2022年山東女子學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》科目期末試卷A(有答案)

2022年山東女子學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》科目期末試卷A（有答案）一、選擇題1、推出系列機(jī)的新機(jī)器，不能更改的是()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(shù)據(jù)通路寬度D.存貯芯片的集成度2、匯編語(yǔ)言程序經(jīng)（）的（）成機(jī)器語(yǔ)言程序。A.編譯程序，翻譯B.匯編程序，翻譯C.匯編程序，解釋D.編譯程序，解釋3、在多用戶機(jī)器上，應(yīng)用程序員不能使用的指令是（）A.“執(zhí)行”指令B.“訪管”指令C.“啟動(dòng)IO”指令D“測(cè)試與置定”指令4、高級(jí)語(yǔ)言程序經(jīng)（）的（）成匯編語(yǔ)言程序。A.編譯程序，翻譯B.匯編程序，翻譯C.匯編程序，解釋D.編譯程序，解釋5、下列關(guān)于虛擬存貯器的說(shuō)法，比較正確的應(yīng)當(dāng)是()A.訪主存命中率隨頁(yè)面大小增大而提高B.訪主存命中率隨主存容量增加而提高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6、從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上講，機(jī)器語(yǔ)言程序員所看到的機(jī)器屬性是（）A.計(jì)算機(jī)軟件所要完成的功能B.計(jì)算機(jī)硬件的全部組成C.編程要用到的硬件組織D.計(jì)算機(jī)各部件的硬件實(shí)現(xiàn)。7、在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提高軟件功能實(shí)現(xiàn)的比例會(huì)()。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(jià)格比8、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多級(jí)層次中，從下層到上層，各級(jí)相對(duì)順序正確的應(yīng)當(dāng)是（）。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)9、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，比較好的方法是()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(kāi)始向上、向下設(shè)計(jì)10、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)按照由高到低的順序分別為（）。A.高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，傳統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，微程序機(jī)器級(jí)B.高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，微程序機(jī)器級(jí)C.應(yīng)用語(yǔ)言機(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)，操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)D.應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)，操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)，微程序機(jī)器級(jí)，傳統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)二、判斷題11、軟硬功能分配時(shí)，提高軟件功能的比例會(huì)提高系統(tǒng)靈活性，也會(huì)提高解題速度。（）12、時(shí)間是衡量計(jì)算機(jī)性能的主要標(biāo)準(zhǔn)。（）13、合并網(wǎng)絡(luò)提供了一組新的指令，其中一條稱為Fetch-and-Add指令，叫做取與加指令。（）14、二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)信息較之二一十進(jìn)制數(shù)表示，其存貯空間利用率低，運(yùn)算速度要快。（）15、流水線的吞吐率是流水線單位時(shí)間輸出結(jié)果的數(shù)量。（）16、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(yè)沖突概率。（）17、超標(biāo)量功能流水線能完成執(zhí)行多種指令的功能。（）18、Cache存貯器等效訪問(wèn)速度達(dá)不到接近于第一級(jí)Cache的，可以增加Cache容量來(lái)解決。（）19、在存貯體系中，地址的映象與地址的變換沒(méi)有區(qū)別。（）20、總線仲裁算法有：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)算法、固定時(shí)間片算法、動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法和先來(lái)先去服務(wù)算法。（）三、填空題21、多計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)中的通信模式有________和________22、Cache存貯器是增加輔助________件，使之速度接近于Cache的，容量是存的。23、存儲(chǔ)器速度可以用________、________、頻寬來(lái)描述。24、基于寄存器-寄存器的向量指令是指________來(lái)自________或把操作后的結(jié)果寫入向量寄存器。這類指令是向量指令集中最重要的指令。25、計(jì)算任何一個(gè)程序的執(zhí)行時(shí)間的公式可表示為P=I?CPI?T，其中I是________CPU是________T是一個(gè)周期的時(shí)間長(zhǎng)度。26、按照Flynn分類法，根據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流的不同組織方式，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為SISD（單指令流單數(shù)據(jù)流）、MISD、________和________27、Cache存貯器地址映象大多采用________映象或________映象，以利于實(shí)現(xiàn)。28、基于存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器的向量指令是指________來(lái)自________，兩種結(jié)或把而且把操作后的結(jié)果直接寫入存儲(chǔ)器。29、基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)關(guān)控制方式為_(kāi)_______采用________法實(shí)現(xiàn)單元控制。30、先行控制（Look-ahead）技術(shù)的關(guān)鍵是緩沖技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)，以及這兩者的相結(jié)合，通過(guò)對(duì)________和數(shù)據(jù)流的預(yù)處理和緩沖，能夠盡量使________和________獨(dú)立地工作，并始終處于忙碌狀態(tài)。四、名詞解釋31、RISC：32、集中式共享多處理機(jī)：33、虛擬機(jī)：34、失效開(kāi)銷：35、容量失效：36、吞吐率：五、簡(jiǎn)答題37、區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？根據(jù)這個(gè)主要因素可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪3類？38、簡(jiǎn)述三種向量處理方式，它們對(duì)向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu)要求有何不同？39、通過(guò)編譯器對(duì)程序優(yōu)化來(lái)改進(jìn)Cache性能的方法有哪幾種？簡(jiǎn)述其基本思想。40、從執(zhí)行程序的角度來(lái)看，并行性等級(jí)從低到高可分為：41、簡(jiǎn)述RISC指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。六綜合題42、寫出三級(jí)Cache的平均訪問(wèn)時(shí)間的公式。43、采用排隊(duì)鎖和fetch-and-increment重新實(shí)現(xiàn)柵欄同步，并將它們分別與采用旋轉(zhuǎn)鎖實(shí)現(xiàn)的柵欄同步進(jìn)行性能比較。44、列舉出下面循環(huán)中的所有相關(guān)，包括輸出相關(guān)、反相關(guān)、真相關(guān)。for(i=2;i<100;i=i+1) a[i]=b[i]+a[i] ;/*s1*/ c[i+1]=a[i]+d[i] ;/*s2*/ a[i-1]=2*b[i] ;/*s3*/ b[i+1]=2*b[i] ;/*s4*/

參考答案一、選擇題1、【答案】A2、【答案】B3、【答案】C4、【答案】A5、【答案】D6、【答案】C7、【答案】C8、【答案】B9、【答案】D10、【答案】A二、判斷題11、【答案】錯(cuò)12、【答案】對(duì)13、【答案】對(duì)14、【答案】錯(cuò)15、【答案】對(duì)16、【答案】錯(cuò)17、【答案】對(duì)18、【答案】對(duì)19、【答案】錯(cuò)20、【答案】對(duì)三、填空題21、【答案】單播模式選播模式廣播模式22、【答案】硬主23、【答案】訪問(wèn)時(shí)間存儲(chǔ)周期24、【答案】參加運(yùn)算操作的向量向量寄存器25、【答案】程序的指令條數(shù)每條指令執(zhí)行的平均周期數(shù)26、【答案】單指令多數(shù)據(jù)流SIMD多指令多數(shù)據(jù)流MIMD27、【答案】組相聯(lián)全相聯(lián)28、【答案】參加運(yùn)算操作的向量存儲(chǔ)器29、【答案】單元控制方式終端標(biāo)記30、【答案】指令流指令分析部件指令執(zhí)行部件四、名詞解釋31、答：精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)32、答：集中式共享多處理機(jī)也稱為對(duì)稱式共享存儲(chǔ)器多處理SMP。它一般由幾十個(gè)處理器構(gòu)成，各處理器共享一個(gè)集中式的物理存儲(chǔ)器，這個(gè)主存相對(duì)于各處理器的關(guān)系是對(duì)稱的，33、答：用軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。34、答：CPU向二級(jí)存儲(chǔ)器發(fā)出訪問(wèn)請(qǐng)求到把這個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)入一級(jí)存儲(chǔ)器所需的時(shí)間。35、答：如果程序在執(zhí)行時(shí)，所需要的塊不能全部調(diào)入Cache中，則當(dāng)某些塊被替換后又重新被訪問(wèn)，就會(huì)產(chǎn)生失效，這種失效就稱作容量失效。36、答：在單位時(shí)間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)量或輸出結(jié)果的數(shù)量。五、簡(jiǎn)答題37、答：區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是CPU中用來(lái)存儲(chǔ)操作數(shù)的存儲(chǔ)單元。據(jù)此可將指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為堆棧結(jié)構(gòu)、累加器結(jié)構(gòu)和通用寄存器結(jié)構(gòu)。38、答：(1)橫向處理方式：若向量長(zhǎng)度為N，則水平處理方式相當(dāng)于執(zhí)行N次循環(huán)。若使用流水線，在每次循環(huán)中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)和功能轉(zhuǎn)換，不適合對(duì)向量進(jìn)行流水處理。(2)縱向處理方式：將整個(gè)向量按相同的運(yùn)算處理完畢之后，再去執(zhí)行其他運(yùn)算。適合對(duì)向量進(jìn)行流水處理，向量運(yùn)算指令的源/目向量都放在存儲(chǔ)器內(nèi)，使得流水線運(yùn)算部件的輸入、輸出端直接與存儲(chǔ)器相聯(lián)，構(gòu)成M-M型的運(yùn)算流水線。(3)縱橫處理方式：把長(zhǎng)度為N的向量分為若干組，每組長(zhǎng)度為n，組內(nèi)按縱向方式處理，依次處理各組，組數(shù)為「N/n」，適合流水處理?？稍O(shè)長(zhǎng)度為n的向量寄存器，使每組向量運(yùn)算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運(yùn)算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成R-R型運(yùn)算流水線。39、答：（1）數(shù)組合并。通過(guò)提高空間局部性來(lái)減少失效次數(shù)。有些程序同時(shí)用相同的索引來(lái)訪問(wèn)若干個(gè)數(shù)組的同一維，這些訪問(wèn)可能會(huì)相互干擾，導(dǎo)致沖突失效，可以將這些相互獨(dú)立的數(shù)組合并成一個(gè)復(fù)合數(shù)組，使得一個(gè)Cache塊中能包含全部所需元素。（2）內(nèi)外循環(huán)交換。循環(huán)嵌套時(shí)，程序沒(méi)有按數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的順序訪問(wèn)。只要簡(jiǎn)單地交換內(nèi)外循環(huán)，就能使程序按數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)順序進(jìn)行訪問(wèn)。（3）循環(huán)融合。有些程序含有幾部分獨(dú)立的程序段，它們用相同的循環(huán)訪問(wèn)同樣的數(shù)組，對(duì)相同的數(shù)據(jù)作不同的運(yùn)算。通過(guò)將它們?nèi)诤铣梢粋€(gè)單一循環(huán)，能使讀入Cache的數(shù)據(jù)被替換出去之前得到反復(fù)的使用。（4）分塊。通過(guò)改進(jìn)時(shí)間局部性來(lái)減少失效。分塊不是對(duì)數(shù)組的整行或整列進(jìn)行訪問(wèn)，而是對(duì)子矩陣或塊進(jìn)行操作。40、答：（1）指令內(nèi)部并行：?jiǎn)螚l指令中各微操作之間的并行；（2）指令級(jí)并行：并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令；（3）線程級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的線程，通常是以一個(gè)進(jìn)程內(nèi)派生的多個(gè)線程為調(diào)度單位；（4）任務(wù)級(jí)或過(guò)程級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的過(guò)程或任務(wù)（程序段），以子程序或進(jìn)程為調(diào)度單元；（5）作業(yè)或程序級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的作業(yè)或程序。41、答：（1）選取使用頻率最高的指令，并補(bǔ)充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成；（3）所有指令長(zhǎng)度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其它指令操作均在寄存器之間進(jìn)行；（5）以簡(jiǎn)單有效的方式支持高級(jí)語(yǔ)言。六綜合題42、解：平均訪存時(shí)間＝命中時(shí)間＋失效率×失效開(kāi)銷只有第I層失效時(shí)才會(huì)訪問(wèn)第I＋1。設(shè)三級(jí)Cache的命中率分別為HL1、Hl2、HL3，失效率分別為Ml1、Ml2、ML3，第三級(jí)Cache的失效開(kāi)銷為PL3。平均訪問(wèn)時(shí)間TA＝HL1＋Ml1{Hl2＋Ml2(HL3＋ML3×PL3)}43、解：fetch-and-increment(count)；if(count=total){ //進(jìn)程全部到達(dá)count=0； //重置計(jì)數(shù)器release=1； //釋放進(jìn)程}else{ //還有進(jìn)程未到達(dá)spin(release=1)； //等待信號(hào)}當(dāng)有N個(gè)處理器時(shí)，上述代碼執(zhí)行fetch-and-increment操作N次，當(dāng)訪問(wèn)釋放操作的時(shí)候，有N個(gè)Cache未命中。當(dāng)最后一個(gè)處理器到達(dá)柵欄條件后，release被置為“1”，此時(shí)有N-1個(gè)Cache未命中（對(duì)于最后一個(gè)到達(dá)柵欄的處理器，當(dāng)它讀release的時(shí)候，將在主存中命中）。所以，共有3N-1次總線傳輸操作。如果有10個(gè)處理器，則共有29次總線傳輸操作，總共需要2900個(gè)時(shí)鐘周期。44、解：展開(kāi)循環(huán)兩次：a[i]=b[i]+a[i] ;/*s1*/c[i+1]=a[i]+d[i] ;/*s2*/a[i-1]=2*b[