第一章 计算机系统概述
本文按照 章内小节顺序编排，包括 选择题，部分选择改编 填空题， 简答题三部分内容。
包括2023部分题目（不做标注），2022考研题目中在2023书中删减的部分内容（标注【2022王道】），会 一周左右更新下一章节。
可以用于 闲暇时间刷题、 小节及章节自测。
1.1 计算机发展历程
改编填空
- 电子计算机的发展已经历了4代，这四代计算机的主要元件分别是：_______ 、_______ 、_______ 、_______ 。
- 微型计算机的发展以_______ 技术为标志。
- 只有当程序执行时才将源程序翻译成机器语言，并且一次只能翻译一行语句，边翻译边执行的是_______ 程序，把汇编语言转变为机器语言的过程是_______ 。
答案：1. 电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路
2. 微处理器
3. 解释、汇编
选择3道
-
【2022王道】电子计算机的发展已经历了4代，这四代计算机的主要元件分别是（）
A. 电子管、晶体管、中小规模集成电路、激光器件
B. 晶体管、中小规模集成电路、激光器件、光介质
C. 电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路
D. 电子管、数码管、中小规模集成电路、大规模集成电路答案：C 本题可以根据元件的先进程度的
升序得出答案。 -
微型计算机的发展以（）技术为标志。
A. 操作系统
B. 微处理器
C. 磁盘
D. 软件答案：B 微型计算机的发展是以
微处理器的技术为标志的 -
【2022王道】到目前为止，计算机中所有的信息仍以二进制方式表示的理由是（）
A. 节约元件
B. 运算速度快
C. 由物理器件的性能决定
D. 信息处理方便答案：C 二进制只有 0 和 1 两个数字，刚好和逻辑电路中的高、低电平对应，实现起来比较方便且简单可靠，因此由
物理器件的性能决定。
1.2 计算机系统层次结构
选择25道
-
完整的计算机系统包括（）
A. 运算器、存储器、控制器
B. 外部设备和主机
C. 主机和应用程序
D. 配套的硬件系统和软件系统答案：D 运算器、存储器、控制器是
计算机主机的组成部分，B、C只涉及部分内容，不完整。 -
冯诺依曼机的基本工作方式是（）
A. 控制流驱动方式
B. 多指令多数据方式
C. 微程序控制方式
D. 数据流驱动方式答案： A 早期的冯诺依曼机以运算器为中心，且是单处理机，多指令多数据方式是多处理机。冯诺依曼机
最根本的特征是采用“存储程序”原理，基本工作方式是控制流驱动方式。 -
下列（）是冯诺依曼机工作方式的基本特点。
A. 多指令流单数据流
B. 按地址访问并顺序执行指令
C. 堆栈操作
D. 存储器按内容选择地址答案：B 多指令流单数据流是不存在的机器，
按地址访问并顺序执行指令是对“存储程序”的阐述，堆栈操作与题目无关，存储器按内容选址是相联存储器的特点。 -
以下说法错误的是（）
A. 键盘是外部设备
B. 软件的功能与硬件的功能在逻辑上是等效的
C. 硬件实现的功能一般比软件实现具有更高的执行速度
D. 软件的功能不能用硬件取代答案：D
-
欲存放执行指令的寄存器是（）
A. MAR
B. PC
C. MDR
D. IR答案：D
IR存放当前欲执行的指令，PC存放下一条指令的地址，MAR存放欲访问的存储单元地址，MDR存放从存储单元取出的数据。 -
在CPU中，跟踪下一条要执行的指令的地址的寄存器是（）
A. PC
B. MAR
C. MDR
D. IR答案：A 在CPU中，用
PC来跟踪下一条要执行的指令的地址。 -
CPU不包括（）
A. 地址寄存器
B. 指令寄存器
C. 地址译码器
D. 通用寄存器答案：C 地址译码器是主存的构成部分，不属于CPU。地址寄存器虽然一般属于主存，但现代计算机中绝大多数CPU内集成了地址寄存器。
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MAR和MDR的位数分别是（）
A. 地址码长度、存储字长
B. 存储字长、存储字长
C. 地址码长度、地址码长度
D. 存储字长、地址码长度答案：A 地址寄存器（MAR）存放访存地址，因此位数与地址码长度相同。数据寄存器（MDR）用于暂存要从存储器中读或写的信息，因此位数与存储字长相同。
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在运算器中，不包含（）
A. 状态寄存器
B. 数据总线
C. ALU
D. 地址寄存器答案：D
运算器的核心部分是 算数逻辑单元ALU，地址寄存器位于CPU内，但并未集成到运算器和控制器中。地址寄存器用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保存地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。 -
下列关于CPU存取速度的比较中，正确的是（）
A. Cache > 内存 > 寄存器
B. Cache > 寄存器 > 内存
C. 寄存器 > Cache > 内存
D. 寄存器 > 内存 > Cache答案：C 寄存器在CPU内部，速度最快，Cache采用高速的SRAM制作，而内存常用DRAM制作，其速度较Cache慢。本题也可根据存储器层次结构的速度关系得出答案。
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若一个8位的计算机用16位来表示地址，则该计算机有（）个地址空间。
A. 256
B. 65535
C. 65536
D. 131072答案：C 8位计算机表示计算机字长为8位，即一次可以处理8位数据；而16位表示地址码的长度，因此该机器有 2 16 2^{16} 216 = 65536 个地址空间。
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（）是程序运行时的存储位置，包括所需的数据。
A. 数据通路
B. 主存
C. 硬盘
D. 操作系统答案：B 计算机只能从主存中取指令与操作数，不能直接与外存交换数据。
-
下列（）属于应用软件。
A. 操作系统
B. 编译程序
C. 连接程序
D. 文本处理答案：D 操作系统属于大型系统软件；编译程序属于语言处理程序；连接程序属于服务性程序。
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关于编译程序和解释程序，下列说法中错误的是（）
A. 编译程序和解释程序的作用都是将高级语言程序转变为机器语言程序。
B. 编译程序编译时间比较长，运行速度较快
C. 解释程序方法比较简单，运行速度也较快
D. 解释程序将源程序翻译成机器语言，并且翻译答案：
编译程序是先编译后运行的程序，如C、C++等；解释程序是一句一句翻译且边翻译边执行的程序，如Python、JavaScript等。由于解释程序要边翻译成机器语言边执行，因此一般速度较编译程序慢。 -
可以在计算机中直接执行的语言和用助记符编写的语言分别是（）
① 机器语言；② 汇编语言；③ 高级语言；④ 操作系统原语；⑤ 正则语言
A. ②③
B. ②④
C. ①②
D. ①④答案：C 机器语言是计算机中唯一
可以直接执行的语言，汇编语言用助记符编写，以便记忆。而正则语言是编译原理中符合文法的语言。 -
只有当程序执行时才将源程序翻译成机器语言，并且一次只能翻译一行语句，边翻译边执行的是（）程序，把汇编语言转变为机器语言的过程是（）
①翻译；②目标；③汇编；④解释
A. ①②
B. ④②
C. ④①
D. ④③答案：D
解释程序的特点是翻译一句执行一句，边翻译边执行；由高级语言转化为汇编语言的过程称为编译，把汇编语言源程序翻译成机器语言程序的过程称为汇编。 -
下列叙述中，正确的是（）
①实际应用程序的测试结果能够全面代表计算机的性能
②系列机的基本特性是指令系统向后兼容
③软件和硬件在逻辑功能上是等价的
A. ②
B. ③
C. ②和③
D. ①②③答案：C 全面代表计算机性能的是实际软件的运行情况。向后兼容指的是时间上向后兼容，即新机器兼容使用以前机器的指令系统。软件和硬件在逻辑上是等价的，如浮点运算可以用专门的浮点运算器实现，也可以通过编写一段子程序实现。
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在CPU的组成中，不包括（）
A. 运算器
B. 存储器
C. 控制器
D. 寄存器答案：B CPU由运算器和控制器两个部件组成，而运算器和控制器中都含有寄存器。存储器是一个独立的部件。
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下列（）不属于系统软件。
A. 数据库系统
B. 操作系统
C. 编译程序
D. 以上3钟都属于系统程序答案：A 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成，其中数据库管理系统是系统程序。
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关于相联存储器，下列说法正确的是（）
A. 只可以按地址寻址
B. 只可以按内容寻址
C. 既可以按地址寻址又可以按内容寻址
D. 以上说法均不完善答案：C
相联存储器既可以按照地址寻址又可以按照内容寻址，为与传统存储器区别，又称按内容寻址的存储器。 -
计算机系统的层次结构可以分为6层，其层次之间的依存关系是（）
A. 上下层之间无关
B. 上层实现对下层的功能扩展，而下层是上层的基础
C. 上层实现对下层的扩展作用，而下层对上层有限制作用
D. 上层和下层的关系是相互依存、不可分割的答案：B 在计算机多层次结构中，上下层是可以分割的，且上层是下层的功能实现。此外，上层在下层的基础上实现了更加丰富的功能，仅有下层而没有上层也是可以的。
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【2009统考真题】冯诺依曼计算机中指令和数据以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）
A. 指令操作码的译码结果
B. 指令和数据的寻址方式
C. 指令周期的不同阶段
D. 指令和数据所在的存储单元答案：C 虽然指令和数据都以二进制的形式存放在存储器中，但CPU可以根据指令周期的不同阶段来区分是指令还是数据，通常在取指阶段取出的是指令，在执行阶段取出的是数据。A项CPU在确定取出的是指令后，才会将其操作码送去译码。
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【2016年统考真题】将高级语言源程序转换为机器级目标代码文件的程序是（）
A. 汇编程序
B. 链接程序
C. 编译程序
D. 解释程序答案：C
翻译程序是将高级语言源程序转化为机器语言程序（目标代码）的软件。翻译程序包括：编译程序（将高级语言源程序一次翻译成目标程序）和解释程序（逐句翻译并立即执行）。汇编程序也是一种翻译程序，将汇编语言程序翻译成为机器语言程序。 -
【2015年统考真题】计算机硬件能立即执行的是（）
①机器语言程序；②汇编语言程序；③硬件描述语言程序
A. ①
B. ①②
C. ①③
D. ①②③答案：A 硬件能直接执行的只能是机器语言（二进制编码），汇编语言是增强机器语言的可读性和记忆性的语言，经过汇编后才能被执行。
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【2019年统考真题】下列关于冯诺依曼计算机基本思想的叙述中，错误的是（）
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数表示，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 冯诺依曼结构计算机的功能部件包括输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器，程序的功能都通过中央处理器（运算器和控制器）执行指令，A正确。指令和数据以同等地位存放于存储器内，形式上无差别，只在程序执行时有不同的含义，B正确。按指令访问前，数据由指令的地址码指出，除立即寻址外，数据存放在存储器内，C错误。在程序执行前，指令和数据需预先存放在存储器中，中央处理器可以从存储器存取代码，D正确。
应用题1道
- 什么是存储程序原理？按此原理，计算机应具有哪几大功能？
- 存储程序是指将指令以代码的形式事先输入计算机主存储器，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。
- 计算机按照此原理应该具有5大功能：数据传送功能、数据存储功能、数据处理功能、操作控制功能、操作判断功能。
1.3 计算机的性能指标
选择道
-
关于CPU主频、CPI、MIPS、MFLOPS，说法正确的是（）
A. CPU主频是指CPU系统执行指令的频率，CPI是执行一条指令平均使用的频率。
B. CPI是执行一条指令平均使用CPU时钟的个数，MIPS描述一条CPU指令平均使用的CPU时钟数
C. MIPS是描述CPU执行指令的频率，MFLOPS是计算机系统的浮点数指令
D. CPU主频指CPU使用的时钟脉冲频率，MFLOPS是计算机系统的浮点数指令答案：D CPU主频指CPU的时钟脉冲频率，CPI是执行一条指令平均使用的CPU时钟数。MIPS是每秒执行多少百万条指令。MFLOPS是每秒执行多少百万次浮点运算。
-
存储字长是指（）
A. 存放在一个存储单元的二进制代码组合
B. 存放在一个存储单元的二进制代码位数
C. 存储单元的个数
D. 机器指令的位数答案：B 存储体由许多存储单元组成，每个存储单元又包含若干个存储元件，每个存储元能寄存一个二进制代码 “0” 或 “1” 。可见，一个存储单元可存储一串二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字，称这串二进制代码的位数为存储字长。
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以下说法中，错误的是（）
A. 计算机的机器字长是指数据运算的基本单位长度
B. 寄存器由触发器构成
C. 计算机中一个字的长度都是32位
D. 磁盘可以永久性存放数据和程序答案：C 计算机中一个字的长度可以是16、32、64位，一般是8的整数倍，不一定都是32位。
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下列关于机器字长、指令字长和存储字长的说法中，正确的是（）
①三者在数值上总是相等的；②三者在数值上可能不等；③存储字长是存放在一个存储单元中的二进制代码位数；④数据字长就是MDR的位数；
A. ①③
B. ①④
C. ②③
D. ②④答案：C 机器字长、指令字长和存储字长，三者在数值上可以相等也可以不等，视不同机器而定，一个存储单元中的二进制代码的位数称为存储字长。存储字长等于MDR的位数，而数据字长是数据总线一次能并行传送信息的位数，它可以不等于MDR的位数。
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32位微机是指该计算机所用CPU（）
A. 具有32位寄存器
B. 能同时处理32位的二进制数
C. 具有32个寄存器
D. 能处理32个字符答案：B 计算机的位数，即机器字长，是计算机一次能处理的二进制数的长度。一般情况下可以根据寄存器的位数判断机器字长，操作系统的位数是操作系统可寻址的位数，与机器字长不同。
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用于科学计算的计算机中，标志系统性能的最有用的参数是（）
A. 主时钟频率
B. 主存容量
C. MFLOPS
D. MIPS答案：C MFLOPS是每秒执行多少百万次浮点运算，该参数用来描述计算机的浮点运算性能，而用于科学计算的计算机主要评估浮点运算的性能。
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若一台计算机的机器字长为 4 字节，则表明该机器（）
A. 能处理的数值最大为 4 位十进制数
B. 能处理的数值最大为 4 位十进制数
C. 在CPU中能够作为一个整体处理32位的二进制代码
D. 在CPU中运算的最大结果是2^32答案：C 机器字长是计算机内部一次可以处理的二进制数的位数，因此该计算机一次可处理4*8=32位的二进制代码。
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在CPU的寄存器中，（）对用户是完全透明的。
A. 程序计数器
B. 指令寄存器
C. 状态寄存器
D. 通用寄存器答案：B 汇编程序员可以通过指定待执行指令的地址来设计PC（程序计数器）的值，状态寄存器、通用寄存器只有汇编程序员可见，才能实现编程。而IR、MAR、MDR是CPU内部工作寄存器，对程序员均不可见。
-
计算机操作的最小时间单位是（）
A. 时钟周期
B. 指令周期
C. CPU周期
D. 中断周期答案：A 时钟周期即CPU频率的倒数，是最基本的时间单位，其余选项均大于时钟周期。另外，CPU周期又称机器周期，它由多个时钟周期组成。
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计算机中，CPU的CPI与下列（）因素无关。
A. 时钟频率
B. 系统结构
C. 指令集
D. 计算机组织答案：A CPI是执行一条指令所需的时钟周期数，系统结构、指令集、计算机组织都会影响CPI，而时钟频率不会影响CPI，但可加快指令的执行速度。例如，执行一条指令需要10个时钟周期，则一台主频为1GHz的CPU，执行这条指令要比一台主频为100MHz的CPU快。
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从用户观点看，评价计算机系统性能的综合参数是（）
A. 指令系统
B. 吞吐率
C. 主存容量
D. 主频率答案：B 主频、主存容量和指令系统（间接影响CPI）并不是综合性能的体现。吞吐率指系统在单位时间内处理请求的数量，是评价计算机系统性能的综合参数。
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当前设计高性能计算机的重要技术途径是（）
A. 提高CPU主频
B. 扩大主存容量
C. 采用非冯诺依曼体系结构
D. 采用并行处理技术答案：D 提高CPU主频、扩大主存容量对性能的提升是有限度的。采用并行技术是实现高性能计算的重要途径，现今超级计算机均采用多处理器来增强并行处理能力。
14.下列说法中正确的是（）
①在微型计算机的广泛应用中，会计电算化属于科学计算方面的应用
②决定计算机计算精度的主要技术是计算机的字长
③计算机“运算速度”的指标的含义是每秒能执行多少条操作系统的命令
④利用大规模集成电路技术把计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片称为单片机。
A. ①③
B. ②④
C. ②
D. ①③④
答案：C 会计电算化属于计算机数据处理方面的应用，①错误，②显然正确。计算机运算速度的指标的含义是每秒能执行多少条指令，③错误。这样集成的芯片成为CPU，④错误。
15.下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）
①提高CPU时钟频率
②优化数据通路结构
③对程序进行编译优化
A. ①②
B. ①③
C. ②③
D. ①②③
答案：D CPU时钟频率越高，完成指令的一个执行步骤所用时间就越短，执行指令的速度就越快。①正确。数据通路的功能是实现CPU内部的运算器和寄存器以及寄存器之间的数据交换，优化数据通路结构，可以有效提高计算机系统的吞吐量，从而加快程序执行，②正确。计算机程序需要先转化成机器指令序列才能最终得到执行，通过对程序进行编译优化可以得到更优的指令序列，从而使得到程序的执行时间也越短，③正确。
21.【2020统考真题】下列给出的部件中，其位数（宽度）一定与机器字长相同的是（）
①ALU；②指令寄存器；③通用寄存器；④浮点寄存器
A. ①②
B. ①③
C. ②③
D. ②③④
答案：B 机器字长是指CPU内部用于整数运算的数据通路宽度。CPU内部数据通路是CPU内部的数据流经的路径及路径上的部件，主要是CPU内部进行数据运算、存储和传送的部件，这些部件的宽度基本上要一致才能相互匹配。因此，机器字长等于CPU内部用于整数运算的运算器位数和通用寄存器宽度。
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