系统结构总复习题(附答案).doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date系统结构总复习题(附答案)计算机系统结构期末考试复习题计算机系统结构期末考试复习题一、 选择题：1、我们称由（ B ）实现的机器为虚拟机器。A、硬件 B、软件 C、微程序 D、固件2、计算机系统结构设计者所关心的是（ C ）所看到的的计算机结构。A、 硬件设计人员 B、逻辑设计人员 C、机器语言或汇编语言程序员 D、高级语言程序员3、计算机组成是计算机系统结构的（ B

2、 ）。A、硬件实现 B、逻辑实现 C、软件实现 D、以上三种4、在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意（ A ）。A、加快经常性使用指令的执行速度 B、要特别精心设计少量功能强大的指令B、 要减少在数量上占很小比例的指令的条数 D、要加快少量指令的速度5、SIMD计算机可以处理（ D ）。A、多指令流、单数据流 B、单指令流单数据流 C、多指令流多数据流 D、单指令流多数据流6、在提高CPU性能的问题上，从系统结构角度，可以（ C ）。A、提高时钟频率 B、减少程序指令条数 C、减少每条指令的时钟周期数 D、减少程序指令条数和减少每条指令的时钟周期数7、冯.诺依曼计算机是（ B ）。A

3、、以存储器为中心 B、以CPU为中心 C、以处理输入/输出危重点 D、以存储器与计算器为中心8、解决软件移植最好的办法就是（ C ）。A、采用模拟方法 B、采用仿真的方法 C、采用统一高级语言 D、采用统一标准设计计算机结构9、对计算机系统结构，下列透明的是（ A ）。A、数据总线宽度 B、浮点数表示 C、CPU寄存器个数 D、存储器的编址方法10、以下对系统程序员不透明的是（ B ）。A、系列机各档不同的数据通路宽度 B、虚拟存储器C、指令缓冲寄存器 D、存储器读写缓冲寄存器11、在浮点数表示中，尾数的位数多少主要影响（ B ）。A、表数范围 B、表数精度 C、表数效率 D、运算实现容易程度

4、12、当浮点数的尾数基值为（ A ）时，其表数效率最高（假如不考虑隐藏位）。A、16 B、 8 C、4 D、213、当浮点数的尾数基值为（ D ）时，其表数精度最高，表数范围最大。A、2 B、8 C、16 D、2或414、当浮点数的尾数用原码表示，基值为2，阶码用移码表示，基值为2时，若尾数部分占23位（不含符号位），阶码占8位（含符号位），则表示的最大负数和最大正数分别为（ C ）。A、-22127和2127 B、-2-128和2127 C、-2-129和（1-2-23）2127 D、-（1-2-23）2127和（1-2-23）212715、自定义带标志符的数据表示的机器中，使数据带有标志符

5、与人们的使用习惯更接近了，缩小了人与机器之间的语义差距，这使得（ B ）。A、程序设计得以简化 B、使指令系统得到了精简 C、使计算更快 D、使程序有更好的移植性16、在两个零地址空间情况下，编址方式是（ A ）。A、 通用寄存器独立编址，输入输出与存储器统一编址 B、 通用寄存器与存储器统一编址，输入输出单独编址。C、 只考虑存储器和输入输出的编址。D、 输入输出与寄存器统一编址，存储器单独编址。17、下列不属于寄存器寻址方式优点的是（ C ）。A、指令字长短 B、指令执行速度快 C、指令方便优化编译 D、支持向量运算18、在CISC处理机中，主要的特点是（ D ）。A、简化了指令功能 B、

6、改善了指令执行速度 C、减少了寻址方式 D、强化指令功能，支持高级语言和编译程序，缩小高级语言与机器指令之间的差别。19、重叠寄存器技术主要用于解决在RISC系统中因（ B ）而导致的问题。A、JMP指令影响流水线 B、CALL指令的现场保护C、只有LOAD和STORE指令带来的访问存储器不便 D、存储器访问速度20、在RISC体系结构中，规定运算型指令（ B ）。A、在寄存器和存储器之间进行操作 B、都在通用寄存器内进行操作C、在存储器中进行操作 D、在运算器内进行操作21、下列不属于RISC的特点有（ D ）。A、大多数指令在单周期内完成 B、采用LOAD/STORE指令访问存储器 C、大

7、多采用硬布线控制逻辑 D、指令数目多，指令功能强大 E、具有固定的指令格式22、下列关于存储系统的观点正确的有：（ A ）。A 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。B 存储系统对应用程序员透明，并且从应用程序员看来，它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。C Cache存储系统的实现需要操作系统的管理。D 虚拟存储系统对于系统程序员来说是透明的。23、某CACHE存储系统，T2=5T1，在命中率H为0.95的情况下，该存储系统的加

8、速比是（ D ）。A5 B. 0.95 C.0.05 D.4.1724、设计指令系统在功能方面的基本要求：（ A、B、C、D ）。A完整性,是指应该具备的基本指令种类，通用计算机必须有类基本指令B规整性,包括对称性和均匀性C.高效率,指令的执行速度要快；指令的使用频度要高；各类指令之间要有一定的比例D 兼容性E.可靠性25、下列关于存储系统替换算法的说法正确的有：A、B、CA. FIFO反映了历史性，没有反映程序访问的局部性。B.随机算法实现简单，但既没有反映历史性，没有反映程序访问的局部性。C.LRU既反映了历史性，又反映了程序访问的局部性，命中率较接近OPT，是实际应用最广泛的一种替换算法

9、。D.OPT是最优替换算法，是实际应用最广泛的一种替换算法。26、在页面替换中，如果选择近期最少访问的页面作为被替换的页面，这种替换算法叫座（ B ）。A、FIFO算法 B、LFU算法 C、LRU算法 D、OPT算法27、在下述各题中选择所有正确答案编号填入括号中：（1）下列关于存储系统的观点正确的有： E E 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。F 存储系统对应用程序员透明，并且从应用程序员看来，它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个

10、存储器。G Cache存储系统的实现需要操作系统的管理。H 虚拟存储系统对于系统程序员来说是透明的。27、下列属于RISC的特点有 A、B、C、E 。A、大多数指令在单周期内完成 B、采用LOAD/STORE指令访问存储器 C、大多采用硬布线控制逻辑 D、指令数目多，指令功能强大 E、具有固定的指令格式28、流水线的主要特点有： B、C、D A. 应取最快的流水线功能段的时间间隔作为整个流水线的流水周期。B连续提供同类任务才能充分发挥流水线的效率C在流水线的每一个流水线段中都要设置一个流水锁存器D各流水段的时间应尽量相等，I 流水线需要有“装入时间”和“排空时间”29、并行处理机和多处理机系统

11、的主要区别有： B A并行处理机的并行性存在于指令外部，多处理机的并行性存在于指令内部。B并行处理机把同种操作集中在一起，由指令直接启动各PE同时工作。多处理机用专门的指令来表示并发关系，一个任务开始执行时能够派生出与它并行执行的另一些任务，如果任务数多于处理机数，多余的任务进入排队器等待。C并行处理机仅一个CU，自然是同步的。D多处理机系统的PE是固定的，采用屏蔽手段改变实际参加操作的PE数目。30、关于四种消息寻径方式观点正确的有： A A虫蚀寻径：每个结点的缓冲区较小，易于VLSI实现；较低的网络传输时延；通道共享性好，利用率高；易于实现选播和广播通信方式。B. 线路交换占用物理通路的时

12、间比较短。C虚拟直通的主要优点：通信延迟与结点数无关。主要缺点：每个结点需要有足够大的缓冲区来存储最大信息包。在最坏的情况下与存储转发方式的 通信时延是一样的，经过的每个结点都发生阻塞，都需缓冲。D存储转发建立源结点到目的结点的物理通路开销很大，占用物理通路的时间长31、输入输出系统的特点是： A、B、D 。A异步性 B.实时性 C.即插即用 D.设备无关性32、下列关于存储系统替换算法的说法正确的有：A、B、CA. FIFO反映了历史性，没有反映程序访问的局部性。B.随机算法实现简单，但既没有反映历史性，没有反映程序访问的局部性。C.LRU既反映了历史性，又反映了程序访问的局部性，命中率较接

13、近OPT，是实际应用最广泛的一种替换算法。D.OPT是最优替换算法，是实际应用最广泛的一种替换算法。33、关于超标量处理机和超流水线处理机说法正确的有：A、B、C、DA. 超标量处理机是通过增加硬件资源为代价来换取处理机性能的。B. 超流水线处理机则通过各硬件部件充分重叠工作来提高处理机性能。C. 超标量处理机采用的是空间并行性,超流水线处理机采用的是时间并行性D.E. 超标量处理机在每个时钟周期的一开始就同时发射多条指令，而超流水线处理机则要把一个时钟周期平均分成多个流水线周期，每个流水线周期发射一条指令；F.34、设计指令系统在功能方面的基本要求：A、B、C、DA完整性,是指应该具备的基本

14、指令种类，通用计算机必须有类基本指令B规整性,包括对称性和均匀性C.高效率,指令的执行速度要快；指令的使用频度要高；各类指令之间要有一定的比例D 兼容性E.可靠性35、多处理机系统的特点有：A、B、DA结构灵活B多处理机的并行性存在于指令外部.C多处理机仅一个CU，自然是同步的。D多处理机用专门的指令来表示并发关系，一个任务开始执行时能够派生出与它并行执行的另一些任务，如果任务数多于处理机数，多余的任务进入排队器等待。E. 多处理机的PE是固定的，采用屏蔽手段改变实际参加操作的PE数目二、 填空题：1、计算机系统结构是把各个（ 功能部件 ）组成一个系统。这些（ 部件 ）可以是硬件、软件或两者的

15、结合。2、改进冯诺依曼计算机结构，计算机系统结构从基于（ 串行 ）算法改变为适应（ 并行 ）算法，从而出现了（ 向量处理机 ）、（ 并行处理机 ）、多处理机等。4、冯泽云于1972年提出用（用最大的并行度 ）对计算机系统结构进行分类。5、最大并行度Pm定义为：计算机系统在单位时间内能够处理的（ 最大的二进制位数）。6、低层机器级的（功能特性 ），对高级语言程序员来说是透明的。7、计算机组成的设计是按所希望达到的（ 性能价格比）最佳，最合理地把各种设备和部件组成计算机。8、我们把系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性即（概念结构）和（功能特性）9、Flynn分类法将计算机系统结构

16、分为（ SISD）、（SIMD）、（ MISD）、（ MIMD）。10、软件实现的主要优点是（ 设计容易、改进简单），硬件实现的好处是（ 速度快、性能较好）。1、计算机系统结构是（机器语言程序员或编译程序的设计者）所看到的计算机属性，即硬件子系统的概念结构及其功能特性。12、（一种本来存在的事物或属性，但从某个角度看似乎不存在）称为透明性，在一个计算机系统中，低层机器的属性往往对高层机器的程序员是（透明）的，计算机组成设计的内容，对传统机器程序员来讲一般是（透明）的。13、在设计计算机系统时，对于数据类型，系统结构设计者首先要做的是：确定那些（ 数据表示 ）全部用硬件实现。那些（ 数据结构）用

17、软件实现。15、在尾数基值为2时，可保证在（ 规格化）后的浮点数获得最高的表数精度。16、在采用（隐藏位 ）表数方法之后，当取尾数基值为2时，浮点数的表数效率能够达到最大值100%。17、寻址技术是指（ 寻找操作数）及其他信息的地址的技术，它是软件与硬件的一个主要分界面。18、主存寻址方式主要包括（ 直接、间接和变址）等三种类型。19、为了提高RISC计算机的运行效率，必须注重高小率高效率的（ ）和（ ）。20、目前在RISC处理机中主要采用的技术有（ 延迟转移技术、指令取消技术和重叠寄存器窗口技术）。21、对于程序员，间址寻址方式和变址寻址方式的主要差别是：（ 间址寻址方式 ）的操作数地址在

18、主存储器中，没有偏移量，（ 变址寻址方式 ）的操作数地址由变址寄存器中的基地址加偏移量构成。22、采用指令延迟转移技术时，（ 指令序列 ）的调整由编译器自动进行，一般不需人工干预。23、在设计通用计算机时，指令系统的完整性是必须要考虑的。数据传送类指令、（ 运算指令 ）、程序控制类指令、输入输出指令、处理机控制和调试指令这五类指令属于通用计算机系统的基本指令。24、（ 数据表示）是指计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型，是由硬件实现的数据类型，（ 数据结构）是面向计算机系统软件、面向应用领域所需处理的数据类型，是由软件实现的数据类型。25、对于程序员，间址寻址方式和变址

19、寻址方式的主要差别是：（ 间址寻址方式 ）的操作数地址在主存储器中，没有偏移量，（变址寻址方式）的操作数地址由变址寄存器中的基地址加偏移量构成。26、高位交叉编址的主要目的是（ 扩大存储器容量 ），低位交叉编址的主要目的是（提高存储器的访问速度）。27、存储系统中三种常用的地址映像算法是：（ 全相联映象 ，直接映象）和（ 组相联映象 ）。28、Cache存储系统的主要目的提高（提高存储器的速度），虚拟存储系统的主要目的是（扩大存储器的容量 ，Cache存储系统）存储系统是纯硬件实现的。26、（寻找数据及其他信息地址的技术）称为寻址技术。29、输入输出系统的特点集中反映在（ 异步性）、（ 实时性

20、）和（与设备无关性）三项基本要求上。30、基本的输入输出方式有 程序控制输入输出方式 ， 中断输入输出方式和 DMA方式 三种。31、 一个时钟周期内能够同时发射多条指令的处理机称为 超标量处理机 ,一个周期内能够分时发射多条指令的处理机称为 超流水线处理机 。32、 （9）要根据向量运算的特点和向量处理机的类型选择向量的处理方式。向量的处理方式有三种：向量计算是按行的方式从左至右横向地进行，即 横行处理方式 ；向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行，即 纵向处理方式 ；横向处理和纵向处理相结合的方式，即 纵横处理方式 。34、两个或两个以上处理机(包括PU和CU)，通过高速互连网络连接起来，

21、在统一的操作系统管理下，实现指令以上级（任务级、作业级）并行的系统称为 多处理机 。35、消息寻径方式有四种： 线路交换 、 存储转发 、 虚拟直通 和 虫蚀寻径 。36、 并行处理机 是多个PU按照一定方式互连，在同一个CU控制下，对各自的数据完成同一指令的操作。36、要根据向量运算的特点和向量处理机的类型选择向量的处理方式。向量的处理方式有三种： 横行处理方式 ，向量计算是按行的方式从左至右横向地进行； 纵向处理方式 ，向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行； 纵横处理方式 ，横向处理和纵向处理相结合的方式。38、并行处理机 是多个PU按照一定方式互连，在同一个CU控制下，对各的数据完成同

22、一指令规定的操作。三、 名词解释1、模拟 2、仿真 3、透明性 4、计算机组成 5、计算机实现四、 解答题（计算、设计、解答）：1、 一台经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第一级的一条指令需K纳秒时间，那么执行第2、第3、4级的一条指令需多少时间？2、 某一计算任务用向量方式来求解比用标量方式来求解要快20倍。称可用向量求解部分所花费的时间占总时间的百分比为可向量化百分比。请计算当加速比为10时，可向量化百分比是多少？3、 用一台40MHz处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时间周期数如下：指令类型指令条数时钟周期数

23、整数运算450001数据传送320002浮点运算150002控制传送80002求有效CPI、MIPS速率和程序执行时间。4、 假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比？5、 用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算,每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端和输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，画出流水线时空图，并计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。6、 一个处理机共有10条指令，各指令在程序中出现的概率如下表：指令序号出现的概率Huffman编码法2/8扩

24、展编码法3/7扩展编码法I1025I2020I3015I4010I5008I6008I7005I80，04I9003I10002操作码的平均长度操作码的信息冗余量（1） 计算这10条指令的操作码最短平均长度。（2） 采用Huffman编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度及信息冗余量，把得到的结果填入上表中。（3） 采用2/8扩展编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度及信息冗余量，把得到的结果填入上表中。（4） 采用3/7扩展编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度及信息冗余量，把得到的结果填入上表中。7、页式虚拟存储器中，一个程序由P1P5共5个

25、页面构成，在程序执行过程中依次访问的页地址流为 P2,P1,P2,P3,P4,P5,P3,P2,P3,P5,P3,P2。假设系统分配给该程序个主存页面，分别采用FIFO、LFU和OPT三种页面替换算法进行调度，试画出这三种算法的调入、替换和命中的情况表，并计算相应的页命中率。8、要求设计一个由Cache和主存构成的两级存储系统，已知Cache的容量为128KB，命中率为0.95，主存容量为4MB，若两个存储器的访问时间为t1和t2，t2=5t1，每千字节的价格为c1和c2，且c120c2，试回答下列问题：（）设t1=12ns，求该存储系统的等效访问时间。（）若c2=0.2$/kb，则需为该存储

26、系统投资多少美元？9、有4个中断处理程序14，相应的中断请求优先级由高到低为1、2、3、4，各级中断处理程序的中断屏蔽码如下表所示，设中断屏蔽位为“1”，对应屏蔽；中断屏蔽位为“0”，对应开放。（1） （2分）CPU中断响应的优先次序是什么。（2） （8分）如果4个级别中断请求同时发生，请说明4个中断处理程序被执行完的次序。并画出程序运行过程示意图。题2 中断屏蔽码中断处理程序中断屏蔽码12341111120100301114010110、一条线性静态多功能流水线由个功能段组成，浮点加法操作使用其中1、2、3和6段，浮点乘法使用其中的1、4、5和6段，每个功能段的延迟时间相等，流水线的输出端和输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。用这条流水线计算Ai*Bi，其中i从1至6，画出流水线的时空图，并计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。 -