2022年臨夏現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》科目期末試卷B(有答案)

2022年臨夏現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、系列機(jī)軟件應(yīng)做到()。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2、在計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中，比較好的方法是（）。A.從上向下設(shè)計B.從下向上設(shè)計C.從兩頭向中間設(shè)計D.從中間開始向上、向下設(shè)計3、程序員編寫程序時使用的地址是()。A.有效地址B.邏輯地址C.輔存實(shí)地址D.主存地址4、不同系列的機(jī)器之間，實(shí)現(xiàn)軟件移植的途徑不包括（）。A.用統(tǒng)一的高級語言B.用統(tǒng)一的匯編語言C.模擬D.仿真5、對系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當(dāng)是()。A.Cache存貯器XB.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.虛擬存貯器6、若輸入流水線的指令既無局部性相關(guān)，也不存在全局性相關(guān)，則（）。A.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(xiàn)瓶頸D.可靠性提高7、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不包括()。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)8、從計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上講，機(jī)器語言程序員所看到的機(jī)器屬性是（）A.計算機(jī)軟件所要完成的功能B.計算機(jī)硬件的全部組成C.編程要用到的硬件組織D.計算機(jī)各部件的硬件實(shí)現(xiàn)。9、對系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當(dāng)是（）A.CACHE存儲器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.虛擬存儲器10、利用時間重疊概念實(shí)現(xiàn)并行處理的是()。A.流水處理機(jī)B.多處理機(jī)C.并行（陣列）處理機(jī)D.相聯(lián)處理機(jī)二、判斷題11、對概率不等的事件用Huffman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。（）12、磁盤設(shè)備在數(shù)據(jù)傳送時，數(shù)據(jù)寬度宜采用單字或單宇節(jié)。（）13、能做為評價其它置換算法標(biāo)準(zhǔn)的置換算法是RAND。（）14、虛擬存貯器內(nèi)部地址映象方式的選擇，依據(jù)于是否有高的主存命中率，而不是高的實(shí)頁沖突概率。（）15、OPT是STACK型替換算法。（）16、超長指令字（）VLIW）結(jié)構(gòu)是將水平型微碼和超標(biāo)量處理兩者相結(jié)合。（）17、計算機(jī)仿真用微程序解釋，計算機(jī)模擬用機(jī)器語言解釋。（）18、快表和主存也構(gòu)成一個兩級層次，一般快表的替換算法為PFF。（）19、條件轉(zhuǎn)移是局部相關(guān)。（）20、由于Cache存貯器的地址變換和塊替換算法是用軟件實(shí)現(xiàn)的，因此Cache存貯器對應(yīng)用程序員是透明的，而且Cache對處理機(jī)和主存間的信息交往也是透明的。（）三、填空題21、三級存儲系統(tǒng)是________、________、磁盤存儲器。22、Cache存貯器采用組相聯(lián)的映象規(guī)則是組間________映象，組內(nèi)各塊間________映象。23、一個程序在計算機(jī)上運(yùn)行，花費(fèi)的CPU時間為CPU的時鐘周期乘以該程序所有機(jī)器指令使用CPU的時鐘周期數(shù)，即CPU時間=________×________24、指令系統(tǒng)是軟件設(shè)計人員與硬件設(shè)計人員之間的一個主要________，也是他們之間互相溝通的一座橋梁。在計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計過程中，________的設(shè)計是非常關(guān)鍵的，它必須由軟件設(shè)計人員和硬件設(shè)計人員共同來完成。25、段頁式虛擬存儲器的內(nèi)部地址映象表機(jī)構(gòu)有________表和________表兩部分。26、基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)控制方式為________采用________法實(shí)現(xiàn)單元控制。27、流水線消除速度瓶頸的方法有________和瓶頸子過程多套并聯(lián)兩種。28、數(shù)據(jù)流機(jī)采用________，執(zhí)行的操作序列取決于輸入數(shù)據(jù)的可用性；歸約機(jī)則采用________，執(zhí)行的操作序列取決于對數(shù)據(jù)的要求，對數(shù)據(jù)的需求又來源于函數(shù)式程序設(shè)計語言對表達(dá)式的歸納。29、一種機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)另一種機(jī)器的指令系統(tǒng)，一般可采用________方法或________方法。30、輸入輸出設(shè)備的異步性、實(shí)時性、與________三個特點(diǎn)是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)必須具備的共同特性。四、名詞解釋31、RAID：32、寫更新協(xié)議：33、并行性：34、盡早重啟動：35、組相聯(lián)映象：36、流水線的效率：五、簡答題37、在標(biāo)準(zhǔn)的柵欄同步中，設(shè)單個處理器的通過時間（包括更新計數(shù)和釋放鎖）為C，求N個處理器一起進(jìn)行一次同步所需要的時間。38、試比較可用于動態(tài)互連的總線、交叉開關(guān)和多級互連網(wǎng)絡(luò)的硬件復(fù)雜度和帶寬。39、地址映象方法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？40、解決流水線瓶頸問題有哪兩種常用方法？41、減少流水線分支延遲的靜態(tài)方法有哪些？六綜合題42、11、根據(jù)需要展開下面的循環(huán)并進(jìn)行指令調(diào)度，直到?jīng)]有任何延遲。指令的延遲如表4.4。LOOP: L.D F0,0(R1) MUL.D F0,F0,F2 L.D F4,0(R2) ADD.D F0,F0,F4 S.D F0,0(R2) DSUBI R1,R1,#8 DSUBI R2,R2,#8 BNEZ R1,LOOP43、有些機(jī)器實(shí)現(xiàn)了專門的鎖廣播一致性協(xié)議，實(shí)現(xiàn)上可能使用不同的總線。假設(shè)使用寫廣播協(xié)議，重新給出例旋轉(zhuǎn)鎖的時間計算。44、在相同的條件下，如果展開7遍循環(huán)，求：（1）每遍循環(huán)的平均時鐘周期；（2）每個時鐘周期流出指令數(shù)；（3）操作槽（功能部件）的使用效率；（4）如果展開10遍，會出現(xiàn)哪些問題？

參考答案一、選擇題1、【答案】B2、【答案】D3、【答案】B4、【答案】B5、【答案】D6、【答案】A7、【答案】A8、【答案】C9、【答案】D10、【答案】A二、判斷題11、【答案】對12、【答案】錯13、【答案】對14、【答案】錯15、【答案】對16、【答案】對17、【答案】對18、【答案】對19、【答案】錯20、【答案】錯三、填空題21、【答案】高速緩沖存儲器主存儲器22、【答案】直接全相聯(lián)23、【答案】CPU時鐘周期數(shù)，時鐘周期24、【答案】分界面指令系統(tǒng)25、【答案】快慢26、【答案】單元控制方式終端標(biāo)記27、【答案】瓶頸過程再細(xì)分28、【答案】數(shù)據(jù)驅(qū)動需求驅(qū)動29、【答案】仿真，模擬30、【答案】獨(dú)立性四、名詞解釋31、答：廉價磁盤冗余陣列或獨(dú)立磁盤冗余陣列。32、答：當(dāng)一個處理器對某數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行寫入時，它把該新數(shù)據(jù)廣播給所有其它Cache。這些Cache用該新數(shù)據(jù)對其中的副本進(jìn)行更新。33、答：計算機(jī)系統(tǒng)在同一時刻或者同一時間間隔內(nèi)進(jìn)行多種運(yùn)算或操作。只要在時間上相互重疊，就存在并行性。它包括同時性與并發(fā)性兩種含義。34、答：在請求字沒有到達(dá)時，CPU處于等待狀態(tài)。一旦請求字到達(dá)，就立即發(fā)送給CPU，讓等待的CPU盡早重啟動，繼續(xù)執(zhí)行。35、答：主存中的每一塊可以放置到Cache中唯一的一組中任何一個地方（Cache分成若干組，每組由若干塊構(gòu)成）。36、答：即流水線設(shè)備的利用率，它是指流水線中的設(shè)備實(shí)際使用時間與整個運(yùn)行時間的比值。五、簡答題37、答：我們忽略讀寫鎖的時間。N個處理器中的每一個都需要C個時鐘周期來鎖住與柵欄相關(guān)的計數(shù)器，修改它的值，然后釋放鎖?？紤]最壞情況，所有N個處理器都要對計數(shù)器加鎖并修改它的值，由于鎖只能順序訪問計數(shù)器，在同一時間，只能有一個處理器修改計數(shù)器的數(shù)據(jù)。所以，總共要花NC個時鐘周期使得所有的處理器都到達(dá)數(shù)據(jù)柵欄。38、答：總線互連的復(fù)雜性最低，成本也是最低。其缺點(diǎn)是每臺處理機(jī)可用的帶寬較窄。交叉開關(guān)是最昂貴的，因?yàn)槠溆布?fù)雜性以n2上升，所以其成本最高。但是交叉開關(guān)的帶寬和尋徑性能最好。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小時，它是一種理想的選擇。多級互連網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度和帶寬介于總線和交叉開關(guān)之間，是一種折中方案。其主要優(yōu)點(diǎn)是采用模塊化結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展性較好。不過，其時延隨網(wǎng)絡(luò)級數(shù)的增加而上升。另外，由于其硬件復(fù)雜度比總線高很多，其成本也不低。39、答：(1)全相聯(lián)映象。實(shí)現(xiàn)查找的機(jī)制復(fù)雜，代價高，速度慢。Cache空間的利用率較高，塊沖突概率較低，因而Cache的失效率也低。（2）直接映象。實(shí)現(xiàn)查找的機(jī)制簡單，速度快。Cache空間的利用率較低，塊沖突概率較高，因而Cache的失效率也高。（3）組相聯(lián)映象。組相聯(lián)是直接映象和全相聯(lián)的一種折衷。40、答：細(xì)分瓶頸段與重復(fù)設(shè)置瓶頸段41、答：（1）預(yù)測分支失?。貉厥〉姆种Ю^續(xù)處理指令，就好象什么都沒發(fā)生似的。當(dāng)確定分支是失敗時，說明預(yù)測正確，流水線正常流動；當(dāng)確定分支是成功時，流水線就把在分支指令之后取出的指令轉(zhuǎn)化為空操作，并按分支目標(biāo)地址重新取指令執(zhí)行。（2）預(yù)測分支成功：當(dāng)流水線ID段檢測到分支指令后，一旦計算出了分支目標(biāo)地址，就開始從該目標(biāo)地址取指令執(zhí)行。（3）延遲分支：主要思想是從邏輯上“延長”分支指令的執(zhí)行時間。把延遲分支看成是由原來的分支指令和若干個延遲槽構(gòu)成。不管分支是否成功，都要按順序執(zhí)行延遲槽中的指令。3種方法的共同特點(diǎn)：它們對分支的處理方法在程序的執(zhí)行過程中始終是不變的。它們要么總是預(yù)測分支成功，要么總是預(yù)測分支失敗。六綜合題42、解：將循環(huán)展開兩次，進(jìn)行指令調(diào)度，即可以消除延遲，代碼如下：LOOP：L.D F0，0（R1）L.D F10，-8（R1）MUL.D F0，F(xiàn)0，F(xiàn)2MUL.D F10，F(xiàn)10，F(xiàn)2L.D F4，0（R2）L.D F14，-8（R2）ADD.D F0，F(xiàn)0，F(xiàn)4ADD.D F10，F(xiàn)10，F(xiàn)14DSUBI R1，R1，16S.D 0（R2），F(xiàn)0DSUBI R2，R2，16BNEZ R1，LOOPS.D 8（R2），F(xiàn)1043、解：當(dāng)實(shí)現(xiàn)了專門的鎖廣播一致性協(xié)議后，每當(dāng)一把鎖被釋放的時候，和鎖相關(guān)的值將被廣播到所有處理器，這意味著在處理器對鎖變量進(jìn)行讀操作的時候，未命中的情況永遠(yuǎn)不會發(fā)生。假定每個Cache都有一個數(shù)據(jù)塊保留鎖變量的初值。通過下表可以知道，10次上鎖/釋放鎖的平均時間是550個時鐘周期，總時間是5500個時鐘周期。事件持續(xù)時間所有處理器都讀（命中）鎖0釋放鎖的處理器進(jìn)行寫（不命中）廣播100讀（命中）鎖（處理器認(rèn)為鎖是空閑的）0一個處理器進(jìn)行寫交換廣播，同時還有9個寫廣播1000一個處理器得到并釋放鎖的總時間110044、解：展開7遍循環(huán)訪存指令1訪存指令2浮點(diǎn)指令1浮點(diǎn)指令2整數(shù)/轉(zhuǎn)移指令L.DF0,0（R1）L.DF6,-8（R1）L.DF10,-16（R1）L.DF14,-24（R1）L.DF18,-32（R1）L.DF22,-40（R1）ADD.DF4,F0,F2ADD.DF8,F6,F2L.DF26,-48（R1）ADD.DF12,F10,F2ADD.DF16,F14,F2ADD.DF20,F18,F2ADD.DF24