04计算机系统结构简答题及答案【10套模拟试卷】

1．流水线的特点

2．并行性有哪些不同的等级？

3．自定义数据表示可以分为哪两类？有何特点？

4．输入输出系统有几种基本方式？

5．如何评价一个替换算法的好坏？

6．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？

7．什么是Cache？它是如何组织的？

8．机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么？9．分析和归纳集中式串行链表、定时查询、和独立请求着三种总线的控制方式的优缺点？

10．简述阵列处理机两种基本的结构形式？

11．简单分析规约机和数据流机的异同？

12．什么是虚拟存储器？它有什么特点和作用？

13．在有Cache的存储系统中，访存操作是如何进行的？14．并行处理计算机除分布处理、MPP和集群系统外，还有哪4种基本结构？》及他们各自解决的基本问题？

15．多处理机操作系统有哪3种类型？各适和哪类机器？16．简述IBM PC机构的页式存储管理的特点。

17．简述开放系统标准概念。

18．简述RISC技术方法。

19．简述个人电脑计算机系统的数据总裁算法的类型。20．简述如果要设计一套超长指令机系统，必须遵循的主要准则。

21．简要说明翻译和解释的区别和联系。

22．简述超长指令机系统设计的基本原则。

23．比较模拟和仿真。

24．流水机器的中断处理有哪些方法？各有什么优缺点？25．什么RISC计算机？RISC结构采用的基本技术有哪些？26．简述采用RISC技术的超级表量机的主要特点。27．简述RISC机采用的延迟转移技术的特点。

28．试简述数据流机的特点。

29．多处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别？

30．向量运算为什么设和流水处理？向量处理有哪三中方式？CRAY—1采用的是什么方式？

31．.简述INTEL公司采用的RISC技术主要特殊方法。32．当浮点数尾数基值减小时，对机器数的表示会产生哪些影响？

33．简述段页式存储管理的地址变换过程。

34．在“一次重叠”的机器中，会出现哪些相关？如何处理？35．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？36．器件的发展对逻辑设计方法的影响有哪些？

37．简述三种面向的寻址方式的关系。

38．以IBM370为例说明为什么把中断分类以及分成几类。39．在页式虚拟存储器中，什么叫页面失效？什么叫页面争用？什么时候，两者同时发生？什么时候，两者不同时发生？40．试比较互联网动态拓扑结构的两种形式。

41．简要叙述面向操作系统优化实现来改进机器指令系统要达到的目标和4个主要的改进思路。

42．简述计算机系统“从中间开始”设计的基本做法。43．总线控制方式有哪3种？各需要增加几根用于总线控制的控制线？总线控制优先级可否程序改变？

44．简述流水机器处理全局性相关时，加快段循环程序的处理方法。

45．采用重叠方式解决访主存冲突问题。具体的解决方法是什么？

46．计算机中的存储器件可分为哪些类型？

47．计算机系统“由中间开始”设计的方法和优点。48．为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构？49．简述带标志符数据表示方法，其优点是什么？

50．按CICS方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？

51．主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？

1．流水线的特点

答:1.流水线处理的任务必须是连续的？2.流水线中子任务应有一个专门的部件来实现；3.在流水线的功能部件之后，需要有一个用于保存本功能段执行结果的缓冲寄存器；4.流水线中各功能段执行时间应尽量相等。

2．并行性有哪些不同的等级？答：并行性有不同的等级；1.从计算机系统中执行程序的角度看并行等级由低到高，分别是指令内各微操作之间的并行，多条指令之间的并行，多个任务或进程之间的并行以及多个作业或程序之间的并行等；2.从计算机系统处理数据的角度看，并行性等级由低到高，分别是位串字符（串行堆处理机，无并行性）。位并字串（传统并行但处理机），位串字并和全并行等。3.从计算机信息加工步骤和阶段的角度看，并行等级又有存储器操作并行（并行存储器、相联处理机），处理器操作步骤并行（流水线处理机），处理器操作并行（阵列处理机），指令、任务、作业间的全面并行（多处理机、分布处理系统、计算机网络）等。

3．自定义数据表示可以分为哪两类？有何特点？

答：自定义数据表示是为缩短高级语言和机器语言的语义差距引出来。它又分为标志符数据表示和数据描述符两类。

带标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。标志符有编译程序建立，对高级语言程序透明。其优点是：1.可以简化指令系统和程序设计的难度；2.简化编译程序，提高编译效率；3.便于实现数据类型的一致性效验；4.能由硬件自动完成对数据的类型转换，缩短解题的时间；5.支持数据库系统要求其实现与数据类型与数据无关的要求6.为软件调试和应用软件的开发提供了一定的支持。

数据描述符主要用于描述向量、数组、记录等成块的书记。它与标志符数据表示的差别是：标志符与数据合存一个存储单元中，用于描述单个数据的类型和属性的；描述符则是与数据分开存放，主要用于描述成块数据的特征的。

4．输入输出系统有几种基本方式？

答3种。分别是：1.由CPU直接执行I／O程序的程序控制输入输出方式（其中又有全软件方式的、程序查询方式的中断驱动方式3种）；2.全部有“DMA控制器”硬件执行直接存储器访问(DMA)方式；3.由专门设计的I／O处理机来执行I／O程序，软硬结合实现的I／O处理机方式。

5．如何评价一个替换算法的好坏？

答要想评价一个替换算法的好坏，一般可使用典型程序运行时所产生的页地址流来对该算法进行模拟其页面的替换过程，通过统计出页面命中率的高低来分析。页面命中率的高低也所用的页面替换算法、页面址流、所分配到的实页数、页面的大小等多种因素有关。

6．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？

答：存储系统是指各存储器硬件以及管理这些存储器的软硬件。存储系统的层次结构是指吧各种不同的存储容量、不同访问速度、不同成本的存储器件按层次结构构成多层的存储器，并通过软硬件的管理将起组成统一的整体，使所存储的程序和数据按层次分布在各种存储器中。典型的存储系统层次是Cache—主存—辅存构成的系统。

7．什么是Cache？它是如何组织的？

答:如果把程序在一段时间内集中访问的部分数据存放在高速的存储器中，访问存储器的平均时间就会大大减少，从而减少程序的执行时间，这种高速、小容量的存储器就是Cache。Cache放在CPU与主存的中间，访问时间通常是主存的1／4到1／10。在层次化的存储器系统中，它是速度最快的存储器。Cache的基本思想是把程序执行时最频繁访问的指令和数据存放在速度较高的Cache存储中，使得访存的平均时间接近与Cache的访问时间，而存储的容量则是主存的容量。Cache 存储器的容量尽管很小，但是由于访存的局部性规律，绝大部分对存储器的访问数据都可以在Cache中发现，实际上不需要到主存中寻找，所以访存的平均时间可以接近于Cache 的访问时间。

8．机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么？

答：1.系统有高的性能价格比2.系统中的开发周期短3.系统的可扩展性好。4.系统的资源利用率高5.用户投资风险小6.用户编程方便。

9．分析和归纳集中式串行链表、定时查询、和独立请求着三种总线的控制方式的优缺点？

答：集中式串行的优点:选择算法简单，容易通过重复设置提高的可靠性。缺点：对“总线可用”线及其有关电路的失效敏感，且对后续部件有影响。

定时查询的优点。因计数器的初值、部件号均可由查询置定，优先次序可用程序控制，灵活性强；某部件失效不会影响其他部件对总线的使用，可靠性高。缺点；线数较多；扩展性稍差；控制较为复杂；总线分配的速度不能提高。

独立请求的优点：总线分配速度快，不能查询；控制器程序

可控，能灵活确定下一个使用总线的部件；能方便的隔离失效部件的请求。却点：控制线路数量过大；控制器复杂。10．简述阵列处理机两种基本的结构形式？

答：阵列处理机根据存储器组成方式的不同有两种基本的结构形式。第一种，分布式存储器阵列处理机。个处理单元有局部存储器PEM存放被分别的数据，只能被本处理单元直接访问。在控制部件CU内还有一个存放程序和数据的主存储器，整个系统是在CU的控制下运行用户查询和部分系统程序的。在执行主存储器中的用户程序时，所有指令都在控制部件中进行译码，把只适合串行处理的标量或控制类指令留给控制部件CU自己执行，而把适合于并行处理的向量类指令“播送”给各个PE，控制处于“活跃”的那些PE并行执行。分布式存储器结构是SIMD阵列机的主流。第二种，集中式共享存储器的陈列处理机。与前一种构形的主要差别是系统存储器由K个存储器体集中组成，竟互联网络ICN为全部N个处理单元所共享，要求K≥N。与分布式存储器的构形的另个不同之处是互联网络锁起的作用不同，信息在存储器中分别要求不同。CU和SC的功能则是与分布式存储器构形的没有什么差别。

11．简单分析规约机和数据流机的异同？

答：规约机和数据流机一样都是基于数据流的计算机模型，只是其采用的驱动方式不同。

数据六机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；规约机则是需求驱动，执行的操作序列取决与对数据的需求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。

12．什么是虚拟存储器？它有什么特点和作用？

答：虚拟存储器是以主存也辅存为根据建立起来的一种存储体系，它使得程序能够象访问主存储器一样访问外部存储器。虚拟存储器的地址空间可以大到CPU的最大寻址范围。为了提高平均访存速度，将虚拟地址空间中访问最频繁的一小部分寻址范围映像到主存储器其余的地址空间映像到外存储器，这样是的存储系统既具有外存的容量，又有接近于主存的访问速度。

13．在有Cache的存储系统中，访存操作是如何进行的？答：有了Cache之后，访存操作的过程是：当CPU要进行存储器访问时，首先察看Cache存储器，

如果访问的字在Cache中没有找到，就从主存中访问，并且为了是的以后访问同一个字或者相邻的字能够在Cache中找到，需要把存储器中包含这个字的数据块从主存存储器中读出，放入Cache中。

14．并行处理计算机除分布处理、MPP和集群系统外，还有哪4种基本结构？》及他们各自解决的基本问题？

答：流水线计算机，阵列，多处理机，数据流计算机。

流水线计算机解决拥塞，冲突防止，分支处理，指令和数据的相关处理，流水线重组，中断处理，流水线调度以及作业顺序的控制等。

阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计，存储器组织，数据在存储器中的分布算法，针对具体应用题目的高效并行算法等问题，尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环，避免相关。

多处理机解决处理机间互连和存储器组织等硬件结构，存储管理，资源管理，任务分解、系统死锁的防止，进程间的通讯和同步，多处理机的调度，系统包含等操作系统，高效并行算法和并行语言设计等问题。

数据流计算机主要研究合适的硬件组织和结构，数据流程序图，能高效并行执行数据流语言的设计等问题。

15．多处理机操作系统有哪3种类型？各适和哪类机器？答：多处理机操作系统有主从型、各自独立型和浮动型3种。主从型适合工作负荷固定，且从处理机能力明显低于主处理机。

独立性适合于松耦合多处理机。

浮动型适合于紧耦合多处理机，特别是有公用主存和I/O子系统的多个相同处理机组成的同构型多处理机。

16．简述IBM PC机构的页式存储管理的特点。

答：IBM PC的页式存储管理特点：1.把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定大小的页；2.个虚拟页可装入主存中不同的实际页面位置；3.在任一时刻，每个虚拟地址对应一个实际地址；4.这个实际地址可能在主存中，也可能在外存中。17．简述开放系统标准概念。

答：开发系统标准是指：1.一种独立于厂商；2.且遵循有关UNIX国际标准而建立的；3.具有系统可移植性、交互操作性；

4.从而允许用户自主选择其他实现技术和多厂商产品的系统进程技术系统。

18．简述RISC技术方法。

答：RISC技术方法主要有：1.在CPU中设置了较大量的寄存器，并采用窗口重叠寄存器技术；2.采用优化延迟转移技术；

3.采用比较转移指令技术；

4.采用优化编译技术

19．简述个人电脑计算机系统的数据总裁算法的类型。

答：个人计算机系统的数据总线裁决算法主要有：1.静态优先级算法2.固定时间片算法3.动态优先级算法4.先来先服务算法

20．简述如果要设计一套超长指令机系统，必须遵循的主要准则。

答：如果要设计一套超长指令机系统，则必须遵循的主要准则是：1.单一的控制液，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令；2.超长指令字被分成多个控制段，每个字段直接独立地控制每个功能部件；3.含有大量数据通路和功能部件，由于编译在编译时间已考察可能出现的数据相关，故控制硬件较简单；4.在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。

21．简要说明翻译和解释的区别和联系。

答：区别：繁衍是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器级上实现技术。解释是在低级机上用它的一串语句或指令来仿真高级机器机上的一条语句或指令的功能，通过高级机器语言程序中语句或指令的逐条解释来实现的技术。联系：翻译或解释是高级机器的程序在低级机器上实现的必须步骤，各机器级的实现主要靠翻译或解释，或者两者的结合。22．简述超长指令机系统设计的基本原则。

答：超长指令机系统设计的原则：1.设立单一的控制流，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令2.超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件；

3.含有大量的数据流通路和功能部件；由于编译器在编译时间已考虑可能出现的数据相关，故控制硬件简单；

4.在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。

23．比较模拟和仿真。

答：模拟是指：用机器语言解释使用软件移植。适合场合：移植运行时间短，使用次数少，在时间关系上没有约束和限制的软件。好处：灵活，可实现不同系统间软件移植。存在问题：结构差异很大时，模拟的运行速度会急剧下降，实时性差。采取的策略：模拟和仿真结合。仿真方法是指：用微程序直接解释另一种机器指令系统。适用场合：在结构差别不大的系统间使用。好处：可提高被移植软件的运行速度。存在问题：不灵活，当两种机器结构差别很大时，很难仿真。采取的策略；模拟和仿真相结合，发展异步机连网。

24．流水机器的中断处理有哪些方法？各有什么优缺点？答：流水机器的中断处理有不精确断点法和精确断点法两种。不精确断点法——出现中断后，已流入流水线的指令继续向前流动，后续指令不再进入流水线。这样的优点是处理简单，但不利于编程和下旬排错。

精确断点法——某条指令发生中断，其后已进入流水线的指令要恢复原状，中断现场正确对应于发生中断的指令。优点是有利于程序设计，但需配置大量的后缓寄存器。

25．什么RISC计算机？RISC结构采用的基本技术有哪些？答：RISC计算机是精简指令系统计算机，既减少指令种数，简化指令功能，是指令系统规整，指令执行时间尽可能短。26．简述采用RISC技术的超级表量机的主要特点。

答：采用RISC技术的超级表量级的主要特点是：1.配置多个性能不同的处理部件，采用多条流水线并行处理；2.能同时对若干条指令进行译码，将可并行执行的指令送往不同的执行部件；3.从而达到每个时钟周期启动多条指令的目的：4.在程序运行迁建由硬件完成进度指令。

27．简述RISC机采用的延迟转移技术的特点。

答：RISC机采用的延迟转换技术的特点是：通过软件来实现，设法使用后继指令变得有用。

一般采用三种调度策略：1.将转移不发生时应该执行的那条指令调度到延迟槽中；2.将转移不发生的那条指令调度到延迟槽中;3.将转移指令前的哪条指令调度到延迟槽中。

最后一种方法最好，总能使性能获得改善。

28．试简述数据流机的特点。

答：优点：对提高并发处理效能非常有利。

缺点：1对强相关性的程序，数据流机的效率反而比传统控制流机效率还低；2在数据流机中建立、识别、处理数据令牌标记，需花费较多的时间空间开销：3数据流机不保存数组，对数组、递归等高级操作较难管理；4数据流语言的变量代表数字不代表存储单元，所以程序员无法控制存储分配；5数据流机互联网络设计困难，I/O系统仍不完善；6数据流机没有程序计数器，使诊断和维护较难。

29．多处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别？

答：1.结构灵活性；2.程序并性行；3.并行性任务派生；4.进程同步；5.资源分配和任务调度。

30．向量运算为什么设和流水处理？向量处理有哪三中方式？CRAY—1采用的是什么方式？

答：向量内部各元素很少相关，又是执行同一种操作，最能发挥出流水的效能。向量的处理有横向内部各元素（水平）、纵向（垂直）、分组纵横（水平垂直）三种处理方式。CRAY —1采用分组纵横处理方式。

31．.简述INTEL公司采用的RISC技术主要特殊方法。

答：⑴在CPU中设置了较大量的寄存器，并采用窗重叠寄存器技术；⑵采用优化延迟转移技术；⑶采用比较转移指令技术；⑷采用优化编辑技术。

32．当浮点数尾数基值减小时，对机器数的表示会产生哪些影响？

答：数的可表示范围变小；可表示数的总个数减少；数在数轴上的分布变密；机器数的精度提高；运算过程中的精度损失增大；运算速度有所降低。

33．简述段页式存储管理的地址变换过程。

答：用户逻辑地址被分成：用户标志、段号、页号、页内偏移四部分。过程如下：1.由用户标志找到段表基址寄存器；2.有段表长与段号作是否越界检查；3.段表地址+段号找到段表中相应表项；4.做装入位，段长的检查；5.由页表始址+页号找到页表中相应表项；6.作装入位等检查；7.实页号+页内偏移形成有效地址。

34．在“一次重叠”的机器中，会出现哪些相关？如何处理？答：转移指令与后续指令相关，减少使用转移指令，需要使用时可采用延迟转移技术。指令相关，不允许程序在执行过程中修改指令，需要修改指令时可用类似于IBM370的“执行”指令，变指令相关为操作数相关，统一按操作相关去处理。主存空间数相关，在存储器控制器中，写数申请优先于数读申请被响应变址值二次相关，设置变址值相关专用通路。通用寄存器组的变值相关专用通路。通用寄存器组的变址值一次相关，设置变址值相关专用通路，并推后后续指令的分析。

35．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？

答：存储系统是指令各存储器硬件以及管理这些存储器的软硬件。存储系统的层次结构是指把各种不同存储容量、不同访问速度、不同成本的存储器件按层次结构构成多层的存储器，并通过软硬件的管理将其组成统一的整体，使所存储的程序和数据按层次分布在各种存储器件中。典型的存储系统层次结构是Cache-主存-辅存构成的系统。

36．器件的发展对逻辑设计方法的影响有哪些？

答：一是由逻辑化简化成着眼与采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩短设计周期，提高系统效能，尽量采用存储逻辑和通用器件。二是由全硬件设计改成采用微汇编、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化设计。

37．简述三种面向的寻址方式的关系。

答：三种寻址方式各有特点但又不相互排斥。面向寄存器的寻址速度最快，但需增大寄存器的硬件开销。面向主存的寻址速度比面向寄存器的寻址速度慢，但可使用少量的寄存器。面向堆栈的寻址可减轻编译的负担，不用考虑寄存器的优化分配，很好的支持子程序的调用，可省去命令中的地址字段，但速度慢，甚至比面向主存的寻址慢。三种面向的寻址不互相排斥。在同一系统结构中，应选一种面向的寻址方式为主，辅以其他面向的寻址，互相取长补短。例如，在堆栈型机器中，可增设面向寄存器的寻址方式；除直接访问栈顶外，还能访问栈中任意单元；可增设硬堆栈或增设栈顶寄存器组来提高运算速度。

38．以IBM370为例说明为什么把中断分类以及分成几类。答：为处理一个中断请求，要调出相应的中断处理程序，如果中断源数少，则可用中断系统硬件直接形成相应中断服务程序入口，但对中大型多用途机器，中断源数目很多，若为每个中断源单独形成入口，不仅硬件实现难，代价大，而且在中断处理上没有必要，因不少中断源性质比较接近，可归成几类，这样可以对每类给定一个中断服务程序入口，再由软件分支转入相应终端处理部分，这样可以大大简化形成中断处理程序入口地址形成硬件。IBM370将中断分成6类，它们是机器效验、管理程序调用、程序性、外部、输入/输出、重新启动。

39．在页式虚拟存储器中，什么叫页面失效？什么叫页面争用？什么时候，两者同时发生？什么时候，两者不同时发生？答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面失效。当页面调入主存时，主存中的页面位置全部已被其他虚页占用时，就会发生页面争用。当分配给程序的内存已被全部占用之后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。反之，发生页面争用，并不会发生页面失效。

40．试比较互联网动态拓扑结构的两种形式。

答：两种形式为：动态单级网络和动态多级网络。动态单级网络指网络只有有限几个连接，必须经循环多次通过，才能实现任意两个处理单元之间的信息传送。优点是：节省设备，缺点是：通过时间较长，对网络控制要求高。动态多级网络指由多个单级网络串联组成的网络。优点是：通过时间短。灵活性好，可利用不同单级互联网络组合成有不同特性和连接模式的多级互连网络。缺点是：增加设备和成本。

41．简要叙述面向操作系统优化实现来改进机器指令系统要达到的目标和4个主要的改进思路。

答：目标是缩短操作系统与计算机系统结构之间的语义差距，进一步减少运行操作系统的时间和节省操作系统软件所占用的存储空间。4个主要的改进思路是：1.通过分析统计操作系统中的常用指令和指令串的使用频度来改进。2.增设专用于操作系统的新指令。3把操作系统中频度使用且对速度影响大的软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序来解释实现。4.用专门处理机来执行的功能分布处理系统结构。42．简述计算机系统“从中间开始”设计的基本做法。

答：1.既考虑到可拿到的硬、器件，又考虑应用要用到的算法和数据结构，合理进行软硬件功能分配，设计好这个交界面。

2.确定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实现，同时应为操作系统、编译系统的实现提供足够的硬件支持。之后，再由这个中间界面往上、往下同时进行软件和硬件的设计。

3.软件人员依次设计操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级。

43．总线控制方式有哪3种？各需要增加几根用于总线控制的控制线？总线控制优先级可否程序改变？

答：总线控制方式有串行链接、定时查询和独立请求3种。串行链接需增加3根控制线，优先级线连固定，不能由程序改变。定时查询需增加「2+㏒⑵N︱根控制线，优先级可用程序改变。独立请求需增加2N+1根控制线，优先级可用程序改变。

44．简述流水机器处理全局性相关时，加快段循环程序的处理方法。

答：遇到分支时，判断是否是短循环。如果是短循环，将整个循环体内各指令一次性全部取入指令缓冲器，并暂停预取指令。同时，猜选分支恒选循环分支。

45．采用重叠方式解决访主存冲突问题。具体的解决方法是什么？

答：采用重叠方式要解决好“取指k+1”和“分析k”在时间上重叠时的访主存冲突问题。具体的解决办法有三种：1.将操作数与指令分开放在两个各自独立编址，又可同时访问的存储器中。缺点是主存总线控制及软件设计都比较麻烦。2.让主存采用多个分体交叉地并行的组成方式。存在的问题有时会发生分体冲突而无法并行。3.在采用多分体交叉的并行主存基础上，再增设采用先进先出方式工作的指令缓冲器，让主存能插空将后续的指令预取进指令缓冲器。

46．计算机中的存储器件可分为哪些类型？

答：按存储介质分，存储器件有半导体介质、磁表面介质和光记录介质等类型。按访问方式分，存储器件有随机访问、顺序访问和半顺序访问三种类型。半导体随机访问存储器可分为SRAM和DRAM两种。按访问方式分，还可以将存储器分为读写存储器和只读存储器两种。半导体只读存储器有掩膜式ROM、PROM、EPROM、EEPROM等。

47．计算机系统“由中间开始”设计的方法和优点。

答：从多级层次结构上考虑，计算机系统的设计应采用从中

间开始向两边进行设计。这样，可避免软件、硬件设计的脱节。既考虑能实现的硬件、器件，又考虑应用中可能要用到的算法和数据结构，同时，还要考虑如何为操作系统、编译系统的实现提供更好的硬件支持。先确定好软件和硬件功能分配的界面，再分头设计硬件和软件。这不仅有利于缩短系统的研制时间，也有利于硬件和软件设计人员之间的交流协调，使软、硬件之间的功能分配趋于合理。

48．为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构？答：将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构推动了计算机系统结构的发展。例如，可以重新调整软、硬件比例，为应用语言级、操作系统级、高级语言级提供更多更好的硬件支持，改变硬、器件迅速发展而软件日益复杂、开销过大的状况；或直接用硬件或固件实现，发展高级语言机器或操作系统计算机结构。既然层次中每一级都有其自己的用户、实现方法和指令系统，因此可让各虚拟机器级用真正的实处理机代替，摆脱以往各级功能都在同一台实机器上实现的状况，发展多处理机、分布处理、计算机网等系统结构。可在一台宿主机上模拟或仿真另一台机器，推动自虚拟机、多种操作系统共行等技术的采用，从而促进软件移植、计算机系统性能评价、计算机设计自动化等的发展。

49．简述带标志符数据表示方法，其优点是什么？

答：带标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。标志符由编译程序建立，对高级语言源程序应设计成是透明的。其优点是：1.可以简化指令系统和程序设计的难度；2.简化编译程序，提高编译效率；3便于实现数据类型的一致性校验；4.能由硬件自动完成对数据的类型转换，缩短解题的时间；5支持数据库系统要求其实现与数据类型无关的要求；6.为软件调试和应用软件的开发提供了一定的支持。2006年

50．按CICS方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？

答：1.通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进；2.如何增设专用操作系统的新指令；3.把操作系统中频繁使用的，对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现；4.发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。

51．主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？

答：并行主存系统的实际频宽随模数m的增加会提高，但不是线性增加，随模数m增大，其实际频宽的增量越来越小。这是因为程序中的指令和数据并不是完全顺序放置和被访问的。程序会有转移，数据分布有一定的随机性。

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 }

计算机系统结构试题及答案(二)

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。

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

计算机系统结构简答题复习

计算机系统结构简答题复习（1） 1、如果外设要求的通道实际流量十分接近或等于通道具有的最大流量时， 则可能发生局部的数据丢失问题，我们怎样解决（三种方法）？ 答： 1. 增大通道最大流量。 2. 动态改变设备优先级。 3. 增加一定数量的缓存器，尤其是优先级比较低的设备 2、解决软件移植最好的办法有哪些？ 1.采用系列机 2.采用模拟与仿真 3.采用统一的高级语言 3、证明在浮点数的字长和表数范围一定时，尾数基值rm取2或4具有最高 的表数精度 4、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、2△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。 (2) "取指令"、"分析"和"执行"重叠。 计算机系统结构简答题复习（2） 5、RISC处理机的关键技术有哪四种？ 1. 延时转移技术 2. 指令取消技术 3. 重叠寄存器窗口技术 4. 指令流调整技术 6、多处理机有那些基本特点？发展这种系统的主要目的有哪些？多处理机 着重解决那些技术问题？ 1. 结构灵活 2. 程序并行 3. 并行任务派生 4. 进程同步 5. 多处理机工作时，要根据任务的多少来调用资源，因此，所需要的资源变化复杂 目的是：利用多台处理机并发执行一个作业，使得执行速度比单处理机块着重解决的问题 着重解决的技术问题：

1. 硬件结构上多处理机，主存，I/O子系统之间应有高带宽，低价格，灵活无规则互联，尽可能不发生信息传送冲突 2. 从并行语言并行算法编译等，最大限度的开发程序并行性 3. 大的任务如何分成多个子任务 4. 从操作系统上解决并行任务分配，调度和资源分配；任务或进程间的同步，死锁竞争等问题的解决 7、向量的处理方式有哪三种？各有何特点？ 1. 横向处理方式。向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。 2. 纵向处理方式。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。 3. 纵横处理方式。横向处理和纵向处理相结合的方式。 8、向量处理机实现链接的条件是什么？ 1.没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。 2. 只有第一个结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接。 3. 先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等。 4.两条向量指令的向量长度必须相等。 9、提高向量处理机性能的常用技术有那些？ 1．链接技术 2.向量循环或分段开采技术 3. 向量递归技术 4.稀疏矩阵的处理技术 10、列出互连网络中四种寻径方式？并指出它们各自优缺点? 1.线路交换。在传递一个信息前需要频繁的建立从源结点到目地结点的物理通路，开销将会很大。 2.存储转发寻址。包缓冲区大，不利于VLSI的实现；时延大，与结点的距离成正比 3.虚拟直通。没有必要等到整个消息全部缓冲后再做路由选择，只要接收到用作寻址的消息头部即可判断，通信时延与结点数无关；同样不利于VLSI 的实现。 4.虫蚀寻址。每个结点的缓冲区小，易于VLSI实现；较低的网络时延。 计算机系统结构简答题复习（3） 11、采用并行处理机的SIMD 计算机主要特点是什么？▲ 1.速度快，而且潜力大 2.模块性好，生产和维护方便 3.可靠性高，容易实现容错和重构 4.效率低。与流水线处理机，向量处理机等比较。依靠是资源重复，而 不是时间重叠，所以其效率要低一些。 5.潜力大。主要依靠增加PE个数，与流水线处理机主要依靠缩短时钟 相比，其提高速度的潜力要大得多。

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

计算机体系结构试题库—简答题

计算机体系结构试题库 简答题（100题） 1．简述CISC结构计算机的缺点。 答： ●在CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。据统计，有20％的指 令使用频率最大，占运行时间的80％。也就是说，有80％的指令在20％的运行时 间内才会用到。 ●CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制 时间和成本，而且还容易造成设计错误。 ●CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。 ●CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 ●在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计 算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。 2．RISC结构计算机的设计原则。 答： A.选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令； B.每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成； C.所有指令长度均相同； D.只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行； E.以简单有效的方式支持高级语言。 3．影响现代微处理器主频提升的主要原因由哪些？ 答：线延迟、功耗。 4．指令集格式设计时，有哪三种设计方法？ 答：固定长度编码、可变长编和混合编码）三种设计方法。

5．简述存储程序计算机（冯·诺依曼结构）的特点。 答： （1）机器以运算器为中心。 （2）采用存储程序原理。 （3）存储器是按地址访问的、线性编址的空间。 （4）控制流由指令流产生。 （5）指令由操作码和地址码组成。 （6）数据以二进制编码表示，采用二进制运算。 6．在进行计算机系统设计时，一个设计者应该考虑哪些因素对设计的影响？ 答： 在进行计算机系统设计时，设计者应该考虑到如下三个方面因素的影响： ●技术的发展趋势； ●计算机使用的发展趋势； ●计算机价格的发展趋势。 7．简述程序翻译技术的特点。 答： 翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。 8．简述程序解释技术的特点。 答： 解释技术是每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级的指令，依此重复进行。 9．经典体系结构的定义是什么？ 计算机体系结构是机器级程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。10．“线延迟墙”指的是什么？

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

计算机系统结构简答题范文

第1 章系统结构的基本概念 1、为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构?P2 2、从机器（汇编）语言程序员的角度来看，以下哪些是不透明的？为什么？ 条件码寄存器、磁盘外设、先行进位链、中断寄存器、移位器、I/O端口寄存器 3、就目前通用机来说，计算机系统结构的属性主要包括哪些(03.7)?P3 4、设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现 各应考虑的问题(09.4)。P4 5、简述在设计主存系统时，计算机系统结构、计算机组成、计算机实现各需要考虑的问题 (08.7)。P4 6、简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系(03.4)。 7、计算机系统结构用软件实现和硬件实现各自的优缺点?P7 8、简述软硬件功能分配的基本原则(06.7)。P8 9、简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想(05.4)其“中间”指的是什么地方？这样 设计的优点是什么(05.7) (07.7)？ 10、试述由上往下、由下往上设计思路和存在的问题?P9 11、什么是软件的可移植性（03.7）？为什么要进行软件移植?P10 12、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。 13、简述统一高级语言的出发点、难点和发展前景(04.4)。 14、采用系列机方法、适用场合、好处、存在问题和应采取的策略P11 15、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。 16、模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么(02.4)? 17、软件移植的途径，各受什么限制(08.4)?P14 18、器件的发展对逻辑设计方法的影响（06.4）。P17 19、什么是计算机系统的并行性、开发并行性的目的和两重含义（02.7）？P19 20、从执行程序角度出发，简述并行处理数据的四个等级，给出简单解释，各举一例P19 21、从处理数据的并行上，简述并行处理数据的四个等级，给出简单解释，各举一例P19 22、简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径(07.4)，简要解释并举例说明。P20 23、简述计算机系统Flynn分类法的分类角度及类别，并说明各类别的特征(04.7) (09.7)。第2 章数据表示、寻址方式与指令系统 1、数据结构和机器的数据表示之间的关系?引入数据表示的基本原则?P27 2、简述标志符数据表示的主要优点(02.4)。P29 3、标识符数据表示与描述符数据表示有什么不同？ 4、使用标志符数据表示会带来什么问题？对此应如何认识。 5、数据描述符和向量数据表示对向量数据结构所提供的支持有什么不同?P30 6、堆栈型机器与通用寄存器型机器的主要区别?堆栈型机器对程序调用的哪些操作提供支持?P32 7、以浮点数数据表示说明数的可表示精度、运算中的精度损失，尾数基值取小对哪个有利

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。