计算机组成原理期末试题

计算机组成原理期末试题

一、选择题（每题10分，共60分）

1.定义中央处理器(CPU)主要负责的功能是： A. 存储

数据 B. 控制系统操作 C. 输入和输出数据 D. 传输数据

2.计算机的存储器层次结构由小到大排序为： A. 寄存器、高速缓存、内存、硬盘 B. 高速缓存、寄存器、内存、硬盘C. 寄存器、内存、高速缓存、硬盘D. 内存、寄存器、高速缓存、硬盘

3.地址总线的作用是： A. 控制指令和数据的传输 B.

控制I/O设备的读写 C. 传输数据和地址的信息 D. 连接

CPU和主存储器

4.CPU的主要功能不包括： A. 指令解码 B. 数据计算 C. 存储数据 D. 控制系统操作

5.指令周期是指： A. 一条指令的执行时间 B. CPU完

成一次操作的时间 C. 指令在存储器中的存储时间 D. CPU

从一个状态转换到另一个状态所需的时间

6.浮点数的存储方式包括以下哪些？ A. 十进制 B. 二进制 C. 八进制 D. 十六进制

二、简答题（每题20分，共60分）

1.请简要描述冯·诺伊曼体系结构的特点和优势。

冯·诺伊曼体系结构是计算机体系结构的基础，它的主要特点和优势如下：

–存储程序：冯·诺伊曼体系结构中，指令和数

据都存储在同一个存储器中，并且使用相同的编码方式，这使得程序和数据可以共享同一存储空间，提高了存储器的利用效率。

–指令流水线：冯·诺伊曼体系结构中的CPU采

用指令流水线的方式执行指令，即将指令的执行过程拆分为多个阶段，每个阶段并行执行，从而提高了

CPU的工作效率。

–存储器层次结构：冯·诺伊曼体系结构支持多

级存储器层次结构，包括高速缓存、内存和外部存储器，通过将常用的数据和指令保存在高速缓存中，可以加快CPU的访问速度。

–程序控制：冯·诺伊曼体系结构中的CPU通过

解析并执行存储在存储器中的指令，实现对计算机系

统的控制和操作。

2.请简要描述指令周期和机器周期的概念，并说明它

们的区别。

–指令周期：指令周期是指完成一条指令的时间，在冯·诺伊曼体系结构中，一条指令的执行包括取指

令、译码、执行、访存、写回等阶段，这些阶段构成

了指令周期。指令周期是衡量计算机工作效率的重要

指标。

–机器周期：机器周期是指CPU执行一个最基

本的操作所需要的时间，通常是一个时钟周期的长度。

在现代计算机中，时钟周期是一个固定的时间单位，

CPU所有的操作都是在时钟周期内完成的。机器周期

决定了计算机的运行速度。

–区别：指令周期是针对一条指令的执行时间来

计算的，而机器周期是针对CPU执行的基本操作来

计算的。指令周期是相对较长的时间单位，涉及多个

阶段的指令执行过程；机器周期是较短的时间单位，

是计算机操作的最小单位。指令周期是由多个机器周期组成的，一个指令周期包含多个机器周期。

3.请简要描述浮点数的存储方式，并举例说明。

浮点数是一种用于表示带有小数部分的实数的数值表示方法。它的存储方式遵循IEEE 754标准，主要包括符号位、阶码和尾数。

–符号位：用来表示浮点数的正负，其中0表示正数，1表示负数。

–阶码：用来表示浮点数的指数部分，通过移动小数点的位置来改变浮点数的大小。

–尾数：用来表示浮点数的小数部分，通常是一个二进制小数。

举例说明：

假设我们有一个浮点数0.75，使用32位的浮点数表示方法，其中1位表示符号位，8位表示阶码，23位表示尾数。0.75的二进制表示是0.11，因此尾数为0.11，阶码为0（表示0的二进制为00000000），符号位为0（表

示正数）。将这些信息按照浮点数的存储方式组合起来，就得到了对应的浮点数表示：0 01111111

10000000000000000000000。

三、编程题（40分）

编写程序实现将一个二进制文件转换为十六进制文件的功能。

import binascii

def binary_to_hex(input_file, output_file): with open(input_file, 'rb') as f_in:

with open(output_file, 'w') as f_out:

while True:

data = f_in.read(1024)

if not data:

break

hex_data = binascii.hexlify(data). decode()

f_out.write(hex_data)

以上是一个用Python编写的将二进制文件转换为十六进制文件的函数。该函数使用了binascii模块来进行二进制和十六进制的转换操作。函数接受两个参数，input_file为输入的二进制文件路径，output_file为输出的十六进制文件路径。函数将会读取输入文件中的数据，将其转换为十六进制格式，并写

入到输出文件中。在程序运行过程中，如果输入文件已经读取完毕，则退出循环。

使用该函数可以方便地将一个二进制文件转换为十六进制文件，使得数据的表示更加清晰和易于读取。

四、总结

计算机组成原理是计算机专业中非常重要的一门课程，它主要介绍了计算机硬件的基本原理和组成结构。本文针对计算机组成原理期末试题，包括选择题、简答题和编程题进行了详细的讨论。

选择题部分主要考察了对计算机组成原理相关概念的理解和记忆，如CPU的功能、存储器层次结构、地址总线的作用等。简答题部分涵盖了冯·诺伊曼体系结构、指令周期和机器周期的概念以及浮点数的存储方式。在编程题部分，我们编写了一个用Python实现的二进制文件转换为十六进制文件的函数。

通过参与这些试题的解答，我们不仅对计算机组成原理的相关知识有了更深入的理解，还提高了问题解决能力和编程能力。计算机组成原理是计算机科学与技术系列课程中的核心课