硬件与嵌入式

考试趋势：从 2023 年之后的真题看，计算机硬件与嵌入式系统合计通常每年考1～3 分。

• 计算机组成原理的考查较少且分散，整体呈弱化趋势，复习时以基础性掌握为主。
• 嵌入式系统的考点更新较快、方向较灵活，应用导向更明显，复习时关注真题反映出的近期方向。

计算机系统是指用于数据管理的计算机硬件、软件及网络组成的系统。计算机系统可划分为硬件和软件两部分。

计算机硬件

冯·诺依曼计算机结构将计算机硬件划分为运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 个部分。

• 处理器（CPU）

  • 组成：运算器、控制器和寄存器组。
  • 指令集：典型的处理器根据指令集的复杂程度可分为以下两类。
    • 复杂指令集（Complex Instruction Set Computers，CISC）：寻址方式多样，控制逻辑相对复杂；以 Intel、AMD 的 x86 CPU 为代表。
    • 精简指令集（Reduced Instruction Set Computers，RISC）：指令长度通常固定，便于译码和流水线处理；以 ARM 和 Power 为代表。

• 存储器

  • 存储器访问速度通常从快到慢为：寄存器、缓存（Cache）、主存（内存）、外存。缓存可分为片上缓存和片外缓存。

• 总线

  • 总线是计算机各部件之间传输数据、地址和控制信号的公共通道。
  • 按数据传输方式可分为串行总线和并行总线：串行总线按位依次传输数据，典型如 USB、SATA；并行总线可同时传输多个数据位，典型如 PCI、ATA（IDE）。

历年真题

11 道题展开收起

2025 年 5 月 - 16 题

以下哪一种存储器是一次可编程的只读存储器（）。

2023 年 11 月 - 14 题

（）是一种通过执行通道程序管理 I/O 操作的控制器，它使主机（CPU和内存）与 I/O 操作之间达到更高的并行程度。

2018 年 11 月 - 11 题 了解即可

若信息码字为111000110，生成多项式，则计算出的CRC校验码为（）。

2018 年 11 月 - 10 题 了解即可

CPU的频率有主频、倍频和外频。某处理器外频是200MHz，倍频是13，该款处理器的主频是（）。

2018 年 11 月 - 8 题

以下关于串行总线的说法中，正确的是（）。

2017 年 11 月 - 3 题

RISC（精简指令系统计算机）的特点不包括（）。

2017 年 11 月 - 2 题

DMA （直接存储器访问）工作方式是在（）之间建立起直接的数据通路。

2017 年 11 月 - 1 题 了解即可

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令（2Δt）、分析指令 （1Δt）、取操作数（3Δt）、运算（1Δt）和写回结果（2Δt）组成， 并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为（） 。若连续向流水线输入 10 条指令，则该流水线的加速比为（）。

问题（1）

问题（2）

2016 年 11 月 - 4 题 了解即可

某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如下图所示。连续输入100条指令时的吞吐率为（）。

2015 年 11 月 - 9 题

下列说法中正确的是（）。

2014 年 11 月 - 5 题

计算机采用分级存储体系的主要目的是为了（）。

嵌入式系统

• 嵌入式处理器分类

  • MPU（嵌入式微处理器）：微处理器加专门设计的电路板，集成度低、可靠性高，常见如 Cortex-A。
  • MCU（微控制器）：又称单片机，体积小、功耗低，常见如 8051、STM32。
  • DSP（数字信号处理器）：面向数字信号处理，常采用哈佛结构。
  • GPU（图形处理器）：擅长图形处理和大规模并行计算，也可用于人工智能计算。
  • SoC（片上系统）：将处理器、存储器和其他功能模块集成在一块芯片上。
  • NPU（神经网络处理器）：专门面向人工智能中的神经网络计算，在特定任务上更注重计算效率和能效。
  • FPGA（现场可编程门阵列）：可以根据需要配置硬件逻辑，了解即可。

• 环境适应性

  • 嵌入式处理器除满足低功耗、体积小等要求外，还需要适应复杂的工作环境，常按工作温度分为三个等级：
    • 民用级：0～70℃。
    • 工业级：−40～85℃。
    • 军用级：−55～150℃。

• 存储器

  • 随机存取存储器（RAM）：可随机读写，断电后数据丢失。
    • 动态随机存取存储器（DRAM）：容量大，常用作主存。
    • 静态随机存取存储器（SRAM）：速度快，常用作 Cache。
  • 只读存储器（ROM）：断电后数据仍能保留。
    • 可编程只读存储器（PROM）：只能编程一次。
    • 可擦可编程只读存储器（EPROM）：可通过紫外线擦除。
    • 电可擦可编程只读存储器（EEPROM）：可通过电擦除。
    • 闪存（Flash）：可在线电擦除和重写，擦写次数较多，常用来保存程序和数据；缺点是读取速度相对 RAM、Cache 较慢，且擦写寿命有限。

• 系统分类

  • 分类：按是否具有实时要求，可分为嵌入式实时系统和嵌入式非实时系统；实时系统又可分为强实时系统和弱实时系统。按安全性要求，可分为安全攸关系统和非安全攸关系统。
  • 实时系统（Real-Time System，RTS）：能够在规定时间内完成系统功能并作出响应的系统，重点不是单纯追求速度快，而是保证响应时间具有确定性。
  • 安全攸关系统：功能错误或失效可能导致人员伤亡、财产损失等严重后果的系统。

• 软件架构

  • 比较典型的嵌入式软件架构有两种：层次化模式架构和递归模式架构。

历年真题

12 道题展开收起

2026 年 5 月 - 33 题

嵌入式系统设计中，为降低表驱动或动态处理带来的错误风险，应重点关注（ ）。

2025 年 5 月 - 11 题

某芯片的工作温度范围为 -40°C 到 85°C，根据芯片的使用环境等级分类，该芯片应属于（）。

2024 年 5 月 - 12 题

大多数嵌入式系统都具备实时特征，其典型架构可概括为（）两种模型。

2023 年 11 月 - 38 题

关于 NPU（神经网络处理器）的说法，正确的是（）。

2022 年 11 月 - 11 题

AI芯片是当前人工智能技术发展的核心技术，其能力要支持训练和推理。通常，AI芯片的技术架构包括（）等三种。

2022 年 11 月 - 10 题

GPU 目前已广泛应用于各行各业。最新的GPU峰值性能可高达（）以上。

2021 年 11 月 - 7 题

一般说来 SoC 称为系统级芯片，也称片上系统，它是一个有专用目标的集成电路产品，以下关于 SoC 不正确的说法是（）

2021 年 11 月 - 3 题

人工智能技术已成为当前国际科技竞争的核心技术之一，AI 芯片是占据人工智能市场的法宝。AI 芯片有别于通常处理器芯片，它应具备四种关键特征。（）是 AI 芯片的关键特点。

2018 年 11 月 - 7 题

目前处理器市场中存在CPU和DSP两种类型处理器，分别用于不同场景，这两种处理器具有不同的体系结构，DSP采用（）。

2016 年 11 月 - 3 题

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，一般可分为嵌入式微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、 数字信号处理器（DSP）和片上系统（SOC）。以下叙述中，错误的是（）。

2016 年 11 月 - 1 题

在嵌入式系统的存储部件中，存取速度最快的是（）。

2014 年 11 月 - 6 题 了解即可

以下嵌入式处理器类型中不具备内存管理单元（MMU）的是（），嵌入式操作系统（）可以运行在它上面。

问题（1）

问题（2）