2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷三-参考答案

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2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷三-参考答案一、单项选择题（每题 2 分，共 30 分）

1. 计算机系统中，能够直接与 CPU 进行数据交换的是（  ）

A. 硬盘  B. 光盘  C. 内存  D. U 盘

答案：C。内存直接与 CPU 相连，能快速进行数据交换，而硬盘、光盘、U 盘等外存需先将数据调入内存才能与 CPU 交换。

2. 以下关于补码的说法，错误的是（  ）

A. 正数的补码与原码相同

B. 负数的补码是其反码加 1

C. 补码可以简化加减法运算

D. 补码的最高位是符号位，0 表示负数，1 表示正数

答案：D。补码的最高位是符号位，0 表示正数，1 表示负数。A、B、C 选项关于补码的描述均正确。

3. 指令流水线技术的主要目的是（  ）

A. 提高 CPU 的时钟频率  B. 提高指令执行速度

C. 增加内存容量  D. 减少 CPU 的功耗

答案：B。指令流水线技术通过重叠执行指令，提高指令执行速度，使 CPU 在同一时间内可以处理多条指令的不同阶段。

4. 计算机系统中，存储管理的主要功能不包括（  ）

A. 内存分配  B. 内存回收  C. 内存扩充  D. 内存清理

答案：D。存储管理主要负责内存分配、回收以及通过虚拟内存等技术实现内存扩充，不涉及内存清理。

5. 若某计算机采用字节编址，内存地址为 20H 的存储单元中存放的数据为 3AH，则该数据的含义是（  ）

A. 3AH 是一个地址  B. 3AH 是一个指令

C. 3AH 是一个操作数  D. 无法确定，需结合上下文判断

答案：D。仅知道内存地址及存储的数据，无法确定该数据是地址、指令还是操作数，需结合程序上下文和指令类型来判断。

6. 以下哪种存储管理方式会产生内部碎片（  ）

A. 固定分区存储管理  B. 可变分区存储管理

C. 分页存储管理  D. 分段存储管理

答案：A。固定分区存储管理中，每个分区大小固定，当程序大小小于分区大小时，会产生内部碎片；可变分区存储管理产生外部碎片；分页存储管理的页内会产生少量内部碎片，但相对固定分区较少；分段存储管理主要产生外部碎片。

7. 计算机系统中，中断向量的作用是（  ）

A. 存放中断服务程序的入口地址  B. 存放中断屏蔽字

C. 存放中断优先级  D. 存放中断请求信号

答案：A。中断向量是中断服务程序的入口地址，CPU 根据中断向量找到相应的中断服务程序。

8. 以下关于 Cache 替换策略的说法，正确的是（  ）

A. 先进先出（FIFO）策略是将最近最久未使用的 Cache 块替换出去

B. 最近最少使用（LRU）策略是将最先进入 Cache 的块替换出去

C. 随机替换策略是随机选择一个 Cache 块进行替换

D. 最优替换策略是实际应用中最常用的策略

答案：C。FIFO 是将最先进入 Cache 的块替换出去；LRU 是将最近最久未使用的 Cache 块替换出去；最优替换策略虽理论上性能最佳，但由于无法预知未来访问情况，实际中难以实现，随机替换策略是随机选择一个 Cache 块进行替换。

9. 计算机系统中，用于控制和协调计算机各部件工作的部件是（  ）

A. 运算器  B. 控制器  C. 存储器  D. 输入输出设备

答案：B。控制器是计算机的指挥中心，负责控制和协调计算机各部件工作，使计算机按照预定的程序自动运行。

10. 以下关于虚拟存储器的叙述，错误的是（  ）

A. 虚拟存储器的容量可以大于物理内存

B. 虚拟存储器的实现需要硬件和软件的配合

C. 虚拟存储器的访问速度比物理内存快

D. 虚拟存储器的主要作用是解决内存不足的问题

答案：C。虚拟存储器利用硬盘空间扩充内存，其访问速度比物理内存慢；虚拟存储器容量可大于物理内存，实现需要硬件（如地址转换机制）和软件（操作系统的存储管理模块）配合，主要作用是解决内存不足问题。

11. 计算机执行指令时，首先需要将指令从内存读取到（  ）

A. 运算器  B. 控制器  C. 寄存器  D. Cache

答案：C。指令首先从内存读取到寄存器，再由控制器对指令进行译码和执行控制，运算器负责执行指令中的运算操作，Cache 是为了提高内存访问速度的高速缓存。

12. 以下哪种寻址方式的执行速度最快（  ）

A. 直接寻址  B. 寄存器寻址  C. 间接寻址  D. 相对寻址

答案：B。寄存器寻址直接从寄存器中获取操作数，无需访问内存，速度最快；直接寻址需访问内存获取操作数；间接寻址要多次访问内存获取操作数地址和操作数；相对寻址也需计算地址后访问内存，速度相对较慢。

13. 计算机系统中，对 I/O 设备的管理通常采用（  ）方式。

A. 程序直接控制  B. 中断驱动  C. DMA  D. 以上都是

答案：D。计算机系统对 I/O 设备管理有程序直接控制、中断驱动、DMA（直接内存访问）等方式，不同方式适用于不同场景和设备特性。

14. 若某计算机的字长为 16 位，其所能表示的最大无符号整数是（  ）

A. 65535  B. 32767  C. 65536  D. 32768

答案：A。16 位无符号整数，每位都表示数值，最大为 2 的 16 次方减 1，即 65535。

15. 计算机系统中，操作系统的文件管理模块主要负责（  ）

A. 文件的存储  B. 文件的检索  C. 文件的保护  D. 以上都是

答案：D。操作系统的文件管理模块负责文件的存储、检索、保护等，实现对文件的有效管理和使用。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）

1. 计算机中，将内存和外存有机结合起来使用的技术称为______。

答案：虚拟存储技术

2. 指令中的操作数可以是______、寄存器或内存单元。

答案：立即数

3. 计算机系统中，用于存储当前正在运行程序的内存区域称为______。

答案：主存（内存）

4. 磁盘访问时间由寻道时间、______和数据传输时间三部分组成。

答案：旋转延迟时间

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. 计算机的运算器中，用于暂存运算结果的寄存器是______。

答案：累加器（ACC）

7. 计算机系统中，地址转换是将______地址转换为物理地址。

答案：逻辑（虚拟）

8. 中断处理过程中，CPU 在响应中断前需要保存当前的______。

答案：程序状态字（PSW）和程序计数器（PC）的值

9. 存储管理中，页面置换算法的目标是减少______次数。

答案：页面置换（缺页）

10. 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、______和通道方式。

答案：DMA（直接内存访问）方式

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）

1. 简述分页存储管理和分段存储管理的区别。

参考答案：分页存储管理将内存划分为大小固定的页，程序也按页大小进行划分（2 分） ，地址空间是一维的，用户编程时无需考虑分页情况，对用户透明（2 分）。分页主要是为了提高内存利用率，减少内存碎片（2 分）。分段存储管理将程序按逻辑功能划分为段，段的大小不固定（2 分），地址空间是二维的，用户编程时需明确分段，如定义数据段、代码段等（2 分）。分段更符合用户编程习惯，便于程序的模块化设计和共享（2 分）。

2. 说明计算机中 I/O 接口的功能。

参考答案：I/O 接口具有以下功能：

• 数据缓冲：协调 CPU 与 I/O 设备速度不匹配问题，通过设置数据缓冲寄存器，暂存数据（3 分）。

• 信号电平转换：将 CPU 的信号电平转换为 I/O 设备能接受的电平，反之亦然，确保两者通信正常（2 分）。

• 地址译码：识别 CPU 发来的地址信号，确定要访问的 I/O 设备（2 分）。

• 命令解释：将 CPU 的控制命令转换为 I/O 设备能理解的操作命令，控制设备工作（2 分）。

• 设备选择：根据地址译码结果，选择相应的 I/O 设备进行数据传输（1 分）。

1. 简述计算机系统中流水线技术的特点及存在的问题。

参考答案：流水线技术特点：

• 提高指令执行速度：通过将指令执行过程划分为多个阶段，各阶段重叠执行，使 CPU 在单位时间内执行更多指令（3 分）。

• 提高资源利用率：各功能部件在流水线中轮流使用，减少部件空闲时间（2 分）。

• 具有时序性：流水线各阶段有严格的时间约束，需保证每个阶段在规定时间内完成操作（2 分）。

存在问题：

• 结构相关：当多条指令在同一时刻争用同一资源时会发生冲突，如同时访问内存（1 分）。

• 数据相关：后续指令需要用到前面指令的执行结果，而结果尚未产生时会导致流水线停顿（1 分）。

• 控制相关：如遇到转移指令，需要重新取指，会使流水线断流（1 分）。

四、论述题（20 分）

论述计算机系统中存储管理的主要功能及其实现方式。

参考答案：计算机系统中存储管理主要有以下功能及其实现方式：

1. 内存分配与回收：

◦ 功能：为进程分配内存空间，当进程结束时回收其占用的内存（2 分）。

◦ 实现方式：

▪ 固定分区分配：将内存划分为若干个固定大小的分区，每个分区可装入一个进程。优点是实现简单，缺点是会产生内部碎片，内存利用率低（3 分）。

▪ 可变分区分配：根据进程实际需求动态划分内存分区，分区大小随进程变化。优点是减少内部碎片，缺点是会产生外部碎片，需要进行紧凑操作来合并碎片（3 分）。

▪ 分页存储管理：将内存和进程都划分为固定大小的页，通过页表实现逻辑页号到物理页号的映射，可有效减少内存碎片，提高内存利用率（3 分）。

▪ 分段存储管理：按程序逻辑功能划分段，通过段表实现逻辑段到物理内存的映射，便于程序模块化和共享，但会产生外部碎片（3 分）。

2. 内存扩充：

◦ 功能：通过虚拟存储技术，利用外存空间扩充内存，使进程能在比实际内存更大的地址空间中运行（2 分）。

◦ 实现方式：

▪ 请求分页存储管理：在分页存储管理基础上，只有当进程访问的页面不在内存时，才将该页面从外存调入内存，实现了虚拟内存（2 分）。

▪ 请求分段存储管理：类似请求分页，当进程访问的段不在内存时，将段从外存调入，实现段式虚拟内存（2 分）。