2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷十二-参考答案

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2023 版 13015《计算机系统原理》模拟试卷十二-参考答案一、单项选择题（每题 2 分，共 30 分）

1. 计算机硬件系统中，运算器的核心部件是（  ）

A. 累加器  B. 数据寄存器  C. 算术逻辑单元（ALU）  D. 状态寄存器

答案：C。算术逻辑单元（ALU）负责执行各种算术和逻辑运算，是运算器实现数据处理功能的核心。累加器用于暂存运算结果，数据寄存器存放操作数，状态寄存器记录运算结果的状态信息。

2. 二进制数 11001 与 1011 进行逻辑异或运算的结果是（  ）

A. 10010  B. 10110  C. 11110  D. 10000

答案：A。逻辑异或运算规则是对应位相同为 0，不同为 1。11001 与 1011 逐位进行异或运算，得到 10010。

3. 计算机系统中，用于存储 CPU 下一条要执行指令地址的寄存器是（  ）

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 CPU 下一条要执行指令的地址，保证程序按顺序执行，遇到跳转指令时 PC 值会改变。

4. 以下关于计算机系统中内存的说法，正确的是（  ）

A. 随机存取存储器（RAM）断电后数据不会丢失

B. 只读存储器（ROM）常用于存储 BIOS 程序

C. 内存的读写速度比外存慢

D. 动态随机存取存储器（DRAM）不需要刷新

答案：B。ROM 常用于存储 BIOS 程序，计算机启动时会读取其中的程序。RAM 断电后数据丢失；内存读写速度比外存快；DRAM 依靠电容存储数据，需要定期刷新来保持数据。

5. 计算机系统中，用于实现逻辑地址到物理地址转换的是（  ）

A. 页表  B. 段表  C. 快表（TLB）  D. 以上都有可能，取决于存储管理方式

答案：D。在分页存储管理中，通过页表实现逻辑页号到物理页号的转换；在分段存储管理中，利用段表完成逻辑段到物理内存的映射；快表（TLB）是一种高速缓存，用于加速地址转换，它可以与页表或段表配合使用。

6. 以下哪种进程调度算法会使长作业等待时间过长，不利于长作业的执行（  ）

A. 先来先服务（FCFS）  B. 时间片轮转  C. 短作业优先（SJF）  D. 高响应比优先

答案：C。短作业优先（SJF）调度算法优先调度预计运行时间短的作业，如果不断有短作业进入系统，长作业可能会长时间等待得不到调度。FCFS 按进程到达顺序调度，相对公平；时间片轮转每个进程轮流获得时间片；高响应比优先综合考虑等待时间和预计运行时间，相对公平。

7. 计算机系统中，中断请求信号是由（  ）发出的。

A. CPU  B. 内存  C. I/O 设备  D. 外存

答案：C。当 I/O 设备完成数据传输、出现故障等情况时，会向 CPU 发出中断请求信号，请求 CPU 进行处理。

8. 计算机执行指令时，操作数直接作为指令的一部分的寻址方式是（  ）

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，操作数直接包含在指令中，CPU 直接获取操作数，无需额外的地址计算。直接寻址操作数在内存，通过指令中的地址访问；寄存器寻址是操作数存放在寄存器；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. 流水线技术可以减少指令执行的总时间

B. 流水线技术不会出现结构冲突

C. 流水线的级数越多，指令执行的效率一定越高

D. 流水线技术通过增加硬件成本来提高指令执行速度

答案：D。流水线技术通过将指令执行过程划分为多个阶段并行执行，增加了硬件成本（如增加寄存器等）来提高指令执行速度。虽然能减少指令执行的平均时间，但不一定减少总时间；流水线会出现结构冲突、数据冲突和控制冲突；流水线级数并非越多指令执行效率就一定越高，级数过多会增加控制复杂度。

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. 文件的读写  D. 地址映射

答案：C。文件的读写属于文件管理功能，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；地址映射，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偶数个错误

B. 海明码可以检测并纠正一位错误

C. CRC 码常用于数据通信中的差错检测

D. 校验码通过增加冗余位来检测或纠正数据错误

答案：A。奇偶校验码只能检测奇数个错误，无法检测偶数个错误。海明码可以检测并纠正一位错误；CRC 码常用于数据通信差错检测；校验码的原理是增加冗余位来检测或纠正数据错误。

12. 计算机系统中，用于连接 CPU、内存和 I/O 设备，实现数据、地址和控制信号传输的是（  ）

A. 数据总线  B. 地址总线  C. 控制总线  D. 系统总线

答案：D。系统总线包含数据总线、地址总线和控制总线，用于连接 CPU、内存和 I/O 设备，实现数据、地址和控制信号的传输，使各部件协同工作。

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增加存储容量

B. 高速缓存（Cache）的命中率与程序的局部性原理无关

C. 虚拟存储器的容量受计算机地址结构和外存容量限制

D. 外存的读写速度比主存快

答案：C。虚拟存储器的容量受计算机地址结构和外存容量限制。存储体系层次结构目的是在存储容量、速度和成本间取得平衡，并非单纯增加容量；Cache 命中率与程序局部性原理密切相关；外存读写速度比主存慢。

14. 计算机系统中，用于衡量计算机运算速度的指标是（  ）

A. 内存容量  B. 硬盘容量  C. 主频  D. 显示器分辨率

答案：C。主频即 CPU 的时钟频率，是衡量计算机运算速度的重要指标。内存容量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，将高级语言源程序一次性翻译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一次性翻译成目标程序；解释是逐行解释执行高级语言程序；汇编是将汇编语言源程序转换为机器语言目标程序；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 45 转换为十进制数是______。

答案：37。计算方法为 4×8 + 5 = 37。

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，为了减少内存碎片，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、______和通道方式。

答案：DMA 方式

10. 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______。

答案：I/O 接口

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原理。

参考答案：控制器从程序计数器（PC）获取要执行指令的地址，根据该地址从内存读取指令并存入指令寄存器（IR）（3 分）。接着对指令进行译码，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）。然后根据译码结果产生一系列控制信号，发送给运算器、存储器、I/O 设备等部件，控制它们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，若遇到跳转指令，则修改 PC 的值为跳转目标地址，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器的实现原理及对多道程序运行的意义。

参考答案：

• 实现原理：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 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）。