2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷十-参考答案

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2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷十-参考答案一、单项选择题（每题 2 分，共 30 分）

1. 计算机硬件系统中，负责对指令进行译码的部件是（  ）

A. 运算器  B. 控制器  C. 存储器  D. 输入输出设备

答案：B。控制器的主要功能之一就是对指令进行译码，分析指令的操作码和操作数地址，以确定指令的具体功能和执行方式，从而产生相应的控制信号来指挥计算机各部件协同工作。

2. 二进制数 101101 与 1101 进行逻辑或运算的结果是（  ）

A. 101101  B. 111101  C. 1101  D. 100101

答案：B。逻辑或运算的规则是对应位只要有一个为 1，结果就为 1。101101 与 1101 逐位进行或运算，得到 111101。

3. 计算机系统中，用于存储即将被 CPU 执行的下一条指令的地址的寄存器是（  ）

A. 程序计数器（PC）  B. 指令寄存器（IR）  C. 数据寄存器（DR）  D. 地址寄存器（AR）

答案：A。程序计数器（PC）始终指向即将被 CPU 执行的下一条指令的地址，保证程序按顺序执行，当遇到跳转指令时，PC 的值会被修改为跳转目标地址。

4. 以下关于计算机系统中内存的说法，正确的是（  ）

A. 只读存储器（ROM）中的数据可以随时被改写

B. 随机存取存储器（RAM）分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）

C. 内存的容量越大，计算机的运行速度一定越快

D. 动态随机存取存储器（DRAM）的速度比静态随机存取存储器（SRAM）快

答案：B。RAM 分为 SRAM 和 DRAM，SRAM 速度快但成本高、集成度低，DRAM 速度相对较慢但成本低、集成度高 。ROM 中的数据一般是固化的，不能随时改写；内存容量大有助于提升计算机性能，但不是决定运行速度的唯一因素，还与 CPU 性能、硬盘读写速度等有关。

5. 计算机系统中，用于实现内存地址与磁盘地址转换的关键数据结构是（  ）

A. 页表  B. 段表  C. 文件目录  D. 设备驱动程序

答案：A。在分页存储管理中，页表用于实现逻辑页号到物理页号的映射，从而完成内存地址与磁盘地址的转换。当程序访问内存时，通过页表找到对应的物理页号，若该页不在内存，则从磁盘调入。段表用于分段存储管理，实现逻辑段到物理内存的映射；文件目录用于管理文件；设备驱动程序用于控制 I/O 设备。

6. 以下哪种进程调度算法会使短作业优先得到调度，但可能导致长作业等待时间过长（  ）

A. 先来先服务（FCFS）  B. 时间片轮转  C. 优先级调度  D. 短作业优先（SJF）

答案：D。短作业优先（SJF）调度算法优先调度预计运行时间短的作业，能使短作业快速完成，但如果不断有短作业进入系统，长作业可能会等待很长时间才能得到调度。FCFS 按进程到达顺序调度，长作业不会因短作业而等待过久；时间片轮转每个进程轮流获得时间片，与作业长短无关；优先级调度按优先级调度，不一定是短作业优先。

7. 计算机系统中，中断响应的条件不包括（  ）

A. 有中断请求信号  B. 中断允许标志位为 1

C. CPU 处于开中断状态  D. 正在执行的指令是特权指令

答案：D。当有中断请求信号，且中断允许标志位为 1，同时 CPU 处于开中断状态时，CPU 会响应中断。而正在执行的指令是否为特权指令与中断响应无关。

8. 计算机执行指令时，操作数直接存放在寄存器中的寻址方式是（  ）

A. 直接寻址  B. 寄存器寻址  C. 立即寻址  D. 间接寻址

答案：B。寄存器寻址中，操作数直接存放在寄存器中，CPU 直接从寄存器读取操作数，速度快。直接寻址操作数在内存，通过指令中的地址访问；立即寻址是操作数直接作为指令的一部分；间接寻址需先通过寄存器获取操作数地址，再访问内存获取操作数。

9. 以下关于计算机系统中流水线技术的说法，错误的是（  ）

A. 流水线技术可以提高指令执行的吞吐量

B. 流水线技术会增加控制的复杂性

C. 流水线的级数越多，计算机的性能一定越好

D. 流水线技术可能会出现结构冲突、数据冲突和控制冲突

答案：C。流水线级数并非越多计算机性能就一定越好，虽然增加级数能在一定程度上提高指令执行的并行性，但级数过多会增加控制复杂度、增加流水线的延迟，还可能导致资源利用率降低等问题。流水线技术确实可以提高指令执行的吞吐量，同时会增加控制复杂性，并且会出现结构冲突、数据冲突和控制冲突等问题。

10. 计算机系统中，操作系统的存储管理功能不包括（  ）

A. 内存分配  B. 内存回收  C. 文件存储  D. 地址转换

答案：C。文件存储属于文件管理功能，不属于存储管理范畴。存储管理主要负责内存分配，为进程分配内存空间；内存回收，当进程结束时释放其占用的内存；以及地址转换，实现逻辑地址到物理地址的转换。

11. 以下关于计算机系统中数据校验码的说法，错误的是（  ）

A. 奇偶校验码可以检测奇数个错误

B. 海明码可以检测并纠正多位错误

C. CRC 码常用于数据通信中的差错检测

D. 校验码的原理是通过增加冗余位来检测或纠正数据错误

答案：B。海明码可以检测并纠正一位错误，不能检测并纠正多位错误。奇偶校验码能检测奇数个错误；CRC 码常用于数据通信差错检测，通过生成多项式产生冗余位进行校验；校验码的基本原理就是增加冗余位来实现数据错误的检测或纠正。

12. 计算机系统中，用于连接外部设备并实现数据缓冲、信号转换等功能的部件是（  ）

A. 数据总线  B. 地址总线  C. 控制总线  D. I/O 接口

答案：D。I/O 接口是计算机与外部设备连接的桥梁，它负责数据缓冲，协调 CPU 与 I/O 设备速度差异；进行信号转换，使 CPU 信号与设备信号匹配；还能实现设备选择、命令解释等功能。数据总线传输数据，地址总线传输地址，控制总线传输控制信号。

13. 以下关于计算机系统中存储体系的说法，正确的是（  ）

A. 存储体系的层次结构是为了提高存储系统的性能

B. 高速缓存（Cache）的命中率与程序的局部性原理无关

C. 虚拟存储器是一种实际存在的物理存储器

D. 外存的存储容量通常比主存小

答案：A。存储体系的层次结构从寄存器、Cache、主存到外存，目的是在存储容量、速度和成本之间取得平衡，提高存储系统性能。Cache 命中率与程序的局部性原理密切相关，程序局部性好，Cache 命中率高；虚拟存储器是利用外存模拟内存，不是实际的物理存储器；外存的存储容量通常比主存大很多。

14. 计算机系统中，用于衡量计算机运算速度的指标不包括（  ）

A. MIPS  B. MFLOPS  C. 主频  D. 分辨率

答案：D。MIPS（每秒百万条指令）用于衡量计算机每秒执行的指令数，MFLOPS（每秒百万次浮点运算）用于衡量计算机浮点运算速度，主频即 CPU 的时钟频率，也是衡量运算速度的重要指标。而分辨率是衡量显示器显示精度的指标，与计算机运算速度无关。

15. 计算机系统中，将汇编语言源程序转换为机器语言目标程序的过程称为（  ）

A. 编译  B. 解释  C. 汇编  D. 链接

答案：C。汇编是将汇编语言源程序转换为机器语言目标程序的过程。编译是将高级语言源程序转换为目标程序；解释是逐行解释执行高级语言程序；链接是将多个目标文件和库文件组合成可执行文件。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）

1. 计算机中，八进制数 37 转换为十进制数是______。

答案：31。计算方法为 3×8 + 7 = 31。

2. 计算机系统中，用于存放当前指令的寄存器是______。

答案：指令寄存器（IR）

3. 内存中，动态随机存取存储器（DRAM）依靠______来存储数据。

答案：电容

4. 计算机系统中，将高级语言源程序一次性翻译为目标程序的过程称为______。

答案：编译

5. 进程调度算法中，______算法是按照进程到达就绪队列的先后顺序进行调度。

答案：先来先服务（FCFS）

6. 计算机系统中，磁盘的物理结构包括盘面、磁道和______。

答案：扇区

7. 中断处理过程中，CPU 在中断响应时需要保存当前的______和程序状态字。

答案：程序计数器（PC）

8. 存储管理中，为了避免内存碎片的产生，常采用______存储管理方式。

答案：分页（或分段、虚拟存储，合理即可）

9. 计算机系统中，数据传输的控制方式有程序查询方式、中断方式、DMA 方式和______。

答案：通道方式

10. 计算机系统中，用于连接 CPU、内存和各种 I/O 设备，实现数据、地址和控制信号传输的公共线路称为______。

答案：总线

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）

1. 简述计算机系统中控制器的工作流程。

参考答案：控制器的工作流程如下：首先，程序计数器（PC）给出要执行指令的内存地址，控制器依据此地址从内存读取指令（3 分）。指令被读取后存入指令寄存器（IR），接着控制器对指令进行译码，分析指令的操作码和操作数地址，确定指令的具体操作（3 分）。然后，根据译码结果，控制器生成一系列控制信号，发送给运算器、存储器、I/O 设备等部件，指挥它们协同工作以完成指令规定的操作（3 分）。在指令执行完毕后，PC 自动递增指向下一条指令地址，若遇到跳转指令，则 PC 的值被修改为跳转目标地址，从而实现程序的顺序执行或流程控制（1 分）。

2. 说明计算机系统中虚拟存储技术的原理及对系统性能的影响。

参考答案：

• 原理：虚拟存储技术利用外存模拟内存，采用请求分页或请求分段存储管理。程序运行时，仅将当前需要的部分页面或段调入内存（3 分）。当访问的页面或段不在内存时，产生缺页中断或缺段中断，操作系统从外存中调入相应的页面或段到内存，并更新页表或段表（3 分）。

• 对系统性能的影响：积极方面，扩大了程序可使用的地址空间，使程序能在比实际内存更大的空间中运行，提高内存利用率，多个程序可共享内存资源，提升系统并发处理能力（2 分）。消极方面，若频繁发生缺页中断或缺段中断，会导致大量的磁盘 I/O 操作，使系统性能下降（2 分）。

1. 简述计算机系统中 I/O 设备与主机之间数据传输的程序查询方式和中断方式的优缺点。

参考答案：

• 程序查询方式：

◦ 优点：实现简单，硬件成本低（2 分）。

◦ 缺点：CPU 利用率低，在 I/O 设备就绪前，CPU 一直处于查询等待状态，无法进行其他操作；数据传输速度慢，不适用于高速 I/O 设备（3 分）。

• 中断方式：

◦ 优点：CPU 利用率比程序查询方式高，I/O 设备完成任务后主动向 CPU 发中断请求，CPU 无需一直查询设备状态；能在一定程度上实现 CPU 与 I/O 设备的并行工作，数据传输速度较快（3 分）。

◦ 缺点：需要中断处理程序，增加了系统开销；仍需 CPU 频繁中断处理，对于高速 I/O 设备，可能会因中断处理不及时导致数据丢失（2 分）。

四、论述题（20 分）

论述计算机系统中运算器的组成、功能以及在计算机执行指令过程中的作用。

参考答案：

1. 运算器的组成：运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、累加器（ACC）、数据寄存器（DR）、状态寄存器（PSW）等组成（2 分）。ALU 是核心部件，负责执行各种算术和逻辑运算；累加器用于暂存运算结果，在算术运算中常作为操作数来源和结果存放处；数据寄存器用于存放从内存或其他部件读取的操作数；状态寄存器用于保存运算结果的状态信息，如是否溢出、是否为零、符号位等（4 分）。

2. 运算器的功能：运算器的主要功能是执行算术运算，包括加、减、乘、除等基本运算，用于处理数值数据；以及逻辑运算，如与、或、非、异或等，用于处理逻辑关系，常用于条件判断、数据筛选等（6 分）。

3. 在计算机执行指令过程中的作用：在指令执行过程中，首先数据从内存或寄存器读取到数据寄存器（2 分）。然后，ALU 根据指令的操作码对操作数进行相应运算，运算结果存入累加器（2 分）。同时，状态寄存器记录运算结果的状态信息，这些信息可用于后续指令的判断和执行控制，如根据溢出标志决定是否进行错误处理，根据零标志判断是否跳转等（2 分）。运算器的工作是计算机执行指令、完成数据处理的关键环节，其性能直接影响计算机的运算速度和处理能力（2 分）。