（ ）
A. 64K
B. 32K
C. 64KB
D. 32KB
6. 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
7. 下列部件中，CPU存取速度由慢到快的排列顺序正确的是（ ）

A. 外存、主存、Cache、寄存器
B. 外存、主存、寄存器、Cache
C. 外存、Cache、寄存器、主存
D. 主存、外存、Cache、寄存器
8. 中断向量地址是（ ）
A. 子程序入口地址
B. 中断服务程序入口地址
C. 中断服务程序入口地址的地址
D. 中断返回地址
9. 若某数x的真值为-0.1010，在计算机中该数表示为1.0110，则该数所用的编码方法是（ ）
A. 原码
B. 补码
C. 反码
D. 移码
10. 下列关于存储器的描述中，正确的是（ ）
A. 多体交叉存储器主要解决扩充容量问题
B. Cache与主存统一编址，Cache的地址空间是主存地址空间的一部分
C. 主存都是由易失性的随机读写存储器构成
D. 静态随机存储器SRAM的集成度比动态随机存储器DRAM高
11. 某计算机系统中，假定硬盘以中断方式与处理器进行数据传输，以16位为传输单位，传输率为50KB/s，每次传输的开销（包括中断）为100个CPU时钟，处理器的主频为50MHz，则硬盘数据传送时占处理器时间的比例是（ ）
A. 10%
B. 5%
C. 0.5%
D. 0.1%
12. 下列关于总线的描述中，错误的是（ ）
A. 总线宽度指的是数据总线的位数
B. 总线标准是指计算机部件之间通过总线进行连接和传输信息时应遵守的一些协议和规范
C. 总线复用是指一条信号线上分时传送两种信号
D. 系统总线按其传输信息的不同分为地址总线、数据总线和控制总线
13. 某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是（ ）
A. 2006H
B. 2007H
C. 2008H
D. 2009H
14. 下列关于Cache的描述中，错误的是（ ）
A. Cache中存放的是主存中部分内容的副本
B. Cache的命中率只与Cache的容量有关
C. Cache的等效访问速度比主存快
D. Cache位于主存和CPU之间
15. 某计算机采用微程序控制方式，微指令字长为24位，采用水平型编码控制的微指令格式，断定方式。若微命令字段中共有10个微命令，控制字段的每一位代表一个微命令，则微指令中的判别测试字段长度为（ ）
A. 4位
B. 5位
C. 6位
D. 8位
16. 下列关于虚拟存储器的描述中，正确的是（ ）
A. 虚拟存储器是提高计算机运算速度的设备
B. 虚拟存储器由主存和辅存组成
C. 虚拟存储器的容量等于主存容量加上辅存容量
D. 虚拟存储器是为解决主存容量不足问题而设计的
17. 计算机中采用多级存储体系的目的是（ ）
A. 方便保存大量数据
B. 减少主机箱的体积
C. 解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾
D. 操作方便
18. 下列关于指令流水线的描述中，正确的是（ ）
A. 指令流水线提高了CPU的吞吐率
B. 指令流水线的加速比总是大于1
C. 指令流水线的各段执行时间应尽可能相等
D. 以上都正确
19. 某计算机的指令系统中共有100条不同的指令，采用微程序控制方式时，控制存储器中至少应有（ ）个微程序。
A. 100
B. 101
C. 102
D. 103
20 下列关于并行处理技术的描述中，错误的是（ ）
A. 超标量技术是指在一个时钟周期内可以同时发射多条指令
B. 超流水线技术是指将流水线的每一个阶段进一步细分
C. 多核处理器是指在一个处理器芯片上集成多个处理器核
D. 并行处理技术只能提高处理器的运算速度，不能提高计算机系统的整体性能

第II卷（非选择题 共60分）
(总共5题，每题12分，按要求作答)
21. 简答题：简述计算机组成原理中CPU的主要功能以及各功能的作用。
22. 简答题：说明存储器的层次结构，并阐述为什么要采用这种层次结构。
23. 简答题：解释指令周期、机器周期和时钟周期的概念，并说明它们之间的关系。
24. 综合题：某计算机字长16位，主存容量为64KB，采用单字长单地址指令，共有64条指令。请设计一种指令格式，并说明各字段的含义。

有一计算机系统，其指令流水线由取指、译码、执行、访存、写回五个功能段组成，每个功能段的执行时间均为100ns（不考虑各功能段之间的延迟时间）。
25. 综合题：求该流水线的最大吞吐率和实际吞吐率。若有100条指令连续进入该流水线，问：该流水线的加速比是多少？

答案：
1. C
2. B
3. D
4. D
5. B
6. C
7. A
8. C
9. B
10. C
11. C
12. A
13. C
14. B
15. B
16. D
17. C
18. D
19. A
20. D
21. CPU主要功能及作用：①指令控制：控制程序的执行顺序，按程序要求从内存中取出指令并分析执行。②操作控制：产生各种控制信号，指挥计算机各部件完成指令规定的操作。③时间控制：对各种操作实施时间上的控制，确保指令按序准确执行。④数据加工：对数据进行算术和逻辑运算，实现数据处理。
22. 存储器层次结构：高速缓冲存储器（Cache）、主存储器、辅助存储器。采用这种层次结构原因：Cache速度快但容量小，主存容量适中速度次之，辅存容量大速度慢。通过层次结构，利用Cache提高CPU访问速度，主存作为主要存储区域，辅存扩大存储容量，弥补速度和容量的差异，提高系统性能价格比。
23. 指令周期：CPU从主存取出一条指令并执行这条指令的时间。机器周期：完成一个基本操作的时间。时钟周期：计算机主频的倒数，是计算机中最基本的时间单位。关系：一个指令周期包含若干个机器周期，一个机器周期包含若干个时钟周期。
24. 指令格式：操作码（6位）+地址码（10位）。操作码用于区分64条不同指令；地址码用于指定操作数的存储地址，10位地址码可寻址范围为2^10 = 1024个存储单元，满足主存64KB的编址需求。
25. 流水线最大吞吐率：1/100ns = 10^7条/s。实际吞吐率：100 / (100ns×5 + 100ns×(100 - 1)) = 10^6条/s。加速比：(100ns×5 + 100ns×(100 - 1)) / (100ns×100) = 5.9。