2025年西北工业大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷及答案.docxVIP

2025年西北工业大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题

1.在计算机内部，信息通常以二进制形式表示，这主要是因为二进制具有()。

A.易于物理实现

B.运算简单

C.简单的编码方式

D.以上都是

2.采用补码表示法时，进行加减运算非常方便，其原因是()。

A.可以统一加减运算的逻辑电路

B.负数表示直观

C.避免了符号位处理

D.以上都是

3.在计算机的存储系统中，Cache的作用是()。

A.提高主存的容量

B.提高主存的读写速度

C.提高辅存的容量

D.实现数据压缩

4.指令系统中，寻址方式的设计主要影响()。

A.指令的执行时间

B.指令的长度

C.CPU的复杂度

D.以上都是

5.在典型的CPU结构中，运算器（ALU）的主要功能是()。

A.存储程序指令

B.发出控制信号

C.进行算术逻辑运算

D.管理存储器

6.采用直接映射方式将主存块映射到Cache时，每个主存块只能映射到Cache的()。

A.一个特定行

B.任意一行

C.多个行

D.以上都不是

7.在CPU和主存之间增加Cache的主要目的是()。

A.增加主存容量

B.提高系统总体性能

C.降低主存成本

D.简化CPU设计

8.总线系统中，数据总线的作用是()。

A.用于CPU与存储器之间传输控制信号

B.用于CPU与I/O设备之间传输控制信号

C.用于CPU与存储器之间传输数据

D.用于CPU与I/O设备之间传输数据

9.中断是指()。

A.CPU执行指令的过程被外部事件打断

B.CPU执行指令的过程被内部错误打断

C.程序设计中的循环结构

D.子程序调用

10.RISC（精简指令集计算机）的特点通常不包括()。

A.指令格式规整

B.指令执行时间固定

C.指令种类繁多

D.需要复杂的指令译码

二、简答题

1.简述计算机存储器层次结构的设计原理及其主要目的。

2.什么是Cache的命中率？影响Cache命中率的因素有哪些？

3.指令执行过程通常包含哪些主要阶段？

4.简述总线争用仲裁的基本概念。

5.什么是定点数？什么是浮点数？简述它们的主要区别。

三、计算题

1.设某计算机的存储器字长为16位，采用补码表示法。若主存地址空间为256K，Cache容量为16K，采用直接映射方式，每个主存块大小为16字节，每个Cache块大小也为16字节。当CPU访问主存地址`A=0000101101010010`（十六进制）时，请计算（假设不考虑写分配和替换）：（1）该地址对应的主存块号是多少？（2）该地址对应的Cache块号是多少？（3）如果该Cache块在Cache中命中，请给出Cache中的地址。

2.某计算机总线宽度为32位，时钟频率为50MHz。假设在一个总线周期内，完成一次读操作需要3个时钟周期，完成一次写操作需要4个时钟周期。若Cache命中率为90%，主存访问时间为100ns，总线传输延迟为10ns。请计算（1）CPU直接访问主存的平均访问时间；（2）考虑Cache后的CPU平均访问时间。

四、综合应用题

已知某计算机的CPU主频为2GHz，执行一条指令平均需要4个时钟周期。该CPU通过一个总线宽度为32位、时钟频率为50MHz的总线访问主存。主存访问采用统一编址，主存地址空间为4GB。假设Cache命中率为95%，未命中时需要访问主存。若CPU执行某程序时，共进行了1千万次主存访问，其中90%是读操作，10%是写操作。请计算（1）执行该程序大约需要多少时间？（2）假设未命中时，访问主存的时间是命中时的5倍，请重新计算执行该程序大约需要多少时间？请说明计算过程中涉及的关键参数及其含义。

试卷答案

一、选择题

1.D

2.A

3.B

4.D

5.C

6.A

7.B

8.C

9.A

10.C

二、简答题

1.解析思路:首先回答存储器层次结构是为了解决什么问题（速度、成本、容量矛盾）。然后回答层次结构通常如何划分（高速缓存-主存-辅存）。最后解释设计原理（利用程序访问的局部性原理，将速度、成本、容量不同