【软考系统架构设计师】计算机组成原理与体系结构章节习题集
【计算机组成原理章节习题集第01题：绿色】
01.RISC指令系统的特点包括（）
①指令数量少
②寻址方式多
③指令格式种类少
④指令长度固定
A.123
B.124
C.134
D.234
解答：答案选择C。
| 指令系统类型 | 指令 | 寻址方式 | 实现方式 | 其他 |
|---|---|---|---|---|
| RISC | 数量少 | 试用频率接近，定长格式，操作寄存器，只有Load/Store操作内存 | 支持方式少 | 增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，适合采用流水线 |
| CISC | 数量多，使用频率差别大，可变长格式 | 支持多种 | 微程序控制技术（微码） | 研制周期长 |
【计算机组成原理章节习题集第02题：绿色】
02.为了解决CPU与主存速度不匹配的问题，通常采用的方法是（）
A.采用速度更快的主存
B.在CPU和贮存之间插入少量的高速缓冲存储器
C.在CPU周期中插入等待周期
D.扩大主存的容量
解答：答案选择B。
| 定义 | 说明 |
|---|---|
| 时间局部性 | 程序中某条指令一旦执行，不久以后该指令可能还会继续执行，典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作 |
| 空间局部性 | 一旦程序访问了某个内存单元，不久以后其附近的存储单元也将被访问 |
| 工作集理论 | 运行时被频繁访问的页面集合 |
【计算机组成原理章节习题集第03题：绿色】
03.在嵌入式系统设计时，下面几种存储结构中对程序员透明的是（）
A.高速缓存
B.磁盘存储器
C.内存
D.Flash缓存
解答：答案选择A。
这里的透明就是不可见，无法操控。
【计算机组成原理章节习题集第04题：绿色】
04.若用256K*8bit的存储器芯片，构成地址40000000H到400FFFFFH，且按字节编址的内存区域，则需要（）片芯片。
A.4
B.8
C.16
D.32
解答：答案选择A。
256K等于2的18次方；
400FFFFFH-40000000H+1=100000H=2的20次方；
2的20次方8bit / 2的18次方 8bit=4；
存储单元个数=最大地址-最小地址+1
总容量=存储单元个数编址内容；
总容量=单位芯片容量芯片片数；
【计算机组成原理章节习题集第05题：绿色】
05.假设磁盘块与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间为16us，由缓冲区送至用户区的时间是5us，在用户区内系统对每块数据的处理时间为1us。da若用户需要将大小为10个磁盘块的Doc1文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么采用单缓冲区需要花费的时间为（）us；采用双缓冲区需要花费的时间为（）us。
A.160
B.161
C.166
D.211
解答：答案选择D｜C。
【计算机组成原理章节习题集第06题：红色】
06.在嵌入式操作系统中，板级支持包BSP作为对硬件的抽象，实现了（）
A.硬件无关性，操作系统无关性
B.硬件有关性，操作系统有关性
C.硬件无关性，操作系统有关性
D.硬件有关性，操作系统无关性
解答：答案选择B。
板级支持包也称为硬件抽象层HAL，一般包含相关底层硬件的初始化，数据的输入输出操作，硬件设备的配置等功能，它主要的特点有以下两个：
- 硬件相关性
因为嵌入式实时系统的硬件环境具有内容相关性，而作为上层软件与硬件平台之间的接口，BSP需要为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。 - 操作系统相关性
不同的操作系统具有各自的软件层次结构，因此不同的操作系统具有特定的硬件接口形式。
【计算机组成原理章节习题集第07题：绿色】
07.某计算机系统采用4级流水线结构执行命令，设每条指令的执行由取指令（2Δt），分析指令（1Δt），取操作数（3Δt），运算并保存结果（2Δt），并分别用4个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为（）；若连续向流水线输入5条指令，则该流水线的加速比为（）。
A.1Δt
B.1/2Δt
C.1/3Δt
D.1/8Δt
》
A.1:1
B.2:1
C.8:3
D.3:8
解答：答案选择C｜B。
最大吞吐率为流水线执行周期的倒数。
加速比：顺序执行时间比上流水线执行时间。
流水线执行时间=流水线建立时间+（指令条数-1）*流水线周期；
流水线的吞吐率是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。
TP = 指令条数 / 流水线执行时间
【计算机组成原理章节习题集第08题：黄色】
08.以下关于总线的叙述中，正确的是（）
A.串行总线适合于近距离高速数据传输，但线间窜扰会导致速率受限
B.并行总线适合于长距离数据传输，易提高时钟通信频率来实现高速数据传输。
C.单总线结构在一个总线上适应不同种类的设备，设计复杂导致性能降低
D.半双工总线只能在一个方向上传输信息
解答：答案选择C。
- 半双工是指A能发信号给B，B也能发信号给A，但这两个过程不能同时进行。
- 全双工比半双工又进了一步，在A给B发信号的同时，B也可以给A发信号，这两个过程可以同时进行互不影响。
- 串行总线适宜长距离传输数据。 但串行总线有半双工、全双工之分，全双工是一条线发一条线收。
- 串行总线适合于长距离高速数据传输，并行总线适合于短距离数据传输。
- 总线分为数据总线，地址总线，控制总线
| 总线分类 | 说明 |
|---|---|
| 总线 | 同一时刻仅允许一个设备发送，但允许多个设备接收。所以总线是半双工模式 |
| 数据总线 | 在CPU和RAM之间来回传送需要处理或者需要存储的数据 |
| 地址总线 | 用来指定在RAM之中存储数据的地址 |
| 控制总线 | 将微处理器控制单元的信号，传送到周边设备 |
【计算机组成原理章节习题集第09题：绿色】
09.CPU的频率有主频，倍频和外频，某处理器的外频是200MHZ，倍频是13，该款处理器的主频是（）
A.2.6GHz
B.1300MHz
C.15.38MHz
D.200MHz
解答：答案选择A。
- 主频=倍频*外频；所谓外频就是外部频率，指的是系统总线频率；
- 倍频的全称是倍频系数，它是CPU主频和外频之间的相对比例关系。它的作用是使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU倍数可以通过倍频来提升。
【计算机组成原理章节习题集第10题：红色】
10.循环冗余效验码CRC是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，该校验方法中，使用多项式除法（摸2除法）运算后的余数为校验字段。若数据信息为n位，则将其左移k位以后，被长度为k+1位的生成多项式相除，所得k位余数即构成k个校验位，构成n+k位编码。若数据信息为1100，生成多项式为X3+X+1（即1011），则CRC编码是（）
A.1100010
B.1011010
C.1100011
D.1011110
解答：答案选择A。
- 摸2除法:在做除法运算过程中不计其进位的一种除法；两者相同则为真，两者不同则为假，它其实就是异或运算。
- 已经信息位和生成多项式后的运算步骤；
- 生成多项式-系数-除数
- 生成多项式=最高次幂作为余数的个数
- 利用摸2除法算出余数；
- 最终结果：信息位+余数；
【计算机组成原理章节习题集第11题：黄色】
11.已知数据信息为16位，最少应附加（）位校验位，以实现海明码纠错。
A.4
B.5
C.6
D.7
解答：答案选择B。
- 海明码校验可以捡错也可以纠错。CRC校验码可以捡错，但是不能纠错。
- 它在有效的信息位中加入了几个校验位形成海明码，使码距比较均匀的拉大，并把海明码的每个二进制位分配到几个奇偶校验组中。当某一位出错后，就会引起有关的几个校验位的值发生变化，这不但可以发现错误，还能指出错误的位置，为自动纠错提供了依据。
| 概念 | 说明 |
|---|---|
| 奇校验 | 整个校验码（有效信息位和校验位）中1的个数为奇数 |
| 偶校验 | 整个校验码（有效信息位和校验位）中1的个数为偶数 |
| 奇偶校验 | 可以检查出1位的错误，但是不可以纠错 |
【计算机组成原理章节习题集第12题：绿色】
12.在磁盘调度管理中，应先进行移臂调度，再进行旋转调度。假设磁盘移动臂位于21号柱面上，进程的请求序列如下表所示。如果采用最短移臂调度算法，那么系统的响应序列应为（ ）。
A.②⑧③④⑤①⑦⑥⑨
B.②③⑧④⑥⑨①⑤⑦
C.①②③④⑤⑥⑦⑧⑨
D.②⑧③⑤⑦①④⑥⑨
解答：答案选择B。
- 磁盘调度算法有FCFS先来先服务和最短寻到时间优先算法。
- 应先进行移臂（对应“柱面”）调度，再进行旋转（对应“磁头、扇区”）调度。由表可知①⑤⑦在17柱面（21-17=4），②③⑧在23柱面（23-21=2），④⑥在32柱面（32-21=9）。因此按最短移臂算法，应该是23柱面、17柱面、32柱面、38柱面，只有D选项满足。
【计算机组成原理章节习题集第13题：黄色】
13.某磁盘磁头从一个磁道移至另一个磁道需要10ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms和2ms，则读取一个100块的文件需要（ ） ms的时间。
A.10200
B.11000
C.11200
D.20200
解答：答案选择D。
- 磁道：某块磁盘从内到外一圈圈的同心圆；
- 扇区：磁盘某一方向上的块；
- 步骤：首先在垂直方向上寻道，然后旋转磁头找到扇区。
- 存取时间=寻道时间+等待时间（平均定位时间+转动延迟）
- 寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间
- 等待时间：为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间；
- 平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间；
读取一个连续数据需要的时间包括移动时间、旋转延迟时间和传输时间三个部分，总时间花为（1010）+100+2=202ms。一次读取一个100块的文件需要的时间为202100=20200ms。
【计算机组成原理章节习题集第14题：黄色】
14.目前处理器市场中存在CPU和DSP两种类型处理器，分别用于不同场景，这两种处理器具有不同的体系结构，DSP采用（ ）。
A.冯.诺伊曼结构
B.哈佛结构
C.FPGA结构
D.与GPU相同结构
解答：答案选择B。
编程DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器，为了达到快速进行数字信号处理的目的，DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构：
- 哈佛结构。
DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问，每个存储器独立编址，独立访问。这种安排将处理器的数据吞吐率加倍，更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC指令。
在哈佛结构中，由于程序和数据存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠运行。 - 冯诺依曼结构
也叫做普林特斯结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器和并在一起的存储器结构。
它一般用在PC处理器上，指令和数据存储器和并在一起；指令和数据通过相同的数据总线传输；
哈佛结构的特点有：有较高的数据吞吐率，可以并行读取；它有四条总线分别是指令和数据的地址总线和数据总线。即程序存储器和数据存储器分别是不同的独立的存储器。
【计算机组成原理章节习题集第15题：红色】
15.嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，一般可分为嵌入式微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和片上系统（SOC）。以下叙述中，错误的是（ ）。
A.MPU在安全性和可靠性等方面进行增强，适用于运算量较大的智能系统
B.MCU典型代表是单片机，体积小从而使功耗和成本下降
C.DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，适合数字信号处理
D.SOC是一个有专用目标的集成电路，其中包括完整系统并有嵌入式软件的全部内容
解答：答案选择D。考察嵌入式系统开发与设计。
| 嵌入式概念 | 别称 | 说明 |
|---|---|---|
| DSP芯片 | 数字信号处理器 | 是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法 |
| Soc | 片上系统 | 它是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键的部件都集成在一块芯片上，同时它也是一个微小型的系统，如果说中央处理器是大脑，那么Soc就是包括大脑，心脏，眼睛和手的系统 |
| MPU | 微机的中央处理器 | 是构成微机的核心部件，也可以说是微机的心脏，它起到控制整个微型计算机的作用，产生控制信号对相应的部件进行控制，并执行相应的操作 |
| MCU | 微控制单元，单片机 | 它把CPU的频率和规格做适当的缩减，并将内存，计数器，USB，AD转换，UART，PLC，DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同的组合控制 |
【计算机组成原理章节习题集第16题：绿色】
16.以下关于嵌入式系统开发的叙述，正确的是（ ）。
A.宿主机与目标机之间只需要建立逻辑连接
B.宿主机与目标机之间只能采用串口通信方式
C.在宿主机上必须釆用交叉编译器来生成目标机的可执行代码
D.调试器与被调试程序必、须安装在同一台机器上
解答：答案选择C。考察交叉编译环境
在嵌入式系统开发中，由于嵌入式设备不具备足够的处理器能力和存储空间，程序开发一般用PC （宿主机）来完成，然后将可执行文件下载到嵌入式系统（目标机）中运行。 当宿主机与目标机的机器指令不同时，就需要交叉工具链（指编译、汇编、链接等一整套工具）。
宿主机系统：交叉编译器，交叉链接器，调试器；
目标机系统：调试监视器，调试代理，链接装载器，动态装载器；
目标代码：ELF，COFF，调试信息；
嵌入式系统初始化过程
1.片级初始化
完成嵌入式微处理器的初始化，包括嵌入式微处理器的核心寄存器和核心控制器，嵌入式微处理器核心工作模式，嵌入式微处理器的局部总线模式。
这是一个纯硬件的初始化过程，它把嵌入式微处理器从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
2.板级初始化
完成嵌入式微处理器以外的其他硬件的初始化。另外还需设置某些软件大数据结构和参数，为其后的系统机初始化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬件两部分在内的初始化过程
3.系统级初始化
该初始化过程以软件初始化为主。主要进行操作系统的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系统，由操作系统完成余下的初始化工作。包括加载和硬件无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他操作系统软件模块。最后操作系统创建应用程序环境，并将控制权交给应用程序的入口。