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计算机体系结构期末考试试卷及答案

一、选择题（每题2分，共20分）

1.计算机体系结构的定义是：

A.硬件和软件的集合

B.硬件和操作系统的集合

C.计算机的内部结构和工作方式

D.计算机的软件和硬件接口

2.以下哪个不是计算机体系结构的层次结构：

A.硬件层

B.指令集架构层

C.操作系统层

D.编译器层

3.RISC（精简指令集计算机）的主要特点是：

A.指令数量少

B.指令复杂

C.执行速度快

D.所有选项都正确

4.在下列哪种情况下，流水线会遭遇数据冒险：

A.数据前递

B.数据相关

C.控制冒险

D.数据旁路

5.Cache的作用是：

A.提高存储器的速度

B.提高存储器的容量

C.减少存储器的功耗

D.提高存储器的可靠性

二、填空题（每题2分，共20分）

6.冯·诺依曼体系结构主要由______、______、______、______组成。

7.在计算机体系结构中，指令集分为______和______两大类。

8.五级流水线的每个阶段的操作分别是______、______、______、______、______。

9.为了提高Cache的命中率，常用的映射方式有______、______、______。

10.虚拟存储器的作用是______、______。

三、简答题（每题10分，共30分）

11.简述流水线技术的基本原理和优点。

12.简述Cache的作用和Cache缺失的处理方式。

13.简述指令集架构的基本概念及其对计算机体系结构的影响。

计算机体系结构期末考试答案

一、选择题

1.C

2.D

3.D

4.B

5.A

二、填空题

6.运算器、控制器、存储器、输入输出设备

7.复杂指令集（CISC）、精简指令集（RISC）

8.取指、译码、执行、访存、写回

9.直接映射、组相联映射、全相联映射

10.扩大存储器容量、提高存储器访问速度

三、简答题

11.流水线技术的基本原理是将指令的执行过程分解为多个阶段，每个阶段由不同的硬件单元完成，使得多个指令可以同时在各个阶段上并行执行，从而提高CPU的执行效率。优点包括：提高指令吞吐率、降低CPU功耗、简化硬件设计等。

12.Cache的作用是提高存储器的访问速度。Cache缺失的处理方式主要有两种：直接访问主存储器、采用替换策略（如LRU、FIFO等）。

13.指令集架构是指计算机硬件和软件之间的接口，它定义了计算机的指令集、寄存器集、数据类型和数据表示等。指令集架构对计算机体系结构的影响主要体现在：决定了计算机的性能、功耗、可靠性等；影响了软件的编写和优化；为硬件设计和改进提供了依据。