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）。
25.奔腾CPU采用2条指令流水线，能在1个时钟周期内发射2条简
单的整数指令，也可发射（1）条浮点指令。
26.奔腾CPU的大多数简单指令用硬布线控制实现，在1个时钟周期
内执行完毕。而对于用微程序实现的指令，也在（2、3）个时钟周期内执行完毕。
27.奔腾CPU的外部中断是由CPU的外部硬件信号引发的，包括（可
屏蔽中断、非屏蔽中断）。
28.奔腾CPU的异常中断是由指令执行引发的，包括（执行异常、执
行软件中断指令）。
29.奔腾CPU是Intel公司生产的一种（超标量）流水处理器。
30.程序控制类指令的功能是（改变程序执行的顺序）。
31.从CPU来看，增加Cache的目的，就是在性能上使（主存、内存）
的平均读出时间尽可能接近Cache的读出时间。
32.从执行程序的角度看，最低等级的并行是（指令内部）并行。
33.从执行程序的角度看，最高等级的并行是（作业级、程序级）并
行。
34.存储器堆栈是由程序员设置出来作为堆栈使用的一部分（主存储
器）。
35.当CPU和主存进行信息交换，即CPU（向主存存入数据、从主存
读出数据、从主存读出指令）时，都要使用地址寄存器和数据寄存器。
36.当代总线分为（数据传送总线、仲裁总线、中断和同步总线、公
用线）。
37.当代总线是一些标准总线，追求与（技术、结构、CPU、厂家）无
关的开发标准。
38.当执行指令时，CPU能自动（递增）程序计数器的内容，使其始
终保持将要执行的下一条指令的主存地址，为取下一条指令做好准备。
39.到目前为止，使用最为广泛的计算机形态是：（嵌入式计算机）。
40.堆栈是一种特殊的数据寻址方式，基于（FILO、LIFO）原理。
41.堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，M SP为SP指
示的栈顶单元。如果进栈操作的动作顺序是(A)→M SP，(SP)-1→SP，那么出栈操作的动作顺序应为（(SP)+1→SP，(M SP)→A）。
42.冯?诺伊曼体系结构的计算机具有共同的基本配置，即具有几大部
件：运算器、控制器、（I/O设备、存储器）。
43.冯?诺依曼计算机体系结构的主要特点是（使用二进制数、存储程
序）。
44.冯?诺依曼型计算机的设计思想是（存储程序并按地址顺序执行）。
45.广义地讲，并行性中的并发性是指两个以上事件在（同一时间间
隔内）发生。
46.广义地讲，并行性中的同时性是指两个以上事件在（同一时刻）
发生。
47.计算机的专用和通用是根据计算机的（效率、速度、价格、运行
的经济性和适应性）来划分的。
48.寄存器堆栈是（CPU）中设置的一组专门用于堆栈的寄存器。
49.具有相同（计算机体系结构）的计算机，可以采用不同的（计算
机组成）。
50.开发RISC系统的目标是：（使处理器的结构更简单，更合理、提
高处理器的性能、提高处理器的执行效率、降低处理器的开发成本）。
51.流水CPU通常由（指令部件、指令队列、执行部件）等几个部分
组成，这几个功能部件可以组成一个多级流水线。
52.奇偶校验无法检测（偶数个、偶数个）错误，更无法识别错误信
息的（位置、内容）。
53.取出和执行任何一条指令所需的最短时间为（2）个CPU周期。
54.世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC使用（电子管）作为电
子器件。
55.适配器的作用是保证（I/O设备）用计算机系统特性所要求的形
式发送或接收信息。
56.双端口存储器是一种高速工作的存储器，指同一个存储器具有两
组相互独立的（读写）控制线路，可以对存储器中（任何）位置上的数据进行独立的存取操作。
57.通用计算机可分为（超级计算机、大型机、服务器、工作站）、微
型机和单片机。
58.微程序控制器的基本思想是：将微操作控制信号按一定规则进行
编码，形成（微指令），存放到一个只读存储器里。当机器运行时，
一条又一条地读出它们，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应部件执行所规定的操作。
59.为了解决多个主设备同时（竞争）总线（控制）权的问题，必须
具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。
60.为了提高浮点数的表示精度，当尾数不为（0）时，通过修改阶码
并移动小数点，使尾数域的最高有效位为（1），这称为浮点数的规格化表示。
61.为了执行任何给定的指令，必须对指令操作码进行测试，以便识
别所要求的操作，CPU中的（指令译码器）就是完成这项工作的。
62.相对于硬布线控制器，微程序控制器的优点在于（结构比较规整、
复杂性和非标准化程度较低、增加或修改指令较为容易）。
63.相联存储器是以（关键字、内容）来访问存储器的。
64.虚拟存储器可看作是一个容量非常大的（逻辑）存储器，有了它，
用户无需考虑所编程序在（主存）中是否放得下或放在什么位置等问题。
65.虚拟地址空间的大小实际上受到（辅助存储器）容量的限制。
66.虚拟地址由（编译程序）生成。
67.一个计算机系统可以在不同的并行等级上采用流水线技术。按照
流水的级别，流水线可分类为（算术流水线、指令流水线、处理机流水线、宏流水线）。
68.一条机器指令是由若干条（微指令）组成的序列来实现的，而机
器指令的总和便可实现整个指令系统。
69.一条机器指令是由若干条微指令组成的序列（通常叫做（微程序））
来实现的，而机器指令的总和便可实现整个指令系统。
70.一条指令中的操作数地址，可以有（0、1、2、3）个。
71.一种（计算机组成）可以采用多种不同的（计算机实现）。
72.以下4种类型指令中，执行时间最长的是（SS型指令）。
73.以下4种类型指令中，执行时间最短的是（RR型指令）。
74.以下关于流水线技术的描述中，正确的是（就一条指令而言，其
执行速度没有加快、就程序执行过程的整体而言，程序执行速度大大加快、适合于大量的重复性的处理）。
75.以下句子中，正确的是（CPU中的微程序是可重写的、可以通过
修改成品CPU来改变CPU的译码方式）。
76.以下句子中，正确的是（各条指令的取指阶段所用的CPU周期是
完全相同的、由于各条指令的功能不同，指令的执行阶段所用的CPU周期是各不相同的）。
77.以下句子中，正确的是（一条指令的取出阶段需要1个CPU周期
时间、一条指令的执行阶段需要至少1个CPU周期时间）。
78.以下指令存在哪些类型的数据相关？（RAW相关、WAW相关）
LAD R6, B ；M(B)→R6，M(B)是存储器单元
MUL R6, R7 ；(R6)×(R7)→R6
79.以下指令存在哪些类型的数据相关？（W AR相关）
STA M(x)，R3 ；(R3)->M(x)，M(x)是存储器单元
ADD R3，R4，R5 ；(R4)+(R5)->R3
80.以下指令存在哪些类型的数据相关？（WAW相关）
MUL R3，R1，R2 ；(R1)×(R2)->R3
ADD R3，R4，R5 ；(R4)+(R5)->R3
81.硬布线控制器的特点是（设计非常复杂，且代价很大、调试非常
复杂，且代价很大、速度较快，主要取决于逻辑电路的延迟）。
82.运算型指令的寻址与转移型指令的寻址，其不同点在于（前者取
操作数，后者决定程序转移地址）。
83.在（定点）运算中，为了判断溢出是否发生，可采用双符号位检
测法。不论溢出与否,其（最高）符号位始终指示正确的符号。
84.在CPU中，操作控制器的功能就是根据指令操作码和时序信号，
产生各种操作控制信号，以便正确地建立数据通路，从而完成（取指令、执行指令、分析指令、取操作数）的控制。
85.在CPU中，程序计数器用来保存（下一条指令的地址）。
86.在CPU中，跟踪指令后继地址的寄存器是（程序计数器）。
87.在CPU中，控制器通常由（程序计数器、指令寄存器、指令译码
器、时序发生器）和操作控制器组成。
88.在CPU中，数据寄存器用来暂时存放（由主存读出的一条指令、
由主存读出的一个数据字、向主存存入的一条指令、向主存存入的一个数据字）。
89.在CPU中，运算器的主要功能是进行（算术运算、逻辑测试、逻
辑运算）。
90.在CPU中，运算器通常由（算术逻辑单元、累加寄存器、数据寄
存器、状态条件寄存器）组成。
91.在CPU中，指令寄存器用来保存（当前指令）。
92.在CPU中，状态条件寄存器（PSW）用来保存（标志位、条件码
、中断信息、状态信息）。
93.在IEEE 754标准中，对于一个规格化的32位浮点数，其尾数域
所表示的值是（1.M），这是因为规格化的浮点数的尾数域最左（最高有效位）总是（1），故这一位经常不予存储，而认为隐藏在小数点的左边，这可以使尾数表示范围多一位，达（24）位。
94.在操作控制器中，(微程序控制器)是采用存储逻辑来实现的。
95.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（补码运算的二进制
加法器）来实现。
96.在对RISC机器基本概念的描述中，正确的是（RISC机器一定是
流水CPU）。
97.在对流水CPU基本概念的描述中，正确的是（流水CPU是一种非
常经济而实用的时间并行技术）。
98.在计算机的流水处理过程中，要使流水线具有良好的性能，必须
使流水线畅通流动，不发生断流。但由于流水过程中会出现（资源相关、数据相关、控制相关）等相关冲突，实现流水线的不断流是困难的。
99.在计算机系统的层次结构中，（高级语言级、汇编语言级）采用符
号语言。
100.在计算机系统的层次结构中，（微程序设计级、操作系统级、机器语言级）采用二进制数语言。
101.在计算机系统的层次结构中，属于软件级的是（高级语言级、汇编语言级）。
102.在计算机系统的层次结构中，属于软硬件混合级的是（操作系统级）。
103.在计算机系统的层次结构中，属于硬件级的是（微程序设计级、机器语言级）。
104.在计算机系统中，CPU管理外围设备的方式，除了程序查询之外，还包括（程序中断、DMA、通道、PPU）。
105.在计算机中,（CPU对主存的读取、CPU对主存的写入、输入设备与主存的数据交换、输出设备与主存的数据交换）一般都采用异步控制方式，以保证执行时的高速度。
106.在流水CPU中，为了解决执行段的速度匹配问题，一般采用的方法包括：（将执行部件分为定点执行部件和浮点执行部件两个可并行执行的部分，分别处理定点运算指令和浮点运算指令、在浮点执行部件中，包括浮点加法部件和浮点乘/除部件，它们可以同时执行不同的指令、浮点运算部件以流水线方式工作）。
107.在流水CPU中，指令部件本身又构成一个流水线，即指令流水线，由（取指令、指令译码、计算操作数地址、取操作数）等几个过程段组成。
108.在流水过程中存在的相关冲突中，（控制相关）是由转移指令
引起的。
109.在流水过程中存在的相关冲突中，（数据相关）是由于指令之间存在数据依赖性而引起的。
110.在流水过程中存在的相关冲突中，（资源相关）是指多条指令进入流水线后在同一机器周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。
111.在流水计算机中采用多体交叉存储器，其目的是（解决存储器的速度匹配问题、使存储器的存取时间能与流水线中其他过程段的速度相匹配）。
112.在奇偶校验中，只有当数据中包含有（偶数、奇数）个1时, 偶校验位C=（0、1）。
113.在一个计算机系统中，宏流水线是指程序步骤的并行，是（处理机）级流水线。
114.在一个计算机系统中，算术流水线是指运算操作步骤的并行，是（部件）级流水线。
115.在一个计算机系统中，指令流水线是指指令步骤的并行，是（处理器）级流水线。
116.在主存与Cache间建立地址映射，有几种不同的地址映射方式，它们是（全相联映射方式、直接映射方式、组相联映射方式）。117.在总线仲裁方式中，（集中式）仲裁需要（中央仲裁器）。118.指令的顺序寻址方式，是指下一条指令的地址由（程序计数器）给出。
119.指令的跳跃寻址方式，是指下一条指令的地址由本条指令直接给出，因此，（程序计数器）的内容必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址。
120.指令格式就是（指令字）用二进制代码表示的结构形式。121.指令格式中的（操作码）字段，用来表征指令的操作特性与功能。
122.指令格式中的地址码字段，通常用来指定参与操作的（操作数）或其地址。
123.指令流是取指周期中从内存流向（控制器）的信息流。
124.中央处理器包括（运算器、控制器、Cache）。
125.状态条件寄存器（PSW）通常保存（运算结果进/借位标志、运算结果溢出标志、运算结果为零标志、运算结果符号标志）和运算结果为负标志。
总线的特性包括（物理特性、功能特性、电气特性、时间特性）。
计算机系统结构试题及答案
一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共20分）
1．以下正确的是（）。
A）机箱是计算机的外特性，属系统结构的研究范围
B）集成电路芯片的设计是计算机组成原理的研究范围
C）加法器的设计是计算机实现的研究内容
D）计算机性能评价是计算机系统结构的研究范围
2．在流水线相关处理中，采用（）会产生“写-写”相关和“先读后写”相关。
A）猜测法B）顺序流动
C）异步流动
D）相关专用通路
3．非线性流水线是指（）
Ａ）存在分叉连接的流水线Ｂ）存在反向连接的流水线
Ｃ）一个任务使用多个功能段的流水线Ｄ）动态连接的流水线
4．网络直径与网络的（）有关
A）度B）链路总数
C）结点间通信经过的最多链路数D）通信延迟
5．下列关于存储器的描述，哪个是正确的（）
A）多体交叉存储器主要解决扩充容量问题
B）Cache的功能全由硬件完成
C）Cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于Cache
D）“主存—外存”的存储层次是为了弥补主存速度的不足
6．在单指令流多数据流计算机中各处理单元必须（）。
A）以同步方式在同一时间内执行不同的指令
B）以同步方式在同一时间内执行相同的指令
C）以异步方式在同一时间内执行相同的指令
D）以异步方式在同一时间内执行不同的指令
7．虚拟存储器地址变换是指（）。
A）多用户虚地址与实地址如何一一对应
B）程序的逻辑地址变换成主存实地址
C）程序执行时将虚地址变换成对应的实存地址
D）指令的符号地址变换成二进制地址
8．反映网络在理想通信模式下通信带宽的特性是（）
A）度B）直径C）带宽总和D）等分带宽
9．依据Michael J.Flynn提出的按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类，Illiac IV计算机属于（）
A）SISD B）SIMD C）MISD D）MIMD
10．全相联地址映象是指（）。
A）任何主存页都可装入Cache中任何页的位置
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，而组内任何主存页可以装入任何Cache页位置
D) 组间可任意装入，组内是固定装入
二、名词解释题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）解释每小题所给名词的含义，
若解释正确则给分，若解释错误则无分，若解释不准确或不全面，则酌情扣分。
1．目录表
2．阻塞网络
3. 写直达法
4. 乱序流动
5. 向量链接技术
三、简答题（本大题共4小题，共25分）
1.（5分）存储程序计算机(冯氏机)在系统结构上的主要特点是什么？
2．（5分）在cache容量一定的情况下,增加cache中的块大小能否达到提高cache命中率的效果?为什么?
3．（5分）解释数据相关（局部相关）与控制相关（全局相关）。
4．（10分）有哪几种向量处理方式？它们对向量处理机的结构要求有何不同？
四、综合题（本大题共4小题，共35分）
1. (5分)某计算机系统采用浮点运算部件后使浮点运算速度提高到原来的20倍，
而系统运行一程序的整体性能提高到原来的10倍，试计算该程序中浮
点操作所占的比例。
2．（5分）（1）使用终端标记法标出Ω网络(见下图)的从2号输入端到6号输出端网络连接以及从6号输入端到4号输出端从的网络连接。
（2）上题的网络连接之间是否会产生冲突？如有，请指出冲突所在。
3．(10分)有一个Cache 存储器，主存有8块(0-7)，Cache 有4块(0-3)，采用组相联映像，组内块数为2块。采用LRU （近期最久未使用）替换算法。 (1)指出主存各块与Cache 各块之间的映像关系。 (2)某程序运行过程中，访存的主存块地址流为： 2， 3， 4， 1， 0， 7， 5， 3， 6， 1， 5， 2， 3， 7， 1 说明该程序访存对Cache 的块位置的使用情况，计算Cache 命中率 。
4．（15分）有一条静态多功能流水线由5段组成（如下图所示），加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第2段的时间为2△t ，其余各段时间均为△t ，而且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水线寄存器中。若在该流水线上计算 f ＝A 1*B 1 + A 2*B 2 + A 3*B 3 + A 4*B 4, （1）画出处理过程的时空图； （2）计算其吞吐率、加速比和效率； （3
流水线。
1
2
0 3
4
5
6
7
输入端
输出端
计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A卷）
一单选题：(10分，每题1分)
1、."启动I/O"指令是主要的输入输出指令，是属于（ B ）
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
2、输入输出系统硬件的功能对(B )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
3、全相联地址映象是指（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.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置
D.组间可任意装入，组内是固定装入
4、( C ) 属于MIMD系统结构
A.各处理单元同时受一个控制单元的管理
B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令
C.松耦合多处理机和多计算机系统
D.阵列处理机
5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ）
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
6、计算机使用的语言是（B）
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
7、指令执行结果出现异常引起的中断是（C ）
A.输入/输出中断
B.机器校验中断
C.程序性中断
D.外部中断
8、块冲突概率最高的Cache地址映象方式是（A ）
A．直接 B．组相联 C．段相联 D．全相联
9、组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是(B ) A．增大块的大小 B．增大主存容量 C．增大组的大小 D．增加Cache中的块数
10、流水处理机对全局性相关的处理不．包括（C）
A.猜测法
B.提前形成条件码
C.加快短循环程序的执行
D.设置相关专用通路
二填空题：（20分，每题2分）
1、数据通路宽度就是数据总线上一次并行传送的信息位数。
2、计算机仿真用微程序解释，计算机模拟用机器语言解释
3、阵列处理机按存贮器的组成方式可分为两种构形,分别为: 分布式存储器
和集中共享式。
4、按弗林的观点，计算机系统可分为 SISD 、 SIMD 、 MISD 和 MIMD 四大类
5、浮点数尾数的下溢处理方法有：截断法, 舍入法, 恒置1法, 查表舍入
法。
6、流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程_ 拆分_和瓶颈子过程_并联_ ____两种。
7、具有相同“系统结构”（如指令系统相同）的计算机可以因为速度要求等因素
的不同而采用计算机组成。
8.在非线性流水线机器中, 可能发生的数据相关有: 先读后写相关 , 写写相
关
和先写后读相关。
8、互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换，SIMD互连网络
多采用线交换，多处理机常采用包交换。
9、Cache存储器写操作时，只写入Cache，仅当需要块替换时，才将其写回
主存，称这种修改主存块内容的方法为__写回法____。
三简答题：（40分，每题4分）
1．计算机系统结构研究的是什么？
软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定。
2．计算机组成和计算机实现有什么关系？
计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现。计算机实现指的是计算机组成的物理实现。计算机组成和计算机实现关系密切, 有人将它们和称为计算机实现。
3．器件的发展对系统结构的影响？
器件的发展改变了逻辑设计的传统方法。器件的发展也使系统结构的“下移”速度加快。器件的发展还促进了算法、语言和软件的发展。
4．解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪些解决方法?
设置Cache, 采用并行主存系统
5.简述设计RISC结构使用的基本技术。
(1)按设计RISC的一般原则来设计 (2)逻辑实现上采用硬联和微程序相结合 (3)设置
大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口 (4)指令用流水和延迟转移 (5) 采用Cache
(6)优化设计编译系统
6.什么是软件的可移植性?
软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移植到另一台机器上运行
7.请解释说明常用的4种基本单级互联网络.
立方体单级网络, PM2I网络, 混洗交换单级网络, 蝶形单级网络
8.什么是中断响应次序和处理次序?
中断响应次序是在同时发生多个不同种类的中断请求时,中断响应硬件中排队器所决定的响应次序. 处理次序是各个中断请求实际被处理完毕的顺序.
9.请解释存储系统和存储体系的区别.
存储系统是将多种不同工艺的存储器组织在一起, 但从逻辑上还不能成为一个整体.
而存储体系就是从程序员角度来看, 各种不同工艺的存储器在逻辑上是一个整体.
10.请说明一次重叠中通用寄存器组相关的处理办法.
处理办法有推后读和设置相关通路
得分四计算题：（30分，每题6分）
评分人
1. 经统计, 某机器14条指令的使用频率分别为: 0.01, 0.15, 0.12, 0.03, 0.02,
0.04, 0.02,
0.04, 0.01, 0.13, 0.15, 0.14, 0.11, 0.03。请分别求出用等长码, 哈夫曼码, 只
有两种码长的扩展操作码的操作码平均码长。
等长码码长为４位，哈夫曼码平均码长为３.３８位，两种码长的扩展操作码的操作码平均码长为３.４位
2. 设有两个向量C和D，各有4个元素，在图中的静态双功能流水线上工作。其中，
1->2->3->5组成加法流水线，1->4->5组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为Δt，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实际吞吐率TP 和效率η。
5
4
3
2
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 时间Δt
实际吞吐率TP=7/（15Δt）
η=32%
3. 在一个5段的流水线处理机上需经9拍才能完成一个任务，其预约表如下表所
示。
(1)分别写出延迟禁止表F、初始冲突向量C；(2)画出流水线状态转移图；(3)求出
最小平均延迟、调度最佳方案。
分别写出延迟禁止表F = {1, 5, 6, 8},
初始冲突向量C = {1 0 1 1 0 0 0 1 },
流水线状态转移图
最小平均延迟: 3.5拍调度最佳方案（３，４）
4. 如果设一个系统有四个中断级，中断响应次序为1->2->3->4。现要求中断处理次序改为1->4->3->2, (1)请画出中断级屏蔽位表。(2) 如果在运行用户程序的过程中同时发生了1,2,3,4 级中断, 请画出此程序运行过程示意图。(3) 如果在运行用户程序的过程中同时发生了2,3级中断, 而在3级中断未处理完毕又发生了4级中断, 最后回到用户程序时又同时发生了1,2级中断, 请画出此程序运行过程示意图。
（１）
（２）（３）
5. 计算多级立方体互连网络。 见图N=8多级立方体互连网络，求当输入端级控制信号为S2S1S0=010时，输入端为0 1 2 3 4 5 6 7时，输出端为： 23016745 。
计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（B 卷） 年级：＿＿＿专业：＿＿＿＿＿ 班级：＿ 学号：＿＿＿ 姓名：＿＿＿＿＿
2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。
一 单选题：(10分，每题1分)
11、 . 计算机中优化使用的操作码编码方法是（ D ）
A. 哈夫曼编码
B. ASCII 码
C. BCD 码
D. 扩展操作码
12、 对系统程序员不透明的应当是 ( B )
A. Cache 存储器
B. 虚拟存储器
C. 指令缓冲寄存器
D. 数据通路宽度
13、 全相联地址映象是指（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.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置
D.组间可任意装入，组内是固定装入
14、 ( C ) 属于MIMD 系统结构
A.各处理单元同时受一个控制单元的管理
B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令
C.松耦合多处理机和多计算机系统
D.阵列处理机
15、 多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ）
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
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 }
计算机系统结构基本习题和答案
计算机系统结构基本习题和答案 填空题 1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。 2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。 3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。 4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。 5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。 6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。 7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。 8、微指令由（硬件）直接执行。 9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。 10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。 11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。 12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。 13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。 14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。 15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。 16、设计何种系列机属于（计算机系统结构），系列机内不同型号计算机的组织属于（计算机组成）。 17、是否采用通道方式输入输出的确定属于（计算机系统结构），通道采用结合型还是独立型属于（计算机组成）。 18、对PDP-11或VAX-11来说，单总线结构属于（计算机系统结构），其机器级的I/O连接和使用方式属于（计算机组成）。 19、由于计算机组成和计算机实现关系密切，有人称它们为（计算机实现），即计算机系统的（逻辑实现）和（物理实现）。 20、计算机系统结构可有（由上而下）、（由下而上）和（由中间开始）三种不同的设计思路。 21、“由中间开始”设计的“中间”是指（层次结构中的软硬交界面），目前多数是在（传统机器级）与（操作系统级）之间。 22、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）、（数据流计算机）四种不同的结构。 23、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（系统瓶颈部件上
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
2010年4月自考计算机系统结构试题及答案
全国2010年4月自学考试计算机系统结构试题 课程代码：02325 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分,共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均不得分。 1．在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( ) A．提高解题速度B．减少需要的存储器容量 C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比 2．浮点数表示的尾数的基r m=16，尾数长度p=8，可表示的规格化最大正尾数的值是( ) A．1／256 B．1／2 C．15／16 D．255／256 3．下列数据存储空间为隐含寻址方式的是( ) A．CPU中的通用寄存器B．主存储器 C．I／O接口中的寄存器D．堆栈 4．当计算机系统执行通道程序完成输入输出工作时，执行通道程序的是( ) A．CPU B．通道 C．CPU和通道D．指定的外设 5．下列有关中断的叙述正确的是( ) A．中断响应的次序是由硬件决定的B．中断处理的次序是由硬件决定的 C．中断处理的次序是不可改的D．中断响应的次序是可灵活改变的 6．与虚拟存储器的等效访问速度无关 ．．的是( ) A．访存页地址流B．页面替换算法 C．主存的容量D．辅存的容量 7．非线性流水线的特征是( ) A．一次运算中使用流水线中的多个功能段 B．一次运算中多次使用流水线中的某些功能段 C．流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同 D．流水线的各功能段在不同的运算中可以有不同的连接 8．属于集中式共享存储器结构的SIMD计算机是( ) A．ILLIAC IV B．BSP C．CM-2 D．MP-1 1
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）。
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 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。
《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