02325計算機系統(tǒng)結構復習題(含參考答案)

02325計算機系統(tǒng)結構復習題一、單項選擇題1多處理機上兩個程序段之間同時有先讀后寫和先寫后讀兩種數據相關，則（C）A交換串行B不能并行執(zhí)行C必須并行執(zhí)行D順序串行2輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對下面哪一類人員是透明的（A）A應用程序員B操作系統(tǒng)程序員C機器語言程序設計員D系統(tǒng)結構設計人員3輸入流水線的指令既無局部性相關也沒有全局性相關，則（B）A出現瓶頸B可獲得高的吞吐率和效率C可靠性提高D流水線的效率和吞吐率惡化4相對較好的處理浮點數尾數的下溢的方法是（D）A舍入法B恒置1法C截斷法D查表舍入法5以下屬于操作級并行SIMD計算機的是（A）A陣列處理機B多處理機C超標量處理機D超流水線處理機6數據表示的含義是（C）A程序中的數據格式B數據結構C硬件能直接識別引用的數據類型D數據類型7下面不是流水機器全局相關的處理方法的是（B）A采取延遲轉移B堆棧法C猜測法D加快短循環(huán)程序的處理8面向堆棧的尋址（D）A能更好地支持向量的運算B比面向寄存器的尋址訪問速度快C能更好地支持矩陣運算D有利于子程序嵌套、遞歸調用參數、返回地址及現場的保存和恢復9中斷的優(yōu)先級由高到低的是（D）A程序性I/O機器校驗B外部重新啟動程序性CI/O程序性掉電D通路錯程序性I/O重新啟動10多端口存儲器適合于連接（C）A機數很多的多處理機B機數可變的多處理機C緊耦合多處理機D松耦合多處理機11關于歸約機的描述正確的是（B）A歸約機不是基于數據流的計算模型B歸約機采用需求驅動，執(zhí)行的操作序列取決于對數據的需求C歸約機不是以函數式語言為機器語言D歸約機采是VONNEUMANN型計算機12關于靜態(tài)流水線的描述正確的是（A）A某一時間內各段只能按一種功能聯接流水的多功能流水線B功能固定的流水線C各段之間的連接是固定不變D某一時間內可執(zhí)行多種功能13多處理機機間互連采用總線形式的優(yōu)點是（A）A結構簡單、造價低、可擴充性好B適用于處理機機數較多的場合C系統(tǒng)增減模塊不方便D沒有訪問公用總線的沖突14位片處理是指計算機采用_方式對數據進行處理。（C）A字并位并B字串位并C字并位串D字串位串15在主存CACHE地址變換過程中塊沖突率最低的是（B）A直接映像及其變換B全相聯映像和變換C組相聯映像及其變換D都不是16關于頁面替換算法描述正確的是（D）AFIFO能正確反映程序的局部性BFIFO不是根據過去使用情況預估未來C隨機算法的主存命中率很高DLRU能正確反映程序的局部性17計算機系統(tǒng)的層次結構由高到低分別為（A）A高級語言機器級，匯編語言機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級，微程序機器級B高級語言機器級，應用語言機器級，匯編語言機器級，微程序機器級C應用語言機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級，匯編語言機器級，操作系統(tǒng)機器級D應用語言機器級，操作系統(tǒng)機器級，微程序機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級18除了分布處理、MPP和機群系統(tǒng)外，并行處理計算機按其基本結構特征可分為流水線計算機，陣列處理機，多處理機和（D）A計算機網絡B控制流計算機C機群系統(tǒng)D數據流計算機19在2323DELTA網絡中需要22交叉開關模塊個數為（B）A6B12C24D6420通道程序執(zhí)行結束時引起的中斷是（A）AI/O中斷B訪管中斷C程序性中斷D外部中斷21計算機使用的語言是BA專屬軟件范疇，與計算機體系結構無關B分屬于計算機系統(tǒng)各個層次C屬于用以建立一個用戶的應用環(huán)境D屬于符號化的機器指令22動態(tài)數據流機最突出的特點是使CA數據流令牌無標號B需要程序記數器來實現C令牌帶上標號D同步由門LATCH寄存器來實現23多處理機上兩個程序段之間若有先寫后讀的數據相關，則BA可以并行執(zhí)行B不可能并行C任何情況均可交換串行D必須并行執(zhí)行24多處理機的各自獨立型操作系統(tǒng)DA要求管理程序不必是可再入的B適合于緊耦合多處理機C工作負荷較平衡D有較高的可靠性25輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對_是透明的。BA操作系統(tǒng)程序員B應用程序員C系統(tǒng)結構設計人員D機器語言程序設計員26“啟動I/O”指令是主要的輸入輸出指令，是屬于_BA目態(tài)指令B管態(tài)指令C目態(tài)、管態(tài)都能用的指令D編譯程序只能用的指令27全相聯地址映象是指AA任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置B一個虛頁只裝進固定的主存實頁位置C組之間是固定的，而組內任何虛頁可以裝入任何實頁位置D組間可任意裝入，組內是固定裝入28_屬于MIMD系統(tǒng)結構。CA各處理單元同時受同一個控制單元的管理B各處理單元同時接受同一個控制單元送來的指令C松耦合多處理機和多計算機D陣列處理機29設16個處理器編號分別為0，1，2，15用CUBE3互聯函數時，第10號處理機與第D號處理機相聯。A11B8C14D230若輸入流水線的指令既無局部性相關，也不存在全局性相關，則AA可獲得高的吞吐率和效率B流水線的效率和吞吐率惡化C出現瓶頸D可靠性提高31“從中間開始”設計的“中間”目前多數在AA傳統(tǒng)機器語言機器級與操作系統(tǒng)機器級之間B傳統(tǒng)機器語言機器級與微程序機器級之間C微程序機器級與匯編語言機器級之間D操作系統(tǒng)機器級與匯編語言機器級之間32計算機中優(yōu)化使用的操作碼編碼方法是DA哈夫曼編碼BASCII碼CBCD碼D擴展操作碼33指令執(zhí)行結果出現異常引起的中斷是CA輸入/輸出中斷B機器校驗中斷C程序性中斷D外部中斷34以下不屬于堆棧型替換算法的是CA近期最少使用算法B近期最久未用過算法C先進先出算法D頁面失效頻率算法35以下與虛擬存儲器的等效訪問速度無關的是DA頁地址流B頁面調度策略C主存的容量D輔存的容量36以下說法不正確的是（D）A線性流水線是單功能流水線B動態(tài)流水線是多功能流水線C靜態(tài)流水線是多功能流水線D動態(tài)流水線只能是單功能流水線37流水處理機對全局性相關的處理不包括（D）A猜測法B提前形成條件碼C加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D設置相關專用通路38拓撲結構用多級立方體網絡，二功能交換單元，級控制方式，這種網絡稱為（B）AOMEGA網絡B交換網絡C間接二進制N方體網絡D數據變換網絡39能實現作業(yè)、任務級并行的異構型多處理機屬（C）ASIMDBMISDCMIMDDSISD40系統(tǒng)程序員不透明的應當是（B）ACACHE存儲器B虛擬存儲器C指令緩沖寄存器D系列機各檔不同的數據通路寬度二、判斷改錯題（判斷下列各題正誤，正確的在題后括號內打“”，錯誤的打“”，并將錯誤的地方改正過來）。1就目前的狀況來看，M0用微程序實現改為硬件（）2同一種高級語言在不同廠家的機器上能完全通用改為不能（）3仿真是用微程序解釋（）4用標志符數據表示會增加程序所占的主存空間（）5通用寄存器機器對堆棧數據結構實現的支持是較好的改為較差（）6虛擬存儲器的管理方式主要有段式、頁式和段頁式3種（）7流水按處理的級別可以分為部件級、處理機級和系統(tǒng)級（）8中斷現場包括軟件狀態(tài)和硬件狀態(tài)（）9單級立方體網絡的最大距離為N1改為N（）10緊耦合多處理機其通訊速率不受主存頻寬限制改為受（）11就目前的狀況來看，M2到M5大多使用硬件實現改為軟件（）12不同高級語言的語法、語義結構相同改為不同（）13模擬是用機器語言程序解釋（）14采用標志符會提高指令的執(zhí)行速度改為降低（）15截斷法是將尾數超出機器字長的部分截去（）16“啟動I/O”指令屬于管態(tài)指令（）17虛擬存儲器是因為主存速度滿足不了要求而引出的改為容量（）18流水線不出現斷流，不能獲得高效率改為才能（）19混洗交換單級網絡包含全混和交換兩個互連函數（）20松耦合多處理機較適合做粗粒度的并行計算（）21對操作碼進行優(yōu)化編碼時，在了解每種指令在程序中出現的概率后，使用HUFFMAN算法構造HUFFMAN樹，這樣獲得的HUFFMAN編碼是唯一的。改為不是唯一22多處理機中，兩個程序段之間若同時有先寫后讀和先讀后寫2種相關，以交換數據為目的時，則必須并行執(zhí)行，讀寫要完全同步，允許順序串行和交換串行。改為“不允許順序串行和交換串行”23計算機仿真適合在兩種結構差距大的機器間運用。改為“差距不大”24主存空間數相關是相間隔的兩條指令之間出現對主存同一單元要求先寫而后讀的關聯。改為“相鄰”25由于CACHE存貯器的地址變換和塊替換算法是用軟件實現的，因此CACHE存貯器對應用程序員是透明的，而且CACHE對處理機和主存間的信息交往也是透明的。改為“硬件”三、填空題1引起中斷的各種事件稱為_中斷源_，中斷源向中斷系統(tǒng)發(fā)出請求中斷的申請，稱為_中斷請求_。2_邏輯地址_是程序員編程用的地址，_主存物理_是程序在主存中的實際地址。3輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出設備、設備_控制器_及與輸入輸出操作有關的_硬、軟_件。5多功能流水線指的是同一流水線的各個階段之間可以有多種不同的_連接方式_以實現多種不同的_運算和功能_。6集中式總線控制根據優(yōu)先次序的不同可以有_串行連接_、定時查詢和_獨立訪問_三種不同方式。7頁式虛擬存儲器中，影響命中率的主要因素有頁面大小_訪問頁地址流、替換算法_和分配給該程序的_實頁數_。8解決重疊方式相關處理的兩種基本方法是_推后分析_和設置_相關專用通路_。9按流水處理的級別可分為_部件級_、處理機級和_系統(tǒng)級_。10多處理機互聯一般采用_總線形式_、環(huán)形互聯、交叉開關或_多端口存儲器_等幾種形式。11衡量流水線處理機的性能主要是_吞吐率、加速比_和_效率_。12輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展經歷了3個階段，相應對應于3種方式，即_程序控制I/O_，直接存儲器訪問DMA及_I/O處理機方式_。13N個結點的混洗交換網絡中，最遠的兩個入、出端的二進制編號是_全“0”_和_全“1”_，其最大距離為2N1。14按弗林MICHAELJFLYNN的觀點，計算機系統(tǒng)可分為_單指令流單數據流_單指令流多數據流、多指令流單數據流和_多指令流多數據流_四大類。15標志符與每個數據相連，合存于_同一存儲單元_，用于描述單個數據的_類型特征_。16總線仲裁算法有靜態(tài)優(yōu)先級算法、固定時間片算法、_動態(tài)優(yōu)先級_算法和_先來先服務_算法。17與重疊機器一樣，流水機器在遇到_轉移_指令，尤其是_條件轉移_指令時，效率也會顯著下降。18自定義數據表示包括_標志符_數據表示和_數據描述符_兩類。19在滿足通道設計流量不低于設備工作時的最大流量時，為使微觀上不丟失設備信息，可以加設_一定容量的緩沖器_或動態(tài)提高響應的_優(yōu)先級_來彌補。20流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過程_再細分_和瓶頸子過程_重復設置多套瓶頸段_兩種。四、簡答題1簡述計算機系統(tǒng)結構、組成和實現三者的相互關系。2簡述頁式虛擬存儲器中的頁面失效和頁面爭用，并說明什么時候兩者同時發(fā)生，什么時候兩者不同時發(fā)生。答要訪問的虛頁不在實際主存中時，就會發(fā)生頁面失效。當頁面調入主存，主存中的頁面位置全部已被其它虛頁占用時，就會發(fā)生頁面爭用。當分配給程序的內存區(qū)已被全部占用之后，只要發(fā)生頁面失效，就一定會發(fā)生頁面爭用。反之，發(fā)生頁面失效，并不會發(fā)生頁面爭用。3簡述多處理機的基本特點答多處理機具有兩臺以上的處理機,在操作系統(tǒng)控制下通過共享的主存或輸入/輸出子系統(tǒng)或高速通訊網絡進行通訊結構上多個處理機用多個指令部件分別控制,通過機間互連網絡通訊算法上不只限于處理向量數組,還要實現更多通用算法中的并行系統(tǒng)管理上要更多地依靠軟件手段,有效解決資源分配和管理,特別是任務分配,處理機調度,進程的同步和通訊等問題。4簡述數據結構和機器的數據表示之間的關系答數據表示是數據結構的組成元素，數據結構要通過軟件映像變換成計算機所具有的各種數據表示來實現。不同的數據表示可為數據結構的實現提供不同的支持，表現在實現效率和方便性上不同。數據結構和數據表示是軟件和硬件之間的交界面。5簡述采用RISC結構后可以帶來的好處（P93）答采用RISC結構后可以帶來的好處主要有以下幾個方面（1）、簡化指令系統(tǒng)設計，適合VLSI實現。（2）、提高計算機的執(zhí)行速度和效率。（3）、降低設計成本，提高系統(tǒng)的可靠性。（4）、可直接支持高級語言的實現，簡化編譯程序的設計。6簡述在現代計算機系統(tǒng)中，中斷系統(tǒng)的軟硬件功能是怎樣分配的為什么這樣分配答中斷響應的速度要求快，所以一般用硬件實現。中斷的處理過程比較多樣化，有的可能比較復雜，所以一般用軟件來實現，但可以增加某些硬件支持。在中斷響應過程中，中斷現場的保存和恢復用硬件實現只保存最重要、最基本通用的硬件狀態(tài)，以保證有較快的中斷響應速度。另一部分現場，需要根據中斷處理要求保存的內容及中斷的具體處理等用軟件實現，以提高靈活性。7簡述為實現指令重疊解釋所采取的辦法并簡單分析其特點。答為實現指令重疊解釋所采取的辦法主要有方法1讓操作數和指令分別存放在兩個獨立編址且可同時訪問的存儲器中。優(yōu)點有利于實現指令的保護。缺點主存總線控制復雜，軟件設計麻煩。方法2指令和操作數混存在多體交叉主存結構中，只要指令和操作數不在一個分體時就在一個主存周期取得。優(yōu)點實現上簡單，開銷少。缺點當指令和操作數在同一體時無法重疊。方法3增設FIFO工作的指令緩沖寄存器。當主存空閑時預取下幾條指令到指緩。優(yōu)點微操作可分成分析指令和執(zhí)行指令兩部分。缺點數據相關問題。8簡述標志符數據表示的主要優(yōu)點。答1簡化了指令系統(tǒng)和程序設計；2簡化了編譯程序；3便于實現一致性校驗；4能由硬件自動變換數據類型；5支持數據庫系統(tǒng)的實現與數據類型無關的要求；6為軟件調試和應用軟件開發(fā)提供了支持。9簡述控制驅動的控制流方式的特點答控制驅動的控制流方式的特點是通過訪問共享存儲單元讓數據在指令之間傳遞；指令的執(zhí)行順序隱含于控制流中，可以顯式地使用專門的控制操作符來實現并行處理，指令執(zhí)行順序受程度計數器的控制，即受控制令牌所支配。10對于采用級控制的三級立方體網絡，當第I級0I2為直連狀態(tài)時，不能實現哪些結點之間的通信為什么答處理器編號二進制碼P2PIP00I2當第I級0I2為直連狀態(tài)時,不能在P2PIP0的PI取反的入、出端處理器之間通信，其他的PJJI可以不變，可以變反。五、綜合題1有某模型機共有7條指令I1I7，它們的使用頻度分別為040，025，020，005，004，003，003。1利用HUFFMAN算法，給出HUFFMAN編碼和平均碼長。2給出HUFFMAN擴展碼編碼。解利用HUFFMAN算法畫出HUFFMAN樹如下003I7003004005020025I5I4I3I2I6I10400061060035015009111111000000平均碼長225NIILP1表操作碼的HUFFMAN碼及擴展操作碼的編碼指令頻度（PI）操作碼使用HUFFMAN編碼OP長度（LI）利用HUFFMAN概念的擴展操作碼OP長度（LI）I104001002I2025102012I30201103102I400511100511004I500411101511014I600311110511104I7003111115111142一個段頁式虛擬存儲器。虛地址有2位段號、2位頁號、11位頁內位移（按字編址），主存容量為32K字。每段可有訪問方式保護，其頁表和保護位見題2表_1所示。題2表_1段號0123訪問方式只讀可讀/執(zhí)行可讀/寫/執(zhí)行可讀/寫虛頁0所在位置實頁9在輔存上頁表不在主