1.2 典型题（含历年真题）详解
一、单项选择题
1计算机硬件能够直接执行的是（ ）。[2015年联考真题]
Ⅰ．机器语言程序
Ⅱ．汇编语言程序
Ⅲ．硬件描述语言程序
A．仅Ⅰ
B．仅Ⅰ、Ⅱ
C．仅Ⅰ、Ⅲ
D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
【答案】A
【解析】机器语言是计算机唯一可以直接执行的语言。汇编语言属于低级语言，但其源程必须要翻译成目标程序成为机器语言程序后才能被直接执行。硬件描述语言是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。
2程序P在机器M上的执行时间是20秒，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（ ）。[2014年联考真题]
A．8.4秒
B．11.7秒
C．14秒
D．16.8秒
【答案】D
【解析】设程序P有i条指令，则编译优化前，CPI0＝20/i。编译优化后，指令条数为i*70%，CPI＝1.2*20/i，因而编译优化后，P在M上的执行时间＝i*70%*1.2*20/i＝16.8秒。
3某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。
该机的MIPS数是（ ）。[2013年联考真题]
A．100
B．200
C．400
D．600
【答案】C
【解析】基准程序的CPI＝2*0.5＋3*0.2＋4*0.1＋5*0.2＝3。计算机的主频为1.2GHz，为1200MHz，该机器的MIPS为1200/3＝400。
4假定基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其余为I/O时间。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则运行基准程序A所耗费的时间是（ ）。[2012年联考真题]
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性能提高比为1.5，改进之后的CPU运行时间＝90÷1.5＝60秒。I/O速度不变，仍维持10秒，所以运行基准程序A所耗费的时间为70秒。
5现代电子数字计算机中的信息以二进制表示，是因为（ ）。
A．信息处理方便
B．物理器件性能决定
C．运算速度快
D．节约元件
【答案】B
【解析】计算机的存储器件和运算器件都是基于二极管的，二极管有两种稳定的状态。所以计算机的逻辑是建立在二进制基础上的。表示信息自然要用二进制。ACD三项，都与此无关。
6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
【解析】微型计算机的发展是以微处理器的技术为标志的。
7用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是（ ）。
A．主时钟频率
B．主存容量
C．MFLOPS
D．MIPS
【答案】C
【解析】AB两项，所指参数越大越有利于提高系统性能，但是并不是标志性能的主要参数，不同频率或者主存容量的计算机如果运行不同的程序，得到的性能并不一定是高频率或大主存的就一定好。D项，MIPS是每秒执行百万条指令条数，是用来描述一般的计算机系统性能的。MFLOPS（每秒执行百万条浮点指令条数）用来描述计算机浮点性能，而用于科学计算的计算机主要就是看浮点的性能。
8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
【解析】A项，是不存在的机器。B项，是对“存储程序”的阐述，是冯诺依曼机工作方式的基本特点。C项，与题干无关。D项，是相连存储器的特点。
9下列说法正确的是（ ）。
Ⅰ．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
Ⅱ．决定计算机计算精度的主要技术是计算机的字长
Ⅲ．计算机“运算速度”指标的含义是每秒钟能执行多少条操作系统的命令
Ⅳ．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，这样的一块芯片叫单片机
A．Ⅰ、Ⅲ
B．Ⅱ、Ⅳ
C．Ⅱ
D．Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
【答案】C
【解析】会计电算化属于计算机数据处理方面的应用，Ⅰ错误。Ⅱ显然正确。计算机“运算速度”指标的含义是每秒钟能执行多少条指令，Ⅲ错误。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，这样集成的芯片称为CPU，Ⅳ错误。
二、综合题
1某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5（即执行每条指令平均需要5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程。
（1）在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？
（2）当该外设的数据传输率达到5MB/s时，改用DMA方式传送数据。假定每次DMA传送块大小为5000B，且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O时间占整个CPU时间的百分比是多少？（假设DMA与CPU之间没有访存冲突）[2009年联考真题]
解：（1）已知主频为500MHz，则时钟周期＝1÷500MHz＝2ns，因为CPI＝5，所以每条指令平均5×2＝10ns。又已知每中断一次传送32位（4个字节），数据传输率为0.5MB/s，所以传送时间＝4÷0.5MB/s＝8μs。CPU用于该外设I/O共需20条指令（中断服务程序包括18条指令＋其他开销折合2条指令），花费时间＝20×10＝200ns。CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比＝（200/8000）×100%＝0.025×100%＝2.5%。
（2）改用DMA方式传送数据，数据传输率为5MB/s，传送5000B的时间＝5000B÷5MB/s＝1ms。预处理和后处理的总开销时间＝500×2ns＝1μs。CPU用于该外设I/O时间占整个CPU时间的百分比＝预处理和后处理的总开销时间÷传送数据的时间＝（1/1000）×100%＝0.001×100%＝0.1%。
2设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？
答：根据主频为8MHz，时钟周期＝1÷8MHz＝0.125μs。
（1）每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，则机器周期为0.125×2＝0.25μs，指令周期为0.25×2.5＝0.625μs，平均指令执行速度为1÷0.625＝1.6MIPS。
（2）若机器主频不变，机器周期含4个时钟周期，每条指令平均含5个机器周期，则指令周期为0.125×4×5＝2.5μs，故平均指令执行速度为1÷2.5＝0.4MIPS。
3解释计算机系统的层次结构。
答：应用软件、系统软件和硬件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本的操作界面。
（3）应用软件是在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将除硬件系统之外的其余层次称为虚拟机。层次之间的关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，但层次的划分不是绝对的。