計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)習(xí)題課1

1、1、選擇題系統(tǒng)多級(jí)層次中，從下層到上層，各級(jí)相對(duì)順序正確的是（B ）A 匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)B 微程序機(jī)器級(jí)傳統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)C傳統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)D匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)2、匯編語(yǔ)言源程序變換成機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序是經(jīng)（D ）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A 編譯程序解釋 B 匯編程序解釋 C 編譯程序翻譯 D 匯編程序翻譯3、對(duì)系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當(dāng)是（ D）A、CACHE存儲(chǔ)器  B、系列機(jī)各檔不同的數(shù)據(jù)通路寬度  C、指令緩沖寄存器  D、虛擬存儲(chǔ)器4、計(jì)算機(jī)

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不包括（ A）A、主存速度  B、機(jī)器工作狀態(tài)  C、信息保護(hù)  D、數(shù)據(jù)表示5、系列機(jī)軟件應(yīng)做到（B ）A 向前兼容，并向上兼容 B 向后兼容，力爭(zhēng)向上兼容 C 向前兼容，并向下兼容D 向后兼容，力爭(zhēng)向下兼容6、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，比較好的方法是（ D）。A、從上向下設(shè)計(jì)  B、從下向上設(shè)計(jì)  C、從兩頭向中間設(shè)計(jì)  D、從中間開始向上、向下設(shè)計(jì)7、軟件和硬件在實(shí)質(zhì)上是完全不同的，但他們?cè)冢?B）上是邏輯等價(jià)的。A 性能 B 功能 C 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3、D 價(jià)格8、在相同的機(jī)器字長(zhǎng)和尾數(shù)位數(shù)的情況下，浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值取小，可使浮點(diǎn)數(shù)（B ）A 運(yùn)算過(guò)程中數(shù)的精度損失降低B 數(shù)在數(shù)軸上的分布變密C 可表示數(shù)的范圍增大D 可表示數(shù)的個(gè)數(shù)增多9、浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值rm=8，尾數(shù)數(shù)值部分長(zhǎng)6位，可表示的最小正尾數(shù)為（C ） A0.5 B. 0. 25 C. 0.125 D.1/6410、在尾數(shù)下溢處理方法中，平均誤差最大的是（ A ） A截?cái)喾?B. 舍入法 C恒置“1”法 D. ROM查表法11、IBM370系統(tǒng)中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)級(jí)別最低的是（ D ） A機(jī)器校驗(yàn)中斷 B. 外中斷 CI/O中斷 D. 重新啟動(dòng)中斷12、不屬于堆棧型替換算法的是（ C ） A

4、近期最少使用法 B.近期最久未用法 C先進(jìn)先出法 D.頁(yè)面失效頻率法13、下列關(guān)于虛擬存貯器的說(shuō)法，比較正確的應(yīng)當(dāng)是（ D ）A 訪主存命中率隨頁(yè)面大小增大而提高B 訪主存命中率隨頁(yè)面容量增加而提高C 更換替換算法能提高命中率D 在主存命中率低時(shí)，改用堆棧型替換算法，并增大主存 容量，可提高命中率14、采用組相聯(lián)映像的Cache存貯器，為提高其等效訪問(wèn)速度應(yīng)（ B ）A 增大主存容量（Cache大小不變）B 增加Cache塊數(shù)（塊大小不變）C 減小組的大?。▔K大小不變）D 減小塊的大?。ńM的大小不變）15、浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值rm=16，除尾符之外的尾數(shù)機(jī)器位數(shù)為8位時(shí)，可表示的規(guī)格化最大正尾數(shù)為（

5、 D ） A1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/25616、總線控制機(jī)構(gòu)為解決N個(gè)部件使用總線時(shí)有限次序的裁決，集中式定時(shí)查詢，需另外增加控制線根數(shù)為（ C ） A3 B. 2N1 C. 2 D. N217、計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)不考慮（ B ） A專用部件設(shè)置 B.功能部件的集成度 C控制機(jī)構(gòu)的組成 D.緩沖技術(shù)18、屬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮的應(yīng)是（ C ） A主存采用MOS還是TTL B.主存采用多體交叉還是單體C主存容量和編址方式 D.主存頻寬的確定19、與全相聯(lián)相比，組相聯(lián)映象的優(yōu)點(diǎn)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20、同時(shí)性指兩個(gè)或多

6、個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生，并發(fā)性指兩個(gè)或多個(gè)事件在（ A）發(fā)生。 A、同一時(shí)間間隔 B、同一時(shí)刻 C、不同時(shí)刻 D、不同時(shí)間間隔 21、打印機(jī)適合連接到（B）A、選擇通道 B、字節(jié)多路通道 C、數(shù)組多路通道 D、任意一種通道22、與流水線最大吞吐率高低有關(guān)的是（ C）A 各個(gè)子過(guò)程的時(shí)間 B 最快子過(guò)程的時(shí)間C 最慢子過(guò)程的時(shí)間 D 最后子過(guò)程的時(shí)間23、ILLIAC IV是一種（C）A、流水線處理機(jī) B 指令重疊處理機(jī) C 陣列處理機(jī) D 多處理機(jī)24、BSP處理機(jī)屬于（B ）A、SISD系統(tǒng) B、 SIMD系統(tǒng) C 、MISD系統(tǒng) D、MIMD系統(tǒng)二、 填空題1、實(shí)現(xiàn)軟件移植的主要途徑有統(tǒng)一高

7、級(jí)語(yǔ)言、系列機(jī)、 模擬 和 仿真 。2、操作級(jí)并行的陣列機(jī)，按指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性劃分屬于 SIMD 類型的計(jì)算機(jī)。3、自定義數(shù)據(jù)表示又可分為帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和 數(shù)據(jù)描述符 兩類。4、傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)所具有的屬性是高級(jí)語(yǔ)言程序員所( 看不見 )的，即對(duì)高級(jí)語(yǔ)言程序員是(透明 )的。5、標(biāo)志符與每個(gè)數(shù)據(jù)相連，合存于同一存儲(chǔ)單元，用于描述 _單個(gè)數(shù)據(jù)_ 的類型特征6、計(jì)算機(jī)仿真用微程序解釋，計(jì)算機(jī)模擬用 _機(jī)器語(yǔ)言_ 解釋。7、評(píng)價(jià)存儲(chǔ)器性能的基本要求是大容量、 高速度 和低價(jià)格。8、程序的局部性包括 空間 上的局部性和 時(shí)間 上的局部性9、輸入輸出控制器的管理方式有三種：程序控制I/O 、 直接存儲(chǔ)

8、器訪問(wèn)DMA 和 I/O處理機(jī)方式 10、輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出設(shè)備、 設(shè)備控制器 及與輸入輸出操作有關(guān)的 軟、硬件 。11、非專用總線控制方式中確定優(yōu)先序可有 串行鏈接 、 定時(shí)查詢 和獨(dú)立請(qǐng)求等三種方式。12、數(shù)據(jù)表示指能由機(jī)器 硬件 直接識(shí)別和引用的 數(shù)據(jù)類型 。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要通過(guò) 軟件 映像變幻成機(jī)器中的各種數(shù)據(jù)表示來(lái)實(shí)現(xiàn)。13、研究流水線調(diào)度主要針對(duì) 非線性 流水線14、異步流動(dòng)流水線會(huì)出現(xiàn)順序流動(dòng)流水線不可能發(fā)生的“ 寫-寫 ” 相關(guān)和“ 先讀后寫 ”相關(guān)。15、向量機(jī)中對(duì)向量的各種運(yùn)算常用的加工方式為 橫向加工 、 縱向加工 和縱橫向加工。16、8個(gè)節(jié)點(diǎn)的混洗網(wǎng)絡(luò)，其混洗函數(shù)為Sh

9、uffle（P2P1P0）= p0p1p2 三、判斷題（對(duì)的用R，錯(cuò)的用E）1、系統(tǒng)是否設(shè)浮點(diǎn)運(yùn)算指令，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。（× ）2、對(duì)概率不等的事件用Huffman編碼，其具體編碼不唯一，但平均碼長(zhǎng)肯定是唯一的，且是最短的。（ ）3、開發(fā)并行性的資源重復(fù)計(jì)數(shù)途徑是開發(fā)時(shí)間的并行性，也是提高系統(tǒng)可靠性的有效措施。（× ） 4、哈夫曼編碼或擴(kuò)展操作碼，只要短碼不是長(zhǎng)碼的前綴，就能夠保證唯一地解碼和立即解碼。（ ） 5、計(jì)算機(jī)仿真不適合在兩種結(jié)構(gòu)差距大的計(jì)算機(jī)運(yùn)用（ ） 6、定時(shí)查詢和獨(dú)立請(qǐng)求均可用軟件方法動(dòng)態(tài)改變總線分配的優(yōu)先級(jí)。（ ）7、SIMD 計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)是指有

10、n 個(gè)處理單元，按n 條不同指令的要求對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)流及其中間結(jié)果進(jìn)行不同的處理，一個(gè)處理單元的輸出作為另一個(gè)處理單元的輸人。（ ×）8、由于Cache 存儲(chǔ)器的地址變換和塊替換算法是用軟件實(shí)現(xiàn)的，因此Cache 存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)用程序員是透明的，而且Cache 對(duì)處理機(jī)和主存間的信息交往也是透明的。（ ×）9、在總線中，若按功能和傳送方向?qū)嵤┚€的組合能減少所需的線數(shù)，如性質(zhì)相似、方向相反且不同時(shí)發(fā)生的兩根單向線，可以用一根全雙向線代替。 （ × ）10、中斷系統(tǒng)的軟、硬件功能分配，實(shí)際上是中斷處理的軟件和中斷處理的硬件的功能分配。（ ）11、指令的重疊解釋，既可加快程序的

11、解釋，又能加快指令的解釋。（× ） 12、要使線性流水線的實(shí)際吞吐率接近于理想的最大吞吐率，應(yīng)將子過(guò)程數(shù)分得越多越好。（× ） 13、流水機(jī)器處理中斷應(yīng)著眼于解決斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)如何保存和恢復(fù)，并不在于如何縮短斷流的時(shí)間，去追求流水的高吞吐率和高效率。（ ）14、組相聯(lián)映像的cache存儲(chǔ)器共分為256組，每組4塊，用完全的比較對(duì)法實(shí)現(xiàn)cache塊替換，替換算法為L(zhǎng)RU，cache存儲(chǔ)器總共需要設(shè)置的比較對(duì)觸發(fā)器個(gè)數(shù)為1024個(gè)。（×）15、多處理機(jī)中，兩個(gè)程序段之間若同時(shí)有先寫后讀和先讀后寫二種相關(guān)，以交換數(shù)據(jù)為目的時(shí)，則必須并行執(zhí)行，讀寫要完全同步，允許順序串行和交換

12、串行。 （× ）四、 簡(jiǎn)答題1、 試以實(shí)例簡(jiǎn)要說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)組成,與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的相互關(guān)系與影響. P6結(jié)構(gòu)相同，可用不同的組成。如系列機(jī)中不同型號(hào)的機(jī)器結(jié)構(gòu)相同，但高檔機(jī)往往采用重疊流水等技術(shù)； 組成相同，實(shí)現(xiàn)可不同。如主存可用雙極型，也可用MOS型等； 結(jié)構(gòu)不同組成不同，組成的進(jìn)步會(huì)促進(jìn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)步，如微程序控制； 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用和可能采用的組成。組成上面決定于結(jié)構(gòu)，下面受限于實(shí)現(xiàn)；組成與實(shí)現(xiàn)的權(quán)衡取決于性價(jià)比等，結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容不同時(shí)期會(huì)不同。2、 通道分為那3種類型？各適合連接什么類型的設(shè)備？滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備對(duì)通道要求的實(shí)際流量與所連設(shè)備有什么關(guān)系

13、？答案：通道分字節(jié)多路、數(shù)組多路、選擇3類通道。宇節(jié)多路通道適合于連接大量低速的字符設(shè)備。滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量之和。數(shù)組多路通道適合于連接高速的設(shè)備。滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備中，流量最大的那個(gè)。選擇通道適合于連接中、高速的高優(yōu)先級(jí)的設(shè)備。滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備中，流量最大的那個(gè)。3、 提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的技術(shù)途徑有哪三個(gè)？簡(jiǎn)要解釋并各舉一系統(tǒng)類型的例子。有時(shí)間重疊、資源重復(fù)、資源共享等三個(gè)途徑。時(shí)間重疊是讓多個(gè)處理過(guò)程在實(shí)踐上相互錯(cuò)開，輪流使用統(tǒng)一硬件設(shè)備的各個(gè)處理部分， 以加快執(zhí)行速度的方法。如流水線處理機(jī)

14、CRAY-1。資源重復(fù)是通過(guò)重復(fù)設(shè)置硬件資源來(lái)提高性能。如陣列處理機(jī)ILLIAC-。資源共享是利用軟件方法讓多個(gè)用戶共享同一套資源，來(lái)提高資源利用率和系統(tǒng)性能的。 如多道程序分時(shí)系統(tǒng)、多處理機(jī)、分布處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)等。4、 什么是流水線的速度瓶頸？消除流水線速度瓶頸的方法有哪兩種？舉例示意說(shuō)明。一個(gè)由若干段組成的流水線，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后所獲得的吞吐率與其中延遲最大的那一 段長(zhǎng)度有關(guān)，這一段就成為影響流水線速度的瓶頸。消除流水線速度瓶頸的方法主要有兩種：（1）盡量采取將瓶頸子過(guò)程再細(xì)分，使之接近 于流水線其他段的工作速度。（2）將多個(gè)瓶頸子過(guò)程并聯(lián)。5、 簡(jiǎn)述SIMD陣列機(jī)的主要特征。P208

15、五、應(yīng)用題1、N= 1.5，它的單精度格式表示為什么？2、有一個(gè)頁(yè)式虛擬存貯器，若分配給該道程序的主存有3頁(yè)，采用LRU替換算法表示這3頁(yè)的使用和替換過(guò)程。已知它在運(yùn)行過(guò)程中訪問(wèn)程序空間的頁(yè)地址流為： 2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2(p156)3、有一個(gè)Cache存儲(chǔ)器。主存共分8個(gè)塊(07),Cache為4個(gè)塊(03),采用組相聯(lián)映象，組內(nèi)塊數(shù)為2塊，替換算法為近期最少使用算法(LRU)。 (1)畫出主存、Cache地址的各字段對(duì)應(yīng)關(guān)系(標(biāo)出位數(shù))圖; (2)畫出主存、Cache空間塊的映象對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖; (3)對(duì)于如下主存塊地址流：1,2,4,1,3,7,0,1,2,5,

16、4,6,4,7,2,如主存中內(nèi)容一開始未裝入Cache中，請(qǐng)列出Cache中各塊隨時(shí)間的使用狀況; (4)對(duì)于(3),指出塊失效又發(fā)生塊爭(zhēng)用的時(shí)刻; (5)對(duì)于(3),求出此期間Cache的命中率。 (P158)4、中斷級(jí)屏蔽位“1”對(duì)應(yīng)于開放，“0”對(duì)應(yīng)于屏蔽，各級(jí)中斷處理程序的中斷級(jí)屏蔽位設(shè)置如下： 中斷處理程序級(jí)別中斷級(jí)屏蔽位1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)第1級(jí)0000第2級(jí)1010第3級(jí)1000第4級(jí)1110    (1)當(dāng)中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?234時(shí)，其中斷處理次序是什么?     (2)如果所有的中斷處理都各需3個(gè)單

17、位時(shí)間，中斷響應(yīng)和中斷返回時(shí)間相對(duì)中斷處理時(shí)間少得多。當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)發(fā)生第2，3級(jí)中斷請(qǐng)求，過(guò)兩個(gè)單位時(shí)間，又同時(shí)發(fā)生第1，4級(jí)中斷請(qǐng)求，試畫出程序運(yùn)行過(guò)程示意圖。 (P109)5、有一個(gè)3段的流水線，預(yù)約表如下表所示。（1） 寫出禁止表和沖突向量（2） 畫沖突向量狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并確定最佳調(diào)度方案。(P196)時(shí)鐘段號(hào)T1T2T3T4S1S2S36、向量D=A*（B+C），各向量元素個(gè)數(shù)均為N，參照CRAY-1方式分解為3條向量指令：V3存儲(chǔ)器 訪存取A送入V3寄存器組V2V0+V1 B+CKV4V2*V3 K*AD當(dāng)采用下列3種方式工作時(shí)各需多少拍才能得到全部結(jié)果？（1）、串行執(zhí)

18、行；（2）和并行執(zhí)行完后，在執(zhí)行；（3）采用鏈接技術(shù) (p234)7、陣列機(jī)有07共8個(gè)處理單元互連，要求按（0，5），（1，4），（2，7），（3，6）配對(duì)通信。（1） 寫出實(shí)現(xiàn)此功能的互連函數(shù)的一般式。（2） 畫出用3級(jí)立方體網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)該互連函數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)出各控制開關(guān)狀態(tài)。(P235)8、現(xiàn)有16個(gè)PE(編號(hào)0F)與網(wǎng)絡(luò)連接，程序在某個(gè)時(shí)刻需實(shí)現(xiàn)下列通信配對(duì)：7D、6C、5F、4E、39、28、1B、0A。（1）寫出實(shí)現(xiàn)此功能的互連函數(shù)的一般式。（2） 畫出用3級(jí)立方體網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)該互連函數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)出各控制開關(guān)狀態(tài)。因需實(shí)現(xiàn)雙向交換功能，選擇STARAN網(wǎng)絡(luò)的交換功能 (級(jí)控制方式)可滿足要求。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 共有16個(gè)結(jié)點(diǎn)，編碼需要4位，開關(guān)共4級(jí)。(7,D),(6,C),(5,F),(4,E),(3,9),(2,8),(1,B),(0,A)開關(guān)控制： 7的結(jié)點(diǎn)7的結(jié)點(diǎn)，需1組16元交換；注意：組內(nèi)交換后結(jié)點(diǎn)次序已經(jīng)鏡像03的結(jié)點(diǎn)8B的結(jié)點(diǎn)，需2組8元交換；01的結(jié)點(diǎn)AB的結(jié)點(diǎn)，需4組4元交換；0結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)配對(duì)，已經(jīng)過(guò)3次鏡像 需8組2元交換。 1組16元交換 2組8元交換 4組4元交換 8組2元交換 Cube0+Cube1+Cube2+Cube3 Cube0+Cube1+Cube2 Cube0+Cube1