(完整word版)計算機系統(tǒng)結構復習題(含答案)

1、B .編譯程序D .微指令程序B.系列機各檔不同的數據通路寬度D .虛擬存貯器B .主存地址寄存器D .條件碼B .機器工作狀態(tài)D .數據、單項選擇題1、直接執(zhí)行微指令的是 ( C )A 匯編程序C .硬件2、對系統(tǒng)程序員不透明的應當是 ( D )。A . Cache 存貯器 XC .指令緩沖寄存器3、對機器語言程序員透明的是 ( B )。A .中斷字C 通用寄存器4、計算機系統(tǒng)結構不包括 ( A ) 。A .主存速度C .信息保護5、從計算機系統(tǒng)結構上講，機器語言程序員所看到的機器屬性是( C )。A .計算機軟件所要完成的功能C 編程要用到的硬件組織B .計算機硬件的全部組成D .計算機各

2、部件的硬件實現6、計算機組成設計不考慮 ( B )。A .專用部件設置B.功能部件的集成度C .控制機構的組成D .緩沖技術7、以下說法中，不正確的是。軟硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例會： ( B )A .提高解題速度C 提高硬件成本B .提高硬件利用率D .減少所需要的存貯器用量8、在系統(tǒng)結構設計中，提高軟件功能實現的比例會( C)。A .提高解題速度B .減少需要的存貯容量C.提高系統(tǒng)的靈活性D 提高系統(tǒng)的性能價格比9、下列說法中不正確的是 ( D)。A 軟件設計費用比軟件重復生產費用高B 硬件功能只需實現一次，而軟件功能可能要多次重復實現C.硬件的生產費用比軟件的生產費用高D .硬

3、件的設計費用比軟件的設計費用低10、在計算機系統(tǒng)設計中，比較好的方法是A .從上向下設計( D) 。B .從下向上設計C.從兩頭向中間設計D .從中間開始向上、向下設計11、"從中間開始 "設計的 "中間 "目前多數是在 ( A)。A .傳統(tǒng)機器語言級與操作系統(tǒng)機器級之間B. 傳統(tǒng)機器語言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12、 系列機軟件應做到 ( B)。A. 向前兼容，并向上兼容B. 向后兼容，力爭向上兼容C. 向前兼容，并向下兼容D. 向后兼容，力爭向下兼容13、 推出系列機的新機器，

4、不能更改的是 ( A)。A .原有指令的尋址方式和操作碼B. 系統(tǒng)總線的組成C. 數據通路寬度D. 存貯芯片的集成度14、不同系列的機器之間，實現軟件移植的途徑不包括( B)。A. 用統(tǒng)一的咼級語言C.模擬15、 利用時間重疊概念實現并行處理的是(A .流水處理機C.并行(陣列)處理機16、浮點數尾數基值rm = 8，尾數數值部分長A . 0.5B. 0.25C.17、在尾數下溢處理方法中，平均誤差最大的是A .截斷法B.舍入法C.B.用統(tǒng)一的匯編語言D .仿真A )。B.多處理機D.相聯(lián)處理機6 位，可表示的規(guī)格化最小正尾數為 (0.125D . 1/64( A )。恒置 "l&q

5、uot; 法D. ROM 查表法C ）。18、浮點數尾數下溢處理時，最大誤差最大，但下溢處理不需要時間，平均誤差又趨于A .截斷法B .舍入法C . ROM 查表法D .恒置 "l" 法19、 程序員編寫程序時使用的地址是( B)。20、計算機中優(yōu)化使用的操作碼編碼方法是( D)。(書上為擴展編碼法)0 的方法是 ( D)。A .有效地址B .邏輯地址C .輔存實地址D .主存地址B ASCII 碼A 哈夫曼編碼C BCD 碼D 擴展操作碼21 、外部設備打印機適合于連接到( B )。A .數組多路通道B .字節(jié)多路通道C .選擇通道D .任意一種通道22、虛擬存儲器常用的

6、地址映象方式是( A )A .全相聯(lián)B.段相聯(lián)C .組相聯(lián)D.直接23、 下列關于虛擬存貯器的說法，比較正確的應當是( D)。A .訪主存命中率隨頁面大小增大而提咼B .訪主存命中率隨主存容量增加而提咼C .更換替換算法能提高命中率D .在主存命中率低時，改用堆棧型替換算法，并增大主存容量，可提高命中率24、 最能確保提高虛擬存貯器訪主存的命中率的改進途徑是( D)。A .增大輔存容量B .采用 FIFO 替換算法并增大頁面C .改用LRU替換算法并增大頁面D .改用 LRU 替換算法并增大頁面數25、 Cache存貯器常用的地址映象方式是( C )。A .全相聯(lián)映象B .頁表法映象C .組相

7、聯(lián)映象D .段頁表映象26、 與全相聯(lián)映象相比，組相聯(lián)映象的優(yōu)點是( A)。A .目錄表小B .塊沖突概率低C .命中率高D .主存利用率高27、下列說法正確的是 ( D )。A . Cache 容量一般不大，命中率不會很高B. Cache 芯片速度一般比 CPU 的速度慢數十倍C. Cache本身速度很快。但地址變換的速度很慢D . Cache存貯器查映象表和訪問物理Cache其間可以流水，使速度與CPU匹配28、 組相聯(lián)映象、LRU替換的Cache存貯器，不影響 Cache命中率的是( C )。 A .增加Cache中的塊數B .增大組的大小C .增大主存容量D .增大塊的大小29、塊沖突

8、概率最高的Cache地址映象方式是(C )。A .段相聯(lián)B .組相聯(lián) C .直接D .全相聯(lián)30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、指令間“一次重疊”說法有錯的是 ( B)。A 僅“執(zhí)行k”與“分析k+1 ”重疊B “分析k”完成后立即開始“執(zhí)行 k”C.應盡量使“分析 k+1 ”與“執(zhí)行k”時間相等D 只需要一套指令分析部件和執(zhí)行部件"一次重疊 "中消除 " 指令相關 "最好的方法是 ( A )。A 不準修改指令B 設相關專用通路C.推后分析下條指令D 推后執(zhí)行下條指令B 標量流水機 D 并行流水機 ( C ) 。IBM

9、360/91 屬于 ( B)。A 向量流水機C.陣列流水機下列關于標量流水機的說法不正確的是A 可對標量數據進行流水處理B 沒有向量數據表示C.不能對向量數據進行運算D 可以對向量、數組進行運算 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 靜態(tài)流水線是指 ( C) 。A 只有一種功能的流水線B 功能不能改變的流水線C 同時只能完成一種功能的多功能流水線D 可同時執(zhí)行多種功能的流水線 非線性流水線是指 ( B )。A 一次運算中使用流水線中的多個功能段B .一次運算中要多次使用流水線中的某些

10、功能段C 流水線中某些功能段在各次運算中的作用不同D 流水線的各個功能段在各種運算中有不同的組合列說法正確的是 ( B)。A " 一次重疊 "是一次解釋一條指令B "一次重疊 "是同時解釋相鄰兩條指令C .流水方式是同時只能解釋兩條指令D "一次重疊”是同時可解釋很多條指令 與流水線最大吞吐率高低有關的是 ( C)。A 各個子過程的時間B.最快子過程的時間C .取慢子過程的時間D.最后子過程的時間在流水機器中，全局性相關是指 (D)。A 先寫后讀相關B.先讀后寫相關C 指令相關D.由轉移指令引起的相關流水機器對全局性相關的處理不包括( D) 。

11、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CRAY 一 I 的流水線是 ( A)。A 多條單功能流水線B一條單功能流水線C 多條多功能流水線D一條多功能流水線42、IBM360/91對指令中斷的處理方法是 （ A ）。A .不精確斷點法B .精確斷點法C 指令復執(zhí)法D 對流水線重新調度 二、填空題1、 按照Flynn分類法，根據指令流和數據流的不同組織方式，計算機系統(tǒng)的結構可以分為SISD（單指令流單數據流）、MISD單指令多數據流 SIMD和_多指令多數據流 MIMD。2、 Amdahl等人在1964年把系統(tǒng)結構定義為：由程序設計者所看到的一個計算機系統(tǒng)的屬性，即

12、概念性結構和功能特性。3、 指令系統(tǒng)是軟件設計人員與硬件設計人員之間的一個主要分界面，也是他們之間互相溝通的一座橋梁。在計算機系統(tǒng)的設計過程中，指令系統(tǒng)的設計是非常關鍵的，它必須由軟件設計人員和硬件設計人員共同來完成。4、 實現程序移植的主要途徑有統(tǒng)一高級語言、系列機、模擬 和 仿真。5、 系列機軟件兼容必須做到向后兼容，盡可能爭取向上兼容。6、 開發(fā)并行性是為了并行處理，并行性又包括有同時 性和并發(fā)性二重含義。7、 浮點數尾數基值增大?？墒惯\算中的精度損失減小可表示數的精度變低。8浮點數階碼位數影響數的可表示范圍 大小，尾數位數影響數的可表示精度大小。9、 設計指令系統(tǒng)時，在功能方面的基本要

13、求是：指令系統(tǒng)的完整性、規(guī)整性、高效率和兼容性。10、 根據多臺外圍設備共享通道的不同情況，可將通道分為三種類型：字節(jié)多路通道、選擇通道和數組多路通道。11、輸入輸出設備的異步性、實時性、與 獨立 性三個特點是現代計算機系統(tǒng)必須具備的共同特性。12、 評價存貯器性能的基本要求是大容量、高速度 和低價格。13、 虛擬存貯器主要是為解決主存容量滿足不了要求發(fā)展出來的。14、 Cache存貯器是為解決主存速度滿足不了要求發(fā)展出來的。15、 虛擬存貯器是增加輔助軟硬 件。使主、輔存形成整體，速度接近于主存的。容量是輔存的。16、 Cache存貯器是增加輔助硬 件，使之速度接近于 Cache的，容量是

14、主 存的。17、 Cache存貯器對應用程序員是透明的。對系統(tǒng)程序員是透明 的（填“透明”或“不透明”）18、 程序在時間上的局部性表現在，最近未來要用的信息可能就是現在正在使用的信息，這是因為程序中有 環(huán)_。19、 程序在空間上的局部性主要是因為程序通常是本 地存儲和執(zhí)行，數據通常是 旦地存貯。20、 虛擬存貯器按映象算法不同，存貯管理方式有段式、頁式 和 段頁式3種。21、在虛擬存儲器中有三種地址空間，一種是應用程序員用來編寫程序的地址空間，稱為虛擬地址空間 第二種是 主存儲器 的地址空間，第三種是輔存地址空間，也就是磁盤存儲器的地址空間。它 們對應的三種地址分別是虛擬地址、主存地址 和輔

15、存地址。22、 段式虛擬存貯器是用段表來進行地址映象和變換的。23、 段頁式虛擬存儲器的內部地址映象表機構有快 表和 慢 表兩部分。24、 頁面替換是發(fā)生于頁面失效，同時又發(fā)生頁面爭用的時候。25、 評價虛擬存貯器所用替換算法的好壞，主要是看主存命丄率的高低，其次看算法是否易于實現，以及所需 的輔助軟硬件的多少。26、 Cache存貯器地址映象大多采用組相聯(lián)映象或全相聯(lián)映象，以利于實現。27、 Cache存貯器采用組相聯(lián)的映象規(guī)則是組間直接映象，組內各塊間 全相聯(lián)映象。28、 Cache存貯器寫操作時，只寫入 Cache，僅當需要塊替換時，才將其寫回主存。稱這種修改主存塊內容的方法 為寫回法。

16、29、 在Cache存貯器中，CPU每次寫Cache的同時，也寫入主存，稱這種更新主存塊內容的方法為寫直達 法。30、 Cache寫不命中時，只寫入主存儲器，并不將該字所在塊由主存調入Cache。稱此分配法為 _不按寫一分配法。31、 CPU寫Cache不命中時，除寫入主存外，同時還將含該字的主存塊調入Cache。稱此分配法為 按寫 分配法。32、 層次存儲系統(tǒng)的設計的目的是使有效存取時間接近于最內層存儲器 的存取時間，使總體的平均每字成本接近 于最外層存儲器的每字成本，容量接近于最大存儲器的容量。相關專用通路法兩種基本方法。33、解決重疊和流水中的操作數相關，不外乎是推后法和設置34、 流水

17、有部件、處理機、系統(tǒng)等不同等級，多個處理機之間的流水屬系統(tǒng) 級流水，也稱 流水。35、 多功能流水線各功能段同時只能按某一種功能聯(lián)接的稱為靜 態(tài)流水線。36、 多功能流水線各功能段同時可按不同運算或功能聯(lián)接工作，稱此流水線為動 態(tài)流水線。37、 流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸過程再細分和瓶頸子過程多套并聯(lián)兩種。38、 向量處理機的結構主要有存儲器-存儲器結構和寄存器-寄存器結構 兩種。39、先行控制（Look-ahead ）技術的關鍵是緩沖技術和預處理技術，以及這兩者的相結合。通過對指令流 和數據流的預處理和緩沖，能夠盡量使指令分析部件和 指令執(zhí)行部件獨立地工作，并始終處于忙碌狀態(tài)。三、判斷題

18、1、 系統(tǒng)是否設浮點運算指令，對計算機系統(tǒng)結構是透明的。（F ）2、 軟硬功能分配時，提高軟件功能的比例會提高系統(tǒng)靈活性，也會提高解題速度。（F ）3、 經常用的基本單元功能，宜于用軟件實現，以降低實現費用。（F ）4、 系列機應用軟件應做到向前兼容，力爭向下兼容。（F ）5、 系列機不再是方向，因為它約束了計算機系統(tǒng)結構的發(fā)展。（F ）6、 系列機低檔低價格，但性能太低；高檔機高性能，但價格太高。因此，為獲得高性能價格比，應盡可能購置性能 價格比高的中檔機。（T ）7、 二進制數表示數據信息較之二一十進制數表示，其存貯空間利用率低，運算速度要快。（F ）&浮點數尾數下溢處理采用舍入法

19、還是恒置"1"法，對計算機系統(tǒng)結構是不透明的。（F ）9、 對概率不等的事件用Hufman編碼，其具體編碼不唯一，但平均碼長肯定是唯一的，且是最短的。（T ）10、 多數I/O系統(tǒng)的結構應面向操作系統(tǒng)設計，考慮如何在操作系統(tǒng)與 I/O系統(tǒng)之間進行合理的軟、硬件功能分配。（T ）11、 低速打印機，在總線上傳送數據時，其”數據寬度”宜用可變長塊。（F ）12、 磁盤設備在數據傳送時，數據寬度宜采用單字或單宇節(jié)。（ F ）13、 對標量數據來說，并行主存系統(tǒng)的實際頻寬采用多體單字方式的要比采用單體單字方式組成的高。（T ）14、 在存貯體系中，地址的映象與地址的變換沒有區(qū)別。（

20、 F ）15、 虛擬存貯器內部地址映象方式的選擇，依據于是否有高的主存命中率，而不是高的實頁沖突概率。（ F ）16、 頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時檢測，以便在此時看是否調頁。（F ）17、 Cache組相聯(lián)映象的塊沖突概率比直接映象的高。（ F ）18、 采用LRU替換的Cache存貯器，分配給程序的 Cache容量一定時，塊的大小增大，Cache的命中率將先上升，到一定時候又會逐漸降低。（ F ）19、 Cache存貯器等效訪問速度達不到接近于第一級Cache的，可以增加 Cache容量來解決。（T ）20、 指令的重疊解釋，既可加快程序的解釋，又能加快指令的解釋。（F）21、

21、要使線性流水線的實際吞吐率接近于理想的最大吞吐率，應將子過程數分得越多越好。（ F ）22、 只要將子過程進一步細分，就可以使流水線吞吐率進一步提高。（F）23、流水機器處理中斷應著眼于解決斷點現場如何保存和恢復，并不在于如何縮短斷流的時間，去追求流水的高吞 吐率和高效率。（ F ）（不確定）四、問答題1、實現軟件移植的途徑有哪些 ？各受什么限制？答：軟件移植的途徑主要有：統(tǒng)一高級語言，系列機，模擬與仿真。統(tǒng)一高級語言，由于只能實現高級語言軟件的移植，而目前高級語言種類繁多，無法完全統(tǒng)一成一種，只能相對統(tǒng) 一成少數幾種。系列機，由于系列內各檔機器的結構變化不能太大，至L定時候會阻礙系列發(fā)展，只

22、能實現在結構 相同或相近的機器間的匯編語言應用軟件的移植。模擬與仿真，模擬是用宿主機的機器指令解釋，機器語言差別大 時，速度慢；仿真是用宿主機的微程序解釋，當機器差異大時，仿真困難，仿真的效率和靈活性差。2、計算機系統(tǒng)的Flynn（弗林）分類法是按什么來分類的 ？共分哪幾類？解釋其含義。 答：弗林分類法是按指令流、數據流及其多倍性分類的。共分四類。SISD-指令部件只對一條指令處理，只控制一個操作部件操作。如一般的串行單處理機。SIMD- 由單一指令部件同時控制多個重復設置的處理單元，執(zhí)行同一指令下不同數據的操作。如陣列處理機。MISD- 多個指令部件對同一數據的各個處理階段進行操作。這種機器

23、很少見。MIMD- 多個獨立或相對獨立的處理機分別執(zhí)行各自的程序、作業(yè)或進程。例如多處理機。3、計算機系統(tǒng)結構的定義是什么？它與計算機組成、計算機實現有什么區(qū)別和聯(lián)系？ 計算機系統(tǒng)結構是計算機的的機器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特性，即概念性結構和功能特性。系統(tǒng)結構是計算機系統(tǒng)的軟、硬件界面；計算機組成是計算機系統(tǒng)結構的邏輯實現；計算機實現是指計算機組成的 物理實現。系統(tǒng)結構、組成和實現所包含的具體內容是隨不同機器而變化的。4計算機設計人員需要完成哪些設計任務？1、確定用戶對計算機系統(tǒng)的功能、價格和性能的要求；2、軟硬件的平衡；3、設計出符合今后發(fā)展方向的系統(tǒng)結構。5什么是 RISC

24、？什么是 CISC ？RISC 的主要特點是什么？RISC 是精簡指令系統(tǒng)， CISC 是復雜指令系統(tǒng)。RICS 的主要特點為：1. 大多數指令在單周期內完成；2. 采用 LOAD/STORE 結構；3. 硬布線控制邏輯；4. 減少指令和尋址方式的種類；5. 固定的指令格式；6. 注重譯碼的優(yōu)化。7. 面向寄存器結構；8. 十分重視提高流水線的執(zhí)行效率；9. 重視優(yōu)化編譯技術。6什么是地址映象和地址變換，它們之間有什么關系？1、在 Cache 中，地址映象是指把主存地址空間映象到 Cache 地址空間；而地址變換則是指當程序已經裝入到 Cache后，在實際運行過程中，把主存地址如何變換成Cac

25、he地址；2、在虛擬存儲器中，地址映象是把虛擬地址空間映象到主存地址空間；而地址變換是在程序被裝入主存儲器后，在實際運行時，把多用戶虛地址變換成主存實地 址或磁盤存儲器地址。地址的映象和變換是緊密相關的。采用什么樣的地址映象方法，就必然有與這種映象方法相對應的地址變換方 法。7 Cache 存儲系統(tǒng)有幾種替換算法，有什么區(qū)別？1、輪換法； 2、 LFU 算法； 3、比較對法； 4、堆棧法。輪換法是一種先進先出（ FIFO ）算法，另外三種實際上都屬于最久沒有被使用（ LFU ）算法，只是它們的實現 方式各不相同。8流水線中的 “瓶頸 ”是如何產生的？有什么辦法可以解決流水線 “瓶頸”問題？ 流

26、水線中各段時間不相等引起“堵塞” 、“斷流”等問題，執(zhí)行時間長的一段將成為整個流水線的“瓶頸” 。解決 方法有： 1、將流水線的“瓶頸”部分再細分；2、重復設置瓶頸功能段，讓多個瓶頸功能段并行工作。9、在頁式虛擬存貯器中，什么叫頁面失效?什么叫頁面爭用 ?什么時候兩者同時發(fā)生 ?什么時候兩者不同時發(fā)生 ?答：要訪間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。10、計算機系統(tǒng) 由中間開始”設計，其中

27、間”指的是什么地方？這樣設計的好處是什么？ 答："中間"是指多級層次結構中的軟、硬件交界面，目前是處于傳統(tǒng)機器級與操作系統(tǒng)機器級之間。這樣設計，能合理地進行軟、硬件的功能分配，優(yōu)化軟、硬件設計，可為軟件和應用提供更多更好的硬件支持，可 使軟、硬件同時設計，縮短系統(tǒng)的設計周期。五、計算題1、用一臺40MHZ處理機執(zhí)行標準測試程序，它含的混合指令數和相應所需的時鐘周期數如下:指令類 型指令數時鐘周期數整數運算450001數據傳送320002浮點150002控制傳送80002求有效CPI、MIPS速率和程序的執(zhí)行時間。4解：f=40*10 6 IC -'Ti =45000

28、32000 150008000 =100000i =14有效 CPI 二'Tii =1CPIi /IC45000*132000* 2 15000* 2 8000*2100000-1.55MIPCPI *10e640*10e61.55*10e625.8ICMIPS * 10e610000025.8* 10e6=3.9ms2、某臺計算機只有 Load/Store指令能對存儲器進行讀 驗結果，已知每種指令所占的比例及CPI數如下：/寫操作，其它指令只對寄存器進行操作。根據程序跟蹤實指令類型指令所占比例CPI算邏扌旨令43%1Load指令21%2Store指令12%2轉移指令24%2(1)求上

29、述情況下的平均CPI 。CPI=(0.43*1+0.21*2+0.12*2+0.24*2)=1.57(2)假設程序由M條指令組成。算邏運算中25%的指令的兩個操作數中的一個已在寄存器中，另一個必須在算邏指令執(zhí)行前用 Load指令從存儲器取到寄存器。因此有人建議增加另一種算邏指令，其特點是一個操作數 取自寄存器，另一個操作數取自存儲器，即寄存器？存儲器類型，假設這種指令的CPI等于2。同時，轉移指令的CPI變?yōu)?。求新指令系統(tǒng)的平均CPI 。C1=(0.43-(0.25*0.43)M*1=0.3225MC2=(0.21-(0.25*0.43)M*2=0.205MC3=(0.25*0.43)M*2

30、=0.215MC4=0.12M*2=0.24MC5=0.24*3M=0.72M新指令總數 N=(1-(0.25*0.43)M=0.8925M新 CPI= (C1+C2+C3+C4+C5/N=1.7025M/0.8925M=1.9083、某機器有10條指令，使用頻度分別為：0.01，0.15，0.12，0.07, 0.08，0.13，0.15，0.03，0.17，0.09。(1)計算用等長操作碼編碼的平均碼長；4(2)構造 Huffman 樹;(3)寫出Huffman的一種編碼，并計算其平均碼長;(4)只有二種碼長，求平均碼長最短的擴展操作碼編碼及其平均碼長。(3人(4)結果如下:不 f#擴IRia科(不»-1r0010000(1oooo0j0300 00 1I N) 011(MI700 0100 100.0801 000 II(L0901 Ifkt li(M2<W 101 10J3mm100045Hi 111) 1一小tl 01 0(L171 n 1n 1Huffman編碼平均碼長二 Lp( I, 擴展編碼平均碼長=£ Pt =玉