2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷五-参考答案

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2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷五-参考答案一、单项选择题（每题 2 分，共 30 分）

1. 计算机中，实现指令的顺序执行、条件转移和无条件转移等操作的部件是（  ）

A. 运算器  B. 控制器  C. 存储器  D. 输入输出设备

答案：B。控制器负责指挥计算机各部件协调工作，通过对指令的译码和执行，实现指令的顺序执行、条件转移和无条件转移等操作，以控制程序的流程。

2. 以下关于计算机系统中 BIOS 的说法，错误的是（  ）

A. BIOS 是基本输入输出系统  B. BIOS 存储在 ROM 中

C. BIOS 负责初始化硬件设备  D. BIOS 是一种操作系统

答案：D。BIOS 是基本输入输出系统，存储在 ROM 中，在计算机开机时负责初始化硬件设备，为操作系统的启动做准备，它不是操作系统。

3. 若某计算机采用 32 位地址线，其最大可寻址空间为（  ）

A. 4GB  B. 8GB  C. 16GB  D. 32GB

答案：A。根据地址线与寻址空间的关系，可寻址空间大小为 2 的地址线位数次方，32 位地址线对应的可寻址空间为 2^32 = 4GB。

4. 计算机系统中，用于实现内存与外存之间数据交换的技术是（  ）

A. 缓冲技术  B. 虚拟存储技术  C. 高速缓存技术  D. 通道技术

答案：B。虚拟存储技术利用外存空间扩充内存，实现内存与外存之间的数据交换，使得程序可以在比实际内存更大的地址空间中运行。

5. 以下哪种数据结构常用于操作系统的进程调度（  ）

A. 栈  B. 队列  C. 链表  D. 二叉树

答案：B。进程调度中常使用队列来管理就绪进程，按照一定的调度算法从队列中选取进程分配 CPU 资源，先来先服务调度算法就是基于队列实现的。

6. 计算机系统中，中断向量表存放的是（  ）

A. 中断服务程序的入口地址  B. 中断请求信号

C. 中断屏蔽字  D. 中断优先级

答案：A。中断向量表中存储着各个中断源对应的中断服务程序的入口地址，当 CPU 响应中断时，通过中断向量表找到相应的中断服务程序入口。

7. 以下关于计算机系统中 Cache 替换算法的说法，正确的是（  ）

A. 随机替换算法是最有效的算法  B. 最近最少使用（LRU）算法是将最近最久未使用的 Cache 块替换出去

C. 先进先出（FIFO）算法是将最近使用的 Cache 块替换出去  D. 最优替换算法在实际中广泛应用

答案：B。LRU 算法根据 Cache 块的使用时间来判断，将最近最久未使用的 Cache 块替换出去；随机替换算法随机性大，不一定是最有效算法；FIFO 算法是将最先进入 Cache 的块替换出去；最优替换算法虽然理论上性能最佳，但由于无法预知未来访问情况，实际中难以应用。

8. 计算机系统中，数据传输的控制方式中，数据传输效率最高的是（  ）

A. 程序查询方式  B. 中断方式  C. DMA 方式  D. 通道方式

答案：D。通道方式具有独立的处理 I/O 操作的能力，能成组地进行数据传输，减少 CPU 干预，数据传输效率最高；程序查询方式 CPU 需不断查询 I/O 设备状态，效率低；中断方式比程序查询方式效率高，但仍需 CPU 频繁中断处理；DMA 方式虽能直接访问内存，但与通道方式相比，在数据传输的自主性和效率上稍逊一筹。

9. 计算机执行指令时，操作数的地址存放在寄存器中的寻址方式是（  ）

A. 直接寻址  B. 寄存器间接寻址  C. 寄存器寻址  D. 立即寻址

答案：B。寄存器间接寻址中，操作数的地址存放在寄存器中，CPU 通过寄存器中的地址去内存中读取操作数；直接寻址是操作数地址直接在指令中给出；寄存器寻址是操作数直接存放在寄存器中；立即寻址是操作数直接包含在指令中。

10. 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速度  B. 流水线技术会增加硬件复杂度

C. 流水线技术可以消除数据相关问题  D. 流水线技术需要各阶段时间尽量相等

答案：C。流水线技术通过重叠执行指令提高指令执行速度，但会增加硬件复杂度，为保证流水线高效运行，需要各阶段时间尽量相等；然而流水线技术并不能消除数据相关问题，只是通过一些技术手段（如数据旁路、暂停流水线等）来减少数据相关对流水线性能的影响。

11. 计算机系统中，用于存储当前运行程序的指令和数据的是（  ）

A. 硬盘  B. 内存  C. 光盘  D. U 盘

答案：B。内存用于存储当前正在运行程序的指令和数据，能与 CPU 快速进行数据交换，满足程序运行时对数据的即时访问需求；硬盘、光盘、U 盘等外存用于长期存储数据，程序运行时需先将数据调入内存。

12. 操作系统中，进程的基本状态转换中，不可能发生的是（  ）

A. 就绪态到运行态  B. 运行态到就绪态  C. 阻塞态到运行态  D. 运行态到阻塞态

答案：C。进程从就绪态被调度程序选中后进入运行态；运行态的进程时间片用完或被更高优先级进程抢占会进入就绪态；运行态的进程因等待某事件会进入阻塞态；而阻塞态的进程需要先进入就绪态，等待被调度才能进入运行态，不能直接从阻塞态到运行态。

13. 计算机系统中，用于管理文件的目录结构通常采用（  ）

A. 线性结构  B. 树形结构  C. 图结构  D. 散列结构

答案：B。树形结构层次分明，便于文件的分类管理和查找，是操作系统中常用的文件目录结构；线性结构查找效率低，不适合大规模文件管理；图结构过于复杂，一般不用于文件目录管理；散列结构主要用于快速查找，在文件目录管理中不常用。

14. 以下关于计算机系统中数据校验码的说法，正确的是（  ）

A. 奇偶校验码可以检测并纠正一位错误  B. 海明码只能检测错误

C. CRC 码可以检测并纠正多位错误  D. 海明码可以检测并纠正一位错误

答案：D。奇偶校验码只能检测一位错误，无法纠正错误；海明码可以检测并纠正一位错误；CRC 码主要用于检测错误，一般不能纠正多位错误。

15. 计算机系统中，用于实现计算机与外部设备之间通信的接口是（  ）

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之间通信的桥梁，负责数据传输、信号转换、设备控制等功能；数据总线用于传输数据，地址总线用于传输地址信息，控制总线用于传输控制信号，它们是计算机内部各部件之间通信的通道，不是计算机与外部设备通信的接口。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）

1. 计算机中，将十进制数 25 转换为二进制数是______。

答案：11001。计算方法为 25 除以 2 取余数，逆向排列得到 11001。

2. 计算机系统中，用于存储中间运算结果的寄存器是______。

答案：累加器（ACC）

3. 内存中，静态随机存取存储器（SRAM）与动态随机存取存储器（DRAM）相比，______的速度更快。

答案：SRAM

4. 计算机系统中，将汇编语言源程序翻译为机器语言目标程序的过程称为______。

答案：汇编

5. 进程调度算法中，______算法是按照进程的预计运行时间来分配 CPU 时间。

答案：短作业优先（SJF）

6. 计算机系统中，磁盘的访问时间包括寻道时间、旋转延迟时间和______。

答案：数据传输时间

7. 中断处理过程中，CPU 在响应中断后，会根据______找到对应的中断服务程序入口。

答案：中断向量表

8. 存储管理中，页面置换算法的目标是减少______的发生次数。

答案：缺页中断

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，用于连接多个设备并实现数据传输的公共通信线路称为______。

答案：总线

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）

1. 简述计算机系统中运算器的工作原理。

参考答案：运算器是计算机进行数据运算的部件，主要由算术逻辑单元（ALU）、累加器（ACC）、数据寄存器、状态寄存器等组成。工作时，首先数据从内存或寄存器中读取到数据寄存器（2 分），操作数在 ALU 中根据指令的操作码进行相应的算术运算（如加、减、乘、除）或逻辑运算（如与、或、非、异或）（4 分）。运算结果暂存于累加器中（2 分），同时状态寄存器会记录运算结果的状态信息，如是否溢出、是否为零等（2 分） ，这些状态信息可用于后续指令的判断和执行。

2. 说明计算机系统中虚拟存储器的工作原理及优点。

参考答案：

• 工作原理：虚拟存储器利用外存空间扩充内存，将内存和外存有机结合。采用请求分页或请求分段存储管理方式，程序运行时，只将当前需要的部分页面或段调入内存（4 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（3 分）。

• 优点：扩大了程序可使用的地址空间，使程序能够在比实际内存更大的空间中运行；提高了内存利用率，避免了因内存不足导致程序无法运行的情况；多个程序可以共享内存资源，提高了系统的并发处理能力（3 分）。

1. 简述计算机系统中 I/O 设备的分类及特点。

参考答案：

• 输入设备：用于向计算机输入数据和指令，如键盘、鼠标、扫描仪等（2 分）。特点是将外部的信息转换为计算机能够识别的二进制数据（2 分）。

• 输出设备：用于输出计算机处理的结果，如显示器、打印机、音箱等（2 分）。特点是将计算机处理后的二进制数据转换为人们能够感知的形式，如文字、图像、声音等（2 分）。

• 存储设备：兼具输入和输出功能，如磁盘、光盘、U 盘等（1 分）。可读取存储的数据输入到计算机，也可将计算机的数据存储到设备中（1 分）。

四、论述题（20 分）

论述计算机系统中总线的分类、功能及性能指标，并分析其在计算机系统中的重要性。

参考答案：

1. 总线的分类：

◦ 数据总线：用于在 CPU、内存和 I/O 设备之间传输数据，其宽度决定了一次能传输的数据位数（3 分）。

◦ 地址总线：用于传输内存地址信息，指明数据在内存中的存储位置，地址总线的位数决定了计算机的最大寻址空间（3 分）。

◦ 控制总线：用于传输控制信号，协调各部件之间的工作，如 CPU 对内存和 I/O 设备的读 / 写控制等（3 分）。

2. 总线的功能：总线是计算机系统中连接各个部件的公共通信线路，实现了各部件之间的数据传输、地址传递和控制信号传输，使计算机各部件能够协同工作，完成各种任务（4 分）。

3. 总线的性能指标：

◦ 带宽：指单位时间内总线上可传输的数据量，通常用 MB/s 或 GB/s 表示，带宽越高，数据传输速度越快（2 分）。

◦ 位宽：数据总线的位数，位宽越大，一次能传输的数据量越多（2 分）。

◦ 工作频率：总线的时钟频率，工作频率越高，总线传输数据的速度越快（2 分）。

4. 总线在计算机系统中的重要性：总线是计算机系统的重要组成部分，它的性能直接影响计算机系统的整体性能。高效的总线能够快速传输数据和控制信号，使 CPU、内存和 I/O 设备之间能够高效协作，提高计算机系统的运行速度和处理能力；若总线性能不佳，会成为系统性能瓶颈，限制计算机系统的发展（1 分）。