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黑龙江2025自考[计算机科学与技术]计算机系统结构模拟题及答案

一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分）

1.在计算机系统中，Cache的作用是（）。

A.提高主存的容量

B.提高硬盘的读写速度

C.提高CPU与主存之间的数据传输效率

D.增强CPU的算术运算能力

2.采用总线互连方式的计算机系统中，总线的主要功能是（）。

A.存储程序

B.控制指令执行

C.传输数据和控制信号

D.处理中断请求

3.RISC指令集的特点不包括（）。

A.指令格式规整

B.指令执行时间固定

C.需要复杂的指令解码

D.指令数量较少

4.在多级Cache系统中，通常采用（）策略来提高缓存命中率。

A.直接映射

B.全相联映射

C.组相联映射

D.以上都是

5.硬件裁决方式解决总线仲裁问题的特点是（）。

A.优先级固定

B.响应时间慢

C.软件控制

D.实时性好

6.DMA方式传输数据时，CPU的状态为（）。

A.等待状态

B.执行状态

C.中断状态

D.停机状态

7.在流水线计算机中，解决数据冒险的方法不包括（）。

A.指令暂停

B.指令重排

C.数据旁路

D.指令缓存

8.计算机系统中，I/O接口的主要作用是（）。

A.存储数据

B.实现CPU与I/O设备之间的信息交换

C.控制设备状态

D.生成中断信号

9.在分布式存储系统中，数据一致性通常采用（）协议来保证。

A.RAID

B.Paxos

C.CAP

D.TCP

10.黑龙江地区某企业需要构建高性能计算系统，以下哪种拓扑结构最适合？（）

A.总线型

B.星型

C.网状型

D.树型

二、填空题（共10题，每题1分，共10分）

1.计算机系统的性能指标通常用__________和__________来衡量。

2.Cache与主存之间的地址映射方式主要有__________、__________和__________三种。

3.RISC指令集的特点是__________、__________和__________。

4.总线仲裁方式分为__________和__________两种。

5.DMA方式传输数据时，需要使用__________和__________。

6.流水线计算机中，常见的流水线冲突有__________、__________和__________。

7.I/O接口的基本功能包括__________、__________和__________。

8.分布式存储系统中，数据冗余通常采用__________或__________技术。

9.计算机系统的总线结构分为__________、__________和__________三级。

10.黑龙江某高校需要搭建一个并行计算平台，常用的并行处理架构有__________和__________。

三、简答题（共5题，每题4分，共20分）

1.简述Cache的工作原理及其作用。

2.比较直接映射、全相联映射和组相联映射的优缺点。

3.解释什么是总线仲裁，并说明硬件裁决和软件裁决的区别。

4.简述DMA方式传输数据的过程及其优缺点。

5.在分布式存储系统中，如何解决数据一致性问题？

四、计算题（共2题，每题10分，共20分）

1.某计算机系统的Cache采用组相联映射方式，Cache容量为64KB，每组4块，主存容量为512MB，主存与Cache之间的地址映射方式为4位组内全相联。若主存地址，求该地址在Cache中的映射组号及块号。

2.某计算机系统采用流水线技术，指令流水线分为取指、译码、执行、写回四个阶段，每个阶段耗时1ns。假设流水线启动后，连续执行100条指令，不考虑流水线冲突，求该系统的吞吐率和执行时间。

五、论述题（共1题，共20分）

结合黑龙江地区计算机产业发展现状，论述计算机系统结构设计在工业自动化领域的应用价值及发展趋势。

答案及解析

一、单项选择题答案及解析

1.C

解析：Cache的作用是提高CPU与主存之间的数据传输效率，通过将频繁访问的数据缓存在高速存储器中，减少主存访问次数，提升系统性能。

2.C

解析：总线的主要功能是传输数据和控制信号，连接计算机系统的各个部件，实现信息交换。

3.C

解析：RISC指令集的特点是指令格式规整、执行时间固定、指令数量较少，但不需要复杂的指令解码，因此C选项错误。

4.C

解析：组相联映射结合了直接映射和全相联映射的优点，可以提高缓存命中率，同时减少冲突。

5.A

解析：硬件裁决方式通过优先级固定解决总线仲裁问题，响应速度快，但灵活性较差。

6.A

解析：DMA方