2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷八-参考答案

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2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷八-参考答案一、单项选择题（每题 2 分，共 30 分）

1. 计算机系统中，CPU 能直接访问的存储器是（  ）

A. 硬盘  B. 光盘  C. 内存  D. U 盘

答案：C。内存直接与 CPU 相连，CPU 可直接访问其中的数据和指令；而硬盘、光盘、U 盘属于外部存储设备，需先将数据调入内存，CPU 才能访问。

2. 十进制数 12 转换为二进制数是（  ）

A. 1010  B. 1100  C. 1110  D. 1000

答案：B。使用除 2 取余法，12 除以 2 依次取余数，逆向排列得到 1100。

3. 计算机系统中，用于存储 CPU 当前正在执行的指令的寄存器是（  ）

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：B。指令寄存器用于存放当前正在执行的指令；程序计数器存放下一条要执行指令的地址；数据寄存器存放操作数；地址寄存器存放内存地址。

4. 以下关于计算机系统中 Cache 的说法，错误的是（  ）

A. Cache 的命中率与程序的局部性原理密切相关

B. Cache 的容量越大，命中率一定越高

C. Cache 是一种高速缓冲存储器，位于 CPU 和主存之间

D. 当 CPU 访问数据时，先在 Cache 中查找，若未命中再访问主存

答案：B。Cache 命中率与程序局部性原理紧密相关，且位于 CPU 和主存之间，CPU 先访问 Cache 。但 Cache 容量增大，命中率并非一定提高，还受程序访问模式等因素影响。

5. 计算机系统中，数据传输控制方式中，能实现 CPU 与 I/O 设备并行工作的是（  ）

A. 程序查询方式  B. 中断方式  C. 程序直接控制方式  D. 以上都不能

答案：B。中断方式下，I/O 设备完成任务后向 CPU 发中断请求，CPU 暂停当前任务处理中断，可实现 CPU 与 I/O 设备并行工作；程序查询和程序直接控制方式下，CPU 需不断查询设备状态，无法并行。

6. 以下哪种进程调度算法是按照时间片轮转的方式分配 CPU 时间（  ）

A. 优先级调度算法  B. 短作业优先调度算法  C. 时间片轮转调度算法  D. 先来先服务调度算法

答案：C。时间片轮转调度算法将 CPU 时间划分为固定时间片，就绪队列中的进程轮流获得时间片运行；优先级调度按优先级分配；短作业优先按作业预计运行时间；先来先服务按进程到达顺序。

7. 计算机系统中，中断向量是指（  ）

A. 中断服务程序的入口地址  B. 中断请求信号的编号

C. 中断屏蔽字  D. 中断优先级

答案：A。中断向量即中断服务程序的入口地址，CPU 根据中断向量找到对应服务程序处理中断。

8. 计算机执行指令时，操作数直接包含在指令中的寻址方式是（  ）

A. 直接寻址  B. 寄存器寻址  C. 立即寻址  D. 间接寻址

答案：C。立即寻址中，操作数直接作为指令的一部分；直接寻址操作数在内存，通过指令中的地址访问；寄存器寻址操作数在寄存器；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，正确的是（  ）

A. 流水线技术可以提高指令执行的吞吐量

B. 流水线技术不会出现控制相关问题

C. 流水线的级数越多，计算机的性能提升越显著

D. 流水线技术只适用于 CPU 的运算过程

答案：A。流水线技术将指令执行划分为多个阶段，各阶段并行执行，提高指令执行吞吐量；流水线会出现控制相关问题，如遇到跳转指令；流水线级数并非越多性能提升越显著，级数过多会增加控制复杂度；流水线技术不仅用于 CPU 运算，还用于其他部件协同工作。

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；存储管理主要负责内存分配、回收以及地址转换，实现内存的有效利用和管理。

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，并非多位错误；奇偶校验码可检测奇数个错误；CRC 码常用于数据通信差错检测；校验码通过增加冗余位实现错误检测或纠正。

12. 计算机系统中，用于连接多个外部设备，并实现设备选择和数据传输的部件是（  ）

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 接口连接多个外部设备，实现设备选择，协调数据传输；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. 存储体系中，速度最快的是外存

B. 主存的容量通常比 Cache 大

C. 虚拟存储器是一种实际存在的物理存储器

D. 存储体系的层次结构与计算机的性能无关

答案：B。主存容量通常比 Cache 大；存储体系中速度最快的是寄存器，外存速度最慢；虚拟存储器利用外存扩充内存，不是实际物理存储器；存储体系层次结构对计算机性能影响大，合理结构可提高性能。

14. 计算机系统中，用于衡量计算机运算速度的指标是（  ）

A. MIPS  B. 内存容量  C. 硬盘容量  D. 显示器分辨率

答案：A。MIPS（每秒百万条指令）用于衡量计算机运算速度；内存和硬盘容量是存储指标；显示器分辨率是显示相关指标。

15. 计算机系统中，将高级语言源程序转换为目标程序的过程称为（  ）

A. 编译  B. 解释  C. 汇编  D. 链接

答案：A。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；汇编是将汇编语言转换为机器语言；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 27 转换为十进制数是______。

答案：23。计算方法为 2×8 + 7 = 23。

2. 计算机系统中，用于暂存从内存读取的数据的寄存器是______。

答案：数据寄存器（DR）

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，______算法是优先调度预计运行时间最短的进程。

答案：短作业优先（SJF）

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，为了减少内存碎片，常采用______存储管理方式。

答案：分页（或分段，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、______、DMA 方式和通道方式。

答案：中断方式

10. 计算机系统中，用于连接 CPU、内存和 I/O 设备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. 简述计算机系统中控制器的工作过程。

参考答案：控制器的工作过程如下：首先，程序计数器（PC）指示要执行的指令地址，控制器根据该地址从内存中读取指令（3 分）。接着，将读取的指令存入指令寄存器（IR），并对指令进行译码，分析指令的操作码和操作数地址（3 分）。然后，根据译码结果，控制器产生一系列控制信号，控制运算器、存储器、I/O 设备等部件协同工作，完成指令规定的操作（3 分）。每执行完一条指令，PC 自动递增，指向下一条指令地址，重复上述过程，实现程序的顺序执行，若遇到跳转指令，则 PC 的值会被修改为跳转目标地址，改变程序执行流程（1 分）。

2. 说明计算机系统中虚拟存储器的工作原理及对多道程序运行的意义。

参考答案：

• 工作原理：虚拟存储器利用外存模拟内存，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）。

• 对多道程序运行的意义：扩大了程序可使用的地址空间，使多个程序能在有限的物理内存中同时运行（2 分）。提高了内存利用率，避免因内存不足导致部分程序无法运行，增强了系统的并发处理能力（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特点。

参考答案：

• 程序查询方式：CPU 通过程序不断查询 I/O 设备的状态，若设备就绪则进行数据传输。特点是 CPU 利用率低，因为在设备就绪前 CPU 一直处于等待状态，无法进行其他操作（4 分）。数据传输速度慢，适用于 I/O 设备较少且速度较慢的系统（2 分）。

• 中断方式：I/O 设备完成数据传输或出现其他事件时向 CPU 发出中断请求，CPU 暂停当前程序，转去处理中断事件。特点是 CPU 利用率比程序查询方式高，因为 CPU 无需一直查询设备状态（4 分）。数据传输速度较快，能在一定程度上实现 CPU 与 I/O 设备的并行工作，但仍需 CPU 频繁中断处理（2 分）。

四、论述题（20 分）

论述计算机系统中运算器的功能、组成部分及其在计算机执行指令过程中的作用。

参考答案：

1. 运算器的功能：运算器主要负责执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除等基本运算，用于处理数值数据（3 分）；逻辑运算包括与、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（3 分）。

2. 运算器的组成部分：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。ALU 是运算器的核心部件，负责具体的运算操作；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，为 ALU 运算提供数据；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（8 分）。

3. 在计算机执行指令过程中的作用：在指令执行过程中，首先从内存读取操作数到数据寄存器（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）。