西安交通大学城市学院《计算机组成与体系结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《计算机组成与体系结构》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、微机系统中的存储器层次结构包括高速缓存、主存和辅存。假设一个应用程序频繁访问特定的一小部分数据，为了提高访问速度，以下哪种高速缓存替换策略可能最为有效？（）A.随机替换B.先进先出（FIFO）替换C.最近最少使用（LRU）替换D.最不经常使用（LFU）替换请详细说明每个高速缓存替换策略的工作方式，以及在频繁访问特定数据场景中的效果2、微机系统中的定时与计数功能在许多应用中不可或缺。假设一个系统需要精确的定时控制来实现周期性的任务，以下关于定时与计数的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用软件延时来实现简单的定时功能，但精度和可靠性较低B.可编程定时器/计数器通过设置初始值和控制字来实现不同的定时和计数需求C.外部事件可以作为计数器的输入，用于统计事件发生的次数D.定时与计数功能只在特定的专业应用中有用，对于一般的微机系统作用不大3、微机系统中的DMA（直接内存访问）技术可以提高数据传输效率。假设要在一个数据密集型应用中使用DMA，以下关于DMA配置和使用的要点，哪一项是最关键的？（）A.正确设置DMA通道和传输参数，确保数据传输的准确性B.选择合适的DMA传输模式，如单次传输或连续传输C.优化DMA与CPU的协同工作，避免资源冲突D.尽量少使用DMA，以免增加系统复杂性4、8086系统中，若要将AL中的内容传送到BL中，应使用的指令是（）A.MOVAL,BLB.MOVBL,ALC.MOV[AL],[BL]D.MOV[BL],[AL]5、微机中的总线是连接各个部件的重要通道。假设我们正在设计一个基于微机的多媒体处理系统，以下关于总线的描述，正确的是：（）A.系统总线的带宽越大，数据传输速度就越快，系统性能也就越好B.地址总线的宽度决定了系统能够访问的内存空间大小，与外部设备无关C.控制总线用于传输数据和地址信息，是总线中最重要的部分D.不同类型的总线（如PCI、USB等）可以直接连接，无需进行任何转换6、在微机的指令流水线技术中，假设需要提高指令的执行效率，减少指令执行的周期数。指令流水线的深度和流水段的划分对于性能的提升有着关键作用。以下哪种指令流水线设计可能更有效地提高性能？（）A.浅流水线，减少流水段的数量B.深流水线，增加流水段的数量C.动态流水线，根据指令类型动态调整流水段D.不使用流水线技术，顺序执行指令7、在微机的存储系统中，虚拟存储技术可以扩展内存空间。假设一个应用程序需要处理大量的数据，但物理内存有限。在使用虚拟存储技术时，以下关于其性能影响的因素，哪一项是最为关键的？（）A.页面置换算法的效率，决定了内存的有效利用率B.磁盘I/O速度，影响数据在内外存之间的交换速度C.虚拟内存的大小设置，过大或过小都会影响性能D.操作系统对虚拟内存的管理策略8、在微机的硬件故障诊断和维护中，需要掌握各种测试工具和方法。假设微机系统出现频繁死机和数据错误的现象，为了快速定位故障部件。以下哪种故障诊断方法最为有效？（）A.替换法，逐个更换可能故障的部件B.观察法，查看硬件外观是否有损坏C.软件诊断工具，运行系统检测程序D.凭经验猜测故障部件9、在微机的数字信号处理应用中，假设需要对音频信号进行实时滤波和降噪处理。以下哪种数字信号处理算法和硬件实现方式的组合可能最适合满足实时处理的要求？（）A.FIR滤波器和专用数字信号处理芯片B.IIR滤波器和通用微处理器C.小波变换和现场可编程门阵列（FPGA）D.卡尔曼滤波和图形处理单元（GPU）请详细介绍每个选项中算法的特点、硬件的性能以及在音频信号实时处理中的优势和挑战10、微机中的硬盘驱动器有多种类型和技术。假设我们要为一个企业级服务器选择硬盘，以下关于硬盘的描述，正确的是：（）A.固态硬盘（SSD）的随机读写性能比机械硬盘（HDD）好，但顺序读写性能不如HDDB.机械硬盘的容量越大，性能就越好C.企业级服务器应该优先选择SATA接口的硬盘，而不是SAS接口的硬盘D.硬盘的转速对其性能没有影响，只影响噪音和功耗11、对于微机系统中的DMA控制器，假设需要在不占用CPU资源的情况下，实现高速的数据块传输，例如从硬盘到内存。DMA控制器的参数设置和工作模式的选择对于数据传输的效率和正确性至关重要。以下哪种DMA传输模式可能最适合这种大数据块的快速传输？（）A.单字节传输模式，每次传输一个字节B.数据块传输模式，一次传输多个连续字节C.请求传输模式，根据CPU的请求进行数据传输D.级联传输模式，多个DMA控制器协同工作12、8086系统中，若要测试AL中的某位是否为1，应使用的指令是（）A.TESTAL,1B.ANDAL,1C.ORAL,1D.XORAL,113、8086系统中，若要将标志寄存器的低8位传送到AH寄存器，应使用的指令是（）A.MOVAH,FLAGSB.MOVAH,FLAGLC.MOVAH,LOWFLAGSD.MOVAH,FLAGW14、微机系统的中断处理机制在应对外部事件时起着关键作用。假设一个微机系统需要实时响应多个外部设备的中断请求。在设计中断处理程序时，以下哪项是最需要注意的？（）A.确保中断响应的及时性，减少延迟B.合理安排中断优先级，保证重要设备的优先响应C.优化中断处理程序的代码，提高执行效率D.限制中断的数量，避免系统过于频繁地处理中断15、在8086系统中，若要读取端口地址为30H的数据，应使用的指令是（）A.INAL,30HB.OUT30H,ALC.MOVAL,[30H]D.MOV[30H],AL16、在微机的硬件故障诊断中，假设系统出现了不稳定、死机或错误提示等问题。需要通过一系列的方法和工具来定位和排除故障。以下哪种故障诊断方法可能最为快速和有效？（）A.观察硬件指示灯和听声音提示，初步判断故障类型B.使用硬件检测软件，全面扫描硬件设备的状态C.采用替换法，逐个更换可能故障的硬件部件D.依靠经验猜测故障部件，直接更换17、对于微机系统中的A/D和D/A转换，假设需要对一个模拟信号进行高精度的数字化采集，并将数字信号转换为模拟信号输出。A/D和D/A转换器的性能指标和选型对于系统的精度和稳定性至关重要。以下哪种A/D和D/A转换器可能满足高精度的要求？（）A.逐次逼近型A/D转换器和电压输出型D/A转换器B.双积分型A/D转换器和电流输出型D/A转换器C.并行比较型A/D转换器和乘法型D/A转换器D.以上类型都可以，性能没有差异18、在微机的加密与解密技术中，假设需要保护敏感数据的安全，防止未经授权的访问和窃取。加密算法和密钥管理的选择对于数据的保密性至关重要。以下哪种加密方式可能提供最高的安全性？（）A.对称加密算法，如AES，使用固定密钥B.非对称加密算法，如RSA，使用公钥和私钥C.哈希函数，如MD5，用于数据完整性验证D.不进行加密，依靠物理隔离保护数据19、在微机的存储系统中，考虑到内存的读写速度和容量。假设一个应用程序需要频繁地访问大量的数据，并且对数据的访问速度要求较高。如果采用了高速缓存（Cache）技术，以下关于其效果的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以显著提高数据的访问速度，减少内存访问的延迟B.能够自动适应不同应用程序的数据访问模式，无需手动配置C.可能会存在缓存一致性问题，需要特殊的处理机制来保证数据的正确性D.高速缓存的容量越大，对性能的提升效果越明显20、微机中的串行通信和并行通信是两种常见的数据传输方式。关于它们的特点和应用场景，以下描述不正确的是（）A.并行通信一次可以传输多个数据位，速度快，但传输距离短，成本高B.串行通信一次只传输一位数据，速度相对较慢，但传输距离长，成本低C.在短距离、高速数据传输场景中，通常使用串行通信；而在长距离、低速数据传输场景中，多采用并行通信D.随着技术的发展，串行通信的速度不断提高，其应用范围越来越广泛21、在微机的音频处理方面，需要考虑采样频率、量化位数和声道数等参数。假设要为一个专业音乐制作工作室配置微机音频系统，要求高保真的音频录制和播放。以下哪种音频参数设置能够达到最佳效果？（）A.低采样频率，低量化位数，单声道B.高采样频率，高量化位数，多声道C.中等采样频率，中等量化位数，双声道D.随机选择采样频率和量化位数，声道数不限22、微机系统中的显示系统包括显卡和显示器。假设要为一个图形设计工作站选择显示设备。以下关于显示系统的描述，哪一项是不正确的？（）A.显卡负责将计算机生成的图像数据转换为显示器能够接收的信号B.显示器的分辨率越高、刷新率越高，显示效果就越好C.显卡的性能主要取决于其图形处理芯片（GPU）的性能和显存的大小D.对于一般的办公应用，集成显卡的性能已经足够，无需使用独立显卡23、微机系统的散热问题对于系统的稳定性和寿命有重要影响。假设一个高性能的微机系统在运行时产生大量热量，以下关于散热方案的选择，哪一项是最有效的？（）A.安装风冷散热器，通过风扇进行散热B.选择水冷散热器，提高散热效率C.优化机箱风道设计，促进空气流通D.以上三种散热方案结合使用，根据实际情况进行优化24、微机中的存储器管理是保证系统正常运行的重要环节。关于存储器的分段和分页管理，以下叙述不正确的是（）A.分段管理将存储器空间划分为若干个逻辑段，每个段有独立的地址空间B.分页管理将存储器空间划分为固定大小的页，通过页表进行地址映射C.分段和分页管理可以结合使用，以提高存储器的利用率和管理灵活性D.存储器的分段和分页管理对程序的编写和执行没有任何影响，程序员无需了解其细节25、微处理器的流水线技术可以提高指令执行的效率。假设一个微处理器采用了多级流水线结构，以下关于流水线的描述，哪一项是正确的？（）A.流水线级数越多，性能一定越好B.流水线中的指令不需要按顺序执行C.流水线中的冒险会降低性能D.流水线对所有类型的指令效果相同二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述激光打印机的优势和工作流程。2、（本题5分）解释微机中标志寄存器的作用及常见标志位的含义。3、（本题5分）简述8086微处理器的保护模式的特点。4、（本题5分）简要说明8086微处理器的总线锁定和总线仲裁。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于微机原理的电压表。该电压表能够测量输入电压，并在显示屏上显示电压值。要求具有较高的测量精度和稳定性。2、（本题5分）设计一个基于微机原理的电动汽车充电桩控制系统。系统能够控制充电桩对电动汽车的充电过程，并实现充电的智能管理。同时，具备过压保护、过流保护和漏电保护功能。3、（本题5分）设计一个基于微机原理的电子秤。该电子秤能够测量物体的重量，并在显示屏上显示重量值。要求具有较高的测量精度和稳定性。4、（本