2023年自考類計算機類(工學(xué)類)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)歷年高頻考題帶答案難題附詳解

2023年自考類計算機類(工學(xué)類)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點試題黑鉆版(共50題)1.多處理機的機間互連一般采用總線、______、______多端口存儲器或開關(guān)樞紐結(jié)構(gòu)等形式。2.多處理機的機間互連一般采用總線、______、______多端口存儲器或開關(guān)樞紐結(jié)構(gòu)等形式。3.一條流水線連接圖如下所示，畫出200條指令連續(xù)通過該流水線的時空圖，并計算該流水線的加速比。(其中Δt=1ns)

4.RISC的思想精華是______。5.______、______、______屬于全用戶片設(shè)計的特點。6.傳統(tǒng)機器語言機器級，是用______程序來______機器指令。7.能直接執(zhí)行微指令的是______A.匯編程序B.硬件C.編譯程序D.微指令程序8.組相聯(lián)映象、LRU替換的Cache存儲器，不影響Cache命中率的是______A.增加Cache中的塊數(shù)B.增大主存容量C.增大組的大小D.增大塊的大小9.簡述設(shè)計RISC的基本原則。10.目前，M0由哪項實現(xiàn)，M1用哪項實現(xiàn)，M2至M5大多用哪項實現(xiàn)______A.軟件，固件，硬件B.固件，軟件，硬件C.硬件，軟件，固件D.硬件，固件，軟件11.從計算機系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，并行性等級從低到高可分為四級，最低級是______A.全并行B.位并字串C.位片串字并D.位串字串12.屬計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮的是______A.主存采用MOS還是TTLB.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13.解決計算機主存與CPU的速度差對機器性能的影響，可采用哪三種解決方法?14.求表達式Z=E+A*B*C/(D+F)的值。有如下程序

G=A*B

H=D+F

I=C/H

J=G*I

Z=E+J

試用FORK、JOIN語句改寫成在多處理機上并行執(zhí)行程序。15.對稱式共享存儲器多處理SMP一般由幾十個______構(gòu)成，各處理器共享一個集中式的______，這個主存相對于各處理器的關(guān)系是對稱的。16.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可有______、由下而上和______三種不同的設(shè)計思路。17.虛擬存儲器主要是為解決主存______滿足不了要求發(fā)展出來的；Cache存儲器是為了解決主存______滿足不了要求發(fā)展出來的。18.多處理機操作系統(tǒng)有哪三種類型?各適合于哪類機器?19.并行處理計算機除分布處理、MPP和機群系統(tǒng)外，還有哪四種基本結(jié)構(gòu)?它們各自解決的基本問題是什么?20.在運算器內(nèi)部，浮點減的流水屬于______A.處理器級B.元件級流水C.系統(tǒng)級D.部件級流水21.根據(jù)通道數(shù)據(jù)傳送期中信息傳送方式的不同，通道可分為______、______和數(shù)組多路三類通道。22.按多功能流水線的各段能否允許同時用于多種不同功能連接流水，可把流水線分為______流水線和______流水線。23.微指令是由______直接執(zhí)行。24.互連函數(shù)表示互連網(wǎng)絡(luò)的出端號和入端號的一一對應(yīng)關(guān)系，其表示方法有______、______和循環(huán)表示法。25.RISC采用重疊寄存器窗口技術(shù)，可以減少______A.絕大多數(shù)指令的執(zhí)行時間B.目標程序的指令條數(shù)C.程序調(diào)用引起的訪存次數(shù)D.CPU訪存的訪問周期26.從計算機系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的角度來講，并行性等級從低到高分別是______、位并字串、______和全并行。27.實現(xiàn)軟件移植的主要技術(shù)有統(tǒng)一高級語言、______、______和仿真。28.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不包括______A.主存速度B.機器工作狀態(tài)C.信息保護D.數(shù)據(jù)表示29.簡述實現(xiàn)軟件移植的統(tǒng)一高級語言途徑存在的問題。30.設(shè)計何種系列機屬于______，系列機內(nèi)不同型號計算機的組織屬于______。31.根據(jù)計算機所用歸約方式的不同，分為______和______兩類。32.通過重復(fù)設(shè)置硬件資源來提高可靠性或性能來開發(fā)并行性的途徑是______。33.評價存儲器性能的基本要求是低價格、______和______。34.微指令是由______直接執(zhí)行。35.簡述Tomasulo算法的基本思想。36.在虛擬存儲器中，頁式存儲是把______和______等分成固定大小的頁，按頁順序編號。37.在有Cache的存儲系統(tǒng)中，訪存操作是如何進行的?38.始終只讓第K+1條指令的“分析”與第K條指令的“執(zhí)行”在時間上重疊的方式叫做______。39.RISC存在不足，表現(xiàn)在哪些方面?40.如果能順利流水，最關(guān)鍵的是______A.一條指令分為幾個過程段B.只處理一個結(jié)果C.要有相關(guān)發(fā)生D.各過程段時間要盡量相等41.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也稱______，指的是______的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。42.計算機組成設(shè)計不考慮______A.專用部件設(shè)置B.功能部件的集成度C.控制機構(gòu)的組成D.緩沖技術(shù)43.計算機組成指的是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，不包括______A.主存速度B.控制流的組成C.機器級內(nèi)部的數(shù)據(jù)流D.邏輯設(shè)計44.從計算機信息加工的步驟和階段的并行性看，并行性等級可分為存儲器操作并行，處理機操作步驟并行，______操作并行和______之間。45.并行性有哪些不同的等級?46.陣列處理機與流水線處理機相比，其特點是______A.并發(fā)性B.時間重疊C.資源不重復(fù)D.靠增大處理單元數(shù)來提高速度47.CPU寫Cache時，會發(fā)生Cache與主存的對應(yīng)內(nèi)容不一致的現(xiàn)象，簡述解決這個問題的兩種方法及各需要增加什么開銷。48.通用寄存器組的相關(guān)有兩種解決辦法，分別是______和______。49.虛擬存儲器是因何而提出來的______A.主存速度滿足不了要求B.外存速度滿足不了要求C.主存容量滿足不了要求D.外存容量滿足不了要求50.對系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當是______A.Cache存儲器B.系列機各檔不同的數(shù)據(jù)通路寬度C.指令緩沖寄存器D.虛擬存儲器第1卷參考答案一.歷年考點試題黑鉆版1.參考答案：環(huán)形互連

交叉開關(guān)[考點]多處理機的機間互連形式[解析]多處理機的機間互連一般采用總線、環(huán)形互連、交叉開關(guān)多端口存儲器或開關(guān)樞紐結(jié)構(gòu)等形式。2.參考答案：環(huán)形互連

交叉開關(guān)[考點]多處理機的機間互連形式[解析]多處理機的機間互連一般采用總線、環(huán)形互連、交叉開關(guān)多端口存儲器或開關(guān)樞紐結(jié)構(gòu)等形式。3.參考答案：時空圖如下所示。順序執(zhí)行的時間為t0=6×200=1200ns

采用流水方式執(zhí)行的時間為t1=3×200+6-1=605ns

加速比S=t0/t1=1200/605=1.98[考點]指令流水4.參考答案：減少指令平均執(zhí)行周期數(shù)(符合意思即可)[考點]RISC的設(shè)計思想[解析]RISC的設(shè)計思想就是要精簡指令系統(tǒng)，其思想精華是減少指令平均執(zhí)行周期數(shù)。5.參考答案：設(shè)計周期長

設(shè)計費用高

成本高[考點]全用戶片的特點[解析]完全按用戶要求設(shè)計的用戶片稱為全用戶片。全用戶片設(shè)計周期長、設(shè)計費用高、成本高。6.參考答案：微指令

解釋[考點]計算機系統(tǒng)機構(gòu)層次[解析]傳統(tǒng)機器語言機器級，是用微指令程序來解釋機器指令。7.參考答案：B[考點]計算機系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)[解析]微指令由硬件直接執(zhí)行。微指令程序解釋機器指令。匯編語言程序經(jīng)匯編程序翻譯成機器語言程序。高級語言程序經(jīng)編譯程序翻譯成匯編語言程序。8.參考答案：B[考點]Cache存儲器的性能分析[解析]評價Cache存儲器的性能主要是看命中率的高低，而命中率與塊的大小、塊的總數(shù)(即Cache的總?cè)萘?、采用組相聯(lián)時組的大小(組內(nèi)塊數(shù))、替換算法和地址流的簇聚性等有關(guān)。9.參考答案：(1)確定指令系統(tǒng)時，只選擇使用頻度很高的那些指令，再增加少量能有效支持操作系統(tǒng)、高級語言實現(xiàn)及其他功能的指令，大大減少指令條數(shù)，使之一般不超過100條；

(2)減少指令系統(tǒng)所用尋址方式的種類，一般不超過兩種；

(3)讓所有的指令都在一個機器周期內(nèi)完成；

(4)擴大通用寄存器數(shù)，一般不少于32個，盡量減少訪存，只有存取指令訪存；

(5)為提高指令執(zhí)行速度，大多數(shù)指令都用硬聯(lián)控制實現(xiàn)，少數(shù)指令才用微程序?qū)崿F(xiàn)；

(6)通過精簡指令和優(yōu)化設(shè)計編譯程序，簡單有效地支持高級語言的實現(xiàn)。10.參考答案：D[考點]計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)[解析]MO由硬件實現(xiàn)，M1用固件實現(xiàn)，M2～M5大多用軟件實現(xiàn)。11.參考答案：D[考點]并行性的等級劃分[解析]從計算機系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的角度來看，并行性等級從低到高可分為4級，分別是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。12.參考答案：C[考點]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的范疇[解析]主存容量和編址方式是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮的重點之一。13.參考答案：(1)在CPU中設(shè)置通用寄存器，讓運算直接在CPU的通用寄存器中進行，減少與主存的等效速度。

(2)采用存儲器的多體交叉并行存取來提高主存的等效速度。

(3)采用Cache存儲器。14.參考答案：FORK20

10G=A*B

JOIN2

GOTO40

20H=D+F

JOIN2

30I=C/H

JOIN2

40J=G*I

JOIN2

50Z=E+J15.參考答案：處理器

物理存儲器[考點]集中式共享多處理機[解析]對稱式共享存儲器多處理SMP一般由幾十個處理器構(gòu)成，各處理器共享一個集中式的物理存儲器，這個主存相對于各處理器的關(guān)系是對稱的。16.參考答案：由上而下

由中間開始[考點]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路[解析]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可有由上而下、由下而上和由中間開始三種不同的設(shè)計思路。17.參考答案：容量，速度[考點]存儲體系的基本概念[解析]虛擬存儲器主要是為解決主存容量滿足不了要求發(fā)展出來的；Cache存儲器是為了解決主存速度滿足不了要求發(fā)展出來的。18.參考答案：多處理機操作系統(tǒng)有主從型、各自獨立型和浮動型三種。

(1)主從型適合于工作負荷固定，且從處理機能力明顯低于主處理機，或由功能差別很大的處理機組成的異構(gòu)型多處理機。

(2)獨立型適合于松耦合多處理機。

(3)浮動型適合于緊耦合多處理機，特別是由公用主存和I/O子系統(tǒng)的多個相同處理機組成的同構(gòu)形多處理機。19.參考答案：并行處理計算機還有四種結(jié)構(gòu)：流水線計算機、陣列處理機、多處理機、數(shù)據(jù)流計算機。流水線計算機解決擁塞控制，沖突防止，分支處理，指令和數(shù)據(jù)的相關(guān)處理，流水線重組，中斷處理，流水線調(diào)度以及作業(yè)順序的控制等。陣列處理機解決處理單元靈活、規(guī)律的互連模式和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，存儲器組織，數(shù)據(jù)在存儲器中的分布算法，針對具體應(yīng)用題目的高效并行算法等問題，盡可能將標量循環(huán)運算轉(zhuǎn)成向量運算以消除循環(huán)，避免相關(guān)。多處理機解決處理機間互連和存儲器組織等，存儲管理、資源分配、任務(wù)分解、系統(tǒng)死鎖的防止、進程間的通信和同步、多處理機的調(diào)度、系統(tǒng)保護等，高效并行算法和并行語言的設(shè)計等問題。數(shù)據(jù)流計算機主要研究合適的硬件組織和結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流程序圖，能高效并行執(zhí)行數(shù)據(jù)流語言以及解決目前數(shù)據(jù)流機存在的某些問題。20.參考答案：D[考點]流水方式的基本概念[解析]部件級流水是指構(gòu)成部件內(nèi)的各個子部件的流水，如運算器內(nèi)浮點數(shù)的加減。21.參考答案：字節(jié)多路，選擇[考點]通道處理機的工作原理[解析]根據(jù)通道數(shù)據(jù)傳輸期中信息傳輸方式的不同，通道可分為字節(jié)多路、數(shù)組多路和選擇三類。22.參考答案：靜態(tài)，動態(tài)[考點]多功能流水線的分類[解析]按多功能流水線的各段能否允許同時用于多種不同功能連接流水，可把流水線分為靜態(tài)流水線和動態(tài)流水線。23.參考答案：硬件[考點]指令系統(tǒng)[解析]微指令是由硬件直接執(zhí)行。24.參考答案：輸入輸出對應(yīng)表示法

函數(shù)表示法[考點]互連網(wǎng)絡(luò)應(yīng)抉擇的幾個問題[解析]互連函數(shù)表示互連網(wǎng)絡(luò)的出端號和入端號的一一對應(yīng)關(guān)系，其表示方法有輸入/輸出對應(yīng)表示法、函數(shù)表示法和循環(huán)表示法。25.參考答案：C[考點]RISC結(jié)構(gòu)采用的基本技術(shù)[解析]在CPU中設(shè)置大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口。為減少訪存，盡量讓指令的操作在寄存器之間進行，以提高執(zhí)行速度，縮短指令周期，簡化尋址方式和指令格式。26.參考答案：位字符串

位片串字并[考點]并行性的含義與級別[解析]從計算機系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的角度來看，并行性等級從低到高可以分為四級，分別是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。27.參考答案：采用系列機

模擬[考點]軟件移植[解析]實現(xiàn)軟件移植的主要技術(shù)有統(tǒng)一高級語言、采用系列機、模擬和仿真。28.參考答案：A[考點]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的范疇[解析]機器工作狀態(tài)、信息保護、數(shù)據(jù)表示均屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)范疇。29.參考答案：至今雖然有上百種高級語言，但沒有一種是對各種應(yīng)用通用的。

(1)不同的用途要求語言的語法、語義結(jié)構(gòu)不同。

(2)人們對語言的基本結(jié)構(gòu)看法不一。

(3)即使同一高級語言，在不同廠家的機器上也不能完全通用。

第四，人們不愿拋棄慣用的語言，不愿拋棄長期積累的、用原有語言編寫且已被實踐證明是正確的軟件。30.參考答案：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計算機組成[考點]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計算機組成的區(qū)別[解析]設(shè)計何種系列機屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系列機內(nèi)不同型號計算機的組織屬于計算機組成。31.參考答案：串歸約機

圖歸約機[考點]歸約機[解析]根據(jù)計算機內(nèi)部對函數(shù)表達式所用存儲方式的不同，將規(guī)約方式分成串規(guī)約和圖規(guī)約。32.參考答案：資源重復(fù)[考點]并行性開發(fā)的途徑[解析]資源重復(fù)是通過重復(fù)設(shè)置硬件資源來提高可靠性或性能來開發(fā)并行性的途徑。33.參考答案：大容量

高速度[考點]存儲的基本要求[解析]對存儲系統(tǒng)的基本要求是低價格、大容量和高速度。34.參考答案：硬件[考點]指令系統(tǒng)[解析]微指令是由硬件直接執(zhí)行。35.參考答案：核心思想：①記錄和檢測指令相關(guān)，操作數(shù)一旦就緒就立即執(zhí)行，把發(fā)生RAW沖突的可能性減小到最低；②通過寄存器換名來消除WAR沖突和WAW沖突。寄存器換名是通過保留站來實現(xiàn)，它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作數(shù)。

基本思想：只要操作數(shù)有效，就將其取到保留站，避免指令流出時才到寄存器中取數(shù)據(jù)，這就使得即將執(zhí)行的指令從相應(yīng)的保留站中取得操作數(shù)，而不是從寄存器中。指令的執(zhí)行結(jié)果也是直接送到等待數(shù)據(jù)的其他保留站中去。因而，對于連續(xù)的寄存器寫，只有最后一個才真正更新寄存器中的內(nèi)容。一條指令流出時，存放操作數(shù)的寄存器名被換成為對應(yīng)于該寄存器保留站的名稱(編號)。36.參考答案：主存空間

程序空間[考點]頁式管理[解析]頁式存儲是把主存空間和程序空間都機械地等分成固定大小的頁。37.參考答案：有了Cache之后，訪存操作的過程是：當CPU要進行存儲器訪問時，首先察看Cache存儲器，如果訪問的字在Cache中找到，就從Cache中讀取，如果訪問的字在Cache中沒有找到，就從主存中訪問，并且為了使得以后訪問同一個字或者相鄰的字時能夠在Cache中找到，需要把存儲器中包含這個字的數(shù)據(jù)塊從主存儲器中讀出，放入Cache中。38.參考答案：一次重疊[考點]重疊原理與一次重疊[解析]指令分析部件和指令執(zhí)行部件任何時候都只有相鄰兩條指令在重疊解釋的方式為“一次重疊”。39.參考答案：(1)當各種事件發(fā)生的概率不均等時，采用優(yōu)化技術(shù)對發(fā)生概率最高的事件用最短的位數(shù)(時間)來表示(處理)。

(2)而對出現(xiàn)概率較低的，允許用較長的位數(shù)(時間)來表示(處理)，就會導(dǎo)致表示(處理)的平均位數(shù)(時間)的縮短。40.參考答案：A[考點]流水的基本概念[解析]流水是把一條指令分為多個子過程。它與重疊的區(qū)別是把一條指令分解的子過程數(shù)量不同。41.參考答案：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)機器級[考點]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念[解析]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也稱計算機體系結(jié)構(gòu)，指的是傳統(tǒng)機器級的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。42.參考答案：B[考點]計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的區(qū)別[解析]計算機組成設(shè)計包含專用部件設(shè)置、控制機構(gòu)的組成、緩沖技術(shù)等，而功能部件的集成度屬于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的范疇。43.參考答案：A[考點]計算機組成的概念[解析]計算機組成指的是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包括機器級內(nèi)部的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計。44.參考答案：處理機

作業(yè)或程序[考點]計算機并行性[解析]從計算機信息加工的步驟和階段的