2025年河南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年河南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（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填入括号内）

1.计算机系统中，负责执行指令和进行数据加工处理的部分是（）。

A.存储器

B.运算器

C.控制器

D.输入/输出设备

2.在计算机中，采用补码表示法的主要目的是（）。

A.符合人们的习惯

B.简化加减运算电路

C.节省存储空间

D.方便逻辑运算

3.一个8位的无符号二进制数能表示的最大十进制数是（）。

A.255

B.256

C.128

D.127

4.在下列寻址方式中，寻址速度最快的是（）。

A.立即寻址

B.直接寻址

C.间接寻址

D.寄存器寻址

5.CPU的主要性能指标通常由（）决定。

A.主频和字长

B.内存容量和硬盘容量

C.显示器分辨率和打印机类型

D.操作系统版本和应用软件

6.计算机中的Cache是为了解决（）之间速度不匹配而引入的高速存储器。

A.运算器和控制器

B.CPU和主存

C.主存和辅存

D.输入设备和输出设备

7.在Cache命中时，CPU访问数据的速度主要取决于（）。

A.主存的速度

B.Cache的速度

C.磁盘的速度

D.总线的速度

8.采用直接映射方式时，主存地址需要分成（）部分。

A.1

B.2

C.3

D.4

9.在指令流水线中，造成流水线“气泡”或“stalls”的主要原因是（）。

A.数据相关

B.控制相关

C.结构相关

D.以上都是

10.总线根据传输的信息类型可以分为（）。

A.数据总线、地址总线、控制总线

B.内部总线、外部总线

C.同步总线、异步总线

D.片内总线、片外总线

二、填空题（每空2分，共30分。请将答案填入横线处）

1.计算机硬件系统的五大基本部件是运算器、控制器、______、输入设备和输出设备。

2.一个字节（Byte）由______位二进制位组成。

3.十进制数15转换为二进制数是______。

4.带符号数的原码、反码和补码表示方式中，能进行加减运算的是______码。

5.CPU中的程序计数器（PC）用于存放下一条将要执行的指令的______。

6.指令系统中的操作码字段规定了CPU要执行的______。

7.Cache与主存之间的地址映射方式主要有直接映射、______映射和组相联映射。

8.Cache未命中时，需要访问主存，此时Cache的命中率（HitRate）为______。

9.CPU的时钟周期是构成机器指令执行过程的最小时间单位，也称为______。

10.在CPU的数据通路中，用于暂存运算结果或中间数据的部件是______。

11.总线宽度（BusWidth）通常指总线的______位数。

12.计算机系统的层次结构从内到外依次是微程序级、______级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级。

三、简答题（每小题5分，共20分）

1.简述原码、补码和反码表示法的区别。

2.简述CPU执行一条指令大致需要经过哪些阶段。

3.简述高速缓存（Cache）的工作原理及其主要作用。

4.什么是总线？总线传输过程中涉及哪些主要信号？

四、计算题（每小题10分，共30分）

1.已知某计算机的Cache容量为16KB，块大小为64字节，主存容量为256MB。若主存地址为十六进制F1A8H，采用直接映射方式访问Cache。请计算主存块号、Cache块号，并判断是否命中Cache（假设Cache初始化为全未命中状态），若未命中，请给出对应的替换情况（假设采用随机替换算法）。

2.将十进制数-27转换为8位二进制补码表示。

3.假设某CPU的时钟频率为2GHz，一条简单指令的执行需要4个时钟周期。请问该指令的执行速度（以执行时间表示）是多少？如果采用流水线技术，流水线段数为5段，每段延迟相同，且流水线调度优化后（允许重叠），请问执行100条这样的指令大约需要多少时间？

五、综合题（15分）

假设某计算机采用单总线结构，总线宽度为