计算机系统结构-第二章自考练习题答案

计算机系统结构-第二章自考练习题答

案

第二章数据表示与指令系统

历年真题精选

1.计算机中优先使用的操作码编码方法是（C ）。

A.BCD 码

B. ASCII 码

C. 扩展操作码

D. 哈夫曼编码2．浮点数尾数基值r m=16 ，除尾符之外的尾数机器位数为8 位时，可表示的规格化最大尾数值为

（ D ）。

A. 1/2

B. 15/16

C. 1/256

D. 255/256

3. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。

4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统的效率

是否有提高；二看数据表示的（通

用）性和（利用）率是否高。

5.简述设计RISC的一般原则。

6.简述程序的动态再定位的思想。

7.浮点数表示,阶码用二进制表示，除阶符之外

的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示，除尾符外的尾数二进制位数m=8，计算非负

阶、规格化、正尾数时，

（1 ）可表示的最小尾数值；（2）可表示

的最大值；（3）可表示的尾数个数。

8.（1）要将浮点数尾数下溢处理成K —1位结

果，则ROM 表的单元数和字长各是多少？并简述

ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。

(2)若3位数，其最低位为下溢处理前的附加位，

现将其下溢处理成2位结果，设计使下溢处理

平均误差接近于零的ROM表，以表明地址单元

与其内容的关系。

同步强化练习

一.单项选择题。

1.程序员编写程序时使用的地址是

( D )。

A ?主存地址

B .有效地址C.辅存实

地址 D .逻辑地址

2.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是

( B )。

A .舍入法

B .截断法C.恒置“ 1 ”法

D ．ROM 查表法

3.数据表示指的是（ C ）。

A.应用中要用到的数据元素之间的结构关系

B .软件要处理的信息单元之间的结构关系

C. 机器硬件能识别和引用的数据类型

D ?高级语言中的数据类型说明语句

4.标志符数据表示中的标志建立由

（ A ）。

A . 编译程序完成

B .操作系统完成

C . 高级语言编程时完成

D .汇编语言编程时完成

5.堆栈型机器比通用型机器优越的是

A .能提高存储器空间的利用率B.支持先进先出类解题算法的求解

C.支持由逆波兰表达式将高级语言多元赋值

语句直接编译生成机器指令程序

D ?能更好地支持向量的运算

6.机器数字长相同，用浮点数表示比用定点数

表示，数的范围要（ A ）。

A .大

B .小C.可能大，也可能小

D ．相同

7.机器浮点数字长一定后，阶码位数的多少主

要影响（ C ）。

A ?可表示数的精度

B ?数在数轴上分布的稀密程度

C.可表示数的范围 D ．数在运算过程中的精度损失

8.在阶码p 位、尾数m 位的浮点数中，尾数一

个r m进制的数位所用的机器位数为

（ C ）。

A．m B．r m C．[log2 r m] D ．2[log2 rm ]

9.以r m进制为尾数的浮点数，尾数右移一个r m进制数位时，为保持数值不变，阶码应

（ B ）。

A .加r m

B .力口1

C .减1

D .减r m

10.浮点数机器字长和尾数位数一定时，尾数基

值r m 增大，会使可表示数的个数（ C ）。

A .减少

B .不变C.增大D .可能

增多，也可能减少

11.由于微型机比大型机的浮点数字长要短，尾

数位数少，所以，在选择尾数基值r m时，微型机更看重于（ C ）。

A .表示数的范围

B .运行速度C.表

示数的精度 D ．表示数的个数

12.浮点数尾数下溢处理时，最大误差最大，但下溢处理

不需要时间，平均误差又趋于0 的方法是（ D ）。

A.截断法

B.舍入法

C. ROM 查表

法 D .恒置“ 1 ”法

13.支持动态地址再定位的寻址方式是（ A ）。

A .基址寻址B.间接寻址 C .直接寻址D .变址寻址

14.信息源熵H 指的是信息源各信息的（ D ）。

A?个数B ?发生概率 C .出现频度

D ?平均信息量

15.在IBM370 系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是

（B）。

A ?“测试与置定

”指令

B. 比较与

交换”

指令

C.

程序调用”指令 D .

“执

行”

指令

16. 高

级语言机器的基本特点是（C）。

A. 没有汇编 B ?没有微程序控制C.没有编译 D ?没有解释

17.CISC 系统在面向操作系统优化改进指令系统所缩短的语义差是（ D ）。

A ?操作系统与整个硬件系统

B ?操作系

统与汇编语言

C.操作系统与高级语言 D ?操作系

统与系统结构

18.浮点数尾数基值r m=8 ，尾数数值部分长 6 位，可表示规格化正尾数的个数是（ A ）。

A .56 个B.63 个C. 64 个D .84

个

19.以下说法错误的是（ A ）。

A ．浮点数增加了二进制代码可表示的数据的

个数B.浮点数扩大了二进制代码的数值表示

范围 C.浮点数的规格化不是为了增加数据的

表示范围

D ?阶码采用移码是为了便于进行对阶操作

20.程序定位所采用的技术有

（ C ）两种。

A?虚拟再定位和实际再定位 B ?逻辑再定位和物理再定位

C.静态再定位和动态再定位 D ?管态再定位和目态再定位

21.计算机系统数据的存储表示通常由（ D ）所确定的。

A .操作系统

B .指令系统C. ASCII

码 D ．所使用的程序设计语言

22.系统结构数据类型通常是在

D ）中使用的。

A ?面向对象程序设计B?汇编语言设计

C ?编译程序设计

D ?操作系统设计

23.带标志符的数据表示简化了

C )

A ?指令系统

B ?操作系统

C ?编译程序

D ．源程序

24.自定义数据表示包括（ D ）。

A .标志符数据表示

B .数据描述符

C.数据运算符 D . A和B

25.减少运算中精度损失的关键处理好

C ）。

A .尾数

B .阶码C.尾数超出字长的

部分 D ．A 和B

26.舍入法最大误差在整数时、分数时和统计平

均误差时分别为（

个数增大

度损失变大

）。）。

A ．0.5 2 m负B．0.5 2 (m 1)趋于(m 1)

C．1 2 m趋于0D． 1 2 m负于

27.当机器尾数位数相同，基值r m增大时，下列说法正确的是（AB）。

A ?可表示数的范围变大

B ?可表示数的

C数在数轴上分布变密 D ?运算中的精

28.IBM370 的“ 执行指令支持

A ．多道程序设计

B ．程序的可再入性

C.向量数据表示 D .进程的同步

29.RISC 计算机的指令系统集类型是

( C )。

A .堆栈型

B .累加器型C.寄存器一

寄存器型 D .寄存器—存储器型

30.浮点数机器字长和尾数位数一定时，尾数基

值r m增大，会使可表示比e ( B )。

A ?提高

B ?降低C.不变 D .可能提高，也可能降低

31.不属于带标志符数据表示优点的是( C )。

A .简化了指令系统和程序设计

B.能

由硬件自动完成对数据的类型转换，缩短解题的时间

C.支持数据库系统要求其实现与数据类型有

关的要求

D .为软件调试和应用软件开发提供了一定的支持

32.变址寻址的主要作用是（C

）。

A ?支持操作系统中的进程调度B.支持

程序的动态再定位

C.支持向量、数组的运算寻址 D .支持访存地址的越界检查

33.各指令频度P i不等时，就平均码长而言，哈夫

曼编码的比扩展码的（ B ）。

A .小B.小或等于C.大D ?大或等于

34.设计扩展操作码主要依据于

（ D ）。

A .指令字长B.指令中数的寻址C.指

令中操作数字段所占用的位数

D .指令使用频度的分布及操作码码长种数

35.对系列机的指令系统，在增加新指令时应当

（ C ）。

A ．删除原有低频指令

B ．删除原有低频指令，保证软件向上兼容来增加新指令

C.保留原有低频指令，保证软件向后兼容来

增加新指令

D .保留原有低频指令，保证软件向上兼容来增加新指令

二．填空题。

1.浮点数尾数的下溢处理方法可以有截断法、

（舍入）法、恒置“ 1 ”法、（查表舍

入）法四种。

2.标志符与每个数据相连，合存于（同一存储单元），用于描述单个数据的（类型特性）。

3.数据表示是指（机器硬件）直接识别和引用的（数据类型）。

4.程序员编程用的地址称为（逻辑）地址，程序在主

存中的实际地址称为主存（物理）地址。

5.系统效率有否提高是引入数据表示的一条重要原则，它又表现在是否减少了实现的（时间）和所需的

（存储空间）。

6.尾基r m的尾数m位的浮点数，阶值为二进制p 位，在非负阶、规格化、正尾数情况下，可表

r

(m 2p 1)

.(1- r m m '

)

)

8. 指令中操作数分别可以有面向（ 寄存器）、面 向主存和面向（ 堆栈 ）的三种寻址方式。

9. 基 址 寻 址 支 持 程 序 的 （ 动 态 再 定 位 ）， （ 变 ）地寻址支持程序的循环和向量 数组的访问。

10. C ISC 方向设计、 发展、改进指令系统可以有

面向（ 目标程序 ）、面向高级语言和面 向（ 操作系统 ）三个方面来优化 实现

示的最小值为（

r

m

），可表示最大值为 7.就大型机和微型机来说， 浮点尾数下溢处理的 恒置“1”法宜用于（ 舍入法宜用于（ 微

大 ）型机上，

）型机上。

11.面向目标程序优化实现改进的一个思路是增设强功能复合指令来取代原先由常用的（宏）指令或（子程序）实现的功能，由微程序来解释实现。

12.面向高级语言优化实现改进是尽可能缩短高级语言与

（机器）语言的语义差，支持高级语言的（编

译），缩短编译程序长度和编译时间。

13.在面向操作系统优化改进指令系统时，联系到操作系

统的功能，宜于硬化固化实现的只应当是（机构）型的功能，而不应当是（策略）型的功能。

14.自定义数据表示包括标志符数据表示和（数据描述

符）两类，标志符应由编译程序建立，对（高级语言）程序透明，以减轻应用程序员的负担。

15.浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失（减小），可表示数的精度变（低）。

16.CISC 可从（面向目标程序）、（面向高级语

言）、面向操作系统三方面的优化实现来考虑。

三．简答题。

1.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

2.简述标志符数据表示的主要优点。

3.按CISC 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？

4.自定义数据表示可分为哪两类？有何特点？

5. 什么是RISC 计算机？

6* 简述采用RISC 技术的超级标量机的主要特点。

7* 简述RISC 机采用的延迟转移技术的特点。

8.简述三种面向的寻址方式的关系。

计算机组成与系统结构第二章习题及答案

、填空题（20 每空 2 分） 1. 计数制中使用的数据个数被称为________ 。（基） 2. 移码常用来表示浮点数的_ 部分，移码和补码比较，它们除_外, 其他各位都相同。（阶码，符号位） 3. 码值80H: 若表示真值0, 则为_; 若表示-128 ，则为_ ； 若表示-127 ，则为____ ; 若表示-0, 则为 ____ 。（移码补码反 码原码） 4. 在浮点运算过程中，如果运算结果的尾数部分不是_ 形式，则需要进行规格化处理。设尾数采用补码表示形式，当运算结果—时, 需要进行右规操作；当运算结果________________________________ 时，需要进行左规操作。 （规格化溢出不是规格化数） 二、选择题（20 每题 2 分） 1. 以下给出的浮点数，_______ 规格化浮点数。（B ） A. 2 八-10 X 0.010101 B . 2 八-11 X 0.101010 C. 2 八-100 X 1.010100 D . 2 八-1 X 0.0010101 2. 常规乘除法器乘、除运算过程采用部分积、余数左移的做法，其好处是 。（ C ）

A. 提高运算速度 B. 提高运算精度 C.节省加法器的位数 D. 便于控制 3. 逻辑异运算10010011 和01011101 的结果是_____ 。（B） A.01001110 B.11001110 C.11011101 D.10001110 4. _________浮点数尾数基值rm=8, 尾数数值部分长 6 位，可表示的规 格化最小正尾数为。（Q 1. A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/64 5?当浮点数尾数的基值rm=16, 除尾符之外的尾数机器位数为8 位时, 可表示的规格化最大尾数值是_____________ 。（D） A.1/2 B.15/16 C.1/256 D.255/256 6. 两个补码数相加，采用1 位符号位，当_时表示结果溢出。（D） A、符号位有进位 B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0 C符号位为1D、符号位进位和最高数位进位异或结果为1 7. 运算器的主要功能时进行_ 。（0 A、逻辑运算 B、算术运算 C、逻辑运算和算术运算 D、只作加法 8. 运算器虽有许多部件组成，但核心部件是_______ 。（B） A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、累加寄存器9?在定

自考计算机系统结构试题及答案解析

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4月高等教育自学考试全国统一命题考试 计算机系统结构试卷 (课程代码02325) 本试卷共3页，满分l00分，考试时间l50分钟。考生答题注意事项： 1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。答在试卷上无效，试卷空白处和背面均可作草稿纸. 2．第一部分为选择题。必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。3．第二部分为非选择题。必须注明大、小题号，使用0．5毫米黑色字迹签字笔作答。 4．合理安排答题空间，超出答题区域无效。 第一部分选择题 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，请将其选出并将“答题卡” 的相应代码涂黑。未涂、错涂或多涂均无分。1．以软件为主实现的机器称为p26 A．模型机器B．模拟机 C．虚拟机器

D．实际机器 2．下列关于系列机软件兼容描述正确的是p40 A．系列机软件必须保证向后兼容，力争向前兼容 B．系列机软件必须保证向下兼容，力争向前兼容 C．系列机软件必须保证向前兼容，力争向上兼容 D．系列机软件必须保证向下兼容，力争向后兼容 3．浮点数阶值采用二进制p位、尾数基值位r m，则该浮点数的最大阶值为p63 A．2p B．2p-1 C．2p-1 D．2p-1-1 4．为了使任何时候所需的信息都只用一个存储周期访问到，信息在主存中存放的地址要求是p73 A．地址最低位为0 B．地址最高位为0 C．该信息宽度的一半

D．该信息宽度的整数倍 5．存储器的最大频宽是指p98 A．存储器瞬时访问的频宽 B．存储器最大的传输速率 C．存储器连续访问时的频宽 D．存储器的实际传输速率 6．总线控制定时查询方式的控制线的线数为p111 A．┌log2N┐B．1+┌log2N ┐ C．2+┌log2N┐D．3+┌log2N┐ 7. 存储层次构成的主要依据是p127 A．CPU的速度B．主存器件 C．程序设计语言D．程序的局部性 8．相联存储器的访问依据是 A．内容B．地址 C．速度D．周期

吉林大学 计算机系统结构题库 第二章

第二章计算机指令集结构 知识点汇总： 指令集设计、堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器、CISC、RISC、寻址方式、数据表示 简答题 1.增强CISC机器的指令功能主要从哪几方面着手？（CISC） (1) 面向目标程序增强指令功能。 (2) 面向高级语言和编译程序改进指令系统。 (3) 面向操作系统的优化实现改进指令系统。 2.简述CISC存在的主要问题。（知识点：CISC） 答：（1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 （2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。 （3）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。 （4）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。 （5）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系统结构技术来提高系统的性能。 3.简述RISC的优缺点及设计RISC机器的一般原则。（知识点：RISC） 答：（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。 （2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。 （3）所有指令长度均相同。 （4）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。 （5）以简单、有效的方式支持高级语言。 4.根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？（知识点：堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器） 答：堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。 5.常见的三种通用寄存器型指令集结构是什么？（知识点：通用寄存器型机器） 答：（1）寄存器－寄存器型。 (2)寄存器－存储器型。 (3)存储器－存储器型。

自考计算机系统结构考前复习资料

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第一章计算机系统结构的基本概念 从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。 从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。 存储器操作并行是指能够在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。 处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。 处理器操作并行是指一个指令部件同时控制

多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。擅长对向量、数组进行处理。例子有阵列处理机。 指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。 时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。 资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有阵列处理机，相联处理机。 资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一

计算机系统结构-第二章自考练习题答案

计算机系统结构-第二章自考练习题答案

第二章数据表示与指令系统 历年真题精选 1. 计算机中优先使用的操作码编码方法是（ C ）。 A. BCD码 B. ASCII码 C. 扩展操作码 D. 哈夫曼编码 2．浮点数尾数基值r m=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值为（ D ）。 A. 1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/256 3. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。 4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统 的效率是否有提高；二看数据表示的（通

用）性和（利用）率是否高。 5. 简述设计RISC的一般原则。 6. 简述程序的动态再定位的思想。 7. 浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外 的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时， （1）可表示的最小尾数值；（2）可表示的最大值；（3）可表示的尾数个数。 8. (1)要将浮点数尾数下溢处理成K—1位结 果，则ROM表的单元数和字长各是多少? 并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。

(2)若3位数，其最低位为下溢处理前的附 加位，现将其下溢处理成2位结果，设 计使下溢处理平均误差接近于零的 ROM表，以表明地址单元与其内容的 关系。 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 程序员编写程序时使用的地址是（ D ）。 A．主存地址B．有效地址C．辅存实地址D．逻辑地址 2. 在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（ B ）。 A．舍入法B．截断法C．恒置“1”法

计算机系统结构第一章自考练习题答案

第一章计算机系统结构的基本概念 历年真题精选 1. 下列对系统程序员不透明的是（）。 A. 乘法器 B. 先行进位链 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器2．“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在（ D ）。 A. 微程序机器级与汇编语言机器级之间 B. 操作系统机器级与汇编语言机器级之间 C. 传统机器语言机器级与微程序机器级之间 D. 传统机器语言机器级与操作系统机器级之间 3. 开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有时间重叠、（资源重复）和（资源 共享）。 4. 计算机系统弗林分类法，把计算机系统分成单指令流单数据流（SISD）、单指令流多数 据流（SIMD）、（多指令流单数据流（MISD））和（多指令流多数据流（MIMD））四大类。 5. 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。（ P4） 6. 实现软件移植的途径有哪些各受什么限制（ P14） 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（ C ）。 A. 编译程序翻译 B. 编译程序解释 C. 汇编程序翻译 D. 汇编程序解释 2. 系列机软件应做到（ B ） A. 向前兼容，并向下兼容 B. 向后兼容，力争向上兼容 C. 向前兼容，并向上兼容 D. 向后兼容，力争向下兼容 3. 在计算机系统多级层次结构中，机器级由低到高，相对顺序正确的应当是（ B ）。 A. 传统机器语言、汇编语言、操作系统 B. 微程序、传统机器语言、高级语言 C. 高级语言、汇编语言、传统机器语言 D. 传统机器语言、应用语言、高级语言 4. 可以直接执行微指令的是（ C ）。 A. 编译程序 B. 微程序 C. 硬件 D. 汇编程序 5. 计算机系统结构不包括（ A ）。 A. 主存速度 B. 数据表示 C. 机器工作状态 D. 信息保护 6. 对计算机系统结构透明的是（）。 A. 是否使用通道型I/0处理机 B. 虚拟存储器 C. 字符行运算指令 D. VLSI技术 7. 在主存设计上，属计算机系统结构考虑的应是（ C ）。 A. 频宽的确定 B. 多体交叉还是单体 C. 容量和编址单位 D. 用MOS还是TTL 8. 计算机组成设计不考虑（ B ）。 A. 缓冲技术 B. 功能部件的集成度 C. 专用部件设置 D. 控制机构的组成

计算机系统结构第二章自考练习题答案

计算机系统结构第二章自考练习题答案

第二章数据表示与指令系统 历年真题精选 1. 计算机中优先使用的操作码编码方法是（ C ）。 A. BCD码 B. ASCII码 C. 扩展操作码 D. 哈夫曼编码 2．浮点数尾数基值r m=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值为（ D ）。 A. 1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/256 3. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。 4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统 的效率是否有提高；二看数据表示的（通

用）性和（利用）率是否高。 5. 简述设计RISC的一般原则。 6. 简述程序的动态再定位的思想。 7. 浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外 的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时， （1）可表示的最小尾数值；（2）可表示的最大值；（3）可表示的尾数个数。 8. (1)要将浮点数尾数下溢处理成K—1位结 果，则ROM表的单元数和字长各是多少? 并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。 (2)若3位数，其最低位为下溢处理前的附 加位，现将其下溢处理成2位结果，设

计使下溢处理平均误差接近于零的 ROM表，以表明地址单元与其内容的 关系。 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 程序员编写程序时使用的地址是（ D ）。 A．主存地址B．有效地址C．辅存实地址D．逻辑地址 2. 在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（ B ）。 A．舍入法B．截断法C．恒置“1”法D．ROM查表法 3. 数据表示指的是（ C ）。A．应用中要用到的数据元素之间的结构关系

自考计算机系统结构考前复习资料

第一章计算机系统结构的基本概念 从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。 从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。 存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。 处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。 处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。擅长对向量、数组进行处理。例子有阵列处理机。 指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。 时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。 资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有阵列处理机，相联处理机。 资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。例子有传统的单处理机 SIMD:一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有阵列处理机，相联处理机。 MIMD:多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业，实现指令、任务、作业并行的多机系统，是多个SISD的集合，也称多倍SISD系统(MSISD)。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 exercises: 1.有一台经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级，每一级为了执行一条指令，需要下一级的N条指令来解释。如果执行第1级的一条指令要Kns时间，那么执行第2、第3和第4级的一条指令各需要用多少时间？ 解答：执行第2、第3和第4级的一条指令各需要KNns、KN^2ns、KN^3ns的时间。 1.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？ 答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。而现在第i 级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级

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）

计算机系统结构第二章第一部分

第二章指令系统 ?指令系统是计算机系统结构的主要组成部分 ?指令系统是软件与硬件分界面的一个主要标志 ?指令系统软件与硬件之间互相沟通的桥梁 ?指令系统与软件之间的语义差距越来越大 2．1 数据表示 2．2 寻址技术 2．3 指令格式的优化设计 2．4 指令系统的功能设计 2．5 RISC指令系统 2.1 数据表示 ?新的研究成果，如浮点数基值的选择 ?新的数据表示方法，如自定义数据表示 2．1．1 数据表示与数据类型 2．1．2 浮点数的设计方法 2．1．3 自定义数据表示 2.1.1 数据表示与数据类型 ?数据的类型：文件、图、表、树、阵列、队列、链表、栈、向量、串、实数、整数、布尔数、字符 ?数据表示的定义：数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。 例如：定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量 ?确定哪些数据类型用数据表示实现，是软件与硬件的取舍问题 ?确定数据表示的原则： 一是缩短程序的运行时间， 二是减少CPU与主存储器之间的通信量， 三是这种数据表示的通用性和利用率。 例2.1：实现A＝A＋B，A和B均为200×200的矩阵。分析向量指令的作用解：如果在没有向量数据表示的计算机系统上实现，一般需要6条指令，其中有4条指令要循环4万次。因此，CPU与主存储器之间的通信量：取指令2＋4×40,000条， 读或写数据3×40,000个， 共要访问主存储器7×40,000次以上 如果有向量数据表示，只需要一条指令 减少访问主存（取指令）次数：4×40,000次 缩短程序执行时间一倍以上

N m m e r =?? 数据表示在不断扩大，如字符串、向量、堆栈、图、表 ? 用软件和硬件相结合的方法实现新的数据表示 例如：用字节编址和字节运算指令来支持字符串数据表示 用变址寻址方式来支持向量数据表示 2.1.2 浮点数的设计方法 1、浮点数的表示方式 ? 一个浮点数N 可以用如下方式表示： 需要有6个参数来定义。 两个数值： m ：尾数的值，包括尾数的码制(原码或补码)和数制(小数或整数） e ：阶码的值，移码(偏码、增码、译码、余码等)或补码，整数 两个基值： r m ：尾数的基值，2进制、4进制、8进制、16进制和10进制等 r e ：阶码的基值，通常为2 两个字长： p ：尾数长度，当r m ＝16时，每4个二进制位表示一位尾数 q ：阶码长度，阶码部分的二进制位数 p 和q 均不包括符号位 ? 浮点数的存储式 注：m f 为尾数的符号位，e f 为阶码的符号位，e 为阶码的值，m 为尾数的值。 2、浮点数的表数范围 ? 尾数为原码 尾数用原码、纯小数，阶码用移码、整数时，规格化浮点数N 的表数范围： ---?≤≤-?-111r r N r r m m p m m q e q e r r () ? 尾数为补码 尾数用补码表示时，正数区间的表数范围与尾数采用原码时完全相同，而负数区间的表数范围为： q e q e r r r N r r r m m p m m ----≤≤-+?-11() ? 浮点数在数轴上的分布情况 min max min max 例2.2：设p ＝23，q ＝7，r m ＝r e ＝2，尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示，求规格化浮点数N 的表数范围。 解：规格化浮点数N 的表数范围是：

计算机体系结构自考

全国 2004年 7月高等教育自学考试 计算机系统结构试卷 课程代码：02325 一、单项选择题( 在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的 序号填在题干的括号内。每小题2分，共20 分) 1.软件和固件的功能在逻辑上是 ( )的。 A.固件优于软件 B.不等价 C.等价 D.软件优于固件 2.( )编写者看到的逻辑结构和功能能力就是计算机的外部特性。 A.操作系统 B.汇编语言程序 C.Windows NT D.微程序 3.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 4.主存储器的 ( )要求属于外特性。 A. 容量大小 B.速度 C.页面组织 D.带宽 5.在采用延迟转移技术时，在以下几种调度方法中，效果最好的是哪一种方法 ?( ) A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中 B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中 C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中 D.在延迟槽中填入 NOP 空操作指令 6.设 8个处理器编号分别为 0，1，2?，7用 Cube2互联函数时，第 5号处理机与第 ( 处理机相联。 A.1 B.3 C.4 D.6 7.大型计算机和小型计算机的主要区别在于 ( )。 A.大型机运行速度比小型机快得多 B.大型机能够控制大量的外设 C.大型机具有图型终端和图形处理能力 D.大型机的外存经管能力超过小型机 8.在以下总线规范中，哪一种总线具有与设备和主机无关的高级命令系统 ?( ) A.IDE B.AT C.SCSI D.PCI )号)。 1 / 5

计算机系统结构-第二章(习题解答)

1. 数据类型、数据表示和数据结构之间是什么关系？在设计一个计算机系统 时，确定数据表示的原则主要有哪几个？ 答： 略 2. 假设有A 和B 两种不同类型的处理机，A 处理机中的数据不带标志位，其 指令字长和数据字长均为32位。B 处理机的数据带有标志位，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令条数由最多256条减少至不到64条。如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A 处理机和B 处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？ 答： 我们可以计算出数据的总数量： ∵ 程序有1000条指令组成，且每条指令平均要访问两个操作数 ∴ 程序访问的数据总数为：1000×2＝2000个 ∵ 每个数据平均访问8次 ∴ 程序访问的不同数据个数为：2000÷8＝250 对于A 处理机，所用的存储空间的大小为： bit 4000032250321000Mem Mem Mem data n instructio A =?+?=+= 对于B 处理机，指令字长由32位变为了30位（条数由256减少到64），这样，所用的存储空间的大小为： bit 3900036250301000Mem Mem Mem data n instructio B =?+?=+=

由此我们可以看出，由于数据的平均访问次数要大于指令，所以，采用带标志符的数据表示不会增加总的存储空间大小。 3. 对于一个字长为64位的存储器，访问这个存储器的地址按字节编址。假设 存放在这个存储器中的数据中有20％是独立的字节数据（指与这个字节数据相邻的不是一个字节数据），有30％是独立的16位数据，有20％是独立的32位数据，另外30％是独立的64位数据；并且规定只能从一个存储字的起始位置开始存放数据。 ⑴计算这种存储器的存储空间利用率。 ⑵给出提高存储空间利用率的方法，画出新方法的逻辑框图，并计算这种方法 的存储空间利用率。 答： ⑴ 由于全是独立数据，有20%浪费56位（7/8）；30%浪费48位（6/8）；20%浪费32位（4/8）；30%浪费0位（0/8）。 总共浪费：0.2×7/8＋0.3×6/8＋0.2×4/8＋0.3×0/8＝0.5 即：存储器的存储空间利用率为50%，浪费率为50%。 ⑵ 方案为：数据从地址整数倍位置开始存储，即，双字地址000结尾，单字地址00结尾，半字地址0结尾，字节地址结尾任意。 可能出现的各种情况如下：

高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1).

高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1) ——2002年高体考试真题解析1.填空题 1)第一台通用流水线计算机是：Stretch，即IBM7030 解析：主要是考察流水线技术的相关背景。最早实现流水线技术的计算机应该是使用Stretch，即IBM7030，使用流水线实现了重叠取指令、译码和执 行。其中还设计了避免冲突的ALU旁路技术。在1964年发布了CDC6600是使 用记分板技术实现动态调度流水线机制的机器。而使用保留站机制的Tomasulo 算法是在IBM 360/91中使用的。知识来源于本科课件第二讲 2)有效检测N位加法溢出的方法是： 察看输入最高位的进位是否等于最高位输出的进位 解析：该知识来自本科计算器加减法运算的相关知识。溢出指运算的结果超出了正常的表示范围。加法溢出只可能出现在两个同为正数或同为负数相加 才可以实现。可用以下方法检测：察看输入最高位的进位是否等于最高位输出 的进位。若不相等则容易知道该数据溢出。 3)时间局部性是指： 如果一个信息项正在被访问，那么近期它还会再被访问 解析：考察流水线及性能改进基础——局部性原理。局部性原理：CPU访问存储器时，无论取指令或者存取数据，访问存储单元都趋向于聚集在一个较 小的连续区域中。局部性原理包含时间局部性和空间局部性。时间局部性指 如果一个信息项正在被访问，那么近期它还会再被访问。原因：由程序循环和 堆栈技术造成的。空间局部性指在最近的将来用到的信息很可能在现在正在使 用的信息在空间地址上临近。原因：由指令顺序执行和数组存放造成。 4)流水线存在的三种相关是：数据相关、名字相关和控制相关 解析：考察指令级并行技术的基础相关知识。相关性是程序的特性，一个相关 是否会导致实际的冒险，该冒险是否会造成停顿，这是流水线结构的基本特征。 指令共有三种不同类型的相关：数据相关、名字相关和控制相关。 2.辨析题 1)加深流水线级数一定可以提升处理器性能。 这句话说法不对。当然在一定条件下加深流水线的级数可以加快流水线处理的 并行度，从而提高处理器的性能。但超过一定限度后，流水线级数无法无限制 地增加并提高处理性能。影响和限制流水线级数来提高性能的因素如下：1）指 令流的并行度有限，当流水线级数增加，即流水线深度增加时，因为相关引起 停顿将最终造成CPI的增加。更深的流水线会造成时钟周期的下降，并受到时 钟扭斜和负载的限制。 2)增加页面大小一定可以提升系统整体性能。 这句话说得不对。由于RAM价格下降，存储器变得更大；处理器和存储器之间 的速度差别更大，因此必须增加页面大小。但增加页面大小会使存储器中的内 部碎片变得严重，从而浪费很多存储空间。因此增加页面大小不一定可以提升 系统整体性能。

自考计算机系统结构试题-小炒

一、选择题 1、对汇编语言程序员，下列（A ）不是透明的。 A: 中断字寄存器 B: 乘法器 C: 移位器 D: 指令缓冲器 2、假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机 器的一段微程序解释执行，则A称为（D ）。 A: 仿真机 B: 宿主机 C: 虚拟机 D: 目标机 3、 1. 查看下面三条指令：V3←A；V2←V0+V1；V4←V2*V3；假 设向量长度小于64,且前后其他的指令均没有相关性，数据进入和 流出每个功能部件，包括访问存储器都需要一拍的时间，假设向 量的长度为N。三条指令全部采用串行的方法，那么执行的时间是：A: 3N+20 B: 3N+21 C: 3N+22 D: 3N+23 4、某向量处理机有16个向量寄存器，其中V0-V5种分别存放有 向量A,B,C,D,E,F,向量的长度是8,向量各元素均为浮点数；处理 部件采用两个单功能流水线，加法功能部件时间为2拍，乘法功 能部件时间为3拍。采用类似CRAY-1的链接技术，先计算(A+B)*C, 在流水线不停的情况下，接着计算(D+E)*F。求此链接流水线的通 过时间是多少拍?（设寄存器出入各需1拍） A: 8 B: 9 C: 17 D: 18 5、设有一个4个处理器的MIMD系统，假设在系统中访存取指和 取数的时间可以忽略不计；加法与乘法分别需要2拍和4拍；在 MIMD系统中处理器（机）之间每进行一次数据传送的时间为1拍； 在MIMD系统中，每个PE都可以和其它PE有直接的的通路。 求利用此系统计算表达式所需 的节拍数。 A: 23 B: 12 C: 11 D: 10 6、以下哪些是周期窃取方式的特点？ A : 硬件结构简单 B : 硬件结构复杂 C : 数据输入或输出过程中占用了CPU时间 D : 数据输入或输出过程中不占用CPU时间 7、从下列有关Cache的描述中，选出应填入空格中的正确答案： (1)今有甲、乙两台计算机，甲计算机的Cache存取时间为50ns， 主存储器为2us；乙计算机的Cache存储时间为100ns，主存储器 为1.2us。设Cache的命中率均为95％，则甲计算机的平均存取 时间为__A_ns；乙计算机的平均存取时间为__B_ns。 (2)在Cache中，经常采用直接映象或组相联映象两种方式，在 Cache容量相等的情况下，前者比后者的命中率__C__。 选项 A : 147.5 153.5 155 180 选项 B : 147.5 153.5 155 180 选项 C : 高低相等 8、有研究人员指出，如果在采用通用寄存器指令集结构的计算 机里加入寄存器—存储器寻址方式可能提高计算机效率，做法就 是用指令ADD R2,0(Rb)代替指令序列LOAD R1,0(Rb) ADD R2,R2,R1假定使用新的指令能使时钟周期增加10％,并且假定只 对时钟产生影响，而不影响CPI那么采用新指令，要达到与原来 同样的性能需要去掉的LOAD操作所占的百分比？（提示：去掉的 是与ADD指令连用的LOAD指令，假定未采用新指令前LOAD指令 占总指令的22.8％）A: 39％ B: 36％ C: 40％ D: 39.8％ 9、下述的几个需要解决的问题中，那个是向量处理机所最需要 关心的？ A: 计算机指令的优化技术 B: 设计满足运算器带宽要求的存储器 C: 如何提高存储器的利用率，增加存储器系统的容量 D: 纵横处理方式的划分问题 10、一台单处理机可以以标量方式运行，也可以以向量方式运行。 在向量方式情况下，计算可比标量方式快18倍。设某基准程序在 此计算机上运行的时间是T。另外，已知T的25%用于向量方式， 其余机器时间则以标量方式运行。那么在上述条件下与完全不用 向量方式的条件下相比的加速比是： A: 3 B: 3.43 C: 3.33 D: 以上均不正确 11、给定1个采用完全混洗互连网络，并有256个PE的SIMD机 器，加入执行混洗互连函数10次，则原来在PE123中的数据将被 送往何处？ A: PE237 B: PE222 C: PE111 D: PE175 12、 设计一种采用加、乘和数据寻径操作的算法，计算表达式 。假设加法和乘法分别需要2个和4个 单位时间，从存储器取指令、取数据、译码的时间忽略不计，所 有的指令和数据已经装入有关的PE。现有一台串行计算机，有一 个加法器，一个乘法器，问最短多少单位时间计算出s？ A: 192ns B: 130ns C: 128ns D: 以上结果都不对 13、下列功能，那些一般由硬件实现？ A : 第一次关CPU中断 B : 返回中断点 C : 第一次开CPU中断 D : 保存中断点 14、星形网络的网络直径和链路数分别为（）和（）。 选项 1 : N-1 N/2 2 N(N-1)/2 选项 2 : N-1 N/2 2 N(N-1)/2 16、在计算机系统结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是 （D）。 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)编程要用到的硬件知识D)计算机各部件的硬件 实现 17、在提高CPU性能的问题上，从系统结构角度，可以（D）。 A)提高时钟频率B) 减少程序指令条数 C)减少每条指令的时钟周期数D)减少程序 指令条数和减少每条指令的时钟周期数 18、计算机系统结构不包括（C ）。 A)主存速度B)机器工作状态C)信息保护 D)数据表示 19、推出系列机的新机器，不能更改的是（A）。 A)原有指令的寻址方式和操作码B) 系统的总线的组成 C)数据通路宽度 D)存储芯片的集成度 20、在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会（C）。 A)提高解题速度 B)减少需要的存储容量 C)提高系统的灵活性 D)提高系统的性能价格比 21、重叠寄存器技术主要用于解决在RISC系统中因（ C ）而导 致的问题。 A)JMP指令影响流水线 B)CALL指令的现场保护 C)只有LOAD和STORE指令带来的访问存储器不便D) 存储器访问速度 22、不属于堆栈型替换算法的是（C ）。 A)近期最少使用法B)近期最久未用法 C)先 进先出法D)页面失效频率法 23、与全相联映象相比，组相联映象的优点是（B）。 A)目录表小B)块冲突概率低C)命中率高 D)主存利用率高 24、最能确保提高虚拟存储器访主存的命中率的改进途径是（D）。 A)增大辅存容量 B)采用FIFO替换算法并增大页面 C)改用LRU替换算法并增大页面D)改用LRU 替换算法并增大页面数 25、"一次重叠"中消除"指令相关"最好的方法是( A )。 A)不准修改指令B)设相关专用通路C)推后分析下条指令 D)推后执行下条指令 26、在流水机器中，全局性相关是指（D）。 A)先写后读相关B)先读后写相关C)指令相关 D)由转移指令引起的相关 27、下列说法不正确的是（D）。 A)线性流水线是单功能流水线B) 动态流水线是多功能流水线 C)静态流水线是多功能流水线D) 动态流水线只能是单功能流水线 28、16个处理器编号为0、1、…、15，采用单级Cube3互连网络 互连，与13号处理器相连的处理器号是（）。 A)2 B)3 C)4 D)5 29、经多级网络串联来实现全排列网络，只能用（C）。 A)多级立方体网络B)多级PM2I网络C)多级混洗 交换网络D)上述任何网络 30、经3级立方体网络对0-7八个端子（0 1 2 3 4 5 6 7）排列， 进行模8移4变换，得到的这八个端子新的排列应当是（）。 A)（2 3 4 5 6 7 0 1）B) （4 5 6 7 0 1 2 3） C)（1 2 3 0 5 6 7 4）D) （1 0 3 2 5 4 7 6） 31、虫蚀寻径以流水方式在各寻径器是顺序传送的是（C）。 A)消息B)包C)片 D)字节 32、能实现指令、程序、任务级并行的计算机系统属于（D ）。

计算机系统结构总结

1、计算机系统的多级层次结构： 物理机：用固件/硬件实现的机器。 虚拟机：由软件实现的机器。（虚拟机中有些操作可以由硬件或固件实现。固件：具有软件功能的硬件）本门课程研究软硬件的交界面 2、计算机系统结构（Computer Architecture）是指传统机器程序员所看到的计算机属性，即概 念性结构与功能特性。 计算机组成（Computer Organization）指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的联系。 计算机实现（Computer Implementation）指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。着眼于器件技术和微组装技术，其中器件技术在实现技术中起主导作用。 下面举例说明上三个概念的区别： （1）确定指令系统中是否有乘法指令属于计算机系统结构的内容，但乘法指令时用专门的乘法器实现，还是用加法器经多步操作来实现，属于计算机组成。而乘法器、 加法器的物理实现，入器件的选定及所用的微组装技术等，属于计算机实现。 （2）主存容量与编址方式（按位、按字节或按字访问等）的确定属于计算机系统结构。 为了达到给定的性能价格比，主存速度的快慢、逻辑结构是否采用多体交叉等属 于计算机组成。而主存系统的物理实现，如器件的选定、逻辑电路的设计、微组 装技术的使用等均属于计算机实现。 3、CPU性能取决于CPU时间。 冯?诺依曼计算机以运算器为中心。 4、仿真和模拟的主要区别在于解释执行所用的语言。（仿真是用是微程序解释执行，模拟是 用机器语言程序解释执行） 5、并行性的两层含义：同时性（simultaneity）和并发性（concurrency） （同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生） （并发性：两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生） 6、看课后题：1.7和1.9

7月计算机系统结构自考试题(1)

2010年7月计算机系统结构自考试题 全国2010年7月计算机系统结构自考试题 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.指令系统的确定属于( ) A.计算机系统结构 B.计算机组成 C.计算机实现 D.计算机应用 2.对系统程序员不透明的是( ) A.系列机各档不同的数据通路宽度 B.Cache存储器 C.程序状态字 D.指令缓冲寄存器 3.按弗林(Flynn)提出的计算机系统分类方法，多处理机属于( ) A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 4.在多数机器中，浮点数的阶码采用的进制是( ) A.二进制 B.八进制 C.十进制 D.十六进制 5.非专用总线的总线控制方式采用集中式独立请求方式，则每增加一个部件需增加的控制线数量是( ) A.1 B.2

C.4 D.8 6.以下替换算法中，不属于堆栈型替换算法的是( ) A.先进先出算法 B.近期最少使用算法 C.近期最久未用过算法 D.优化替换算法 7.指令间“一次重叠”是指( ) A.任何时候只是“取指k+1”与“分析k”重叠 B.任何时候只是“分析k+1”与“执行k”重叠 C.“取指k+2”、“分析k+1”与“执行k”重叠 D.若“分析k+1”比“执行k”提前结束，则“执行k+1”可与“执行k”重叠 8.多处理机主要实现( ) A.指令级并行 B.操作级并行 C.主存操作的并行 D.作业、任务间并行 9.编号为0、1、2、…、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用Shuffle互连函数时，与第5号处理器相连的处理器编号是( ) A.8 B.9 C.10 D.11 10.在智能机中，必不可少的组成部分不包括( ) A.知识库机 B.通道处理机 C.推理机 D.智能接口处理机

计算机系统结构第二章第一部分

第二章指令系统 指令系统是计算机系统结构的主要组成部分 指令系统是软件与硬件分界面的一个主要标志 指令系统软件与硬件之间互相沟通的桥梁 指令系统与软件之间的语义差距越来越大 2．1 数据表示 2．2 寻址技术 2．3 指令格式的优化设计 2．4 指令系统的功能设计 2．5 RISC指令系统 2.1 数据表示 新的研究成果，如浮点数基值的选择 新的数据表示方法，如自定义数据表示 2．1．1 数据表示与数据类型 2．1．2 浮点数的设计方法 2．1．3 自定义数据表示 2.1.1 数据表示与数据类型 数据的类型：文件、图、表、树、阵列、队列、链表、栈、向量、串、实数、整数、布尔数、字符 数据表示的定义：数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。 例如：定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量确定哪些数据类型用数据表示实现，是软件与硬件的取舍问题 确定数据表示的原则： 一是缩短程序的运行时间， 二是减少CPU与主存储器之间的通信量， 三是这种数据表示的通用性和利用率。 例2.1：实现A＝A＋B，A和B均为200×200的矩阵。分析向量指令的作用解：如果在没有向量数据表示的计算机系统上实现，一般需要6条指令，其中有4条指令要循环4万次。因此，CPU与主存储器之间的通信量：取指令2＋4×40,000条，

N m m e r =? 读或写数据3×40,000个， 共要访问主存储器7×40,000次以上 如果有向量数据表示，只需要一条指令 减少访问主存（取指令）次数：4×40,000次 缩短程序执行时间一倍以上 数据表示在不断扩大，如字符串、向量、堆栈、图、表 用软件和硬件相结合的方法实现新的数据表示 例如：用字节编址和字节运算指令来支持字符串数据表示 用变址寻址方式来支持向量数据表示 2.1.2 浮点数的设计方法 1、浮点数的表示方式 一个浮点数N 可以用如下方式表示： 需要有6个参数来定义。 两个数值： m ：尾数的值，包括尾数的码制(原码或补码)和数制(小数或整数） e ：阶码的值，移码(偏码、增码、译码、余码等)或补码，整数 两个基值： r m ：尾数的基值，2进制、4进制、8进制、16进制和10进制等 r e ：阶码的基值，通常为2 两个字长： p ：尾数长度，当r m ＝16时，每4个二进制位表示一位尾数 q ：阶码长度，阶码部分的二进制位数 p 和q 均不包括符号位 浮点数的存储式 1位 1位 q 位 p 位 m f e f e m 注：m f 为尾数的符号位，e f 为阶码的符号位，e 为阶码的值，m 为尾数的值。 2、浮点数的表数范围 尾数为原码 尾数用原码、纯小数，阶码用移码、整数时，规格化浮点数N 的表数范围： ---?≤≤-?-111r r N r r m m p m m q e q e r r () 尾数为补码 尾数用补码表示时，正数区间的表数范围与尾数采用原码时完全相同，而负数区间的表数范围为：