计算机学科专业基础综合组成原理计算机系统概述数据的表示和运算一.docx
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计算机学科专业基础综合组成原理计算机系统概述数据的表示和运算一
计算机学科专业基础综合组成原理-计算机系统概述、数据的表示和运算
（一）
（总分：
149.98，做题时间：
90分钟）
一、{{B}}单项选择题{{/B}}（总题数：
35，分数：
70.00）
1.冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是______。
∙A.采用存储程序原理
∙B.控制流驱动方式
∙C.按地址访问并顺序执行指令
∙D.存储器按内容选择地址
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]总结见下表。
冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点
按地址访问并顺序执行指令
最根本特征
采用存储程序原理
基本工作方式
控制流驱动方式
D选项属于干扰选项。
2.有些计算机将一部分软件永远地存于ROM（只读存储器）中，称为______。
∙A.硬件
∙B.软件
∙C.固件
∙D.辅助存储器
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
3.以下说法错误的是______。
∙A.硬盘是外部设备
∙B.软件的功能与硬件的功能在逻辑上是等效的
∙C.硬件实现的功能一般比软件实现具有更高的执行速度
∙D.软件的功能不能用硬件取代
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]输入/输出设备以及外部存储设备都属于外部设备，故A正确；在知识点讲解中讲过，软件和硬件是可以相互转换的，都可以完成指定的功能，只不过硬件实现的速度比软件更快，例如，用硬件可以直接进行乘法运算，而用软件（也就是程序）需要加法和移位来实现，故B、C正确。
4.下列描述中，正确的是______。
∙A.控制器能理解、解释并执行所有指令以及存储结果
∙B.所有数据运算都在CPU的控制器中完成
∙C.ALU可存放运算结果
∙D.输入、输出装置以及外界的辅助存储器称为外部设备
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]A选项错在存储结果，运算结果应该存储在存储装置，而不是控制器；所有运算应该在运算器中完成，故B选项错误；ALU属于组合逻辑电路，没有记忆功能，故没有存储功能，运算结果应该存放在通用寄存器中。
5.完整的计算机系统应该包括______。
∙A.运算器、存储器、控制器
∙B.外部设备和主机
∙C.主机和应用程序
∙D.主机、外部设备、配套的软件系统
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]完整的计算机系统应该包括五大部件加配套的软件系统。
A选项其实就是主机，少了外部设备和软件系统；B选项五大部件齐全，缺少了软件系统；C选项缺少了外部设备。
6.CPU中不包括______。
∙A.操作码译码器
∙B.指令寄存器
∙C.地址译码器
∙D.通用寄存器
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]地址译码器在存储器中，而CPU不包含存储器，故选C。
7.在计算机系统中，表明系统运行状态的部件是______。
∙A.程序计数器
∙B.指令寄存器
∙C.程序状态字
∙D.累加寄存器
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]程序状态字（PSW）是计算机系统的核心部件，属于控制器的一部分。
PSW用来存放两类信息：
1）当前指令执行结果的各种状态信息，如有无进位、有无溢出、结果正负、结果是否为零、奇偶标志位等。
2）存放控制信息，如允许中断等。
有些机器中将PSW称为标志寄存器（FlagRegister,FR）。
8.指令寄存器的位数取决于______。
∙A.存储器的容量
∙B.指令字长
∙C.机器字长
∙D.存储字长
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]指令寄存器是用来存放当前正在执行的指令，因此指令寄存器的位数取决于指令字长。
9.计算机中______负责指令译码。
∙A.算术逻辑单元
∙B.控制单元（或者操作码译码器）
∙C.存储器译码电路
∙D.输入/输出移码电路
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]控制器基本结构中详细介绍过。
10.在下列部件中，CPU存取速度由慢到快的排列顺序正确的是______。
∙A.外存、主存、Cache、寄存器
∙B.外存、主存、寄存器、Cache
∙C.外存、Cache、寄存器、主存
∙D.主存、Cache、寄存器、外存
（分数：
2.00）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]一般来讲，容量越小的部件价格越昂贵，价格越昂贵速度就越快。
容量从小到大的排列顺序：
寄存器、Cache、主存、外存，因此速度由慢到快的排列顺序：
外存、主存、Cache、寄存器。
11.存放当前执行指令的寄存器是______，存放欲执行指令地址的寄存器是程序计数器（PC）。
∙A.程序计数器（PC）
∙B.数据寄存器（MDR）
∙C.指令寄存器（IR）
∙D.地址寄存器（MAR）
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]PC用来存放欲执行指令的地址；IR用来存放当前执行指令；MDR用来暂时存放从存储器中取出的数据和待写入的数据；MAR用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
12.计算机硬件能够直接识别的语言是______。
∙A.高级语言
∙B.自然语言
∙C.汇编语言
∙D.机器语言
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]计算机硬件能够直接识别的语言只有机器语言，故选D。
13.计算机执行最快的语言是______。
∙A.汇编语言
∙B.C语言
∙C.机器语言
∙D.Java语言
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]在计算机中，“母语”就是机器语言。
如果要执行其他语言，则需要翻译程序先翻译一遍才能执行，速度会降低，故选C。
14.只有当程序要执行时，它才会去将源程序翻译成机器语言，而且一次只能读取、翻译并执行源程序中的一行语句，此程序称为______。
∙A.目标程序
∙B.编译程序
∙C.解释程序
∙D.汇编程序
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]知识点讲解中讲了这么一句话：
“用嘴来解释，用手来编译”。
口译只能听一句翻一句，因此选择C。
15.32位的个人计算机中，一个字节由______位组成。
∙A.4
∙B.8
∙C.16
∙D.32
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]不管个人计算机是多少位，一个字节都是由8位组成，这个是规定，是不可改变的。
16.______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。
∙A.存储器
∙B.运算器
∙C.用户
∙D.控制器
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]控制器可根据不同的周期（取指周期或者执行周期）来区分该地址的存储单元存储的是数据还是指令。
17.CPU中的译码器主要用于______。
∙A.地址译码
∙B.指令译码
∙C.数据译码
∙D.控制信号译码
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]CPU中的译码器主要用于指令译码，地址译码由存储器中的地址译码器完成，数据和控制信号不需要译码。
18.计算机系统采用层次化结构组成系统，从最上层的最终用户到最底层的计算机硬件，其层次化构成为______。
∙A.高级语言机器—操作系统机器—汇编语言机器—传统机器—微程序系统
∙B.高级语言机器—操作系统机器—传统机器—汇编语言机器—微程序系统
∙C.高级语言机器—汇编语言机器—操作系统机器—传统机器—微程序系统
∙D.高级语言机器—汇编语言机器—传统机器—操作系统机器—微程序系统
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
19.下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是______。
Ⅰ．提高CPU时钟频率Ⅱ．优化数据通路结构Ⅲ．对程序进行编译优化
∙A.仅Ⅰ、Ⅱ
∙B.仅Ⅰ、Ⅲ
∙C.仅Ⅱ、Ⅲ
∙D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]“优化”一般指对性能的提高，自然会使得计算机在执行程序时的用时缩短。
从理论上来讲，程序执行时间=程序指令数×每条指令时钟（CPI）×时钟周期T，提高时钟频率可以缩短时钟周期；编译优化可能减少程序的指令数或者优化指令结构；优化数据通路结构有可能减少指令时钟。
20.假设基准程序A在某计算机上的运行时间为100s，其中90s为CPU时间，其余为I/O时间。
若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则运行基准程序A所耗费的时间是______。
∙A.55s
∙B.60s
∙C.65s
∙D.70s
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]首先，需要计算CPU速度提高之后的CPU时间，即90/（1+50%）=60s，而I/O时间为10s是不变的，所以运行基准程序A所耗费的时间是60s+10s=70s。
21.某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。
指令类型
所占比例
CPI
A
50%
2
B
20%
3
C
10%
4
D
20%
5
该机的MIPS数是______。
∙A.100
∙B.200
∙C.400
∙D.600
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]首先，可以算得基准程序的CPI=2×0.5+3×0.2+4×0.1+5×0.2=3；因为MIPS为每秒可执行的百万条指令数，为了方便计算可以将计算机的主频1.2GHz转换为1200MHz，于是得到该机器的MIPS为1200/3=400。
22.下列数中最小的为______。
∙A.（101001）2
∙B.（2000）3
∙C.（52）7
∙D.（2E）16
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]不同进制比较大小需要一个参照物，一般取十进制。
A选项中的（101001）2对应十进制41；B选项是三进制，对应十进制2×33+0×32+0×31+0×30=54。
同理，C选项对应十进制37；D选项对应十进制46。
23.下列关于进制的说法中正确的是______。
Ⅰ．任何二进制整数都可用十进制表示Ⅱ．任何二进制小数都可用十进制表示
Ⅲ．任何十进制整数都可用二进制表示Ⅳ．任何十进制小数都可用二进制表示
∙A.Ⅰ、Ⅲ
∙B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
∙C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
∙D.Ⅱ、Ⅳ
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]在计算机中，小数和整数不一样，整数可以连续地表示，但小数是离散的，因此并不是每一个十进制小数都可以用二进制来表示，故只有Ⅳ是错误的。
24.为了表示无符号十进制整数，下列哪些是合法的8421BCD码?
______
Ⅰ．01111001Ⅱ．11010110
Ⅲ．00001100Ⅳ．10000101
∙A.Ⅰ、Ⅱ
∙B.Ⅱ、Ⅲ
∙C.Ⅰ、Ⅳ
∙D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]考生应该稍微注意一下BCD码，可能出概念题。
在8421BCD码中，1010～1111是不使用的，故Ⅱ、Ⅲ都是不合法的BCD码。
25.常用的（n，k）海明码中，冗余位的位数为______。
∙A.n+k
∙B.n-k
∙C.n
∙D.k
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]（n，k）海明码是指其数据位为k位，校验位（或称冗余位）为n-k位，数据编码共n位。
26.信息序列16位，若构成能纠正一位错、发现两位错的海明码，至少需要加______位校验位。
∙A.4
∙B.5
∙C.6
∙D.7
（分数：
2.00）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]假设需要加r位的校验位，则r必须满足不等式2r≥16+1+r，解得r至少为5。
但r=5只能纠正一位错误（这个可根据海明码的定义得知）。
若要发现两位错误，则需要再增加一位校验位，故至少需要加6位校验位。
27.假设有7位信息码0110101，则低位增设偶校验位后的代码和低位增设奇校验位后的代码分别为______。
∙A.0110101001101010
∙B.0110101001101011
∙C.0110101101101010
∙D.0110101101101011
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]只要清楚奇偶校验码的简单概念即可回答。
假设有n位信息位，偶校验就是配置后的n+1位代码中“1”的个数为偶数；奇校验就是配置后的n+1位代码中“1”的个数为奇数。
28.假设在网络中传送采用偶校验码，当收到的数据位为10101010时，则可以得出结论______。
∙A.传送过程中未出错
∙B.出现偶数位错
∙C.出现奇数位错
∙D.未出错或出现偶数位错
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]如果采用偶校验码，当收到的数据位为偶数个1时，此时可能未出错，也可能出现偶数位错误；同理，如果采用奇校验码，当收到的数据位为奇数个1时，此时可能未出错，也可能出现偶数位错误，故选D。
29.下列编码中，能检测出所有长度小于或等于校验位（检测位）长度的突发错的校验码是______。
∙A.循环冗余校验码
∙B.海明码
∙C.奇校验码
∙D.偶校验码
（分数：
2.00）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]循环冗余校验码进行检错的重要特性：
1）具有r检测位的多项式能够检测出所有长度小于或等于r的突发错误。
2）长度大于r+1的错误逃脱的概率是1/2r。
30.计算机中表示地址时，采用______。
∙A.原码
∙B.补码
∙C.移码
∙D.无符号数
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]由于地址都是正数，肯定不需要浪费1bit来表示符号位，故采取无符号数来表示内存的地址，故选D。
31.假设编译器规定int和short类型长度分别为32位和16位，若有下列C语言语句：
unsignedshortx=65530;
unsignedinty=x;
得到y的机器数为______。
∙A.00007FFAIH
∙B.0000FFFAH
∙C.FFFF7FFAH
∙D.FFFFFFFAH
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]考查以下两个知识点。
1）怎么快速地将65530转换成十六进制?
这里主要考查考生的一个逆向思维过程。
考生应该记住对于16位无符号整数的最大值为65535（216-1），其十六进制为FFFFH，那么就可以很轻松地得到65530的十六进制为FFFAH（F-5=A）。
2）无符号短整型转换成无符号整型只需在高位补0即可。
所以，最终得到y的机器数为0000FFFAH。
32.在整数定点机中，下列说法正确的是______。
∙A.原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1
∙B.3种机器数均可表示-1
∙C.原码和补码不能表示-1，反码可以表示-1
∙D.都不能表示-1
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]首先考生需要看清楚题目，不然会误选A；题目说的是在{{U}}整数定点机{{/U}}，那肯定是原码、补码、反码都可以表示-1，故选B。
如果此题说的是在小数定点机，则应该选A。
33.下列说法正确的是______。
∙A.当机器采用补码表示时，0有两种编码方式
∙B.当机器采用原码表示时，0有两种编码方式
∙C.当机器采用反码表示时，0有一种编码方式
∙D.无论机器数采用何种码表示，0都有两种编码方式
（分数：
2.00）
A.
B. √
C.
D.
解析：
34.假设机器字长为16位，用定点补码小数表示时，一个字所能表示的范围是______。
∙A.0～（1-2-15）
∙B.-（1-2-15）～（1-2-15）
∙C.-1～1
∙D.-1～（1-2-15）
（分数：
2.00）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]在小数定点机中，若采用补码表示，则0的编码是唯一的，因此补码可以比原码和反码多表示一个-1，至于为什么，已经在前面知识点中很详细地讲解过了。
另外，假设机器字长为n位，不管原码、补码、反码，上限都是1-2-（n-1）。
35.4位机器内的数值代码，它所能表示的十进制真值为______。
∙A.15
∙B.-1
∙C.-16
∙D.以上三者均可能
（分数：
2.00）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]题目的意思很清楚，4位均为数值位，说明不包含符号位，也就是说为无符号数，故可以排除负数的可能。
4位机器内的数值代码表示范围为0～15。
二、{{B}}综合应用题{{/B}}（总题数：
1，分数：
80.00）
设有主频24MHz的CPU，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟周期组成，试求：
（分数：
79.98）
（1）.机器的工作速度。
（分数：
13.33）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：
（主频为24MHz的意思是每秒中包含24M个时钟周期，又因为执行一条指令需要4个时钟周期，故机器每秒可以执行的指令数为24M/4=6M条（600万条）。
）
解析：
（2）.假如每个指令周期中有一个是访存周期，需插入两个时钟周期的等待时间，求机器的工作速度。
（分数：
13.33）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：
（插入两个时钟周期，即执行每条指令需要6个时钟周期，故机器每秒可以执行的指令数为24M/6=4M条，即400万条。
）
解析：
（3）.用一个时钟频率为40MHz的处理器执行标准测试程序，它所包含的混合指令数和响应所需的时钟周期见下表。
试求出有效的CPI、MIPS速率和程序的执行时间（假设有N条指令）。
{{B}}表测试程序包含的混合指令数和响应所需的时钟周期{{/B}}
指令类型
CPI
指令混合比
算术和逻辑
1
60%
高速缓存命中的访存
2
18%
转移
4
12%
高速缓存失效的访存
8
10%
（分数：
13.33）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：
（CPI即执行一条指令所需的时钟周期数。
本标准测试程序共包含4种指令，那么CPI就是这4种指令的数学期望，故
CPI=1×60%+2×18%+4×12%+8×10%=2.24
MIPS即每秒执行百万条指令数。
已知处理器的时钟频率为40MHz，即每秒包含40M个时钟周期，故
MIPS=40/CPI=40/2.24≈17.9
程序执行时间自然就等于程序包含的指令数×CPI×时钟周期的长度，故
程序执行时间=N×2.24×1/40MHz=5.6N×10-8s）
解析：
（4）.已知有效信息位为1100，试用生成多项式G（x）=1011将其编成CRC码。
（分数：
13.33）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：
（有效信息M（x）=1100=x3+x2，可知n=4。
G（x）=1011=x3+x+1。
由于G（x）为k+1位，可知k=3。
故将有效信息左移3位后再被G（x）模2除，即
M（x）·x3=1100000=x6+x5
[*]
因此M（x）·x3+R（x）=1100000+010=1100010即为CRC码。
总的信息位为7位，有效信息位为4位，冗余位（检测位）为3位，上述1100010码又称为（7，4）码。
）
解析：
（5）.写出一个定点8位字长的二进制数在下列情况中所能表示的真值（数值）范围：
1）不带符号数表示。
2）原码表示。
3）补码表示。
4）反码表示。
5）移码表示。
（分数：
13.33）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：
（此题考查各种机器数的表示范围：
1）不带符号数表示范围：
0～255。
2）原码表示：
-127～+127。
3）补码表示：
-128～+127。
4）反码表示：
-127～+127。
5）移码表示：
-128～+127。
）
解析：
（6）.设浮点数字长为16位，其中阶码5位（含一位阶符），尾数11位（含一位数符），将十进制数+13/128写成二进制定点数和浮点数，并分别写出它在定点机和浮点机中的机器数形式。
（分数：
13.33）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：
（假设x=+13/128
其二进制形式可以表示为：
x=0.0001101000。
定点数表示：
x=0.0001101000。
浮点数规格化表示：
x=0.1101000000×2-11
定点机中：
[x]原=[x]补=[x]反=0.0001101000。
浮点机中：
[x]原=1,0011;0.1101000000。
[x]补=1,1101;0.1101000000。
[x]反=1,1100;0.1101000
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