高等计算机系统结构习题-清华大学计算机系高性能所
高等计算机系统结构习题
计算机系CAD所王晓娟008045
1．解释存储器有关概念和术语：
1）：虚拟地址空间
虚地址是在编译过程中由处理机生成的，在UNIX系统中，每个进程的建立都给定一个虚地址空间，这个空间包含了由编译器生成的全部虚地址。
2）：物理地址空间：
物理存储器中的每个字都是用唯一的物理地址标识的。主存储器中的所有存储字构成物理地址空间。
3）：地址映象
设V是处理机运行程序所生成的一组虚拟地址，M是为运行该程序而分配的一组物理地址。虚拟存储器需要一种自动的机制实现以下映象：
?: V→M∪{￠} 即虚拟地址到物理地址之间的转换。
2．什麽是命中率、缺页、多级页表？
命中率：当在存储器M i中找到一个信息项时，我们称之为命中，命中率h i则是信息项在M i中找到的概率。
缺页：表示所访问的页面没有驻留在主存储器中。
多级页表：为扩展存储器空间并能在存储器层次结构的不同层次上提供更多的页面访问保护，对直接页面映象用多级页表扩充。
3：简述Cache管理中直接地址映象法和全相联映象法。
（1）直接映象：它将主存按Cache容量大小分块，每块又分成页，页面大小同Cache 页面。
规定每块中的相应页面与Cache中的相应页面对应。这种映象方法容易实现，但不灵
活，页面冲突率较高，命中率低。
（2）全相联映象：它是指主存中任何一页都可以映象到Cache中任何一页的位置上。这种方法灵活，页面冲突率较小，命中率高，但速度慢，代价高，不易实现。
4．简述组相联映象法。
组相联映象法是介于直接地址映象法和全相联映象法之间的一种方案。它将Cache分成大小相等的组，每组内又分页。主存按Cache大小分块，块内分组，组内分页。使主存的组与Cache的组大小相等，主存的页与Cache的页大小一致。它的特点是组与组之间采用直接映象，组内各页采用全相联映象。组内页面数多，灵活性大，命中率高，但地址变换电路复杂。
5．什麽是散列函数，倒置页表，存储器替换策略。
（1）散列函数：散列是一种简单的计算机技术，它可以用较少位数把长页号转换为短页号。散列函数应将虚拟页号随机化并产生唯一的散列号用做指针。同余函数使散列
形成链表。
（2）倒置页表：虚拟空间地址非常大时，需要大的PT或多级直接分页，这种地址转换映象可以用倒置映象来实现。已分配给用户的每个页面框架都可以建立一张倒置页表。
（3）存储器替换策略:它包括为活动进程分配和再分配存储器页面以及储器页面的替换。页面的替换是指主存储器内的常驻页面被从磁盘传送来的新页面所替换的
过程。目的是将缺页的数量降到最小，减少存储器有效存储时间。
6．在Cache管理中，新的主存页需要调Cache时，有几种替换算法？各有何特点？那种算法命中率高？
在Cache管理中，当新的主存页需要调Cache时，常用的有先进先出（FIFO）算法和LRU 算法。前者是把一组中最先调入的Cache的页面替换出去，它不需要随时记录隔夜的使用情况，所以容易实现，且开销小；后者是把一组中近期最少使用的页面替换出去，这种方法需要随时记录Cache中各页的使用情况，以便确定哪个也是近期最少使用的页。LRU算法比FIFO命中率高。
7．为什麽多体交叉存储器可提高存储器速度？
多体交叉存储器是将存储器分成若干个（m）个独立的模块，设m=1 、2、4、8、……个模块的容量和存储周期均相等，且它们可以独立的进行读写操作。这样，不同的请求源同时访问不同的模块，便可提高存储器速度。
8．提高存储器速度可采用哪些措施？简要说明。
提高存储器速度可采用三种措施：
1）采用高速器件，选用存储周期小的芯片，整个存储器的速度便可提高。
2）采用Cache，CPU将最近期要用的信息先调入Cache,而Cache的速度比贮存快的多，这样CPU每次只需从快速缓存中取出或存入信息，从而缩短了访问时间，提高了存取
速度。
3）可采用多体交叉存储器。特点见第7题。
9．什麽是快速缓冲存储器，它与贮存的关系是什麽？
快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的一种高速存储器，它对用可以达到访问主存的目的，从而提高了方寸速度。主存的信息调入缓存要根据一定的算法，由CPU自动完成。凡是主存和缓存已建立了对应关系的存储单元内容必须保持一致，故凡是写入缓存的信息也必须挟至于缓存单元对应的主存单元中。
10．什麽是程序访问局部性？存储系统哪一级采用了程序访问的访问局部性？
所谓程序访问局部性即程序执行是对存储器的访问是不均匀的，也就是说它的地址分布不是随机的，而是相对簇集，它所用的数据也是相对地簇集。存储系统的Cache----主存级和主存----辅存级都要用到程序的局部性原理。对Cache----主存级而言，把CPU最近起执行的程序放在容量较小、速度较高的Cache中。对主存----辅存级而言，把程序中访问频率高、比较活跃的部分放在主存中。这样既提高了存储器的速度又扩大了存储器的容量。
11．设有一个两层的存储器结构：M1和M2。M1的命中率用h表示，并分别令c1和c2为每千字节的成本，s1和s2位存储器容量，t1和t2为存取时间。
（1）在什麽条件下整个存储器系统的平均成本会接近于c2？
（2）该层次结构的存储器有效存取时间t a是多少？
（3）另两层存储器的速度比r= t2/t1, 并令E= t1/t a 为存储系统的存储效率。试以速度比r 和命中率h来表示E。
（4）如果r =100, 为使E>0.95, 要求的命中率h是多少？
解：（1）平均成本c=( c1 s1+c2 s2)/( s1+s2)
当s2 >> s1, c2 s2>> c1 s1时, c→c2
（2）t a=ht1+(1-h)t2
（3）r= t2 /t1 E= t1/t a
E = t1/( ht1+(1-h)t2)
=1/(h+(1-h)r)
（4）r =100, E>0.95,
1/（h+(1-h)r）=E>0.95 == h≤0.99
12．试比较多计算机系统的私用虚拟存储器和全局共享存储器的优缺点。
私用虚拟存储器优点：
（1）处理机所用地址空间较少；
(2)保护在美意野火每个进程上进行以及采用不要锁定的私用存储器映象。
缺点：
（1）在同义性问题，记在不同或相同虚拟空间里的不同虚拟地址会指向同一物理页面。
（2）在不同虚拟空间里的同一虚拟地址可能指向主存储器不同页面。
全局共享存储器优点：
（1）所有的地址都唯一;
（2）不存在同义性问题。
缺点：
(1)页表可以共享存取。需要用互斥来实施保护；
(2)分段建立在分页系统的顶部，以便把每个进程限制在它自己的地址空间(段)
里。
(3)全局共享存储器使地址转换过程变得更长。
13．试说明多层存储器层次结构的包含性和存储器一致性要求。
多层存储器层次结构的包含性可用M1?M2?M3?…….?M n 来描述。建立包含关系意味
着所有的信息项最初是放在最外层M n的。在处理过程中，M n的子集复制到M n-1。同样M n-1的子集复制到M n-2，以此类推。
存储器一致性要求同一个信息相遇后继存储器层次上的副本是一致的。如果在高速缓存仲的一个字被修改过，那麽在所有更高层上该字的副本也必须立即或最后加以修改。层次结构必须有这样的保护。为了尽量减少存储器层次结构的有效存取时间，频繁使用的信息通常是在较低层次中可以找到的。
14．什麽是写直达和写回。
写直达：即如果在M i中修改了一个字，则在M i+1中需要立即修改。
写回：即在M i+1中修改延迟到M i中正在修改的字被替换或从M i中消除后才进行。15．说明分页与分段在层次结构中管理物理与虚拟存储器的基本概念。
分页是一种把物理存储器和虚拟存储器都划分为固定大小页面的技术。它们之间的信息交换是在页面一级进行的。页表用于页面和页面框架之间的映象，它们是应用程序创建用户进程时在主存储器内实现的。由于许多用户进程可能是动态创建的的，因此在主存储器中要保存的PT数量会更大。
分段是将虚拟存储器地址空间分散的页面连在一起形成一个段，段是用户定义的虚拟地址空间的一部分。在段式存储器系统中，用户程序可以逻辑地按段来构造，各段可以相互调用。段的长度是可以改变的，但它的管理由于段的大小不等而更为复杂。
16．试说明在存储器层次结构中与程序/数据存取有关的时间局部性、空间局部性和顺序局部性。
时间局部性：最近的访问项（指令和数据）很可能在不久的将来再次被访问。这种情况一般是由于特殊的程序结构诸如迭代循环、进程堆栈、暂时变量或子程序引起的。一旦进入循环或调入了子程序，一个短代码段兼备重复访问许多次。因此，时间局部性会引起对最近使用区域的集中访问。
空间局部性：表示一种趋势，指的是一个进程访问的各项地址彼此很紧。例如，表操作或数据操作就会对地址空间中某一区域集中进行访问。程序段，如子程序和宏，往往会访问
在存储器空间的同一领域。
顺序局部性：在典型的程序中，除非转移指令产生不按次序的转移外，指令都是顺序（或程序顺序）执行的。按序执行和不按序执行的比例在普通程序中大致是5∶1。此外对大型数据的访问也是顺序进行的。
17．存储器设计的含义是什麽。
程序行为的顺序性是造成空间局部性的原因之一，因为顺序编码的指令和数组元素通常存放在相邻单元内。各种类型的局部性影响存储器层次结构设计。时间局部性会导致近期最少使用的LRU替换算法的流行。空间局部性将帮助我们确定相邻存储器层次间数据传送单位的大小，时间局部性有助于确定相继层次存储器的容量。顺序局部性会影响实现最佳调度时粒度（粒度组合）的确定，并对预取技术也有重要影响。局部性原理将指导我们去设计高速缓存、主存储器以及虚拟存储器组织。
18．工作集及灵敏度的含义是什麽？
在软件或程序进程的存储器访问模式中，作为时间的函数，虚拟地址空间（用页面号标识）由于访问的局部性而集中在一定区域，Denning 将给定的时间窗口（t, t+?t）范围内被访问的地址（或）页面子集称为工作集。
在程序执行过程中，工作集会缓慢变化并维持一定程度的连续性，这意味着工作机场尝试在存储器层次结构的最内层，如高速缓存上积累起来的。这是因为存储器最低层次的命中率较高，因而可减少存储器的有效存取时间。时间窗口?t是由OS内核设置的一个关键参数，它将影响工作集的大小，以及所需高速缓存的容量。
19．设有一个存储器层次结构M1和M2，存取时间、每个字的成本和容量分别是t1和t2，c1和c2，s1和s2。在第一层，高速缓存的命中率h1=0.95（注意：t2是CPU和M2之间的存取时间，而不是M1和M2之间的存取时间）。
(1)推倒表示该存储器有效存取时间t eff的公式。
(2)推倒表示该存储器总成本的公式。
解：（1）存储器有效存取时间
t eff= h1 t1+（1-h1）t2
=0.95t1+0.05t2
(2) 存储器总成本
C= c1 s1+ c2 s2
20．在上题中，假设t1=20ns，t2是未知数，s1=512K字节，s2是未知数，c1=0.01美元/字节，c2=0.0005美元/字节.高速缓存和主存储器总成本的上限是15000美元。
(1)在不超过预算限制的范围内，可能得到的M2的容量由多大？
(2)在上述命中率假设的条件下，为使整个存储器系统的有效存取时间t eff=40ns，主存储器
应该有多快？
解：（1）c1=0.01美元/字节，c2=0.0005美元/字节，
s1=512K字节，C≤15000美元
C= c1 s1+ c2 s2=0.01*512*103+0.0005* s2≤15000
s2≤(15600-5120)/0.0005
s2≤19.8M字节
(2) t eff= h1 t1+（1-h1）t2=0.95t1+0.05t2
=40ns
t2=(40ns-0.95*20ns)/0.05
=420ns
21.解释写时间和写周期。
写时间：是从CPU给出有效地址后，将数据线上的信息写入被选单元中所需的时间;
写周期：是存储器进行两次连续写操作的最小时间间隔。
写周期大于写时间。
22．解释度周期和读时间。
读时间：是从CPU给出地址有效信号到被选单元的内容读到数据线上的这段时间；
读周期：使存储器进行两次连续读操作的最小时间间隔。
读周期大于读时间。
23．解释存储周期、存取时间、存储容量。
存储周期：是存储器进行两次连续独立的操作（读或写）之间所需的最短时间。
存取时间：分为读时间和写时间。读时间：是从CPU给出地址有效信号到被选单元的内容读到数据线上的这段时间；写时间：是从CPU给出有效地址后，将数据线上的信息写入被选单元中所需的时间。
存储容量：是存储器存放二进制信息的总数量。
24．存储器的主要功能是什麽？如何衡量存储器的性能？为什麽把存储器系统分成若干不同的层次？主要由那些层次？
存储器的主要功能是存放程序和各类数据；通常用存储容量和存取周期两项指标来衡量存储的性能。为了扩大存储器的容量和提高访存速度，将存储器系统分成若干不同的层次，有Cache---主存层次和主存---辅存层次。前者是为使存储器与CPU速度匹配，在CPU和主存之间增设Cache高速缓冲存储器，其容量比主存小，速度比主存快，用来存放CPU最近期要用的信息，CPU可直接从Cache中取到信息，从而提高了访存速度。后者为扩大存储器容量，把主存和辅存统一成一个整体，从整体上看，速度取决于主存，容量取决于辅存，称为虚存。
CPU只与主存交换信息，但程序员可用指令地址码进行编程，其位数与虚存的地址空间相对应。
25．什麽是组联想高速缓存？其优点是什麽？
组联想高速缓存：是直接映象和全联想高速缓存设计的折衷。在k路联想高速缓存中，m 个高速缓存块框被分成v=m/k组，每组k块。各组可用一个d位的组号来识别，这里2d=v .
这样高速缓存块标记就减少到s-d位。
组联想高速缓存优点：
(1)块替换算法考虑的对象只是在同一组中的少数几个块。因此，与全相连高速缓存相
比，替换策略的选择比较有限，因而可更加经济地实现。
(2)k路联想检索实现起来比较容易。
(3)可以考虑许多设计上的这种方案，以便获得更高的高速缓存命中率。
26．下表表示使用页表的虚实地址转换条件，页表存放在相联存储器中，其容量为8个存储单元，
(1)当CPU按虚拟地址1去访问主存时，主存的实际地码是多少？
(2)当CPU按虚拟地址2去访问主存时，主存的实际地码是多少？
(3)当CPU按虚拟地址2去访问主存时，主存的实际地码是多少？
解：(1) 当CPU按虚拟地址1去访问主存时,它的页号为15，虚拟页内地址为0324，按
页号在主存中检索，在主存中页号为15的起始地址码是80000，所以它的实际码是
80000+0324=80324。
(2) 当CPU按虚拟地址2去访问主存时,它的页号为7，虚拟页内地址为0128，按
页好在主存中检索，在主存中页号为7的起始地址码是96000，所以它的实际码是
96000+0128=96128。
(4)当CPU按虚拟地址2去访问主存时,它的页号为48，当用48作检索相在块表中检索
时，没有检索到页号为48的页面，此时操作系统暂停用户作业程序的执行，装去执
行查页表程序。如该页在主存中，则将该页号及该页在主存的起始地址写入快表；
如该页不在主存内，则操作系统需将该页从外存调入主存，然后将页号及其在主存
中的起始地址写入快表。
27．某小型计算机字长16位，常规的存储空间为64K字，若将存储空间扩充到256K字，请提出一种可能的方案，并说明在使用时应注意什麽问题？
解：可采用多体交叉存取方案，即将主存分成4个相互独立、容量相同的模块M0、M1、M2、M3,每个模块容量为64K*16位，它们个具备一套地址寄存器、数据缓冲寄存器，各自以同等的方式与CPU传递信息。
CPU访问4个存储模块可采用两种方式：一种是在一个存取周期内，同时访问4个存储模块，由存储器控制器控制它们分时使用总线进行信息传递；另一种方式是在存取周期内，分是访问每个体，即每经过1/4存取周期就访问一个模块。这样，对每个模块而言，存取周期未变，而对CPU而言，它可以在一个存取周期内访问4个体，获得16位*4=64位信息，每个体的读写过程是并行进行的。
28.简述主存的读写过程。
存储器的读出过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通常受CPU访存信号控制）信号和读命令，这样就可将被选中的存储单元内的各位信息读至储芯片的数据总线上，王成了读操作。
存储器的写入过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通常受CPU访存信号控制）信号和写命令，并将欲写入的信息送至存储器的数据线上，这样信息就可写入到被选中的存储单元。
29．按字成本、容量和存取时间画出存储器层次结构。
30.存储器顺序一致性和弱一致性模型有那些不同点.
（1）由于用了更复杂的硬件/软件支持并需要程序员更多地知道对模型施加的限制，弱一致性模型的性能优于顺序一致性模型。
(2) 存储器弱一致性模型可以克服由于强存储次序使处理机/高速缓存的等待时间的
增加、并发行降低等问题。
(3)在存储器顺序一致性对所有共享存储器访问的强排序使所有处理机的程序次序难以保
证。
31．说明多体交叉存储器的组成原理。
多体交叉存储器主要由存储体，存储器控制器和总线控制三部分组成。存储器控制器用于多体并行工作，实现分时读出的工作方式，管理信息流动次序和流动方向。当CPU或通过IOP的外设向主存系统重叠发出访问要求时，存储器控制器首先对这些访问源进行排队，设计人员事先已经根据所有访问源性质区分轻重缓急、排出优先级别。存储器控制器选择其中优先级别最高的先访问，并向它所访问的分体发出启动信号以及访问地址。如果它所访问的那个存储分体正处于工作状态，无法接受访问，则暂时取消该访问源排队资格，让给优先级别稍低的访问源访问其他存储器。每个存储分体不但有自己的读写控制线路、数据缓存设备、而且各具忙闲状态触发器。
多体交叉存储器组成如下图所示:
多体交叉存储器组成
32．简述存储器层次结构技术。
存储设备，如寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘设备和磁带技术都是按一定的层次组织的。在每一层上，存储器技术和存储组织可用五个参数来表征：存取时间，存储器容量、每字节成本、传输带宽和传输单位。较低层存储设备与较高层存储设备的相比，其存取速度快、容量较小、每字节成本高、带宽较宽、传输单位较小。
33．使用说明多用户、页式管理的虚拟存储器工作过程。
(1)由指令中的字段求得逻辑地址，继续地址，包含用户号、虚页号、页内地制。
(2)如果不明中则查页表。
(3)如果也表仍不命中，说明该也尚未进入主存，需要查外表页，求得辅存实地址。
(4)查主页使用情况，如果主页中尚有空间区，则可将所查到的也通过I/O接口调入主
存；如果主业已满，则访问替换部件，根据替换算法，替换主存内容。
(5)在进行主存替换时，如果该页在运行过程中没有修改过，则不必送回；如果修改过，
则立即送回辅存。
34．什麽是存储器弱一致性？
存储器弱一致性：Dubois,Scheurich和Briggs通过建立主存储器与程序同步点的关系，提出了一种弱一致性存储器模型。它可以用下列三个条件来描述：
(1)一台处理机必须执行完所有的同步访问之后，才能允许任何其他处理机执行取或存
访问。
(2)一台处理机必须执行完所有的取或存访问之后，才能允许任何其他处理机执行同步
访问。
(3)同步访问之间相互是顺序一致的。
35．试用图表示一个四体交叉存储器的分时工作原理。
多体交叉存储器主存与CPU交换信息的通道只有一字的宽度，为了在一个存储周期里访问n个信息字，在多体并行主存系统中采用了分时工作的方法。四体交叉存储器由四个分体组成，每个存储体一次只读写意个字，分体分时启动，即每隔1/4存储周期启动一个分体。
M0
M1
M2
M3
1/4 2/4 3/4 1 2 （T M）
四体交叉存储器并行分时工作
36．使用图示法说明虚拟存储器地址转换机制。
进程要求把虚拟地址转换成物理地址。转换需要使用转换映象。虚拟地址转换方案如图所示：
(ATC) 一级PT 多级PT 联想的PT 倒置的PT
37．简要回答存储器的基本概念级组成。
存储器是存放程序与数据的部件，它具有可靠地存储二进制信息的能力。信息存放后，可以稳定存储，不易丢失、不易改变，同时应能方便地存入和取出，一次保证计算机具有
良好的记忆功能。存储器组成主要包括以下四部分：
（1）存储体。积存二进制信息的物理实体，又半导体单元电路（如触发器）或磁性物质实现。可以并行存取的二进制信息组成一个存储单元，大量的存储单元组成存储体。隔存储单元由地址码。
（2）地址部件。其功能是按照指定的地址码来控制一个存储单元的存取。
（3）数据部件。其功能是暂存取出和写入的数据，以使存储器的信息在时间上和形式上都能满足其他部件的要求。
（4）控制部件。根据要求产生主存工作所需的控制信号。
38．顺序一致性的定义以及共享存储器访问时顺序一致性的条件是什麽？
顺序一致性模型的定义（Lamport定义）：如果任意一次执行的结果都象所有处理机的操作是以某种顺序的次序执行所得到的一样，而且救灾这个序列中，各处理机的操作都是按照它的程序所指定的次序出现，那麽这样的多处理及时顺序一致性系统。
共享存储器访问时顺序一致性的条件是：
（1）：在对其他任何一台处理机执行完一次存取之前，必须全局地执行完成在此之前的所有存取访问，而且在此之前对所有处理机的所有存访问也必须完成。
(2):在对其他任何一台处理机执行完成一次存之前，必须全局地完成在此之前所有的取
访问，而且在此之前对所有处理机的所有取访问也必须执行完成。
39．说明在高速缓存中块的大小对命中率的影响。
高速缓存的命中率将以不同的方式受到高速缓存容量愉快大小的影响。通常，命中率是随着高速缓存容量的增加而增加。他们的关系如下图：
起初随着块的增加，命中率增加，这是由于在访问较大指令/数据块时的空间局部性造成。
这种增加在某一佳块大小处达到峰值。在这一点后，命中率随着块大小的增加而减少。这是由于程序行为和块大小失配造成的。
39．存储次序的概念是什麽。
存储次序是与开关从一台处理机到另一台处理机的切换次序相对应的。一台处理机的取操作首先需要检查其缓冲器，看它是否有对同一单元的操作存在。如有，则该操作要回送这个最新存入得值；否则，该操作就直接送到存储器。由于不是所有的取操作都立即送到存储器去，因而通常取操作不按存储次序出现。处理机从发出进一步的操作起，就逻辑地被阻塞，知道取操作回送一个值为止。交换操作的进行就是做一次存和一次取。存操作，被放在缓冲器里，取操作使处理机阻塞。交换操作一致阻塞着处理机，直到缓冲器为空，然后再到存储器去。
40．说明虚拟存储器和Cache的不同点。
（1）Cache存储器采用与CPU速度匹配的快速存储元件弥补了主存和CPU之间的速度差距，而虚拟存储器最大限度地减少了慢速辅存对CPU的影响，但它的主要功能是用来弥补主存和辅存之间的容量差距，具有提供大容量和程序编址方便的优点。
（2）两个存储体系均以信息块作为存储层次之间基本信息的传送单位，Cache存储器每次传送的信息块是定长的，只有几十字节，而虚拟存储器信息块划分方案很多，有页、段等长度均在几百到几百K字节左右。
（3）CPU访问快速Cache存储器的速度比访问慢速主存块8至10倍。
（4）主存Cache存储体系中CPU与Cache和主存都建立了直接访问的通路，一旦不明中时，CPU直接访问主存并同时进行向Cache调度信息块，从而减少了CPU等待的时间，辅存与CPU 之间没有直接的通路，一旦不明中时，只能从辅存调块到主存。因为辅存的速度相对CPU差距太大，调度需要毫秒级时间，因此，CPU一般改换执行另一程序，等到调度完成后返回源程序继续工作。
（5）Cache存储器存取信息的过程、地址变换和替换策略全部由硬件实现，所以对各类程序员均是透明的。主——辅层次的虚拟存储器基本上由操作系统的存储管理软件辅助一些硬件进行信息块的划分和主——辅之间的调度，所以对设计存储器管理软件的系统程序员来说，它不是透明的，而对广大用户，因为虚拟存储器提供了庞大的逻辑空间，可以任意使用，所以它对程序员是透明的。
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：
清华大学-计算机专业-培养计划
一、培养目标 信息科学技术学院(以下简称信息学院)本科培养方案面向电子信息科学与技术、计算机科学与技术、自动化、微电子学、示范性软件学院的计算机软件等五个专业，从2003级开始实行多学科交叉背景下、通识教育基础上的宽口径专业教育，构建具有各专业共性基础的学院平台课程体系以及具有一定特长的专业核心课程体系，强调对学生进行基本理论、基础知识、基本能力(技能)以及健全人格、综合素质和创新精神培养，为学生提供增强基础、选择专业的机制，培养基础厚、专业面宽、具有自主学习能力的复合型人才。 从2011级开始，信息学院对培养方案进行了全面修订，进一步将学科交叉范围扩大到专业核心课程体系，为学生提供更加灵活的选课机制和更加宽广的专业空间；并将继续深入研究和不断改进课程内容和教学方法，加强实践环节，更好地培养适应时代要求的信息科学技术专业人才。 信息学院致力于为学生全面参与教育教学、科学研究、文化艺术、社会服务等活动创造条件，提倡学生在参与中发现自己的能力和兴趣，最大限度地发展自己的智力和潜能，鼓励学生敢于面对挑战、不断探索、努力创造、追求卓越，并提供一种基础和环境，促使学生养成独立工作的能力和终身学习的习惯。 二、基本要求 信息学院各专业通过各种教育教学活动发展学生个性，培养学生具有健全人格；具有成为高素质、高层次、多样化、创造性人才所具备的人文精神以及人文、社科方面的背景知识；具有国际化视野；具有创新精神；具有提出、解决带有挑战性问题的能力。具有进行有效的交流与团队合作的能力；在信息科学技术领域掌握扎实的基础理论、相关领域基础理论和专门知识及基本技能，具有在相关领域跟踪、发展新理论、新知识、新技术的能力，能从事相关领域的科学研究、技术开发、教育和管理等工作。 电子信息科学与技术专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事信号获取、处理和应用，通信及系统和网络，模拟及数字集成电路设计和应用，微波及电磁技术理论、信号与信息处理的新型电子材料、器件和系统，包括信息光电子和光子器件、微纳电子器件、微光机电系统、大规模集成电路和电子信息系统芯片的理论和应用等方面的科研、开发与教育工作。 微电子学专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事大规模模拟及数字集成电路设计和应用，工艺开发，EDA工具开发，新型电子材料、微纳电子器件和系统，量子信息和电子信息系统的理论和应用等方面的科研、开发与教育工作。培养基础扎实，创新能力突出，有国际视野的微纳电子专业人才。 计算机科学与技术专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事计算机科学理论、计算机系统结构、计算机网络、计算机软件及计算机应用技术等方面的科研、开发与教育工作。 自动化专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事国民经济、国防和科研各部门的运动控制、过程控制、机器人智能控制、导航制导与控制，现代集成制造系统、模式识别与智能系统、生物信息学、人工智能与神经网络、系统工程理论与实践、新型传感器、电子与自动检测系统、复杂网络与计算机应用系统等领域的科学研究、技术开发、教育及管理等工作。 计算机软件专业的本科毕业生应该具备扎实的软件理论和软件工程专业基础知识，具有良好的工具使用与实验能力、软件分析与开发能力、过程控制与管理能力、团队协作与沟通能力。 三、学制与学位授予
清华大学计算机科学与技术培养方案
计算机科学与技术专业(计算机科学实验班) 本科培养方案 一、培养目标 本专业培养具有良好科学素养和创新精神、德智体全面发展，且计算机理论及应用基础扎实、熟悉计算机科学前沿领域、科研实践能力强，能够从事计算机科学研究的领跑国际拔尖创新计算机科学人才。“计算机科学与技术(计算机科学实验班)”专业致力于培养与美国麻省理工学院、普林斯顿大学等世界一流高校本科生具有同等、甚至更高竞争力的领跑国际拔尖创新计算机科学人才。 二、基本要求 计算机科学与技术专业(计算机科学实验班)本科毕业生应达到如下知识、能力和素质的要求：具有扎实的计算机科学理论基础，全面了解计算机科学的前沿领域。具有较高的计算机科研实践能力，具备成为国际一流计算机科学研究人才的良好综合素质。 三、学制与学位授予 学制：本科学制四年，按照学分制管理机制，实行弹性学习年限。 授予学位：工学学士学位。 四、基本学分学时 本科培养总学分不少于165。其中春、秋季学期课程总学分127，夏季学期实践环节14学分，第七学期在清华或各著名研究院所从事计算机科学研究实践9学分，第八学期综合论文训练15学分。 五、专业核心课程 计算机科学实验班特设全英文教学的专业及核心课程25门，覆盖计算机科学的前沿领域，学生可以根据自身研究兴趣在专业核心课中按要求进行选择性修读。其中大一、大二专业核心课开设13门，以“通才教育”为主，涉及计算机科学基本专门知识，帮助学生全面了解计算机科学前沿领域；大三、大四专业核心课开设12门，以“专才教育”为主，分别面向两个专业方向“理论和安全”以及“系统和应用”。25门专业及核心课程如下： 计算机入门(3学分)，计算机应用数学(3学分)，普通物理(1)英(4学分)，信息物理(2学分)，算法设计(4学分)，普通物理(2)英，计算理论(4学分)，网络科学(4学分)，密码学基础(4学分)，博弈论(4学分)，近代物理(1)英，计算机安全的理论及实践(2学分)，Java程序设计基础(2学分)，分布式计算(基础与系统)(4学分)，量子信息(4学分)，大数据算法与模型(4学分)，机器学习(4学分)，高等计算机图形学(3学分)，近代物理(2)英，计算机网络基础(3学分)，操作系统(4学分)，计算生物学(3学分)，信息论与网络编码(3学分)，专题训练实践(5学分)，计算机科学研究实践(9学分)。 六、课程设置与学分分布 1．公共基础课程 26学分 (1) 思想政治理论课 14学分 10610183 思想道德修养与法律基础3学分
计算机系统结构习题及答案
第1章计算机系统结构的基本概念 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。 2、硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。 答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。只是反映在速度、价格、实现的难易程度上这两者不同。 3、试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。 答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。 （1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成。其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。 （2）相同的组成可有多种不同的实现。如主存器件可用双极型的，也可用MOS型的；可用VLSI单片，也可用多片小规模集成电路组搭。 （3）计算机的系统结构不同，会使采用的组成技术不同，反之组成也会影响结构。如为实现A:=B+CD:=E*F,可采用面向寄存器的系统结构，也可采用面向主存的三地址寻址方式的系统结构。要提高运行速度，可让相加与相乘并行，为此这两种结构在组成上都要求设置独立的加法器和乘法器。但对面向寄存器的系统结构还要求寄存器能同时被访问，而对面向主存的三地址寻址方式的系统结构并无此要求，倒是要求能同时形成多个访存操作数地址和能同时访存。又如微程序控制是组成影响结构的典型。通过改变控制存储器中的微程序，就可改变系统的机器指令，改变结构。如果没有组成技术的进步，结构的进展是不可能的。 综上所述，系统结构的设计必须结合应用考虑，为软件和算法的实现提供更多更好的支持，同时要考虑可能采用和准备采用的组成技术。应避免过多地或不合理地限制各种组成、实现技术的采用和发展，尽量做到既能方便地在低档机上用简单便宜的组成实现，又能在高档机上用复杂较贵的组成实现，这样，结构才有生命力；组成设计上面决定于结构，下面受限于实现技术。然而，它可与实现折衷权衡。例如，为达到速度要求，可用简单的组成但却是复杂的实现技术，也可用复杂的组成但却是一般速度的实现技术。前者要求高性能的器件，后者可能造成组成设计复杂化和更多地采用专用芯片。 组成和实现的权衡取决于性能价格比等因素；结构、组成和实现所包含的具体内容随不同时期及不同的计算机系统会有差异。软件的硬化和硬件的软件都反映了这一事实。VLSI的发展更使结构组成和实现融为一体，难以分开。 4、什么是透明性概念？对计算机系统结构，下列哪些是透明的？哪些是不透明的？ 存储器的模m交叉存取；浮点数据表示；I/O系统是采用通道方式还是外围处理机方式；数据总线宽度；字符行运算指令；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；PDP-11系列的单总线结构；访问方式保护；程序性中断；串行、重叠还是流水控制方式；堆栈指令；存储器最小编址单位；Cache存储器。答：透明指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到。 透明的有：存储器的模m交叉存取；数据总线宽度；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；PDP-11系列的单总线结构；串行、重叠还是流水控制方式；Cache存储器。 不透明的有：浮点数据表示；I/O系统是采用通道方式还是外围处理机方式；字符行运算指令；访问方式保护；程序性中断；堆栈指令；存储器最小编址单位。P.S. 属于计算机系统结构的属性有：数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储组织、中断机构、I/O结构、保护机构等。 属于组成的属性有：数据通路宽度、专用部件设置、功能部件并行度、控制机构的组成方式，可靠性技术等。它着眼于机器内各事件的排序方式，控制机构的功能及部件间的关系。 属于实现的属性有：部件的物理结构、器件、模块的划分与连接、微组装技术、信号传输技术等，它着眼于器件技术和微组装技术。 5、从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？ 指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器。答：透明的有：指令缓冲器、时标发生器、乘法器、主存地址寄存器、先进先出链、移位器 6、下列哪些对系统程序员是透明的？哪些对应用程序员是透明的？ 系列机各档不同的数据通路宽度；虚拟存储器；Cache存储器；程序状态字；“启动I/O”指令；“执行”指令；指令缓冲寄存器。 答:对系统程序员透明的有：虚拟存储器；Cache存储器；程序状态字； 对应用程序员透明的有：系列机各档不同的数据通路宽度；“启动I/O”指令；“执行”指令；指令缓冲寄存器。 该题答案纯属本人个人见解。对系统程序员透明是否意味着有计算机系统结构透明，而对应用程序员透明则对应着对计算机组成透明呢？----lanjing 以下摘自南京大学出版社出版，李学干主编的辅导书
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
计算机体系结构习题答案解析
第1章计算机系统结构的基本概念 1.1 解释下列术语 层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。 虚拟机：用软件实现的机器。 翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。 解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。 计算机系统结构：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。 透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。 计算机组成：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。 计算机实现：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。 系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。 Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。 程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。 CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。 测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。 存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。其基本点是指令驱动。程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。 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。 软件兼容：一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。差别只是执行时间的不同。 向上（下）兼容：按某档计算机编制的程序，不加修改就能运行于比它高（低）档的计算机。 向后（前）兼容：按某个时期投入市场的某种型号计算机编制的程序，不加修改地就能
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。
清华大学计算机系C++期末考试题及答案
C++期末考试题 一、填空题（25小题，共50分） （以下每小题1分，共10分） 1．在C++中，函数的参数有两种传递方式，它们是值传递和____________。地址或指针或引用传递 2．当一个成员函数被调用时，该成员函数的___________指向调用它的对象。this指针3．在基类和派生类中，派生类可以定义其基类中不具备的数据和操作。对两个有相同名字的数据成员进行访问时，如果没有___________，对此数据成员的访问将出现歧义。作用域分隔符限定时 4．拷贝构造函数使用___________作为参数初始化创建中的对象。引用 5．在公有继承的情况下，基类数据成员在派生类中的访问权限___________。保持不变6．描述命题"A小于B或小于C"的表达式为___________。A
2018年清华大学计算机系软件工程考研(0835)考试科目、参考书目、复习经验---新祥旭考研
2018年清华大学计算机系软件工程考研（0835）考试科目、参考书目、复 习经验 一、招生信息 所属学院：计算机科学与技术系 所属门类代码、名称：工学[08] 所属一级学科代码、名称：软件工程[0835] 二、研究方向 01（全日制）软件工程 三、考试科目 1、初试考试科目： ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④912计算机专业基础综合 912计算机专业基础综合含数据结构（70分）、计算机原理（30分）、操作系统（30分）、计算机网络（20分）。 2、复试考试科目： 复试时专业综合考试内容：软件工程和编译原理。 四、参考书目 汤子瀛《计算机操作系统》； 唐朔飞《计算机组成原理》； 严蔚敏《数据结构》； 谢希仁《计算机网络》； 白中英《计算机组成原理》
五、复习指导 一、参考书的阅读方法 （1）目录法：先通读各本参考书的目录，对于知识体系有着初步了解，了解书的内在逻辑结构，然后再去深入研读书的内容。 （2）体系法：为自己所学的知识建立起框架，否则知识内容浩繁，容易遗忘，最好能够闭上眼睛的时候，眼前出现完整的知识体系。 （3）问题法：将自己所学的知识总结成问题写出来，每章的主标题和副标题都是很好的出题素材。尽可能把所有的知识要点都能够整理成问题。 二、学习笔记的整理方法 （1）第一遍学习教材的时候，做笔记主要是归纳主要内容，最好可以整理出知识框架记到笔记本上，同时记下重要知识点，如假设条件，公式，结论，缺陷等。记笔记的过程可以强迫自己对所学内容进行整理，并用自己的语言表达出来，有效地加深印象。第一遍学习记笔记的工作量较大可能影响复习进度，但是切记第一遍学习要夯实基础，不能一味地追求速度。第一遍要以稳、细为主，而记笔记能够帮助考生有效地达到以上两个要求。并且在后期逐步脱离教材以后，笔记是一个很方便携带的知识宝典，可以方便随时查阅相关的知识点。 （2）第一遍的学习笔记和书本知识比较相近，且以基本知识点为主。第二遍学习的时候可以结合第一遍的笔记查漏补缺，记下自己生疏的或者是任何觉得重要的知识点。再到后期做题的时候注意记下典型题目和错题。 （3）做笔记要注意分类和编排，便于查询。可以在不同的阶段使用大小合适的不同的笔记本。也可以使用统一的笔记本但是要注意各项内容不要混杂在以前，不利于以后的查阅。同时注意编好页码等序号。另外注意每隔一定时间对于在此期间自己所做的笔记进行相应的复印备份，以防原件丢失。统一的参考书书店可以买到，但是笔记是独一无二的，笔记是整个复习过程的心血所得，一定要好好保管。
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）的组成及逻辑设计等。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V AX-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（系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数）。 24、费林分类法能反映出大多数计算机的并行工作方式和结构特点，但只能对（控制流）机器分类，不能对（数据流）机器分类，而且对（流水线处理机）的分类不确切。 25、我们把（着眼于软、硬件功能分配和确定程序设计所看到的机器级界面的计算机系统结构）称为从程序设计者看的计算机系统结构，而把（着眼于如何更好、更合理地实现分配给硬件的功能的计算机组成）称为从计算机设计者看的计算机系统能够结构。
(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
清华大学计算机科学及技术专业课程表
嵌入式系统3计算机组成原理操作系统40240412 数字系统设计自动化2数字逻辑电路 30240222 VLSI设计导论2数字逻辑电路 计算机软件与理论---计算机科学与技术专业选修不少于2学分 课号课程名学分先修要求 初等数论及其应用2离散数学 30240192高性能计算导论2（英语讲课）计算机系统结构30240262数据库系统原理2数据结构 网络编程与计算技术2计算机组成原理 软件开发方法2C++ 数据结构软件工程30240134软件工程3C++数据结构 计算机应用技术-----计算机科学与技术专业选修不少于2学分 课号课程名学分先修要求 30240042人工智能导论2离散数学 40240452模式识别2几何与代数概率与统计人工智 能导论 40240062数字图象处理2概率与统计程序设计基础40240392多媒体技术基础及应用2信号处理原理 40240422计算机图形学基础2数据结构 40240472计算机实时图形和动画 2几何与代数 技术 40240402虚拟现实2计算机组成原理 40240462现代控制技术2系统分析与控制 40240372信息检索2数据结构 40240362电子商务平台及核心技术2数据结构JAVA程序设计数据 库系统原理 40240492数据挖掘2数据库系统原理 计算机科学与技术专业专题训练不少于5学分,其中计算机网络专题训练为必选 课号课程名学分先修要求 计算机网络专题训练1(秋) 操作系统专题训练2(秋) 编译原理专题训练2(秋) 数据库专题训练2(秋) 计算机科学与技术专业的任选课程
课号课程名学分先修要求 30240253微计算机技术3汇编语言程序设计 初等数论及其应用2离散数学 网络编程与计算技术2计算机组成原理 30240134软件工程3C++数据结构 30240042人工智能导论2离散数学 40240452模式识别2几何与代数概率与统计人工智能导论40240062数字图象处理2概率与统计程序设计基础 40240392多媒体技术基础及应用2信号处理原理 40240422计算机图形学基础2数据结构 40240472计算机实时图形和动画 技术 2几何与代数 40240402虚拟现实2计算机组成原理 40240462现代控制技术2系统分析与控制 40240372信息检索2数据结构 40240362电子商务平台及核心技 术2数据结构JAVA程序设计数据库系统原理 40240492数据挖掘2数据库系统原理 计算机科学与技术专业 业务培养目标：本专业培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。 业务培养要求：本专业学生主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识，接受从事研究与应用计算机的基本训练，具有研究和开发计算机系统的基本能力。 本科毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1．掌握计算机科学与技术的基本理论、基本知识； 2．掌握计算机系统的分析和设计的基本方法； 3．具有研究开发计算机软、硬件的基本能力； 4．了解与计算机有关的法规； 5．了解计算机科学与技术的发展动态；
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）。
清华大学计算机系培养方案一
清华大学计算机系培养方案一
信息科学技术学院 本科指导性教学计划 第一年 课程编号课程名称学分周学时考核方式说明及主要先修课 12090043 军事理论与技能训练3 3 考查 秋季学期 课程编号课程名称学分周学时考核方式说明及主要先修课 107 1 体育(1) 1 2 考查 10610183 思想道德修养与法律基础3 2 考查 10640532 英语（1） 2 2 考查 10420874 一元微积分 4 4 考试 10420904 几何与代数(1) 4 4 考试 0412 工程图学基础 2 2 考试 2选1 20240023 离散数学(2) 3 3 考试 程序设计课组 3 3 考试选１门，详见附录2 30210041 信息科学技术概论 1 1 考查 文化素质选修课≥1 1
合计≥21 注：计算机科学与技术专业必修“离散数学(2)”，其它专业必修“工程图学基础”。 春季学期 课程编号课程名称学分周学时考核方式说明及主要先修课 107 1 体育(2) 1 2 考查 10610193 中国近现代史纲要 3 2 考试 10640682 英语（2） 2 2 考查 10420884 多元微积分 4 4 考试先修一元微积分 10421002 几何与代数(2) 2 2 考试 大学物理课组1 4 4 考试先修一元微积分 20220214 电路原理 4 4 考试 20220221 电路原理实验 1 1 考查 合计≥21 夏季学期 课程编号课程名称学分周学时考核方式说明及 主要先修课 - 3 -
- 4 - 21510192 电子工艺实习（集中） 2 考查 2周 程序训练课组 2 考查 3周 合计： 4 第二年 秋季学期 课程编号 课程名称 学分 周学时 考核方式 说明及 主要先修课 107 1 体育(3) 1 2 考查 10610204 马克思主义基本原理 4 3 考试 10420892 高等微积分B 2 2 考试 10420252 复变函数引论 2 2 考试 304 3 复分析 3 3 考试 大学物理课组2 4 4 考试 见附录2 10430782 物理实验A(1) 2 2 考查 10430801 物理实验B(1) 1 1 考查 电子基础课组１ 3 3 考试 电子基础课组２ 3 3 考试 21550012 电子技术实验 2 2 考查 文化素质选修课 ≥1 2 10420262 数理方程引论 2 2 考查 20240013 离散数学(1) 3 3 考试 3选1 选1门，详见2选1，大学 2选1，一元微
计算机系统结构期末考试试题及其答案
计算机系统结构期末考试试题及其答案
《计算机系统结构》期末考试试卷A 卷第 2 页 共 24 页 计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A 卷） 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) 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 《计算机系统结构》期末考试试卷A卷第 3 页共 24 页
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