1.2　典型題（含歷年真題）詳解

一、單項選擇題

1計算機硬件能夠直接執行的是（　　）。[2015年聯考真題]

Ⅰ．機器語言程序

Ⅱ．匯編語言程序

Ⅲ．硬件描述語言程序

A．僅Ⅰ

B．僅Ⅰ、Ⅱ

C．僅Ⅰ、Ⅲ

D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

【答案】A

【解析】機器語言是計算機唯一可以直接執行的語言。匯編語言屬于低級語言，但其源程必須要翻譯成目標程序成為機器語言程序后才能被直接執行。硬件描述語言是電子系統硬件行為描述、結構描述、數據流描述的語言。

2程序P在機器M上的執行時間是20秒，編譯優化后，P執行的指令數減少到原來的70%，而CPI增加到原來的1.2倍，則P在M上的執行時間是（　　）。[2014年聯考真題]

A．8.4秒

B．11.7秒

C．14秒

D．16.8秒

【答案】D

【解析】設程序P有i條指令，則編譯優化前，CPI₀＝20/i。編譯優化后，指令條數為i*70%，CPI＝1.2*20/i，因而編譯優化后，P在M上的執行時間＝i*70%*1.2*20/i＝16.8秒。

3某計算機主頻為1.2GHz，其指令分為4類，它們在基準程序中所占比例及CPI如下表所示。

該機的MIPS數是（　　）。[2013年聯考真題]

A．100

B．200

C．400

D．600

【答案】C

【解析】基準程序的CPI＝2*0.5＋3*0.2＋4*0.1＋5*0.2＝3。計算機的主頻為1.2GHz，為1200MHz，該機器的MIPS為1200/3＝400。

4假定基準程序A在某計算機上的運行時間為100秒，其中90秒為CPU時間，其余為I/O時間。若CPU速度提高50%，I/O速度不變，則運行基準程序A所耗費的時間是（　　）。[2012年聯考真題]

A．55秒

B．60秒

C．65秒

D．70秒

【答案】D

【解析】CPU速度提高50%，即CPU性能提高比為1.5，改進之后的CPU運行時間＝90÷1.5＝60秒。I/O速度不變，仍維持10秒，所以運行基準程序A所耗費的時間為70秒。

5現代電子數字計算機中的信息以二進制表示，是因為（　　）。

A．信息處理方便

B．物理器件性能決定

C．運算速度快

D．節約元件

【答案】B

【解析】計算機的存儲器件和運算器件都是基于二極管的，二極管有兩種穩定的狀態。所以計算機的邏輯是建立在二進制基礎上的。表示信息自然要用二進制。ACD三項，都與此無關。

6微型計算機的發展以（　?。┘夹g為標志。

A．操作系統

B．微處理器

C．磁盤

D．軟件

【答案】B

【解析】微型計算機的發展是以微處理器的技術為標志的。

7用于科學計算的計算機中，標志系統性能的主要參數是（　?。?。

A．主時鐘頻率

B．主存容量

C．MFLOPS

D．MIPS

【答案】C

【解析】AB兩項，所指參數越大越有利于提高系統性能，但是并不是標志性能的主要參數，不同頻率或者主存容量的計算機如果運行不同的程序，得到的性能并不一定是高頻率或大主存的就一定好。D項，MIPS是每秒執行百萬條指令條數，是用來描述一般的計算機系統性能的。MFLOPS（每秒執行百萬條浮點指令條數）用來描述計算機浮點性能，而用于科學計算的計算機主要就是看浮點的性能。

8下列（　?。┦邱T諾依曼機工作方式的基本特點。

A．多指令流單數據流

B．按地址訪問并順序執行指令

C．堆棧操作

D．存儲器按內容選擇地址

【答案】B

【解析】A項，是不存在的機器。B項，是對“存儲程序”的闡述，是馮諾依曼機工作方式的基本特點。C項，與題干無關。D項，是相連存儲器的特點。

9下列說法正確的是（　?。?。

Ⅰ．在微型計算機的廣泛應用中，會計電算化屬于科學計算方面的應用

Ⅱ．決定計算機計算精度的主要技術是計算機的字長

Ⅲ．計算機“運算速度”指標的含義是每秒鐘能執行多少條操作系統的命令

Ⅳ．利用大規模集成電路技術把計算機的運算部件和控制部件做在一塊集成電路芯片上，這樣的一塊芯片叫單片機

A．Ⅰ、Ⅲ

B．Ⅱ、Ⅳ

C．Ⅱ

D．Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ

【答案】C

【解析】會計電算化屬于計算機數據處理方面的應用，Ⅰ錯誤。Ⅱ顯然正確。計算機“運算速度”指標的含義是每秒鐘能執行多少條指令，Ⅲ錯誤。利用大規模集成電路技術把計算機的運算部件和控制部件做在一塊集成電路芯片上，這樣集成的芯片稱為CPU，Ⅳ錯誤。

二、綜合題

1某計算機的CPU主頻為500MHz，CPI為5（即執行每條指令平均需要5個時鐘周期）。假定某外設的數據傳輸率為0.5MB/s，采用中斷方式與主機進行數據傳送，以32位為傳輸單位，對應的中斷服務程序包含18條指令，中斷服務的其他開銷相當于2條指令的執行時間。請回答下列問題，要求給出計算過程。

（1）在中斷方式下，CPU用于該外設I/O的時間占整個CPU時間的百分比是多少？

（2）當該外設的數據傳輸率達到5MB/s時，改用DMA方式傳送數據。假定每次DMA傳送塊大小為5000B，且DMA預處理和后處理的總開銷為500個時鐘周期，則CPU用于該外設I/O時間占整個CPU時間的百分比是多少？（假設DMA與CPU之間沒有訪存沖突）[2009年聯考真題]

解：（1）已知主頻為500MHz，則時鐘周期＝1÷500MHz＝2ns，因為CPI＝5，所以每條指令平均5×2＝10ns。又已知每中斷一次傳送32位（4個字節），數據傳輸率為0.5MB/s，所以傳送時間＝4÷0.5MB/s＝8μs。CPU用于該外設I/O共需20條指令（中斷服務程序包括18條指令＋其他開銷折合2條指令），花費時間＝20×10＝200ns。CPU用于該外設I/O的時間占整個CPU時間的百分比＝（200/8000）×100%＝0.025×100%＝2.5%。

（2）改用DMA方式傳送數據，數據傳輸率為5MB/s，傳送5000B的時間＝5000B÷5MB/s＝1ms。預處理和后處理的總開銷時間＝500×2ns＝1μs。CPU用于該外設I/O時間占整個CPU時間的百分比＝預處理和后處理的總開銷時間÷傳送數據的時間＝（1/1000）×100%＝0.001×100%＝0.1%。

2設某機主頻為8MHz，每個機器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有2.5個機器周期，試問該機的平均指令執行速度為多少MIPS？若機器主頻不變，但每個機器周期平均含4個時鐘周期，每條指令平均有5個機器周期，則該機的平均指令執行速度又是多少MIPS？

答：根據主頻為8MHz，時鐘周期＝1÷8MHz＝0.125μs。

（1）每個機器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有2.5個機器周期，則機器周期為0.125×2＝0.25μs，指令周期為0.25×2.5＝0.625μs，平均指令執行速度為1÷0.625＝1.6MIPS。

（2）若機器主頻不變，機器周期含4個時鐘周期，每條指令平均含5個機器周期，則指令周期為0.125×4×5＝2.5μs，故平均指令執行速度為1÷2.5＝0.4MIPS。

3解釋計算機系統的層次結構。

答：應用軟件、系統軟件和硬件構成了計算機系統的三個層次結構。

（1）硬件系統是最內層的，它是整個計算機系統的基礎和核心。

（2）系統軟件在硬件之外，為用戶提供一個基本的操作界面。

（3）應用軟件是在最外層，為用戶提供解決具體問題的應用系統界面。

通常將除硬件系統之外的其余層次稱為虛擬機。層次之間的關系密切，上層是下層的擴展，下層是上層的基礎，但層次的劃分不是絕對的。