计算机系统结构试题汇总(带答案)

全国2005年4月高等教育自学考试

计算机系统结构试题

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

1.计算机系列化的优点不．包括( )

A.有利于计算机的升级换代

B.便于组成多机系统和网络

C.同一系列内的软件一定是向下兼容的

D.在使用共同系统软件的基础上解决程序的兼容性

2.计算机的结构与组成不．包括( )

A.操作系统

B.硬联逻辑

C.微程序控制

D.所有硬件和固件的功能

3.在流水线系统结构中，取指令、执行等操作是( )

A.顺序

B.转移

C.中断

D.重叠

4.重叠机器局部相关的处理方法有两类：推后后续指令对相关单元的读和( )

A.异步流动

B.采用顺序流动

C.设置相关直接通路

D.调整指令流动的顺序

5.在选择通道方式中，优先级高的磁盘等中高速设备，进行输入输出传送时，适合于采用的数据宽度是( )

A.定长块

B.单字节

C.可变长块

D.单字加可变长块

6.替换算法要解决的问题是( )

A.用户的虚页如何与主存的实页对应

B.如何用主存的实页号替代多用户的虚页号

C.当页面失效，选择主存中哪个页作为被替换的页

D.新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户

7.下列不．是数据流计算特点的是( )

A.设置状态

B.没有指令计数器

C.没有变量的概念

D.操作结果不产生副作用

8.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是( )

A.舍入法

B.截断法

C.恒置“1”法

D.ROM查表法

9.字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，其并行等级( )

A.不存在并行性

B.较高的并行性

C.最高一级的并行性

D.已经开始出现的并行性

10.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15，用Cube0互联函数时，与第13号处理器机

联的处理器是( )

A.5号

B.9号

C.12号

D.12号

二、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20分)

11.多处理机程序并行性既存在于______内部，也存在于______外部。

12.一般的说，虚拟机器不一定全部由______实现，有些操作也可用______实现。

13.就流水线计算机而言，主要是通过______，让多个部件在时间上交错重叠地并行执运算

和处理，以实现______。

14.主存空间数相关是指______之间出现对主存同一单元要求______的关联。

15.为提高流水线的______吞吐率，首先要找出______，然后设法消除它。

16.阵列处理机主要通过______实现空间上的并行；多处理机主要通过______实现时间和空

间上的异步并行。

17.动态数据流计算机最主要的特点是让令牌带上______，使得在任意给定的时刻，数据流

程序图任一条弧上允许出现多个带不同______的令牌。

18.中断响应就是允许其中断CPU______运行，转去对该请求进行预处理，包括保存好

______，调出有关处理该中断服务程序，准备运行。

19.设多体单字低位交叉的存贮器，单体容量为I的m个分体，其Mj的编址模式为m×i+j,

其中i=0,1,…，I-1;j=______，如m=4,M2体对应二进制地址码最低二位的状态为______。

20.自定义数据表示包括标志符数据表示和______两类，标志符应由编绎程序建立，对______

程序透明，以减轻应用程序员的负担。

三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)

21.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

22.RISC存在不足表现在哪些方面?

23.简述SIMD系统的互连网络的设计目标。

24.CPU写Cache时，会发生Cache与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有

哪些方法?各需要增加什么开销?

25.简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。

四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

26.试分析通过何种方法可以解决通用寄存器组数相关的问题?

27.某机器有5级中断，中断响应次序为1→2→3→4→5，现要求中断处理次序为2→3→1→

5→4。

(1)设计各级中断处理程序的中断屏蔽位的状态，令“0”为开放，“1”为屏蔽。(见下表)

(2)若在运行用户程序时，同时发生1、3级中断请求，而在1级中断服务未完成时，又发生

2、3、4、5级中断，请画出处理机执行程序的全过程示意图(标出交换PSW的时间)。

五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

28.有表达式：

a(b+cd+efg+h)

在多处理机上，要求利用减少树高的方法加速运算。

(1)画出并行算法的树形流程图；

(2)确定处理机机数P、单台处理机顺序(串行)运算级数T1、P台处理机的运算级数T p、加速

比S p和效率E p各值。

29.某虚拟存储器共8个页面，每页为1024个字，实际主存为4K个字，采用页表法进行地

址映象。映象表的内容如下表所示。

(1)求出会发生页面失效的全部虚页号；

(2)求出虚地址为：0，3728，1023，1024，7800，6800的主存实地址。

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 中央广播电视大学2001—2002学年度第一学期“开放本科”期末考试

计算机专业计算机系统结构试题

2002年1月

一、解释下列术语(每个2分，共20分)

1．互连网络

2．Amdahl定律

3．分布存储多处理机

4．Cache存储器

5．系列机

6．透明性

7．LRU算法

8．RISC

9．超标量处理机

10．流水线的链接技术

二、填空题(每空1分，共20分)

1．在虚拟存储器中有三种地址空间，一种是应用程序员用来编写程序的地址空间，称为，第二种是的地址空间，第三种是辅存地址空间，也就是磁盘存储器的地址空间。它们对应的三种地址分别是、和辅存地址。

2．按照Flynn分类法，根据指令流和数据流的不同组织方式，计算机系统的结构可以分为SISD(单指令流单数据流)、、和

。

3．为了满足向量计算机中运算器带宽的要求，通常有两种存储器系统结构，它们是和。

4．在CISC中，各种指令的使用频度相差悬殊，大致有以下的结果。大约有

(比例)的指令使用频度较高，占据了 (比例)的处理机时间。

5．从不同的角度，我们可以把流水线分成不同的类别。如果根据流水线各功能段是否有反馈信号来划分，可以分为和；多功能流水线可以分为两种，即根据它在同一时间内是否能连成多种方式，可以分为和。

6．消息寻径方式包括两种，即线路交换和包交换。其中包交换又包括

、和等方式。

7．RISC思想的精华是。我们通常用来描述流水线的工作过程。

三、(15分)

假设一条指令的执行过程分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的时间分别为△t、△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 1．顺序执行方式。(7分)

2．“取指令”、“分析”和“执行”重叠。(8分)

四、(15分)

在下列不同结构的处理机上运行6×6的矩阵乘法C=A×B，计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间，不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期，另外，加法指令和乘法指令还要经过一个“取指令”和“指令译码”的时钟周期，每个时钟周期为20ns，C的初始值为“0”。各操作部件的输出端有直接数据通路连接到有关操作部件的输入端，在操作部件的输出端设置有足够容量的缓冲寄存器。

[提示]：

要完成上面的矩阵乘法，我们可以计算需要完成的各种操作的数量(假定A和B都是6×6的矩阵。C语言代码如下：

int k；

for(int i=0；i<6；i + +)

for(int j=0；j<6；j + +)

{

sum：0；

for(k=0；k<6；k + +)

{

sum + =A[i][k]×B[k][j]

}

C[i][j]=sum；

}

需要完成的乘法数目为6×6×6=216次；

需要完成的加法数目为6×6×5=180次；

1．处理机内只有一个通用操作部件，采用顺序方式执行指令。(7分) 2．单流水线标量处理机，有一条两个功能的静态流水线，流水线每个功能段的延迟时间均为一个时钟周期，加法操作和乘法操作各经过3个功能段。(8分)

五、(10分)

1．计算这三台计算机中每台机器上每个程序的MIPS速率。根据这些速率值，你能否得出有关三台计算机相对性能的明确结论?(6分)

2．给出一种统计的方法(比如求均值)来估计三台计算机的相对性能，说明理由。(4分)

六、(20分)

用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算每个功能段的延迟时间均相等，

流水线的输出端和输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算。

[提示]：

首先需要考虑的是，10个数的和最少需要做几次加法。我们可以发现，加法的次数是不能减少的：9次；于是我们要尽可能快的完成任务，就只有考虑如何让流水线尽可能充满，这需要消除前后指令之间的相关。由于加法满足交换率和结合率，我们可以调整运算次序，如以下的指令序列，我们把中间结果寄存器称为R，源操作数寄存器称为A，最后结果寄存器称为F，并假设源操作数已经在寄存器中，则指令如下：

I1： RI←A1+A2

I2： R2←A3+A4

I3： R3←A5+A6

I4： R4←A7+A8

I5： R5←A9+A10

I6： R6←R1+n2

I7： R7←R3+R4

I8： R8←R5+R6

I9： F←R7+R8

这并不是唯一可能的计算方法。假设功能段的延迟为△t。

1．画出流水线时空图。(8分)

2．计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。(每个4分，共12分)

答案及评分标准

一、解释下列术语(每个2分，共20分)

1．互连网络：互连网络是一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络，用来实现计算机系统内部多个处理机或多个功能部件之间的小相互连接。

2．Amdahl定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。

3．分布存储多处理机：是一种SIMD计算机，它包含重复设置的多个同样的处理单元，通过数据寻径网络以一定方式互相连结。每个处理单元有各自的本地存储器。

4．Cache存储器：Cache是位于主存储器与处理器之间的高速缓冲存储器，它用来解决主存储器与处理器之间速度相差太大的问题。

5．系列机：指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。

6. 透明性：指一种本来存在的事物或属性，从某种角度看似乎不存在的现象。

7. LRU 算法：即近期最少使用算法，它选择近期最少访问的页面作为被替换的页面。 8．RISC ：精简指令系统计算机，这种系统中，尽量简化指令功能，只保留那些功能简单，能在一个节拍内执行完成指令，较复杂的功能用一段子程序来实现。

9．超标量处理机：通常把一个时钟周期内能够同时发射多条指令的处理机称为超标量处理机。

10．流水线的链接技术：指一条指令的结果寄存器可能成为后继指令的操作数寄存器的技术。

二、填空题(每空1分，共20分)

1．虚拟地址空间 主存储器 虚拟地址(或者虚存地址) 主存地址

2．SIMD MISD MIM 或者单指令流多数据流 多指令流单数据流 多指令流多数据流 (答案顺序可以不同)

3．存储器—存储器结构 寄存器一寄存器结构 4．20％ 80％

5．线性流水线 非线性流水线 静态流水线 动态流水线(前面两个答案顺序可以交换，后面两个答案顺序也可以交换)

6．存储转发寻径 虚拟直通寻径 虫蚀寻径(答案顺序可以交换) 7．减少指令平均执行周期数 时空图

三、(15分) 1．(7分)

顺序执行时每条指令用时=△t+△t+3△t=5△t ，因此n 条指令所需要的时间=5n*△t 2．(8分)

第一条指令完成需要时间=△t+△t+3△t=5△t ，由于一条指令的“取指令”和“分析”阶段和下一条指令的“执行”阶段重叠，因此，此后每3△t 完成一条指令，余下的n —1条指令用时(n —1)×3△t ．

因此n 条指令所需要的时间=5△t+(n —1)×3△t=(3n+2)△t

四、(15分) 1．(7分) 顺序执行时，每个乘法和加法指令都需要5个时钟周期(取指令、指令分析、指令执行)； 所以所需要的时间为：

T=(216+180)×5×20ns=39600ns=39．6ms 2．(8分)

单流水线标量处理机，采用两功能静态流水线时；因为有足够的缓冲寄存器，所以我们可以首先把所有的乘法计算完，并通过调度使加法流水线不出现停顿，所以所需要的时间为：

T=

加法

乘法第一条指令进入流水线T T T ++

=[2+(3+216—1)+(3+180—1)]×20ns=8040ns

五、(10分) 1．(6分)

因为MIPS=6

*

10T IC

所以不能得出明确结论。 2．(4分)

HM 比较性能，结果恰好相反。

六、(20分) 1．(8分)

时空图如下，图中的数字是指令号：

2．（每个4分，共12分）

整个计算过程需要21△t ，所以 吞吐率为：

t t

p T ??=

=73219 加速比为：===???21

452159t t S 2.1429 效率为：7

3

215590=

=

=

?????t

t T k T k

E

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 《计算机系统结构》考试题及答案(一) 一、单项选择题

1.计算机使用的语言是（ ）。

A) 专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B) 分属于计算机系统各个层次

C) 属于用以建立一个用户的应用环境 D) 属于符号化的机器指令

2.动态数据流机最突出的特点是使（ ）。

A) 数据流令牌无标号

B) 需要程序记数器来实现

C) 令牌带上标号

D) 同步由门（Latch）寄存器来实现

3.多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（）。

A) 可以并行执行B) 不可能并行

C) 任何情况均可交换串行D) 必须并行执行

4.多处理机的各自独立型操作系统（）。

A) 要求管理程序不必是可再入的

B) 适合于紧耦合多处理机

C) 工作负荷较平衡

D) 有较高的可靠性

5.输入输出系统硬件的功能对（）是透明的。

A) 操作系统程序员B) 应用程序员

C) 系统结构设计人员D) 机器语言程序设计员

6.“启动I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于（）。

A) 目态指令B) 管态指令

C) 目态、管态都能用的指令D) 编译程序只能用的指令

7.全相联地址映象是指（）。

A) 任何虚页都可装入主存中任何实页的位置

B) 一个虚页只装进固定的主存实页位置

C) 组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置

D) 组间可任意装入，组内是固定装入

8.（）属于MIMD系统结构。

A) 各处理单元同时受同一个控制单元的管理

B) 各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令

C) 松耦合多处理机和多计算机

D) 阵列处理机

9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube，互联函数时，第10号处理机与第（）号处理机相联。

A) 11 B) 8 C) 14 D) 2

10.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则（）。

A) 可获得高的吞吐率和效率B) 流水线的效率和吞吐率恶化

C) 出现瓶颈D) 可靠性提高

二、填空题

1.开发并行性的途径有__________、__________和__________等。

2.计算机组成指的是计算机系统结构的__________，计算机实现指的是计算机组成的__________。

3.指令由__________和__________两部分组成。

4.依据对数据令牌不同，可将数据流计算机的结构分为__________和__________两种。

5.总线按用法可分为__________和__________两种。

6.I/O系统的发展经历了3个阶段，对应于3 种工作方式，即__________、__________ 、__________。

7.根据存储映象算法的不同，虚拟存储器主要有__________、__________和__________三种映象方式。

8.流水技术按处理的级别分为__________、__________和__________。

三、判断题

1.（）目前市面上的个人电脑的升级换代主要选用的技术是微处理机技术。

2.（）微程序级以上的所有机器都称为是虚拟机。

3.（）内特性至少包括寄存器的构成定义和指令系统的定义。

4.（）在计算机系统结构设计中，指令系统设计是最关键的。

5.（）目前绝大多数计算机系统都采用存储器映射的I/O。

6.（）仿真采用纯软件解释执行方法实现某一个功能。

7.（）Flynn分类法可以对所有计算机系统进行分类。

8.（）所谓确定指令格式主要是选择指令字中的操作码和地址数。

9.（）虚拟存储器的空间大小取决于计算机的外存大小。

10.（）LOCAL BUS总线支持UNIX操作系统。

四、简答题

1.从计算机执行程序的角度出发，并行性可分为哪四个等级。

2.总线的集中式控制方式有哪些？比较它们的硬件复杂度。

3.什么是总线的数据宽度和数据通路宽度？

4.段式存储器有何优缺点？

5.流水线的向下扩展与向上扩展分别是什么含义？

五、综合应用题

文电由A~J及空格字符组成，其字符出现频度依次为0.17，0.05，0.20，0.06，0.08，0.03，0.01，0.08，0.13，0.08，0.11。

（1）各字符用等长二进制码编码，传送103个字符时，共需传送多少个二进制码码位？（2）用Huffman码传送103个字符，比定长码传送，可减少传送的二进制码码位数是多少？

《计算机系统结构》面授试卷答案

一、单项选择题

1.B

2.C

3.B

4.D

5.B

6.B

7.A

8.C

9.D 10.A

二、填空题

1.时间重叠、资源重复、资源共享

2.逻辑实现、物理实现

3.操作码、地址码

4.静态、动态

5.专用、非专用

6.程序控制I/O、直接存储器访问DMA、I/O处理器方式

7.段式、页式、段页式

8.部件级、处理机级、系统级

三、判断题

1.√

2.×

3.×

4.√

5.√

6.×

7.×

8.√

9.× 10.×

四、简答题

1.（1）指令内部并行

（2）指令间并行

（3）任务级或过程级并行

（4）作业或程序级并行

2.集中式控制方式包括：

（1）串行链接方式

（2）定时查询方式

（3）独立请求方式

串行链接方式的硬件复杂度最简单，其次是定时查询方式，独立请求方式的硬件复杂度最大。

3.数据宽度是I/O设备取得I/O总线后所传输数据的总量，数据通路宽度是数据总线的物理宽度，即一个时钟周期所传送的信息量。

4.主要优点包括：

（1）便于大程序分模块编制；

（2）便于几道程序共用主存中的程序和数据；

（3）易于以段为单位实现存储保护。

主要缺点是：

（1）无法高效地为调入段分配主存区域；

（2）需要设置段映象表，并为整个系统设立一个实主存管理表，并进行相应的管理。

5.流水线向下扩展是指把流水线的各段（或子过程）进一步细分，让每个子过程经过的时间都同等程度减少，以进一步提高吞吐率，流水技术的向上扩展可理解为在多个处理机之间流水，多个处理机对数据集中处理，各处理机专门完成其中的一个任务。

五、综合应用题

（1）共需传送4*103位；

（2）可减少传送的二进制码码位数为（4—3.23）*103=770位

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 选择题

1、从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为（）、（）、（）和（）四级。

A、任务或进程之间

B、指令内部

C、作业或程序之间

D、指令之间

2、从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（）、（）、（）和（）。

A、位并字串

B、全并行

C、位串字串

D、位串字并

3、存储器操作并行的典型例子是（），处理机操作步骤并行的典型例子是（），处理机操作并行的典型例子是（），指令、任务、作业并行的典型例子是（）。

A、阵列处理机

B、并行存储器系统和相联处理机

C、流水线处理机

D、多处理机

4、开发并行的途径有（），资源重复和资源共享。

A、多计算机系统

B、多道分时

C、分布式处理系统

D、时间重叠

5、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。

A、汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级

B、微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级

C、传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级

D、汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级

6、对系统程序员不透明的应当是（）

A、CACHE存储器

B、系列机各档不同的数据通路宽度

C、指令缓冲寄存器

D、虚拟存储器

7、对机器语言程序员透明的是（）

A、中断字

B、主存地址寄存器

C、通用寄存器

D、条件码

8、计算机系统结构不包括（）

A、主存速度

B、机器工作状态

C、信息保护

D、数据表示

9、对汇编语言程序员透明的是（）

A、I/O方式中的DMA访问

B、浮点数据表示

C、访问方式保护

D、程序性中断

10、属计算机系统结构考虑的是（）

A、主存采用MOS还是TTL

B、主存采用多体交叉还是单体

C、主存容量和编址方式

D、主存频宽的确定

11、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（）

A、计算机软件所要完成的功能

B、计算机硬件的全部组成

C、编程要用到的硬件组织

D、计算机各部件的硬件实现。

12、计算机组成设计不考虑（）

A、专用部件设置

B、功能部件的集成度

C、控制机构的组成

D、缓冲技术

13、在多用户机器上，应用程序员不能使用的指令是（）

A、“执行”指令

B、“访管”指令

C、“启动I/O”指令D“测试与置定”指令

14、以下说法中，不正确的是（）。软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会

A、提高解题速度

B、提高硬件利用率

C、提高硬件成本

D、减少所需存储器用量

15、下列说法中不正确的是（）

A、软件设计费用比软件重复生产费用高

B、硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现

C、硬件的生产费用比软件的生产费用高

D、硬件的设计费用比软件的设计费用低

16、在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。

A、从上向下设计

B、从下向上设计

C、从两头向中间设计

D、从中间开始向上、向下设计

17、推出系列机的新机器，不能更改的是（）。

A、原有指令的寻址方式和操作码

B、系统总线的组成

C、数据通路宽度

D、存储芯片的集成度

18、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）。

A、用统一的高级语言

B、用统一的汇编语言

C、模拟

D、仿真

19、在操作系统机器级，一般用（）程序（）作业控制语句。

A、汇编程序，翻译

B、汇编程序，解释

C、机器语言，解释

D、机器语言，翻译

20、高级语言程序经（）的（）成汇编语言程序。

A、编译程序，翻译

B、汇编程序，翻译

C、汇编程序，解释

D、编译程序，解释

21、传统机器语言机器级，是用（）来（）机器指令。

A、硬件，翻译

B、编译程序，翻译

C、微指令程序，解释

D、微指令程序，翻译

22、汇编语言程序经（）的（）成机器语言程序。

A、编译程序，翻译

B、汇编程序，翻译

C、汇编程序，解释

D、编译程序，解释

23、微指令由（）直接执行。

A、微指令程序

B、硬件

C、汇编程序

D、编译程序

24、系列机软件必须保证（），一般应做到（）

A、向上兼容

B、向下兼容

C、向前兼容

D、向后兼容

25、在计算机系统的层次结构中，机器被定义为（）的集合体

A、能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构

B、硬件和微程序（固件）

C、软件和固件

D、软件和硬件

26、优化性能价格比指（）或（）。

A、在尽量提高性能前提下尽量降低价格

B、在某种价格情况下尽量提高性能

C、在满足性能前提下尽量降低价格

D、在尽量降低价格情况下尽量提高性能

27、目前，M0由（）实现，M1用（）实现，M2至M5大多用（）实现。

A、软件，固件，硬件

B、固件，软件，硬件

C、硬件，软件，固件

D、硬件，固件，软件

28、系列机中（）的性能价格比通常比（）的要高。

A、中档机

B、低档机

C、高档机

D、A和B

29、（）着眼于机器级内各事件的排序方式，（）着眼于对传统机器级界面的确定，（）着眼于机器内部各部件的功能，（）着眼于微程序设计。

A、计算机组成

B、计算机实现

C、计算机体系结构

D、A和B

30、计算机系统结构也称（），指的是（）的系统结构。

A、计算机组成

B、计算机实现

C、计算机体系结构

D、A和B

E、微程序机器级

F、传统机器级

G、汇编语言机器级

H、操作系统机器级

31、用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为（），用机器语言解释实现软件移植的方法称为（）。虚拟机是指（），目标机是指（）。

A、模拟

B、仿真

C、被模拟的机器

D、被仿真的机器

32、同时性指两个或多个事件在（）发生，并发性指两个或多个事件在（）发生。

A、同一时间间隔

B、同一时刻

C、不同时刻

D、不同时间间隔

33、除了分布处理、MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（）四种不同的结构。

A、计算机网络

B、控制流计算机

C、机群系统

D、数据流计算机

34、费林分类发能反映出大多数计算机的并行工作方式或结构特点，但只能对（）机器分类，不能对（）机器分类，而且对（）的分类不确切。

A、数据流

B、控制流

C、阵列处理机

D、流水线处理机

35、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类，这里的多倍性指（）。

A、系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令流是数据流的多少倍。

B、系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的数据流是指令流的多少倍。

C、系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。

D、A和B

36、1TFLOPS计算机能力，1TBYTE/S的I/O带宽和（）称为计算机系统的3T性能目标。

A、1TBYTE硬盘容量

B、1TBYTE软盘容量

C、1TBYTE主存容量

D、A和B

37、向上兼容指的是（），向下兼容指的是（），向前兼容指的是（），向后兼容指的是（）。

A、某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之前投入市场的机器上。

B、某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它低档的机器上。

C、某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之后投入市场的机器上。

D、某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它高档的机器上。

38、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。

A、高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级

B、高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级

C、应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级

D、应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级

1、BDAC

2、CADB

3、BCAD

4、D

5、B

6、D

7、B

8、A

9、A 10、C

11、C 12、B 13、C 14、B 15、D 16、D 17、A 18、B 19、C 20、A

21、C 22、B 23、B 24、DA 25、A 26、BC 27、D 28、A，BC 29、ACAB 30、CF

31、BACD 32、BA 33、D 34、BAD 35、C 36、C 37、DBAC 38、A|考试大收集整理

基本概念问答题

1、软件和硬件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？

逻辑上等效，性能、价格、实现难易程度上不一样。

2、为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构？

可以调整软、硬件比例；可以用真正的实处理机代替虚拟机器；可以在1台宿主机上仿真另一台。

3、说明翻译和解释的区别和联系.

区别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。

联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的必须步骤。

4、就目前的通用机来说计算机系统结构的属性主要包括那些？

数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断系统、管态目态定义与转换、

IO结构、保护方式和机构。

5、试以实例简要说明计算机系统结构,计算机组成,与计算机实现的相互关系与影响.

结构相同，可用不同的组成。如系列机中不同型号的机器结构相同，但高档机往往采用重叠流水等技术。

组成相同，实现可不同。如主存可用双极型，也可用MOS型等。

结构不同组成不同，组成的进步会促进结构的进步，如微程序控制。

结构的设计应结合应用和可能采用的组成。组成上面决定于结构，下面受限于实现。

组成与实现的权衡取决于性价比等；结构、组成、实现的内容不同时期会不同。

6、简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自优缺点

硬件优点：速度快，节省存储时间；缺点：成本高，利用率低，降低灵活性、适用性。

软件优点：成本低，提高灵活性、适用性；缺点：速度慢，增加存储时间、软件设计费。

7、试述由上往下设计思路,由下往上设计思路和他们所存在的问题

由上往下：先考虑应用要求，再逐级往下考虑怎样实现。适用于专业机

由下往上：根据已有器件，逐级往上。六七十年代通用机设计思路。

以上方法存在的问题是软、硬件脱节。

8、试述由中间开始的设计思路及其优点

既考虑应用也考虑现有器件，由软硬件分界面向两端设计。

优点：并行设计，缩短周期。

9、问什么要进行软件移植？

软件的相对成本越来越高，应重新分配软、硬件功能。但：

成熟软件不能放弃；已有软件修改困难；重新设计软件经济上不划算。

10、简述采用统一高级语言方法,适用场合,存在问题和应采取的策略.

定义：是指为所有程序员使用的完全通用的高级语言。

适用场合：软件移植方便。

存在问题：目前语言的语法、语义结构不同；人们的看法不同；同一语言在不同机器上不通用；程序员的习惯

应采取的策略：可一定范围内统一汇编语言，结构相同机器间搞系列机。

11、简述采用系列机方法,适用场合,好处,存在问题和应采取的策略.

定义：根据软硬件界面的系列结构，设计软件和不同档次的系列机器。

适用场合：同一系列内软件兼容

好处：呼应“中间开始”设计思路；缓解软件要求稳定环境和硬件发展迅速的矛盾。

存在问题：软件兼容有时会阻碍系统结构的变革。

策略：坚持这一方法，但到一定时候要发展新系列，还可采用模拟仿真。

12、简述采用模拟与仿真方法,适用场合,好处,存在问题和应采取的策略.

模拟

定义：用机器语言解释另一指令系统

适用场合:运行时间短，使用次数少，时间上无限制。

好处：可在不同系统间移植。

存在问题：结构差异大时，运行速度下降，实时性差。

策略：与仿真结合

仿真

定义：用微程序解释令一指令系统

适用场合：结构差别不大的系统

好处：运行速度快

存在问题：结构差别大时，很难仿真。

策略：与模拟结合，发展异种机连网。

13、模拟与仿真区别是什么？

模拟：机器语言解释，在主存中；仿真：微程序解释，在控制存储器中。

14、器件的发展如何改变逻辑设计的传统方法？

一是由逻辑化简转为采用组成技术规模生产，规模集成，并尽量采用通用器件

二是由全硬设计转为微汇编、微高级语言、CAD等软硬结合和自动设计。

15、为什么说器件的发展是推动结构和组成前进的关键因素？

器件集成度提高，促使机器主频、速度提高；可靠性提高，促使采用流水技术；

高速、廉价的半导体促使CACHE和虚拟内存的实现；现场型PMOS促使微程序技术的应用；

性价比提高使新的组成下移到中小型机上

16、除了分布处理,MPP和机群系统以外,并行处理计算机按其基本结构特征可分为那几种不同的结构？例举他们要解决的主要问题

流水线处理机：多个部件时间上并行执行。拥塞控制，冲突防止，流水线调度。

阵列处理机：空间上并行。处理单元灵活，规律的互连模式和互连网络设计，数据在存储器中的分布算法。

多处理机：时间和空间上的异步并行。多CPU间互连，进程间的同步和通讯，多CPU间调度。

数据流计算机：数据以数据令牌在指令间传递。硬件组织和结构，高效数据流语言。

17、简单说明多计算机系统和多处理机系统的区别

都属于多机系统，区别：

多处理机是多台处理机组成的单机系统，多计算机是多台独立的计算机。

多处理机中各处理机逻辑上受统一的OS控制，多计算机的OS逻辑上独立。

多处理机间以单一数据、向量、数组、文件交互作用，多计算机经通道或通信线路以数据流形式进行。

多处理机作业、任务、指令、数据各级并行，多计算机多个作业并行。

18、简述几种耦合度的特征

最低：无物理连接，如脱机系统。

松散：通信线路互连，适于分布处理

紧密：总线或数据开关互联，实现数据、任务、作业级并行。

19、软件移植的途径，各受什么限制？

统一高级语言：只能相对统一

系列机：只能在结构相同或相近的机器间移植

模拟：机器语言差别大时，速度慢

仿真：灵活性和效率差，机器差异大时仿真困难。

20、并行处理数据的四个等级，给出简单解释，各举一例

位串字串：无并行性，如位串行计算机。

位并字串：一个字的所有位并行，如简单并行的单处理机。

位片串字并：多个字的同一位并行，如相连处理机。

全并行：同时处理多个字的多个位，如全并行阵列机。

21、设计乘法指令时，结构、组成、实现各考虑什么？

结构：是否设计乘法

组成：是否配置高速乘法器

实现：考虑器件集成度类型数量及微组装技术。|

计算机系统结构模拟试题(5)

计算机组成原理模拟试题（2） 一、填空题:04分，每题02分 1、X=-0.1001 ［X］原=_____________ [X］补=_____________［-X］补=_____________ Y=0.0101 ［Y］原=_____________ ［Y］补=_____________ [-Y］补=_____________ ［X+Y］补=_____________ 2、对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是字符数据的每个字符的_____________码，输出(包括显示或打印)的则是每个字符的_____________，设备中的字符发生器的主要功能是解决从字符的_____________码和字符的_____________间的对应关系。 二、单选题:20分，每题02分 3、32 x 32点阵汉字的机内编码需要。 A: 16个字节 B: 32个字节 C: 32×2个字节 D: 32×4个字节 4、某机字长32位，采用原码定点整数表示，符号位为1位，数值位为31位，则可表示的最大正整数为，最小负整数为。 A: B: C: D: 5、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过来实现。 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是。 A: 运算过程中最高位产生了进位或借位 B: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围 D: 寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 7、无论如何划分计算机的功能部件，控制器部件中至少含有。 A: PC、IP B: PC、IR C: IR、IP D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位，则 A: 地址线为16根，数据线为32根 B: 地址线为32根，数据线为16根

北邮高级计算机系统结构实验二三四五

实验二指令流水线相关性分析 ·实验目的 通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。 ·实验原理： 指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。·实验步骤 一．使用WinDLX模拟器，对做如下分析： （1）观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。 （2）考察增加浮点运算部件对性能的影响。 （3）考察增加forward部件对性能的影响。 （4）观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销。 ·实验过程 一．使用WinDLX模拟器，对做如下分析： } 浮点加、乘、除部件都设置为1，浮点数运算部件的延时都设置为4，如图1： 图1 初始设置 将和加载至WinDLX中，如图2示。

图2 加载程序 1.观察程序中出现的数据/控制/结构相关；指出程序中出现上述现象的指令组合。 1）数据相关 点击F7，使程序单步执行，当出现R-Stall时停止，运行过程中出现下图3所示，输入整数6。 图3 输入整数6 @ 打开Clock Diagram，可以清楚的看到指令执行的流水线如图4所示。 图4 指令流水线 双击第一次出现R-Stall的指令行，如图5所示。

图5 指令详细信息 对以上出现的情况分析如下： 程序发生了数据相关，R-Stall（R-暂停）表示引起暂停的原因是RAW。 lbu r3,0×0(r2) 要在WB周期写回r3中的数据；而下一条指令 & seqi r5,r3,0×a 要在intEX周期中读取r3中的数据。 上述过程发生了WR冲突，即写读相关。为了避免此类冲突， seq r5,r4,0×a的intEX指令延迟了一个周期进行。 由此，相关指令为： 2）控制相关 由图6可以看出，在第4时钟周期：第一条指令处于MEM段，第二条命令处于intEX段，第三条指令出于aborted状态，第四条命令处于IF段。 图 6 指令流水线 }

计算机系统结构模拟试题5

计算机组成原理模拟试题（2）一、填空题:04分，每题02分 =_____________ [X］补=_____________补-X］［1、 X=-0.1001 ［X］原 =_____________ =_____________ =_____________ [-Y］补Y］原=_____________ ［］补 Y=0.0101 ［Y ］补=_____________ ［X+Y对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是 字符数据的每个字符的、 2，设备中的字符_____________(包括显示或打印)的则是每个字 符的码，输出_____________间的对应关_____________发生器的主要功能是解决从字符的 _____________码和字符的系。分二、单选题:20分，每题02 。3、 32 x 32点阵汉 字的机内编码需要 A: 16个字节 B: 32个字节 2个字节 C: 32×个字节 D: 32×4位，则可表示位，数值位为314、某机字长32位，采 用原码定点整数表示，符号位为1 。，最小负整数为的最大正整数为 A: B: C: D: 来实现。 5、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 。 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是运算过程中最高位产生了进位或借位 A: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围B: C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 D: 。 7、无论如何划分计算机的功能部件，控制器部件中至少含有 IP A: PC、 IR B: PC、、IP C: IR D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位，则 A: 地址线为16根，数据线为32根 根16根，数据线为32地址线为B: C: 地址线为15根，数据线为16根 D: 地址线为15根，数据线为32根 9、在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指令中的来区分的。

计算机体系结构实验报告二

实验二结构相关 一、实验目得: 通过本实验,加深对结构相关得理解,了解结构相关对CPU性能得影响。 二、实验内容: 1、用WinDLX模拟器运行程序structure_d、s 。 2、通过模拟,找出存在结构相关得指令对以及导致结构相关得部件。 3、记录由结构相关引起得暂停时钟周期数,计算暂停时钟周期数占总执行 周期数得百分比。 4、论述结构相关对CPU性能得影响,讨论解决结构相关得方法。 三、实验程序structure_d、s LHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关 ADDUI R2, R2, A&0xFFFF LHI R3, (B>>16)&0xFFFF ADDUI R3, R3, B&0xFFFF ADDU R4, R0, R3 loop: LD F0, 0(R2) LD F4, 0(R3) ADDD F0, F0, F4 ;浮点运算,两个周期,结构相关 ADDD F2, F0, F2 ; < A stall is found (an example of how to answer your questions) ADDI R2, R2, #8 ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2 BNEZ R5, loop ;条件跳转 TRAP #0 ;; Exit < this is a ment !! A: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 B: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 四、实验过程 打开软件,load structure_d、s文件,进行单步运行。经过分析,此程序一 次循环中共有五次结构相关。(Rstall 数据相关Stall 结构相关) 1)第一个结构相关:addd f2,,f0,f2 由于前面得数据相关,导致上一条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段,所以下一条指令addd f2,,f0,f2发生结构相关,导致相关得部件:译码部件。

计算机系统结构课后答案

1、数据结构和机器的数据表示之间是什么关系？确定和引入数据表示的基本原则是什么？ 答：数据表示是能由硬件直接识别和引用的数据类型。数据结构反映各种数据元素或信息单元之间的结构关系。数据结构要通过软件映象变换成机器所具有的各种数据表示实现，所以数据表示是数据结构的组成元素。不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性不同。数据表示和数据结构是软件、硬件的交界面。 除基本数据表示不可少外，高级数据表示的引入遵循以下原则：（1）看系统的效率有否提高，是否养活了实现时间和存储空间。（2）看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否高。 2、标志符数据表示与描述符数据表示有何区别？描述符数据表示与向量数据表示对向量数据结构所提供的支持有什么不同？ 答：标志符数据表示指将数据类型与数据本身直接联系在一起，让机器中每个数所都带类型樗位。其优点是：（1）简化了指令系统和程序设计；（2）简化了编译程序；（3）便于实现一致性校验；（4）能由硬件自动变换数据类型；（5）支持数据库系统的实现与数据类型无关；（6）为软件调试和应用软件开发提供支持。缺点是：（1）会增加程序所点的主存空间；（2）在微观上对机器的性能（运算速度）不利。 数据描述符指数据的描述与数据分开存放，描述所访问的数据是整块还是单个的，及访问该数据块或数据元素的地址住处它具备标志符数据表示的优点，并减少了标志符数据表示所占的空间，为向量和数组结构的实现提供支持。 数据描述符方法优于标志符数据表示，数据的描述与数据分开，描述所访问的数据是整块还是单个的，及访问该数据块或数据元素的地址信息，减少了樗符数据表示所占的窨。用描述符方法实现阵列数据的索引比用变址方法实现要方便，且便于检查出程序中的阵列越界错误。但它不能解决向量和数组的高速运算问题。而在有向量、数组数据表示的向量处理机上，硬件上设置有丰富的赂量或阵列运算指令，配有流水或阵列方式处理的高速运算器，不仅能快速形成向量、数组的元素地址，更重要的是便于实现把向量各元素成块预取到中央处理机，用一条向量、数组指令流水或同时对整个向量、数组高速处理．如让硬件越界判断与元素运算并行。这些比起用与向量、阵列无关的机器语言和数据表示串行实现要高效的多。 3、堆栈型机器与通用寄存器型机器的主要区别是什么？堆栈型机器系统结构为程序调用的哪些操作提供了支持？ 答：有堆栈数据表示的机器称为堆栈机器。它与一般通用寄存器型机器不同。通用寄存器型

计算机系统结构模拟题

《计算机系统结构》模拟题 一．判断是非题,对的打√，错的打× 1.系列机是指由一个厂家生产的具有相同组成，但具有不同系统结构和实现的一系列不同型号的机器。 （ × ） 2.Cray 1向量处理机中，由于每个向量寄存器的长度为64，当实际需要处理的向量长度大于64时，它就不能够处理了。 （ × ） 3.按照Flynn 分类法，Illiac IV 阵列处理机是MIMD 计算机。 （ × ） 4.多级混洗交换网络是阻塞网络。 （ √ ） 二．填空题 1．多机系统的互连网络的通信模式可分为4种，其中，一对一的通信模式称为____单播_____模式，一对全体的通信模式为_____广播____模式，多对多的通信模式为____会议_____模式。 2．SIMD 计算机和流水线向量处理机都可以执行向量指令，前者采用___资源重复______并行性，后者采用___时间重叠______并行性。 3．系列机软件兼容必须做到___向后_____兼容，力争做到___向上_____兼容。 4．流水线消除瓶颈段的方法有____细分_____和____重复设置瓶颈段（可交换次序）_____2种方法。 5．设通道数据传送过程中，选择一次设备的时间为 s T ，传送一个字节的时间为D T ，则字 节多路通道最大流量等于____ D s T T 1 _____。 6．Illiac IV 8×8阵列中，网络直径为____7_____。 7．对堆栈型替换算法，增大分配给程序的___主存页面______，对第一级存储器的命中率就会单调____上升_____。 8．从网络的任何结点看，若网络拓扑结构都是相同的，则称这样的网络是___对称______网络。 三．单项选择题 1.在计算机系统层次结构中，从下层到上层，各层相对顺序正确的是（ B ）。 A.汇编语言机器级－操作系统机器级－高级语言机器级 B.微程序机器级－传统机器语言机器级－汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级－高级语言机器级－汇编语言机器级 D.汇编语言机器级－应用语言机器级－高级语言机器级 2．Illiac IV 阵列处理机中，PE 之间所用的互连函数是（ A ）。

(完整版)计算机系统结构试题及答案

计算机系统结构复习题 单选及填空： 计算机系统设计的主要方法 1、由上往下的设计（top-down） 2、由下往上的设计（bottom-up） 3、从中间开始（middle-out） Flynn分类法把计算机系统的结构分为以下四类： （1）单指令流单数据流 （2）单指令流多数据流 （3）多指令流单数据流 (4) 多指令流多数据流 堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 名词解释： 虚拟机：用软件实现的机器叫做虚拟机，但虚拟机不一定完全由软件实现，有些操作可以由硬件或固件（固件是指具有软件功能的固件）实现。 系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 兼容机：它是指由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。 流水线技术：将一个重复的时序过程，分解成为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线：指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线：指各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能的流水线。 顺序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 指令的动态调度：

是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度： 是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 超标量： 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定，依代码的具体情况而定，但有个上限。 超流水：在一个时钟周期内分时流出多条指令。 多级存储层次： 采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，各存储器之间一般满足包容关系，即任何一层存储器中的内容都是其下一层（离CPU更远的一层）存储器中内容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。 写直达法： 在执行写操作时，不仅把信息写入Cache中相应的块，而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法： 只把信息写入Cache中相应块，该块只有被替换时，才被写回主存。 集中式共享多处理机： 也称为对称式共享存储器多处理SMP。它一般由几十个处理器构成，各处理器共享一个集中式的物理存储器，这个主存相对于各处理器的关系是对称的， 分布式共享多处理机： 它的共享存储器分布在各台处理机中，每台处理机都带有自己的本地存储器，组成一个“处理机-存储器”单元。但是这些分布在各台处理机中的实际存储器又合在一起统一编址，在逻辑上组成一个共享存储器。这些处理机存储器单元通过互连网络连接在一起，每台处理机除了能访问本地存储器外，还能通过互连网络直接访问在其他处理机存储器单元中的“远程存储器”。 多Cache一致性： 多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。 写作废协议： 在处理器对某个数据项进行写入之前，它拥有对该数据项的唯一的访问权 。 写更新协议： 当一个处理器对某数据项进行写入时，它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。 机群：是一种价格低廉、易于构建、可扩放性极强的并行计算机系统。它由多台同构或异构

计算机系统结构总复习题

一、单项选择题 1、直接执行微指令的是( ) A．汇编程序B．编译程序 C．硬件D．微指令程序 2、对系统程序员不透明的应当是( )。 A．Cache存贮器B．系列机各档不同的数据通路宽度C．指令缓冲寄存器D．虚拟存贮器 3、对机器语言程序员透明的是( )。 A．中断字B．主存地址寄存器 C．通用寄存器D．条件码 4、计算机系统结构不包括( )。 A．主存速度B．机器工作状态 C．信息保护D．数据 5、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( )。A．计算机软件所要完成的功能B．计算机硬件的全部组成 C．编程要用到的硬件组织D．计算机各部件的硬件实现 6、计算机组成设计不考虑( )。 A．专用部件设置B．功能部件的集成度 C．控制机构的组成D．缓冲技术 7、以下说法中，不正确的是( )。 软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会： A．提高解题速度B．提高硬件利用率 C．提高硬件成本D．减少所需要的存贮器用量 8、在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( )。 A．提高解题速度B．减少需要的存贮容量 C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比 9、下列说法中不正确的是( )。 A．软件设计费用比软件重复生产费用高 B．硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现 C．硬件的生产费用比软件的生产费用高 D．硬件的设计费用比软件的设计费用低 10、在计算机系统设计中，比较好的方法是( )。 A．从上向下设计B．从下向上设计 C．从两头向中间设计D．从中间开始向上、向下设计11、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( )。 A．传统机器语言级与操作系统机器级之间 B．传统机器语言级与微程序机器级之间 C．微程序机器级与汇编语言机器级之间 D．操作系统机器级与汇编语言机器级之间 12、系列机软件应做到( )。 A．向前兼容，并向上兼容 B．向后兼容，力争向上兼容

计算机系统结构作业答案第三章(张晨曦)

3.1 -3.3为术语解释等解答题。 3.4 设一条指令的执行过程分为取指令，分析指令和执行指令3个阶段，每个阶段所需时间分别为ΔT, ΔT, 2ΔT，分别求出下列各种情况下，连续执行N条指令所需的时间。 (1) 顺序执行方式 (2) 只有“取指令”与“执行指令”重叠 (3) “取指令”，“分析指令”与“执行指令”重叠 解： (1) 4NΔT (2) (3N+1) ΔT (3) 2(N+1) ΔT 3.6 解决流水线瓶颈问题有哪两种常用方法？ 解： (1) 细分瓶颈段 将瓶颈段细分为若干个子瓶颈段 (2) 重复设置瓶颈段 重复设置瓶颈段，使之并行工作，以此错开处理任务 3.9 列举下面循环中的所有相关，包括输出相关，反相关，真数据相关。 for(i = 2; i < 100; i=i+1) { a[i] = b[i] + a[i]; -----(1) c[i+1] = a[i] + d[i]; -----(2) a[i-1] = 2*b[i]; -----(3) b[i+1] = 2*b[i]; -----(4) } 解： 输出相关：第k次循环时(1)与第k+1轮时(3) 反相关：第k次循环时(1)和(2)与第k-1轮时(3) 真数据相关：每次循环(1)与(2)，第k次循环(4)与k+1次循环(1)，(3)，(4) 3.12 有一指令流水线如下所示 50ns 50ns 100ns 200ns (1)求连续如入10条指令的情况下，该流水线的实际吞吐率和效率 (2)该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采用两种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出 的两种新的流水线连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1）（m表示流水线级数，n 表示任务数）

计算机系统结构 课后习题答案(第2版)

习题一 1、解释下列术语 计算机系统的外特性：通常所讲的计算机系统结构的外特性是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，即由他们所看到的计算机的基本属性（概念性结构和功能特性）。 计算机系统的内特性：计算机系统的设计人员所看到的基本属性，本质上是为了将有关软件人员的基本属性加以逻辑实现的基本属性。 模拟：模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。 可移植性：在新型号机出台后，原来开发的软件仍能继续在升级换代的新型号机器上使用，这就要求软件具有可兼容性，即可移植性。可兼容性是指一个软件可不经修改或只需少量修改，便可由一台机器移植到另一台机器上运行，即同一软件可应用于不同环境。 Amdahl定律：系统中对于某一部件采用某种更快的执行方式所能获得的系统性能改进程度，取决于这种执行方式被使用的频度或占总执行时间的比例。 虚拟机（Virtual Machine）：指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。 6、 7、假定求浮点数平方根的操作在某台机器上的一个基准测试程序中占总执行时间的20%，为了增强该操作的性能，可采用两种不同的方法：一种是增加专门的硬件，可使求浮点数平方根操作的速度提高为原来的20倍；另一种方法是提高所有浮点运算指令的速度，使其为原来的2倍，而浮点运算指令的执行时间在总执行时间中占30%。试比较这两种方法哪一种更好些。 答：增加硬件的方法的加速比Sp1=1.23, 另一种方法的加速比Sp2= 1.176，经计算可知Sp1=方法更好些。 Sp2>Sp2第一种 9、假设高速缓存Cache的工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率 T=为90%，则采用Cache能使整个存储系统获得多高的加速比？答： 加速比

计算机系统结构模拟题

《计算机系统结构》模拟题（补）一．单项选择题 1. SIMD是指（）。 A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2. 磁盘外部设备适合于连接到（）。 A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道 C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道 3. 下列（）存储设备不需要编址。 A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 4.多处理机的各自独立型操作系统( )。 A.要求管理程序不必是可再入的 B.适合于紧耦合多处理机 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5.输入输出系统硬件的功能对( )是透明的。 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 6. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（）。 A．编译程序解释B．编译程序翻译 C．汇编程序解释D．汇编程序翻译 7.全相联地址映象是指( )。 A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间是固定的，而组任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组是固定装入 8.( )属于MIMD系统结构。 A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机 D.阵列处理机

9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第( ) 号处理机相联。 A.11 B.8 C.14 D.2 10.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( )。 A.可获得高的吞吐率和效率 B.流水线的效率和吞吐率恶化 C.出现瓶颈 D.可靠性提高 11．流水线的技术指标不包括( )。 A.响应比 B.吞吐率 C.加速比 D.效率 12．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，方法最好是（）。 A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. Huffman编码法 D. 以上编码都不是 13．RISC 计算机的指令系统集类型是 ( ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器 - 存储器型 14．相联存储器的访问方式是( )。 A．先进先出顺序访问B．按地址访问 C．无地址访问D．按容访问 15．存储器读写速率越高，每位的成本也越高，存储容量也小。解决这一问题的主要方法是采用( )。 A．多级存储体系结构B．并行存储器 C． Cache D．缓冲技术 16．计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。 A.汇编语言机器级---操作系统机器级---高级语言机器级 B.微程序机器级---传统机器语言机器级---汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级---高级语言机器级---汇编语言机器级 D. 汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级 17．对系统程序员不透明的是（）。 A.Cache 存储器 B.系列几各档不同的数据通路宽度 C.指令缓冲寄存器 D.虚拟存储器 18．在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。

北邮计算机系统结构实验报告-实验一到五-WINDLX模拟器

北京邮电大学 实验报告 课程名称计算机系统结构 计算机学院03班 王陈(11)

目录 实验一WINDLX模拟器安装及使用......................................... 错误!未定义书签。 ·实验准备................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验内容及要求.................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验二指令流水线相关性分析 ............................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验三DLX处理器程序设计 .................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 A.向量加法代码及性能分析 ................................................... 错误!未定义书签。 B.双精度浮点加法求和代码及结果分析 .............................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验四代码优化 ....................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验原理................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结+实习体会........................................................... 错误!未定义书签。实验五循环展开 ....................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验原理................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 矩阵乘程序代码清单及注释说明........................................... 错误!未定义书签。 相关性分析结果........................................................................... 错误!未定义书签。 增加浮点运算部件对性能的影响........................................... 错误!未定义书签。 增加forward部件对性能的影响 ............................................ 错误!未定义书签。 转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销 .. 错误!未定义书签。 ·实验总结+实习体会+课程建议......................................... 错误!未定义书签。

吉林大学计算机系统结构题库第三章

第三章流水线技术 知识点汇总 先行控制、流水线、单功能流水线、多功能流水线、静态流水线、动态流水线、部件级流水线、处理机级流水线、处理机间流水线、线性流水线、非线性流水线、顺序流水线、乱序流水线、时空图、流水线性能评价（吞吐率、加速比、效率）、解决流水线瓶颈问题方法、相关（数据相关、名相关、控制相关）、换名技术、流水线冲突（结构冲突、数据冲突、控制冲突）、流水线互锁机制、定向技术、指令调度、预测分支失败、预测分支成功、延迟分支（从前调度、从失败处调度、从成功处调度）、流水寄存器、3种向量处理方式（横向、纵向、纵横）、链接技术。 简答题 1.流水技术有哪些特点？（答出4个即可）（知识点：流水线） 答：1.将处理过程分解为若干子过程，由专门的功能部件来实现，2各段的时间尽可能相等，3各部件间都有一个缓冲寄存器，4适用于大量重复的时序过程，5需要通过时间和排空时间。 2.什么是静态流水线？什么是动态流水线？（知识点：静态流水线、动态流水线） 答：同一时间段内，多功能流水线中的各段只能按同一种功能的连接方式工作；同一时间段内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接同时执行多种功能。 3.什么是单功能流水线？什么是多功能流水线？（知识点：单功能流水线、多功能流水线） 答：只能完成一种固定功能的流水线。流水线的各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能。 4.什么是线性流水线？什么是非线性流水线？（知识点：线性流水线、非线性流水线） 答：流水线的各段串行连接，没有反馈回路。流水线中除了有串行的连接外，还有反馈回路。 5.列举3种相关。（知识点：相关） 答：数据相关，名相关，控制相关。 6.流水线中有哪三种冲突？各是什么原因造成的？（知识点：流水线冲突） 答：结构冲突，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求；数据冲突，指令在流水线中重叠执行时需要用到前面指令的执行结果；控制冲突，流水线遇到分支指令和其他会改变PC值的指令。 7.选择至少2种解决流水线结构冲突的方法简述。（知识点：结构冲突） 答：流水线停顿一个时钟周期，推迟后面的指令操作。设置相互独立的指令存储器和数据存储器。 8.选择至少2种解决流水线数据冲突的方法简述。（知识点：数据冲突） 答：定向技术，将计算结果从其产生的地方直接送到其他指令需要的地方。通过编译时让编译器重新组织指令顺序来消除冲突。

《计算机系统结构》与参考答案

2．以下各类中断中，属于自愿中断的是 C. A. 外部中断 B. I/O中断 C. 执行“访管”指令 D. 机器校验中断 3.高速外部设备磁盘机适合连接于 C. A. 选择通道或字节多路通道 B. 数组多路通道或字节多路通道 C.数组多路通道或选择通道 D.任意一种通道 4.页式虚拟存储器页表的作用是 A . A. 反映虚页在主存的存储情况 B.仅反映虚页是否调入主存 C. 反映主存实页与Cache 的对应关系 D. 反映虚页在辅存的存储情况5．软件和硬件的功能在逻辑上是C的 . A.固件优于软件 B.不等价 C.等价 D.软件优于固件 6.计算机中最优化的操作码编码方法是D. A.BCD 码 B.ASCII码 C.扩展操作码 D.哈夫曼编码 7.从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为四级A. A ．指令内部——指令之间——进程之间——程序之间 B ．指令之间——指令内部——进程之间——程序之间 C．进程之间——指令之间——指令内部——程序之间 D ．程序之间——进程之间——指令之间——指令内部 8.计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是D. A ．传统机器级 B ．高级语言机器 C．应用语言机器级D．汇编语言机器级 9.全相联地址映像是指A. A. 任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 10．对于同一系列机，必须保证软件能够C. A ．向前兼容，并向上兼容 B ．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力争向上兼容D ．向后兼容，力争向下兼容11．设有 16 个处理单元的并行处理机系统, 采用共享主存的方式. 若同时存取16 个数据 , 为避免存储器访问冲突, 共享主存的多体数量应该为C才合理 . A. 15 B. 16 C. 17 D. 19 12.软件兼容的根本特征是C. A.向前兼容 B.向后兼容 C. 向上兼容 D. 向下兼容 13.在下列机器中，能够实现软件兼容的机器是 B. A.完全不同种类的机型 B.系统结构相同的机器 C. 宿主机和目标机 D.虚拟机 14．输入输出系统硬件的功能对C是透明的。 A. 操作系统程序员 B. 所有类别的程序员 C. 应用程序员 D. 系统结构设计师 15.在下列各项选择中，对于机器( 汇编 ) 语言程序员透明的是 D. A.通用寄存器 B. 条件码 C.中断字 D.主存储器地址寄存器 一、单项选择题 1．在流水机器中，全局性相关是指 B. A.指令相关 B. 由条件转移指令引起的相关 C “先读后写”相关 D.“先写后读”相关 2．以下不属于多处理机操作系统类型的是A. A ．Windows 操作系统B．主从型操作系 C．浮动型操作系统 D ．各自独立型操作系统 3.下列不是数据流计算特点的是D. A. 设置状态 B.没有指令计数器 C.没有变量的概念 D.操作结果不产生副作用 4．若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则B. A. 可获得高的吞吐率和效率 B.出现瓶颈 C.流水线的效率和吞吐率恶化 D.可靠性提高 5.消除“一次重叠”中的“指令相关”最好方法是B. A. 不准修改指令 B.设置相关专用通路 C.推后分析下条指令 D.推后执行下条指令 6．流水线的技术指标不包括A. A. 数据宽度 B.吞吐率 C.加速比 D.效率 7.按照弗林对处理机并行性定义的分类原则，阵列机ILLIAC IV属于B. A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 8．设 8 个处理器编号分别为0，1， 2，?，7 用 Cube0 互联函数时，第7 号处理机可以与第D号处理机相联 . A. 0 B. 2 C. 4 D. 6 9．多端口存储器适合于连接 B. A ．松耦合多处理机B．紧耦合多处理机C．机数很多的多处理机 D ．机数可变的多处理机 10.以下不属于堆栈型替换算法的是A. A ．先进先出法B．近期最久未用过法 C．近期最少使用法D．页面失效频率法 11．解决主存空间数相关的办法是C. A.基址值一次相关直接通路法 B.基址值二次相关直接通路法 C.通用寄存器组相关专用通路相关法 D. 推后读法 12. 一般来说 , 以下替换算法中 , 效果最优的替换算法是C. A. LRU 替换算法 B. FIFO 替换算法 C. OPT 替换算法 D. RAND替换算法

计算机系统结构考试题库及答案

计算机系统结构试题及答案 一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选 或复选） 1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。 2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.（冯?诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取 出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。 6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、 中规模集成电路）作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超 大规模集成电路）作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、 LRU算法、随机替换）。

13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高 速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的（SRAM）组成。 16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工）。 17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式）反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。 19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控 制方式）。 20.CPU的异步控制方式有时又称为（可变时序控制方式、应答控制 方式）。 21.EPROM是指（光擦可编程只读存储器）。 22.MOS半导体存储器中，（DRAM）可大幅度提高集成度，但由于（刷 新）操作，外围电路复杂，速度慢。 23.MOS半导体存储器中，（SRAM）的外围电路简单，速度（快），但 其使用的器件多，集成度不高。 24.RISC的几个要素是（一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化）。