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自考计算机系统结构必考习题

一．填空题：

12、计算机系统（广义说法）：由人员，数据，设备，程序，规程五部分组成。

1、推动计算机系统结构发展的主要动力是（把计算机系统看成是由多个机器级构成的层次结构）。

2、提高计算机系统并行性的主要的主要技术途径有（时间重叠）、（资源重复）、（资源共享）。

3、数据表示是指能由（机器硬件）直接识别和引用的（数据类型）。

4、定义数据表示具体又有（带标志符数据表示）和（数据描述符）两类。

5、I/O设备取得I/O总线后，所传送的数据总量，称为（数据宽度），数据通路宽度是数据总线的（线数）。

6、中断系统软件功能分配实质是中断（处理程序）软件和中断（响应）硬件的功能分配。

7、页面替换是发生于（虚拟空

间比主存空间大的多），同

时又发生于（页面失效）的

时候。

8、由四位经ROM查表舍入法

下溢处理成三位结果，设计

出的ROM表中应当有（16）

个单元，其中地址为1101

的单元存储内容为（1111）。

9、程序访问局部性包括（时间

上局部性）和（空间上局部

性）两个方面，其中前者是

指（在最近的未来要用到的

信息很可能是现在现在正

在使用的信息），后者是指

（在最近的未来要用到的

信息很可能与现在正在使

用的信息在程序空间上是

相邻的或是相近的）。

10、模拟是采用（机器语言程序）解释执行方式，其运行速度比仿真方法（慢），仿真是采用（微程序）解释，所以通常将使用频率较高的指令尽可能用（仿真）方法提高运行速度，而对使用频率低的指令则用（模拟）方法加以实现。

11、并行性主要是指解题中同时进行（运算）或（操作）的特性。

12、计算机系统结构中数据表示是指可由（机器硬件）直接辨认的数据类型，若要直接识别某一种数据类型，必须有相应的（运算硬件）及相应的（逻辑运算硬件）。13、地址的编址通常可采用（按

高位地址划分）、（按地位地址划

分）和（按混合划分）三种不同

方式。

14、指令系统按照设计风格可分

为（CISC）和（RISC），其中

（RISC）更优。

15、评价贮存器性能的基本要求

是：（大容量）、（高速度）和（低

价格）。+

16、窗口重叠寄存器技术是为了

缩短过程调用中的（CALL）语

句和（RETURN）语句的操作时

间，每个窗口分为（高区）、（本

地）和（地区）三个区段。

17、中断系统由（软件）和（硬

件）共同实现。

18、虚拟内部地址映像方式的选

择主要应考虑如何尽量降低（快

冲突）概率，辅助硬件开销小、

地址便欢快、实现方便。

19、存储器系统根据（主存）和

（辅存）分成若干个层次，其中

（主存）是最高层次的存储部

件，他容量（大）、速度最（快）。

20、Cache存贮器写操作时只写

ACache，仅当需要替换时才将

其写回主存，称这种修改主存的

方法为（写回）法。

21、总线裁决方式主要有（并行

总线仲裁）和（串行总线仲裁）。

22、当处理机访问存储器时，需

要访问的数据在Cache中，则称

为（Cache命中），这时系统自动

将（贮存地址）转换成（Cache

地址）。

23、在页面虚拟存储结构中，提

高地址变换速度的关键是提高

（存储器）的访问速度。因此在

查表时，可同时查找（快表）和

（慢表），以提高地址变换速度。

24、根据操作数的位置，下面为

何寻址方式：操作数在寄存器中

为（寄存器）寻址方式；操作数

地址在寄存器中为（基址）寻址

方式；操作数在指令中为（立即）

寻址方式；操作数地址在指令中

为（直接）寻址方式；操作数的

地址为某寄存器的内容为（间

接）寻址方式。

25、计算机系统可分为三大类—

按系统结构的观点来看：（单处

理系统）、（并行与多处理系统）、

（分布式处理系统）。

26、计算机系统的多级层次结构

从上到下的顺序分别是（应用语

言级）、（高级语言级）、（汇编语

言级）、（操作系统级）、（机器语

言级）、（微程序语言级）。

27、以往对计算机系统的设计方

法有(从上而下)设计和(从下到

上)设计，它们分别适用于（专用

机）设计和（通用机）设计。

28、研究计算机系统结构的重点

是（软、硬件交界面），其主要

目的是（计算机系统的性能/价格

比）。

29、计算机系统的3T性能目标

是（1 TFLOPS的计算能力）、（1

TByte的主存容量）、（1 TByte／

s 的I／O带宽）。

30、以软件为主实现的机器为

（虚拟机），由硬件或固件实现

的是（实际机器）。

31、解决软件可移植的办法有

（统一高级语言）、（模拟）、（仿

真）和（系列机）。

32、计算机中的两种信息流是

（控制流）和（数据流），

33、为了提高CPU的利用率，

有效的途径是（任务单一化）、

（操作重叠化）、（吞吐匹配化）、

（程序多道化）。

34、计算机系统的主要软、硬件

交界面特性包括（指令系统）、

（数据表示）、（中断系统）、（存

储系统）、（I/O系统）。

35、总线控制方式的目的是（采

用何种方法以获取总线的使用

权），以大的类型来讲，两大类

总线控制方式是（分布式）和（集

中式）控制方式。

36、集中式总线控制方式有（串

行链接）、（独立请求）、（定时查

询）和（串行链接）与(独立请

求)，其中，速度最快的是(独立

请求)而速度最慢的是(串行链

接)。

37、中断系统软硬件功能分配实

质是中断（相应）硬件和中断（处

理程序）软件的功能分配。

38、存储管理中的地址映象方式

有（全相联）、（直接相联）、（组

相联）和（段相联）。

39、在存储体系中为扩充主存容

量用（虚拟存储器），为提高访

存速度用（Cache-主存体系）。

40、实现程序移植的主要途径有

（统一高级语言）、（系列机）、

（模拟）、（仿真）。

41、计算机系统结构按流分类可

分为（SISD）、（SIMD）、（MISD）

和（MIMD）。

二．选择题：

1、在系统结构设计中，提高软

件功能实现的比例会(提高系统

的灵活性)。

2、对计算机系统结构透明的是(VLSI技术（Very large scale integration）)。

3、对汇编语言程序员透明的是(I／O方式中的DMA访问方式)。

4、系列机软件应做到(向后兼容，力争向上兼容)。

5、推出系列机的新机器，不能更改的是(原有指令的寻址方式和操作码)。

6、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括(用统一的汇编语言)。

7、在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一级是（L0（微程序）级）。8、在计算机系统的多级层次结构中，单条指令功能最强的一级是（L5（应用语言）级）。

9、总线数据宽度（利用一次总线交换的数据量）。

10、中断系统是由（中断逻辑和中断处理程序）组成的系统。11、程序控制传送方式的主要特点是（对CPU利用率高）。

12、I/O系统（有软件和硬件）。

13、具有多级中断的中断源响应的优先级（全由硬件决定）。14、总线控制方式是（采用何种办法获取总线的使用权）。

15、（DMA）可称为I/O系统。

16、通道程序由（用户组织）。

17、通道（它不需要中断）。

18、数据通路出错引起的中断是(机器校验中断)。

19、存储器的总容量S是指（存放二进制总位数）。

20、并行主存系统（可以是一个存储体）。

21、虚拟存储器（它是种主—辅存体系结构）。

22、为扩充访存空间且具有高的性能价格比，采用（虚拟存储器）。

23、采用组相联映象的cache存储器，为了提高等效访问速度应（增加cache的块数（块的大小不变））。

24、最容易实现的替换算法

（FIFO）。

25、为提高访存速度而又提高性能价格比，采用（引入cache存储器）。

26、存储体系（必须有映象结构）。

27、存储系统（至少有两种存储器）。

28、cache存储器是（存储体系）。29、与虚拟存贮器的等效访问速

度无关的是(辅存的容量)。

三．名词解释：

1、存储体系：随着I/O处理机

的出现及多道程序的发展加上

操作系统的硬件技术的完善，程

序设计者由所增设的辅助软硬

件来完成。这样从整体上看速度

接近主存容量是辅存的，我们因

此就说它形成了一个存储体系。

2、固件：将微程序固化在器件

上的硬件。

3、非专用总线：可以被多种功

能或多个部件所分时共享，同一

时候只有一对部件可使用总线

进行通信。

4、虚拟存储器：是主存—辅存

存储层次的进一步发展和完善，

主要是为了克服高速的实际主

存容量满足不了大程序的容量

要求而提出来的。在虚拟存储器

中，应用程序员直接用机器指令

的地址码对整个程序统一编址，

这个地址码宽度所对应的程序

空间可以比实际主存的空间大

得多，就好象对应用程序员来说

有一个比实际主存大得多的，可

以放下整个程序的虚(主)存空

间。程序不必作任何修改就可以

以接近于实际主存的速度在这

个虚拟存储器上运行。

5、外页表与内页表：由虚页号

N v变换到Nv d的表称为外页

表；N

变换到主存实页号n

的

表称为内页表。

6、存储系统：是指存储器硬件

以及管理存储器的软硬件。

7、计算机系统结构：是指计算

机系统多级层次结构中传统机

器级的结构，它是软件和硬件/

固件的主要交界面，是让编制的

机器语言程序、汇编语言程序以

及将高级语言源程序编译生成

的机器语言目标程序在机器上

正确运行所应看到的计算机属

性。计算机系统结构是与汇编语

言程序或机器语言程序所能实

现的功能，要用到的数据类型、

寻址方式、指令系统、I/O结构

等密切相关的。计算机系统由紧

密相关的硬件和软件组成，为完

成特定的任务而由相关部件或

要素组成的有机整体就称为系

统。

8、Von Neumann结构的特点：

存储器是按地址访问的顺序线

性编址的一维结构；指令由操作

码和地址码组成；指令在存储器

中是按其执行顺序存储的；在存

储器中，指令和数据同等对待；

计算机的系统结构以运算器、控

制器为中心；指令、数据均以二

进制编码表示，采用二进制运

算。

9、数据表示：指的是能直接由

硬件直接辨认的数据类型。

10、贮存层次：整体上看速度接

近于主存的，容量是辅存的，每

位价格接近于廉价慢速辅存的，

我们就说它形成了一个存贮体

系，或称存贮层次，并且属于其

中的主存-辅存存贮层次。

11、哈夫曼(Huffman)压缩概念

（指令格式优化）：当各种事件

发生的概率不均等时，采用优化

技术对发生概率最高的事件用

最短的位数(时间)来表示(处

理)，而对出现概率较低的事件，

允许用较长的位数(时间)来表示

(处理)，就会导致表示(处理)的

平均位数(时间)的缩短。

12、程序的局部性：程序的局部

性表现在时间和空间两个方面。

时间上的局部性：在最近的未来

要用到的信息很可能是现在正

在使用的信息，这主要是程序循

环造成的。空间上的局部性：在

最近的未来要用到的信息很可

能与现在正在使用的信息在程

序空间上是相邻或相近的，这主

要因为程序中大部分指令是顺

序存贮和顺序被取出来执行的，

数据一般也是以向量、数组、树、

表等形式簇聚地存贮在一起的。

13、全局性相关：指的是转移指

令与其后续指令之间的关联，不

仅不能同时解释，还会使指令缓

冲器所预取的指令全部作废，重

新花较长的时间再去访存取出

指令。这比指令相关、主存数相

关、通用寄存器组的数相关、基

（变）址值相关等对流水性能一

段的影响要严重得多。

14、高速缓冲存储器：是用以弥

补主存速度的不足。在处理机和

主存之间设置一个高速、小容量

的缓冲存储器，构成Cache –主

存存储层次。使之从CPU看，速

度接近于Cache ，容量却是主存

的。

15、相联存储器：是带信息处理

的存贮器，按所组信息内容的部

分或全部特征，在一次存贮器访

问中，将内容与该特征相符的所

有存贮单元都找出来。所谓一存

贮器访问，也可以包含有若干次

比较、符合、分解等操作。相对

于按地址访问的随机访问存贮器来说，相联存贮器可以实现高速并行检索和比较。

16、并行性：是指问题中具有可同时进行运算和操作的特性。只要在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或性质不同的工作，它们在时间上相互重叠，则都体现了并行性。

17、数据宽度：数据宽度是指系统在二次分配总线期间，经数据总线所传送的数据总量。

18、页式管理：是将主存空间和程序空间都机械等分成相同大小的页面，让程序的起点必须处在主存中某一个页面位置的起点。

19、地址的映象：是建立虚、实地址的对应关系。有三种1）段式管理-段式存储是把一个程序分解成多个在逻辑上形成整体、相互独立或基本独立，且定义清楚的模块；2）页式管理-页式存储是把主存空间和辅存中的程序空间固定大小分为若干页；3）段页式管理-它是分段和分页相结合的一种存储管理方式，具有二者的综合优点，为大、中型计算机广泛采用。

20、地址的变换：按建立的地址映象关系，由虚地址找到实地址的过程。

21、Cache存储器：是用以弥补主存速度的不足。在处理机和主存之间设置一个高速、小容量的缓冲存储器，构成Cache –主存存储层次。使之从CPU看，速度接近于Cache ，容量却是主存的。

22、全相联：是任何虚页能映像到实存任何页面位置。其突出优点是实页冲突概率小。

23、替换算法：随机算法RAND、先进先出算法FIFO、近期最少使用算法LRU-把近期最久未访问的页替换出去。这种近期是指过去了的近期，该算法是根据过去的近期使用情况预测未来近期中哪一页可能不被使用而替换出去，故能比较正确的反映程序的局部性，命中率有所提高。优化替换算法OPT。

24、并行存储器：为了提高主存储器的吞吐量，有多种措施，其一是增加一次访问主存读出的信息量，从一个单元增加到多个单元。这就要将存储器分成多个模块，可以的并行读出多个单元，这种存储器结构就是并行存

储器。

四．简答题：

1、简述RISC采用的主要技术？

答：遵循按RISC机器一般原则

设计的要求；在逻辑上采用硬联

实现和微程序固件实现相结合

的技术；在CPU中设置数量较

大的寄存器组并采用重叠寄存

器窗口的技术；指令的执行采用

流水和延迟转移技术；采用认真

设计和优化编译系统设计的技

术。

2、Cache存储器对应用程序员

和系统程序员均透明，采用全硬

件方式实现时存在什么问题，一

般采用什么措施来解决？答：主

存中某单元的内容可能在一段

时间里会与Cache中对应的单元

内容不一致，解决此问题的关键

是选择更新主存内容的算法：写

回法和写直达法。

3、试从目的、实现技术和对第

二级访问三个方面对“主存-辅

存”层次和“Cache-主存”层次

做一简单比较？答：“Cache－主

存”层次：弥补主存速度的不足；

“主存－辅存”层次：弥补主存

容量的不足。“Cache －主存”

层次是为了弥补主存速度的不

足，主要由专用硬件实现；“主

存－辅存”层次是为了弥补主存

容量的不足，主要由软件实现。

访问速度的比值

(第一级和第二级)前者为几比

一，后者为几百比一；CPU对第

二级的访问方式前者可直接访

问，后者均通过第一级；失效时

前者CPU是不切换，后者切换

到其他程序。

4、计算机系统结构、组成和实

现之间的关系？答：计算机系统

结构、组成和实现是三个不同的

概念。系统结构是计算机系统的

软硬件界面；计算机组成是计算

机系统结构的逻辑实现；计算机

实现是计算机组成的物理实现。

他们各自有不同的内容，但是又

有紧密的关系。系统结构设计不

要对组成实现有过多和不合理

的限制；组成设计应在系统结构

指导下以目前能实现的技术为

基础；实现应在组成的逻辑结构

指导下，以目前的器件为基础，

以性能价格比的优化为目标。

5、模拟与仿真？答：用机器语

言程序解释实现程序移植的方

法称为模拟；用微程序直接解释

另一种机器的指令系统称为仿

真。仿真与模拟的主要区别在于

解释用的语言。仿真是用微程序

解释，其解释程序在微程序存储

器；模拟是用机器语言程序解

释，其解释程序在主存储器。模

拟方法灵活性大，效率低，速度

损失很大；仿真在速度上损失

小，但必须和模拟方法结合才能

真正实现。

6、并行性概念？答：在同一时

刻或同一时间间隔内完成两种

或两种以上工作，只要在时间上

相互重叠，均存在并行性。分类：

同时性－－指两个或多个事情

在同一时刻发生的并行性；并发

性－－指两个或多个事情在同

一时间间隔内发生的并行性。

7、流水线定义？答：由k个处

理段(function)线性地逐级串联

在一起，外部输入（数据流）馈

入流水线的第一段S1，处理结

果从Si段送到Si+1段

（i=1,2,…,k-1)，最后结果从流水

线的最后段Sk送出。功能分类：

单功能流水线：只能完成一种功

能的流水线。在计算机中要实现

多个功能，都采用多个单功能流

水线，多功能流水线：同一个流

水线可有多种连接方式来实现

多种功能。

8、简述计算机系统设计中软硬

件取舍3原则？答：在现有器件

的条件下，系统要有较高的性能

价格比；不要不合理地限制各种

组成、实现技术的采用；硬件的

设计要考虑如何为软件提供更

好的支持。

9、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？答：软件和硬件在逻辑功能

上是等效的，但是，在性能、价

格、实现的难易程度上却是各不

相同的，硬件执行速度快，软件

灵活性好。即软件和硬件在物理

意义上是不等效的。

10、什么是CISC和RISC ？答：

CISC：如何进一步增强原有指令

的功能以及设置更为复杂的新

指令来取代先由软件子程序完

成的功能，实现软件功能的硬

化。它可以从面向机器语言目标

程序的优化实现、面向高级语言

的优化实现和面向操作系统的

优化实现三个方面来改进。

RISC：如何通过减少指令总数和

简化指令的功能来降低硬件设

计的复杂度，提高指令的执行速

度。按这种途径和方向发展，使

机器指令系统精练简单，因此称采用这种途径设计成CPU的计算机为精简指令系统计算机，简称RISC.

11、通道处理机的工作过程？答：1)在用户程序中使用访管指令进入管理程序，由CPU通过管理程序组织一个通道程序并启动通道；2）通道处理机执行通道程序，完成数据I/O工作；3）通道程序结束后向CPU发中断请求，CPU相应中断请求，第二次进入操作系统，调用管理程序予以处理，进行必要等级等工作，如是故障或出错进行例外情况处理，然后CPU返回用户程序继续执行。

12、通道的种类及特点是什么？答：通道可分三种类型：字节多路通道、选择通道和数组多路通道。前者是一种简单的共享通道，主要为多台中、低外设服务；中者用于高速外设；后者把前两种通道特点组合在一起而形成的。

13、虚拟存储器特点是？答：多个进程可以共享主存空间；程序员不必做存储管理工作；采用动态再定位，简化了程序的装入。

14、提高存储系统速度的两条途径是？答：一是提高命中率H；二是两个存储器的速度不要相差太大。其中：第二条有时做不到(如虚拟存储器)，因此，主要依靠提高命中率。

六．计算题：

1、设有某台计算机是由高速缓冲存储器Cache与主存构成二级存储器系统，其中Cache的存取周期T1=50nS，主存的存取周期T2=400nS，访问Cache的命中率为98%。试问该存储器系统的访存时间T是多少？访问效率e是多少？

解：

已知T1=50nS，T2=400nS，命中率H=0.98，使用简单算式得：

T=HT1+(1-H )T2=0.98×50+(1-0.98)×400=57nS

e=T1/T=50/57≈0.877

2、设有一个循环程序分为1至5个虚页，程序执行时访问存储器的虚页地址流为：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2；操作系统能分配给该程序的实页只有3个，试画出使用FIFO、LRU 和OPT三种置换算法对3个实页的使用与置换过程，并计算各

自的访存命中率。

解：分别使用FIFO、LRU和OPT

算法对主存3个实页的使用与置

换过程如图3.35所示，其中“*”

表示被替换的对象。计算命中率

如下：HFIFO=3/12=0.25

LRU=5/12=0.417

OPT=6/12=0.5

3、假设在一台40MHz处理机上

运行200000条指令的目标代码,

程序主要由四种指令组成。根据

程序跟踪实验结果,已知指令混

和比和每种指令所需的指令周

期数如下:

指令类型

CPI 指令混合

比

算术和逻辑

1 60%

cache的加载存储

2 18%

转移

4 12%

cache缺失的访存

8 10%

(a)计算在单处理机上用上述跟

踪数据运行的平均CPI？

(b)据(a)所得CPI,计算相应的

MIPS速率？

解:

a）平均CPI

=60%*1+18%*2+12%*4+10%*8

=2.24(时钟周期）

b) 相应的MIPS速率=

f/(CPI*106)=

(40*106)/(2.24*106)=17.86

(MIPS)

五．补充题

1.RISC：如何通过减少指令总数

和简化指令的功能来降低硬件

设计的复杂度，提高指令的执行

速度，按照这种途径和方向发

展，使机器指令系统精练简单，

因此称采用这种途径设计成

CPU的计算机为精简指令系统

计算机，简称RISC。

3.页面失效：对于按字节编址的

存储器有可能出现一条指令横

跨在两页上存储，也会出现一个

操作数跨在两页上存储。采用间

接寻址的过程中，完全可能出现

跨页甚至连续跨多个页访问的

情况，每当当前一页已在主存，

而跨页存放的另一页不在主存

中时，就会发生页面失效。

4.流水线瓶颈：当流水线在连续

流动达到稳定状态后得到的吞

吐率成为最大吞吐率，最大吞吐

率取决于流水线中最慢的那个

功能段，又称它为“瓶颈”。

5.简述职子程序调用与返回的实

现过程？子程序调用过程大概

如下：调用者在调用子程序时，

将下一条指令的地址压入栈中，

再将传递的参数压栈，然后根据

子程序的地址转到子程序执行，

将栈中的参数取出（若传递了参

数），执行子程序,执行完成后，

弹出栈中的返回地址，再将返回

值压栈，返回调用程序，弹出返

回值。解释中短类型的概念？

6.造成死锁的必要条件：（1）进

程排他性的占有某些系统资源；

（2）当进程对资源进一步要求

被拒绝而挂起时，以占用资源仍

不释放；（3）不能预先分配资源；

（4）资源占用状况出现死循环，

即A1要求的资源被A2占用，

A2要求的资源又被A3占用，......

如此类推，最后An要求的资源

又被A1占用。

7.多处理机操作系统的种类：答：

多处理机操作系统按其结构可

分为1，主从方式操作系统2，

单独管理方式操作系统3，浮动

管理控制方式操作系统

8.假设有一个程序包含

P1,P2,P3,…Pi,…Pj…,Pn等多个

程序段，Pi-Pj,简述三大过程？

答：

1，如果Pi的左部变量也在Pj

的右部变量集内，且Pj要从

Pi取得算出的值，则称Pj

数据相关于Pi。

2，如果Pj的左部变量也在Ｐ

ｉ的右部变量集内，则称Ｐ

ｉ数据反相关于Ｐｊ。

3，如果Ｐｉ的左部变量也在

Ｐｊ的左部变量，则称Ｐｊ

数据输出相关于Ｐｉ．

9.存储的方式？静态存储方式--

全局对象、一个类的静态数据成

员和函数的静态变量都属于静

态存储的范畴。自动存储方式---

通常，我们并不把局部对象定义

为静态的或者外部的，而是将它

定义为自动的和寄存器的。自由

存储方式--自由存储，也被称为

堆存储（在C里）或者动态存储，

它包括在程序代码中使new来

产生所需要的对象和变量。（计

算机系统中可以寻址的主要数

据存储设备有:通用寄存器、主存

储器、堆栈等3种）

10.一次重叠：在上一条指令的分

析子过程在指令分析器中结束，并将结果送入执行部件去实现执行子过程时，指令分析器不必等本指令在执行部件完成有结果后再对下一条指令进行分析子过程，而是同时进行，这就是一次重叠技术。

11.中断的定义和类型？答：CPU 中止正在执行的程序，转而去处理随机提出的请求，待处理完毕，仍返回原程序继续执行。通常将中断分为6类：重新启动中断，机器校验出错中断，程序性错误引起中断，访问管理程序中断，外部事件中断，输入输出中断。

13、寻址的方式：基址寻址，变址寻址，直接寻址、间接寻址，相对寻址，寄存器寻址，立即数寻址。

14、总线的分类：a,片总线—片总线又称元件级总线，它是指用微处理芯片组成的一个很小的系统或者构成一块CPU插件板所使用的总线。b.内总线—又称微计算机总线或板级总线或系统总线，它是微型计算机系统内插件间的并行通信总线。c,外总线—又称通信总线，它是指系统与系统之间的通信。

15.系统结构设计步骤：a,需求分析。b,需求说明。c.概念设计，

d.具体设计，e。设计优化和评价

16.总线通信方式：a。同步通信方式—特点：模块之间的通信传输周期是固定的，有精确稳定的系统时钟作为传输周期的标尺，通信双方的模块必须严格按时钟标尺进行各自相应的操作。b.异步通信方式—特点：不需要主、从模块的操作严格按系统时钟进行。只是为主、从模块之间不同速度的配合，增设了两条应答信号线，又称握手交互信号线，分别称请求和响应。c.半同步通信方式 d.分离式通信方式17.串行总线仲裁—优点：线路简单-缺点：优先权固定。并行总线仲裁—优点：响应快—缺点：结构复杂。

18.PCI总线标准的特点；a.传输速率高。b.多总线共存。c.独立于CPU。d.自动识别与配置外设。e.具有并行操作能力。

19.通道的功能：1，接受CPU发来的I/O指令，选择指定外设与通道连接。2，执行通道程序，3，给出外设有关地址，4，给出主存缓冲区首址。5，控制外设与主存缓冲区之间的传输数据长度，判断数据传输是否结束。6，执行数据传输结束时要进行的操作。7，检查外设工作状态并保存。8，在数据传输过程中进行格式变换。

20.虚拟存储器与Cache的相同点和区别：相同点—它们都是把信息分成基本单位—块或页，作为一个整体从慢速存储器调入快速存储器，供CPU使用。它们都要遵循一定的映像函数安排信息块在快速存储器的位置。为了提高命中率，它们都要利用程序访问局部化性质，寻求问题的最佳解决方案。。区别---首先，cache的主要作用是弥补主存和CPU之间的速度差距，因此它的管理部件是用硬件实现的，对程序员透明。而虚拟存储器主要作用是弥补主存和辅存之间的容量差距，因此它的管理部件基本上靠软件，并且虚拟地址空间可被应用程序员感觉到和加以利用，而它的实现对系统程序员不是透明的。

21.流水线断流出现的原因：1，编译形成的目标程序不能发挥流水结构的作用。2，存储系统供不上为连续流动所需的指令和操作数。3，出现了相关，转移和中断问题。

22.并行处理机与多处理机的区别：并行处理机主要是通过资源重复技术来实现并行处理的。它属于单指令流多数据流（SIMD）计算机一类。并行处理机的特点—资源重复，连接模式，专用性，复合性。多处理机属于多指令流多数据流(MIMD)计算机，可实现任务，作业级的并行。多处理机的主要特点是各台处理机共享一组存储器和I/O设备，结构灵活性，程序并行性，并行任务派生，进程同步，资源分配和任务调度。

23.多处理机的优点--很高的性能价格比：单处理机的性能价格比随其规模的增大而下降。很高的可靠性：冗余度大、可维护性、可用性。很高的处理速度：多个处理器并行运算。很好的模块性：大量重复设置，结构灵活性、可扩充性、可重构性。

计算机系统结构题库

《计算机系统结构》题库一．单项选择题（在下列每小题的四个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为是正确的答案填入题后的（）内，每小题2分）第一章： 1.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---高级机器语言机器级---汇编语言机器级 D.汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级答案：B 分数：2 所属章节1—1 2.汇编语言源程序变成机器语言目标程序是经来实现的。 A. 编译程序解释 B. 汇编程序解释 C. 编译程序翻译 D. 汇编程序翻译答案：D 分数：2 所属章节1—1 3.直接执行微指令的是： A. 汇编程序 B. 编译程序 C. 硬件 D. 微指令程序答案：C 分数：2 所属章节1—1 4.对系统程序员不透明的是： 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. 虚拟存储器答案：D 分数：2 所属章节1—2 5.对应用程序员不透明的是： A. 先行进位链 B. 乘法器 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器答案：D 分数：2 所属章节1—2 6.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. 条件码答案：B 分数：2 所属章节1—2 7.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. 数据表示答案：A 分数：2 所属章节1—2 8.对计算机系统结构透明的是： A. 字符行运算指令 B. 是否使用通道行I/O处理机 C. 虚拟存储器 D. VLSI技术答案：D 分数：2 所属章节1—2 9.对汇编语言程序员透明的是： A.I/O方式中的DMA访问方式 B. 浮点数据表示 C. 访问方式保护 D 程序性中断. 答案：A 分数：2 所属章节1—2 10.属计算机系统结构考虑的应是：

自考计算机系统结构试题及答案解析

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

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

自考计算机系统结构考前复习资料

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

计算机体系结构试题汇总

计算机系统结构姓名：学号：一、简答题（每小题10分，共20分） 1．简述使用物理地址进行DMA存在的问题，及其解决办法。 2．从目的、技术途径、组成、分工方式、工作方式等5个方面对同构型多处理机和异构型多处理机做一比较（列表）。二、（60分）现有如下表达式： Y＝a ×X 其中：X和Y是两个有64个元素的32位的整数的向量，a为32位的整数。假设在存储器中，X和Y的起始地址分别为1000和5000，a的起始地址为6000。 1．请写出实现该表达式的MIPS代码。 2．假设指令的平均执行时钟周期数为5，计算机的主频为500 MHz，请计算上述MIPS 代码（非流水化实现）的执行时间。 3．将上述MIPS代码在MIPS流水线上（有正常的定向路径、分支指令在译码段被解析出来）执行，请以最快执行方式调度该MIPS指令序列。注意：可以改变操作数，但不能改变操作码和指令条数。画出调度前和调度后的MIPS代码序列执行的流水线时空图，计算调度前和调度后的MIPS代码序列执行所需的时钟周期数，以及调度前后的MIPS流水线执行的加速比。 4．根据3的结果说明流水线相关对CPU性能的影响。三、（20分）请分析I/O对于性能的影响有多大？假设： 1．I/O操作按照页面方式进行，每页大小为16 KB，Cache块大小为64 B；且对应新页的地址不在Cache中；而CPU不访问新调入页面中的任何数据。 2．Cache中95%被替换的块将再次被读取，并引起一次失效；Cache使用写回方法，平均50%的块被修改过；I/O系统缓冲能够存储一个完整的Cache块。 3．访问或失效在所有Cache块中均匀分布；在CPU和I/O之间，没有其他访问Cache 的干扰；无I/O时，每1百万个时钟周期中，有15,000次失效；失效开销是30个时钟周期。如果替换块被修改过，则再加上30个周期用于写回主存。计算机平均每1百万个周期处理一页。

(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）。

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

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

全国2018年4月自考计算机系统结构试题(真题+解析)

全国2018年4月自考计算机系统结构试题（真题+解析）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，在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的，请将其选出。 1.在计算机系统多级层次结构中,机器级从低级到高级，相对顺序正确的是 A.汇编语言——操作系统——高级语言 B.微程序一传统机器语言一汇编语言 C.传统机器语言——高级语言——汇编语言 D.汇编语言——应用语言——高级语言 2.下列对系统程序员不透明的是 A.Cache存储器 B.数据通路宽度 C.指令缓冲寄存器 D.虚拟存储器 3.下列予寻址方式的三种面向的是 A.面向主存 B.面向辅存 C.面向寄存器 D.面向堆栈 4.浮点数尾数的基值rm=-8，尾数的计算机位数m=8位，可表示的尾数的个数为 A.23×7 B.24×7 C.25×7 D.26×7 5.IBM370系统中，通道动作故障引起的中断属于 A.机器校验中断 B.访管中断 C.程序性中断 D. I/O中断 6.程序员编写程序时使用的地址是 A.主存地址 B.逻辑地址 C.物理地址 D.有效地址 7.对指令间“一次重叠”描述不正确的是 A.仅“执行k”与“分析k+1”

B.“分析k+1”完成后立即开始“执行k+1” C.应尽量使“分析k+1”与“执行k”时间相等 D.只需要一套指令分析部件和执行部件8．有N个处理单元的集中式共享存储器的阵列处理机构形，为了对长度为N的向量中各元素能同时并行处理，存储器分体个数K与处理单元数N的关系是 A．K与N无关B．K小于N C．K小于或等于N D．K等于或大于N 9．能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属于 A．MISD B．SIMD C．SISD D．MIMD 10．编号为0~15的l6个处理器，互连函数采用Shuffle(Shuffle)单级互连网络互连，则与9号处理器连接的处理器号为 A．5 8．6 C．7 D．8 二、填空题：本大题共l0小题。每小题2分，共20分。 11．按先后投入市场关系，系列机软件兼容必须保证向__________兼容，力争向兼容。 12．从计算机执行程序的并行性看，由低到高的并行性等级可分为 __________、指令之间、__________ 之间和作业或程序之间四级。 13．数据表示指的是能由计算机硬件直接__________和__________的数据类型。 14．按静态使用频度改进指令系统着眼于减少目标程序所占用的 __________，按动态使用频度改进指令系统着眼于减少目标程序的__________。 15．总线的集中式控制方式主要有集中式串行链接、__________和 __________3种不同方式。