2022考研853计算机专业基础综合《计算机组成原理》复习笔记及考研真题题库

计算机系统概论

一、计算机的分类

1电子模拟计算机

模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。

2电子数字计算机

(1)概述

电子数字计算机是用数字来表示数量的大小，其特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。

(2)分类

①专用计算机

专用计算机是针对某一任务设计的计算机。

②通用计算机

通用计算机分类及区别如图1-1所示。

图1-1　多核机、单片机、PC机、服务器、大型机、超级计算机之间的区别

3电子模拟计算机与电子数字计算机的区别

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电子模拟计算机与电子数字计算机的主要区别如表1-1所示。

表1-1　电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别

二、计算机的发展简史

1计算机的五代变化

①电子管计算机

②晶体管计算机

③中小规模集成电路计算机

④大规模和超大规模集成电路计算机

⑤巨大规模集成电路计算机

2计算机的性能指标

描述计算机性能的指标如表1-2所示

表1-2　计算机性能指标

三、计算机的硬件

1硬件组成要素

数字计算机的主要组成部分可以表示为如图1-2所示。

图1-2　数字计算机的主要组成结构

2运算器

运算器示意图如图1-3所示。运算器的主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算，也可以进行逻辑运算，因此通常称为ALU(算术逻辑运算部件)，其运算方式为二进制。

图1-3　运算器结构示意图

考研真题题库

一、选择题

1下列关于冯·诺依曼结构计算机基本思想的叙述中，错误的是(　　)。[2019年408统考]【更多考研专业课内容，可转识库学习网】

A．程序的功能都通过中央处理器执行指令实现

B．指令和数据都用二进制表示，形式上无差别

C．指令按地址访问，数据都在指令中直接给出

D．程序执行前，指令和数据需预先存放在存储器中

【答案】C查看答案

【解析】根据冯·诺依曼体系结构的基本思想可知，所有的数据和指令序列都是以二进制形式存放在存储器中，计算机根据周期来区分指令和数据，因此数据是从存储器读取而非在指令中给出，因此C项是错误的。

2下列有关处理器时钟脉冲信号的叙述中，错误的是(　　)。[2019年408统考]

A．时钟脉冲信号由机器脉冲源发出的脉冲信号经整形和分频后形成

B．时钟脉冲信号的宽度称为时钟周期，时钟周期的倒数为机器主频

C．时钟周期以相邻状态单元间组合逻辑电路的最大延迟为基准确定

D．处理器总是在每来一个时钟脉冲信号时就开始执行一条新的指令

【答案】D查看答案

【解析】计算机完成一条指令的时间称为指令周期，而一条指令通常是由几个时钟周期组成的，因此计算机不可能每来一个时钟脉冲就执行一个新指令，所以D项是错误的。

3某指令功能为R[r2]←R[r1]+M[R[r0]]，其两个源操作数分别采用寄存器、寄存器间接寻址方式。对于下列给定部件，该指令在取数及执行过程中需要用到的是(　　)。[2019年408统考]

Ⅰ．通用寄存器组(GPRs)

Ⅱ．算术逻辑单元(ALU)

Ⅲ．存储器(Memory)

Ⅳ．指令译码器(ID)

A．仅Ⅰ、Ⅱ

B．仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

C．仅Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

D．仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ

【答案】B查看答案

【解析】一条指令的执行过程为取指令、分析指令、执行指令。题目中的指令用到了寄存器和寄存器间接寻址，因此该指令在取数过程中一定会被使用到，同时寄存器间接寻址在取数阶段一定会使用存储器，最后进行加操作时一定会用到算数逻辑单元，指令译码器是属于分析指令阶段，在取数和执行指令阶段之前，因此该指令在取数及执行过程中需要用到的是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。

4假定一台计算机采用3通道存储器总线，配套的内存条型号为DDR3-1333，即内存条所接插的存储器总线的工作频率为1333MHz、总线宽度为64位，则存储器总线的总带宽大约是(　　)[2019年408统考]

A．10.66GB/s

B．32GB/s

C．64GB/s

D．96GB/s

【答案】B查看答案

【解析】首先总线的宽度为64bit，即8字节(Byte)，则采用三通道的存储器总线的总带宽为

8×1333×3=31.992≈32GB/s

5下列关于磁盘存储器的叙述中，错误的是(　　)。[2019年408统考]

A．磁盘的格式化容量比非格式化容量小

B．扇区中包含数据、地址和校验等信息

C．磁盘存储器的最小读写单位为一个字节

D．磁盘存储器由磁盘控制器、磁盘驱动器和盘片组成

【答案】C查看答案

【解析】磁盘存储器可以读到的最小单位不是字节，而是一个比特(bit)，C项是错误的。

6某设备以中断方式与CPU进行数据交换，CPU主频为1GHz，设备接口中的数据缓冲寄存器为32位，设备的数据传输率为50KB/s。若每次中断开销(包括中断响应和中断处理)为1000个时钟周期，则CPU用于该设备输入/输出的时间占整个CPU时间的百分比最多是(　　)。[2019年408统考]

A．1.25%

B．2.5%

C．5%

D．12.5%

【答案】A查看答案

【解析】假设该设备一直处于与CPU进行数据交换的状态，而数据缓冲寄存器为32位，设备的传输率为50KB/s，即400000bit/s，则缓存器存满需要32/400000=8×10-5秒，而每次中断开销为1000个时钟周期，主频为1GHz，则1000个时钟周期为1×10-6秒，所以CPU用于设备输入输出时间即中断处理时间为

[1×10-6/(8×10-5)]×100%=1.25%

7冯·诺依曼结构计算机中数据采用二进制编码表示，其主要原因是(　　)。[2018年408统考]

Ⅰ．二进制的运算规则简单

Ⅱ．制造两个稳态的物理器件较容易

Ⅲ．便于用逻辑门电路实现算术运算

A．仅Ⅰ、Ⅱ

B．仅Ⅰ、Ⅲ

C．仅Ⅱ、Ⅲ

D．Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ

【答案】D查看答案

【解析】冯·诺依曼结构计算机中数据采用二进制编码表示的原因有：①技术实现简单，即制造两个稳态的物理器件较容易；②适合逻辑运算，便于用逻辑门电路实现算术运算；③简化运算规则，提高运算速度。因此Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ都是其采用二进制的原因。