2022年2022年计算机系统结构习题课 .pdf

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1、1、选择题系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的是（B ）A 汇编语言机器级操作系统机器级高级语言机器级B 微程序机器级传统机器语言机器级汇编语言机器级C 传统机器语言机器级高级语言机器级汇编语言机器级D 汇编语言机器级应用语言机器级高级语言机器级2、汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经（D ）来实现的。A 编译程序解释B 汇编程序解释C 编译程序翻译D 汇编程序翻译3、对系统程序员不透明的应当是（D）A、CACHE 存储器B 、系列机各档不同的数据通路宽度C 、指令缓冲寄存器D、虚拟存储器4、计算机系统结构不包括（A）A、主存速度B、机器工作状态C 、信息保护D、数据表示5、系

2、列机软件应做到（B ）A 向前兼容，并向上兼容B 向后兼容，力争向上兼容C 向前兼容，并向下兼容D 向后兼容，力争向下兼容6、在计算机系统设计中，比较好的方法是（D ）。A、从上向下设计B、从下向上设计C、从两头向中间设计D、从中间开始向上、向下设计7、软件和硬件在实质上是完全不同的，但他们在（ B）上是逻辑等价的。A 性能 B 功能 C 系统结构 D 价格8、在相同的机器字长和尾数位数的情况下，浮点数尾数基值取小，可使浮点数（B ）A运算过程中数的精度损失降低B数在数轴上的分布变密C可表示数的范围增大D可表示数的个数增多9、浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6 位，可表示的最小正尾数为（

3、C ）A0.5 B. 0. 25 C. 0.125 D.1/64 10、在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（A ）A截断法B. 舍入法C恒置“ 1”法D. ROM 查表法11、 IBM370 系统中断响应优先级级别最低的是（D ）A机器校验中断B. 外中断CI/O 中断D. 重新启动中断12、不属于堆栈型替换算法的是（C ）A近期最少使用法B.近期最久未用法C先进先出法D.页面失效频率法13、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是（D ）A访主存命中率随页面大小增大而提高B访主存命中率随页面容量增加而提高C更换替换算法能提高命中率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - D在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率14、采用组相联映像的Cache 存贮器，为提高其等效访问速度应（B ）A增大主存容量（Cache 大小不变）B增加 Cache 块数（块大小不变）C减小组的大小（块大小不变）D减小块的大小（组的大小不变）15、浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8 位时，可表示的规格化最大正尾数为（D ）A1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/25

5、6 16、总线控制机构为解决N 个部件使用总线时有限次序的裁决，集中式定时查询，需另外增加控制线根数为（C ）A3 B. 2N1 C. 2 N2logD. N 2 17、计算机组成设计不考虑（B ）A专用部件设置B.功能部件的集成度C控制机构的组成D.缓冲技术18、属计算机系统结构考虑的应是（C ）A主存采用MOS 还是 TTL B.主存采用多体交叉还是单体C主存容量和编址方式D.主存频宽的确定19、与全相联相比，组相联映象的优点是（A ）A 目录表小B 块冲突概率低C 命中率高D 主存利用率高20、同时性指两个或多个事件在同一时刻发生，并发性指两个或多个事件在（A）发生。A、同一时间间隔B、

6、同一时刻C、不同时刻D、不同时间间隔21、打印机适合连接到（B）A、选择通道B、字节多路通道C、数组多路通道D、任意一种通道22、与流水线最大吞吐率高低有关的是（ C）A 各个子过程的时间 B 最快子过程的时间C 最慢子过程的时间 D 最后子过程的时间23、 ILLIAC IV是一种（ C）A、流水线处理机B 指令重叠处理机C 阵列处理机D 多处理机24、 BSP 处理机属于（B ）A、SISD 系统B、 SIMD 系统C 、MISD 系统D、MIMD 系统二、填空题1、实现软件移植的主要途径有统一高级语言、系列机、模拟和仿真。2、操作级并行的阵列机，按指令流和数据流的多倍性划分属于SIMD类

7、型的计算机。3、自定义数据表示又可分为带标志符数据表示和数据描述符两类。4、 传统机器级所具有的属性是高级语言程序员所( 看不见)的， 即对高级语言程序员是(透明)的。5、标志符与每个数据相连，合存于同一存储单元，用于描述_单个数据 _ 的类型特征6、计算机仿真用微程序解释，计算机模拟用_机器语言 _ 解释。7、评价存储器性能的基本要求是大容量、高速度和低价格。8、程序的局部性包括空间上的局部性和时间上的局部性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - -

8、 - - - - - - - 9、输入输出控制器的管理方式有三种：程序控制I/O 、直接存储器访问DMA和 I/O 处理机方式10、 输入输出系统包括输入输出设备、设备控制器及与输入输出操作有关的软、 硬件。11、非专用总线控制方式中确定优先序可有串行链接、定时查询和独立请求等三种方式。12、数据表示指能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。数据结构要通过软件映像变幻成机器中的各种数据表示来实现。13、研究流水线调度主要针对非线性流水线14、异步流动流水线会出现顺序流动流水线不可能发生的“写-写” 相关和“先读后写”相关。15、向量机中对向量的各种运算常用的加工方式为横向加工、纵向加工和纵横向加

9、工。16、 8 个节点的混洗网络，其混洗函数为Shuffle（P2P1P0）= p0p1p2 三、判断题（对的用R，错的用E）1、系统是否设浮点运算指令，对计算机系统结构是透明的。（）2、对概率不等的事件用Huffman 编码，其具体编码不唯一，但平均码长肯定是唯一的，且是最短的。（ ）3、开发并行性的资源重复计数途径是开发时间的并行性，也是提高系统可靠性的有效措施。（）4、哈夫曼编码或扩展操作码，只要短码不是长码的前缀，就能够保证唯一地解码和立即解码。（ ）5、计算机仿真不适合在两种结构差距大的计算机运用（ ）6、定时查询和独立请求均可用软件方法动态改变总线分配的优先级。（ ）7、SIMD

10、计算机的结构是指有n 个处理单元，按n 条不同指令的要求对多个数据流及其中间结果进行不同的处理，一个处理单元的输出作为另一个处理单元的输人。（ ）8、由于 Cache 存储器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache 存储器对应用程序员是透明的，而且Cache 对处理机和主存间的信息交往也是透明的。（ ）9、在总线中，若按功能和传送方向实施线的组合能减少所需的线数，如性质相似、方向相反且不同时发生的两根单向线，可以用一根全双向线代替。（）10、 中断系统的软、 硬件功能分配， 实际上是中断处理的软件和中断处理的硬件的功能分配。（ ）11、指令的重叠解释，既可加快程序的解释，又能加快指

11、令的解释。（ ）12、要使线性流水线的实际吞吐率接近于理想的最大吞吐率，应将子过程数分得越多越好。（ ）13、流水机器处理中断应着眼于解决断点现场如何保存和恢复，并不在于如何缩短断流的时间，去追求流水的高吞吐率和高效率。（ ）14、组相联映像的cache存储器共分为256 组，每组 4 块，用完全的比较对法实现cache块替换，替换算法为LRU ，cache存储器总共需要设置的比较对触发器个数为1024 个。（ ）15、多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写二种相关，以交换数据为目的时，则必须并行执行，读写要完全同步，允许顺序串行和交换串行。（ ）四、简答题名师资料总结 - -

12、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 1、试以实例简要说明计算机系统结构, 计算机组成 , 与计算机实现的相互关系与影响. P6 结构相同，可用不同的组成。如系列机中不同型号的机器结构相同，但高档机往往采用重叠流水等技术；组成相同，实现可不同。如主存可用双极型，也可用MOS 型等；结构不同组成不同，组成的进步会促进结构的进步，如微程序控制；结构的设计应结合应用和可能采用的组成。 组成上面决定于结构，下面受限于实现； 组成与实现的权衡取决于性

13、价比等，结构、组成、实现的内容不同时期会不同。2、通道分为那3 种类型？各适合连接什么类型的设备？满负荷时，设备对通道要求的实际流量与所连设备有什么关系？答案：通道分字节多路、数组多路、选择3 类通道。宇节多路通道适合于连接大量低速的字符设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所连各设备的流量之和。数组多路通道适合于连接高速的设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所连各设备中，流量最大的那个。选择通道适合于连接中、高速的高优先级的设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所连各设备中，流量最大的那个。3、提高计算机系统并行性的技术途径有哪三个？简要解释并各举一系统类型的例子。有时间

14、重叠、资源重复、资源共享等三个途径。时间重叠是让多个处理过程在实践上相互错开，轮流使用统一硬件设备的各个处理部分，以加快执行速度的方法。如流水线处理机CRAY-1 。资源重复是通过重复设置硬件资源来提高性能。如阵列处理机ILLIAC- 。资源共享是利用软件方法让多个用户共享同一套资源，来提高资源利用率和系统性能的。如多道程序分时系统、多处理机、分布处理系统、计算机网等。4、什么是流水线的速度瓶颈？消除流水线速度瓶颈的方法有哪两种？举例示意说明。一个由若干段组成的流水线，在达到稳定状态后所获得的吞吐率与其中延迟最大的那一 段长度有关，这一段就成为影响流水线速度的瓶颈。消除流水线速度瓶颈的方法主要

15、有两种：（1）尽量采取将瓶颈子过程再细分，使之接近 于流水线其他段的工作速度。（2）将多个瓶颈子过程并联。5、简述 SIMD阵列机的主要特征。P208 五、应用题1、N= 1.5，它的单精度格式表示为什么？2、有一个页式虚拟存贮器，若分配给该道程序的主存有3 页，采用LRU替换算法表示这3页 的 使 用 和 替 换 过 程 。 已 知 它 在 运 行 过 程 中 访 问 程 序 空 间 的 页 地 址 流 为 ： 2，3， 2，1，5，2， 4，5，3，2，5，2( p156)3、有一个 Cache存储器。主存共分8 个块 (07),Cache为 4 个块 (03),采用组相联映象 ， 组 内

16、 块 数 为2块 ， 替 换 算 法 为 近 期 最 少 使 用 算 法 (LRU)。(1)画 出 主 存 、 Cache地 址 的 各 字 段 对 应 关 系 (标 出 位 数 )图 ; (2)画出主存、Cache空间块的映象对应关系示意图; (3) 对于如下主存块地址流：1,2,4,1,3,7,0,1,2,5,4,6,4,7,2,如主存中内容一开始名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 未 装入Cache中 ， 请

17、列 出Cache中各块 随 时间的 使用 状 况; (4)对于(3),指出块失效又发生块争用的时刻; (5) 对于 (3),求出此期间Cache 的命中率。 (P158) 4、中断级屏蔽位“ 1” 对应于开放， “ 0” 对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下：中断处理程序级别中断级屏蔽位1 级2 级3 级4 级第 1 级0 0 0 0 第 2 级1 0 1 0 第 3 级1 0 0 0 第 4 级1 1 1 0 (1)当 中 断 响 应 优 先 次 序 为1234 时 ， 其 中 断 处 理 次 序 是 什 么 ? (2)如果所有的中断处理都各需3 个单位时间，中断响应和中断返回

18、时间相对中断处理时间少得多。当机器正在运行用户程序时，同时发生第2，3 级中断请求，过两个单位时间，又同时发生第1， 4 级中断请求，试画出程序运行过程示意图。(P109) 5、有一个3 段的流水线，预约表如下表所示。（1）写出禁止表和冲突向量（2）画冲突向量状态转移图并确定最佳调度方案。(P196) 时钟段号T1 T2 T3 T4 S1 S2 S3 6、向量 D=A *（ B+C），各向量元素个数均为N，参照 CRAY-1 方式分解为3 条向量指令： V3存储器访存取 A 送入 V3 寄存器组 V2V0+V1 B+CK V4V2*V3 K*AD 当采用下列3 种方式工作时各需多少拍才能得到全

19、部结果？（1）、串行执行；（2）和并行执行完后，在执行；（3）采用链接技术 (p234) 7、阵列机有0 7 共 8 个处理单元互连，要求按（0，5），（ 1，4），（ 2，7），（ 3，6）配对通信。（1）写出实现此功能的互连函数的一般式。（2）画出用 3 级立方体网络实现该互连函数的互联网络拓扑结构图，并标出各控制开关名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 状态。 (P235) 8、现有 16 个 PE(编号 0F)

20、与网络连接，程序在某个时刻需实现下列通信配对：7 D、6 C、5 F、4 E、3 9、2 8、1B、0 A。（1）写出实现此功能的互连函数的一般式。（2） 画出用 3 级立方体网络实现该互连函数的互联网络拓扑结构图，并标出各控制开关状态。因需实现双向交换功能，选择STARAN网络的交换功能(级控制方式 )可满足要求。网络拓扑结构：共有 16个结点，编码需要4 位，开关共4 级。(7,D),(6,C),(5,F),(4,E),(3,9),(2,8),(1,B),(0,A) 开关控制：7的结点 7 的结点，需1 组 16元交换；注意：组内交换后结点次序已经镜像03的结点 8B的结点，需2 组 8

21、元交换；01的结点 AB的结点，需 4 组 4 元交换；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 0 结点 A结点配对，已经过3 次镜像需 8 组 2 元交换。1 组 16元交换2 组 8元交换4 组 4 元交换8 组 2 元交换Cube0+Cube1+Cube2+Cube3 Cube0+Cube1+Cube2 Cube0+Cube1 Cube0 Cube3 相加Cube1+ 各级开关状态： k3k2k1k0=(1010)

22、 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 级k0 k1 k2 k3 由此得出第 1 、3 级开关状态为交换，第0 、2 级为直通2. 多级混洗交换网络 ( omega网络 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 A B C D 2 级E F G H 1 级I J K L 0 级0 1 2 3 交换开关：四功能；拓扑结构：多级Shuffle ；Omega网络中各级编号的次序与多级立方体网络正好相反，把Omega网络的入、出端对调，就等于多级立方体网络。4 5 6 7 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

23、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 开关组合控制：级控制、开关二功能-STARAN交换网络的逆网络；部分级控制、开关二功能 STARAN移数网络的逆网络 ; 单元控制、开关二、四功能- 更强大的功能。网络关系：按全混方法Shuffle （pn-1 pn-2 p0 ）= pn-2 p0 pn -1 则有： 入 0 0 出 入 41 出 1 2 53 2 4 65 3 6 77 混洗拓扑就是将编号为0 ，1.N -1的入端分成前后个数相等的两半，前一半和后一半在连至

24、输出时顺次一一相隔。各级画好后，再将连线沿途所经过的端号均标成同一端号即可。例：画出 0 7 号共 8 个处理器的三级混洗交换网络，在该图上标出实现将 6 号处理器数据播送给 0 4 号，同时将 3 号处理器数据播送给其余3 个处理器时的各有关交换开关的控制状态；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -