2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷七-参考答案

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2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷七-参考答案一、单项选择题（每题 2 分，共 30 分）

1. 计算机系统中，能直接对硬件进行操作的语言是（  ）

A. 高级语言  B. 汇编语言  C. Java 语言  D. Python 语言

答案：B。汇编语言是一种面向机器的程序设计语言，它可以直接访问硬件资源，如寄存器、内存等，通过助记符来表示机器指令。而高级语言如 Java、Python 等，需要经过编译或解释才能转换为机器语言，间接操作硬件。

2. 二进制数 1101 与 1010 进行逻辑与运算的结果是（  ）

A. 1101  B. 1010  C. 1000  D. 0111

答案：C。逻辑与运算规则是对应位都为 1 时结果为 1，否则为 0。1101 与 1010 逐位进行与运算，得到 1000。

3. 计算机系统中，决定计算机指令执行顺序的是（  ）

A. 程序计数器  B. 指令寄存器  C. 状态寄存器  D. 数据寄存器

答案：A。程序计数器（PC）存储着下一条要执行指令的地址，它决定了计算机指令的执行顺序。每执行一条指令，PC 会自动递增指向下一条指令地址，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. 内存容量越大，计算机的运算速度一定越快

B. 内存是一种永久性存储设备

C. 内存分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）

D. 动态随机存取存储器（DRAM）不需要刷新

答案：C。内存分为 ROM 和 RAM，ROM 用于存储固定不变的程序和数据，如 BIOS 程序；RAM 用于存储当前运行的程序和数据，可随时读写。内存容量大有助于提高计算机性能，但不是决定运算速度的唯一因素。内存是易失性存储设备，断电数据丢失，DRAM 需要定期刷新来保持数据。

5. 计算机系统中，用于实现内存地址与磁盘地址转换的是（  ）

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导致 “饥饿” 现象（  ）

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：C。优先级调度算法中，如果不断有高优先级进程进入就绪队列，那么低优先级进程可能长时间得不到调度，产生 “饥饿” 现象。FCFS 按照进程到达顺序调度，不会产生饥饿；时间片轮转每个进程轮流获得时间片，也不会有饥饿问题；SJF 按预计运行时间调度，相对公平，一般不出现饥饿。

7. 计算机系统中，中断处理的正确顺序是（  ）

A. 中断请求、中断响应、中断处理、中断返回

B. 中断响应、中断请求、中断处理、中断返回

C. 中断请求、中断处理、中断响应、中断返回

D. 中断处理、中断请求、中断响应、中断返回

答案：A。首先 I/O 设备等发出中断请求，CPU 检测到请求且满足响应条件后进行中断响应，暂停当前程序，保存现场；然后转去执行中断服务程序进行中断处理；最后处理完毕，恢复现场，中断返回原程序继续执行。

8. 计算机系统中，数据传输控制方式中，数据传输效率最低的是（  ）

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

答案：A。程序查询方式下，CPU 不断查询 I/O 设备状态，在设备就绪前 CPU 一直处于等待状态，无法进行其他操作，数据传输效率最低。中断方式、DMA 方式和通道方式都能在一定程度上减少 CPU 等待时间，提高传输效率。

9. 计算机执行指令时，操作数的地址通过寄存器间接给出的寻址方式是（  ）

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 先从寄存器获取地址，再根据该地址访问内存得到操作数。直接寻址是操作数地址直接在指令中；寄存器寻址是操作数就在寄存器里；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的并行性

B. 流水线技术会增加硬件复杂度

C. 流水线技术中，各阶段的执行时间必须相等

D. 流水线技术可能会出现结构冲突

答案：C。流水线技术通过将指令执行过程划分为多个阶段，各阶段并行执行，提高指令执行并行性，但会增加硬件复杂度，也可能出现结构冲突、数据冲突和控制冲突。各阶段执行时间尽量相等，以提高流水线效率，但并非必须完全相等，可通过插入气泡等方式解决时间差异问题。

11. 计算机系统中，操作系统的文件管理功能不包括（  ）

A. 文件的创建与删除  B. 文件的读写操作  C. 文件的加密与解密  D. 文件的存储分配

答案：C。文件的加密与解密通常由专门的加密软件或应用程序实现，不属于操作系统文件管理的基本功能。操作系统的文件管理负责文件的创建、删除、读写操作以及存储分配，如为文件分配磁盘空间等。

12. 以下关于计算机系统中数据校验的说法，正确的是（  ）

A. 奇偶校验码可以检测并纠正多位错误

B. 海明码只能检测一位错误

C. CRC 码可以检测错误，但不能纠正错误

D. 循环冗余校验（CRC）码主要用于网络通信中的数据校验

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，在一定条件下也可纠正少量错误，且常用于网络通信中的数据校验，确保数据传输的准确性。

13. 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，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。

14. 以下关于计算机系统中存储体系的说法，错误的是（  ）

A. 存储体系的层次结构是为了平衡存储容量、速度和成本

B. 高速缓存（Cache）的命中率越高，计算机性能越好

C. 主存是计算机系统中速度最快的存储部件

D. 外存用于长期存储大量数据

答案：C。存储体系层次结构从寄存器、Cache、主存到外存，是为了平衡存储容量、速度和成本。Cache 命中率高可减少 CPU 访问主存次数，提高计算机性能。寄存器是速度最快的存储部件，主存速度次之，外存用于长期大量数据存储。

15. 计算机系统中，用于衡量计算机存储容量的单位是（  ）

A. 赫兹（Hz）  B. 字节（Byte）  C. 波特（Baud）  D. 比特率（bps）

答案：B。字节是计算机存储容量的基本单位，1 字节等于 8 位。赫兹是频率单位；波特是信号传输速率单位；比特率是指单位时间内传输的二进制位数，常用于衡量数据传输速度。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）

1. 计算机中，十六进制数 3A 转换为十进制数是______。

答案：58。计算方法为 3×16 + 10 = 58 （十六进制中 A 代表 10）。

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，静态随机存取存储器（SRAM）与动态随机存取存储器（DRAM）相比，______的集成度更高。

答案：DRAM

4. 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______。

答案：汇编

5. 进程调度算法中，______算法是将 CPU 时间分配给就绪队列中等待时间最长的进程。

答案：最高响应比优先（HRRN）（这里强调等待时间最长，与高响应比优先算法中响应比综合考虑等待时间和预计运行时间相符，也可根据具体教材定义，若定义等待时间最长为另外算法，以教材为准）

6. 计算机系统中，磁盘的访问时间主要由______、旋转延迟时间和数据传输时间组成。

答案：寻道时间

7. 中断处理过程中，CPU 在中断响应时会根据______找到对应的中断服务程序入口地址。

答案：中断向量表

8. 存储管理中，为了提高内存利用率，常采用______技术将内存和外存结合使用。

答案：虚拟存储

9. 计算机系统中，数据传输的控制方式除了程序查询方式、中断方式、DMA 方式外，还有______。

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. 简述计算机系统中运算器的组成及各部分功能。

参考答案：运算器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。

• ALU：是运算器的核心部件，负责执行各种算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非、异或），根据指令的操作码对输入的操作数进行相应运算（4 分）。

• 累加器：用于暂存运算结果，在算术运算中，累加器通常作为一个操作数来源，同时也用于存放运算的最终结果，方便后续指令使用（2 分）。

• 数据寄存器：用于存放从内存或其他部件读取的操作数，为 ALU 的运算提供数据输入（2 分）。

• 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，这些状态信息可用于后续指令的判断和控制程序流程（2 分）。

1. 说明计算机系统中虚拟存储技术的实现方式及优点。

参考答案：

• 实现方式：主要通过请求分页和请求分段两种方式实现。请求分页将内存和程序划分为固定大小的页，程序运行时，只将当前需要的页面调入内存，当访问的页面不在内存时，产生缺页中断，操作系统从外存调入相应页面并更新页表（3 分）。请求分段按程序逻辑功能划分段，同样只将当前需要的段调入内存，缺段时产生缺段中断，调入段并更新段表（3 分）。

• 优点：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；提高了内存利用率，避免因内存不足导致程序无法运行；多个程序可共享内存资源，提高系统并发处理能力（4 分）。

2. 简述计算机系统中 I/O 设备的分类及其特点，并举例说明。

参考答案：

• 输入设备：用于向计算机输入数据和指令。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。例如键盘，通过按键操作将字符信息转换为二进制编码输入计算机；鼠标通过移动和点击操作产生相应的电信号，转换为二进制数据输入计算机（3 分）。

• 输出设备：用于输出计算机处理的结果。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。例如显示器，将计算机输出的二进制图像数据转换为可见的图像显示出来；打印机将计算机的文本、图像数据转换为纸质文档输出（3 分）。

• 存储设备：兼具输入和输出功能。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。例如硬盘，既可以从硬盘读取数据到内存供 CPU 处理，也可以将 CPU 处理后的数据写入硬盘保存（4 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，以及如何提高总线性能。

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，如 32 位数据总线一次能传输 32 位二进制数据（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，如 32 位地址总线可寻址 2^32 个内存单元（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 / 写控制信号、中断请求和响应信号等（3 分）。

3. 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，如 CPU 通过总线从内存读取指令和数据，向 I/O 设备发送控制命令等（4 分）。

4. 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，如 USB 3.0 总线带宽可达 5Gbps （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，如 64 位数据总线比 32 位数据总线一次能传输更多数据（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，例如某些高速总线工作频率可达数 GHz （2 分）。

5. 提高总线性能的方法：

◦ 增加总线带宽：通过提高总线的工作频率或增加数据总线位宽来实现，如从 32 位数据总线升级到 64 位，或提高总线时钟频率（1 分）。

◦ 采用总线复用技术：同一组线在不同时间传输不同信号，如地址总线和数据总线复用，减少总线数量，提高总线利用率（1 分）。

◦ 优化总线仲裁机制：合理分配总线使用权，减少总线冲突，提高总线效率，如采用优先级仲裁、分布式仲裁等方式（1 分）。

◦ 使用高速总线标准：采用更先进的高速总线标准，如 PCI - Express 等，其具有更高的数据传输速率和更好的性能（1 分）。