2022年计算机系统结构期末考试试题及其答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 运算机科学系运算机系统结构 期末考试试卷（A 卷）题号一二三四五总分签名得分注：1、共 100 分,考试时间 120 分钟；2、此试卷适用于运算机科学与技术本科专业；得分 一 单项题： 10 分,每题 1 分 评分人1、 . 启动 I/O 指令是主要的输入输出指令,是属于（ B ）A. 目态指令 B. 管态指令 C. 目态、管态都能用的指令 D. 编译程序只能用的指令2、 输入输出系统硬件的功能对 B 是透亮的A. 操作系统程序员 B. 应用程序员 C. 系统结构设计人员 D. 机器语言程序设计员3、 全相联地址映象是指（A）A. 任何虚页都可

2、装入主存中任何实页的位置 B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D. 组间可任意装入,组内是固定装入4、 C 属于 MIMD系统结构A. 各处理单元同时受一个掌握单元的治理 B. 各处理单元同时受同个掌握单元送来的指令C.松耦合多处理机和多运算机系统 D. 阵列处理机5、 多处理机上两个程序段之间如有先写后读的数据相关,就（B ）A. 可以并行执行 B. 不行能并行 C. 任何情形均可交换串行 D. 必需并行执行6、 运算机使用的语言是（B）A. 专属软件范畴,与运算机体系结构无关 B. 分属于运算机系统各个层次C.属于用以建立一个用户的应用环境

3、 D. 属于符号化的机器指令7、 指令执行结果显现反常引起的中断是（C ）A. 输入 / 输出中断 B. 机器校验中断 C. 程序性中断 D. 外部中断8、 块冲突概率最高的 Cache 地址映象方式是（A ）A直接 B 组相联 C 段相联 D 全相联9、 组相联映象、LRU替换的 Cache 储备器,不影响 Cache 命中率的是 B A增大块的大小 B 增大主存容量 C 增大组的大小 D 增加 Cache 中的块数10、流水处理机对全局性相关的处理不包括（ C）A. 推测法 B. 提前形成条件码 C. 加快短循环程序的执行 D. 设置相关专用通路得分名师归纳总结 评分人二 填空题：（20

4、分,每题 2 分）第 1 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1、 数据通路宽度就是数据总线上一次并行传送的信息位数；2、 运算机仿真用 微程序 说明,运算机模拟用 机器语言 说明3、 阵列处理机按存贮器的组成方式可分为两种构形 , 分别为 : 分布式储备器和 集中共享式；4、 按弗林的观点,运算机系统可分为 SISD 、 SIMD 、 MISD 和 MIMD 四大类5、 浮点数尾数的下溢处理方法有：截断法 , 舍入法 , 恒置 1 法, 查表舍入法；6、 流水线排除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程 _ 拆分 _和瓶颈子过程 _并联 _ _两种

5、；7、 具有相同“ 系统结构”（如指令系统相同）的运算机可以由于速度要求等因素的不同而采纳 运算机组成；8. 在非线性流水线机器中 , 可能发生的数据相关有 : 先读后写相关 , 写写相关和 先写后读相关；8、 互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路 / 包交换, SIMD 互连网络多采纳 线 交换,多处理机常采纳 包 交换；9、 Cache储备器写操作时,只写入Cache,仅当需要块替换时,才将其写回主存,称这种修改主存块内容的方法为 _写回法 _；得分 三 简答题：（40 分,每题 4 分）评分人1 运算机系统结构讨论的是什么？软、硬件之间的功能安排以及对传统机器级界面的确定；2运

6、算机组成和运算机实现有什么关系？运算机组成指的是运算机系统结构的规律实现；运算机实现指的是运算机组成的物理实现；运算机组成和运算机实现关系亲密 , 有人将它们和称为运算机实现；3 器件的进展对系统结构的影响？器件的进展转变了规律设计的传统方法；器件的进展也使系统结构的“ 下移”速度加快；器件的进展仍促进了算法、语言和软件的进展；4 解决运算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响,可采纳哪些解决方法. 设置 Cache, 采纳并行主存系统5. 简述设计 RISC结构使用的基本技术；1 按设计 RISC 的一般原就来设计 2 规律实现上采纳硬联和微程序相结合 3 设置大量工作寄存器并采纳重叠寄存器

7、窗口 4 指令用流水和推迟转移 5 采纳 Cache 6优化设计编译系统6.什么是软件的可移植性. 软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移植到另一台机器上运行名师归纳总结 7.请说明说明常用的4 种基本单级互联网络. , 蝶形单级网络第 2 页,共 10 页立方体单级网络, PM2I 网络 , 混洗交换单级网络- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 8.什么是中断响应次序和处理次序. 中断响应次序是在同时发生多个不同种类的中断恳求时, 中断响应硬件中排队器所打算的响应次序 . 处理次序是各个中断恳求实际被处理完毕的次序 . 9. 请说明储备系统和储备体系的

8、区分 . 储备系统是将多种不同工艺的储备器组织在一起 , 但从规律上仍不能成为一个整体 . 而储备体系就是从程序员角度来看 , 各种不同工艺的储备器在规律上是一个整体 . 10. 请说明一次重叠中通用寄存器组相关的处理方法 . 处理方法有推后读和设置相关通路得分 四 运算题：（30 分,每题 6 分）评分人1. 经统计 , 某机器 14 条指令的使用频率分别为: 0.01, 0.15, 0.12, 0.03, 0.02, 0.04, 0.02, 0.04, 0.01, 0.13, 0.15, 0.14, 0.11, 0.03；请分别求出用等长码, 哈夫曼码 , 只有两种码长的扩展操作码的操作码

9、平均码长；等长码码长为位,哈夫曼码平均码长为 . 位,两种码长的扩展操作码的操作码平均码长为 . 位2. 设有两个向量 C和 D,各有 4 个元素,在图中的静态双功能流水线上工作；其中,1-2-3-5 组成加法流水线,1-4-5 组成乘法流水线；设每个流水线所经过的时间均为 t ,而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中,其推迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽视不计；求：该流水线的实际吞吐率 TP 和效率 ； 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 时间t 实际吞吐率TP=7/ （15 t ） =32% 3

10、. 在一个 5 段的流水线处理机上需经 示；9 拍才能完成一个任务,其预约表如下表所名师归纳总结 1 分别写出推迟禁止表F、初始冲突向量C；2 画出流水线状态转移图；3 求出第 3 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 最小平均推迟、调度正确方案；分别写出推迟禁止表 F = 1, 5, 6, 8, 初始冲突向量 C = 1 0 1 1 0 0 0 1 , 流水线状态转移图最小平均推迟 : 3.5 拍 调度正确方案（,）4. 假如设一个系统有四个中断级,中断响应次序为 1-2-3-4 ；现要求中断处理次序改为 1-4-3-2, 1 请画出中断

11、级屏蔽位表；2 假如在运行用户程序的过程中同时发生了 1,2,3,4 级中断 , 请画出此程序运行过程示意图；3 假如在运行用户程序的过程中同时发生了 2,3 级中断 , 而在 3 级中断未处理完毕又发生了 4 级中断 , 最终回到用户程序时又同时发生了（）1,2 级中断 , 请画出此程序运行过程示意图；名师归纳总结 （）（）第 4 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 5. 运算多级立方体互连网络；见图 N=8 多级立方体互连网络,求当输入端级掌握信号为 S2S1S0=010时,输入端为0 1 2 3 4 5 6 7 时,输出端为： 23

12、016745 ；0 A E I 0 1 1 2 B F J 2 3 3 4 C G K 4 5 5 6 D H L 6 7 7 s0 s1 s2 运算机科学系运算机系统结构 期末考试试卷（B 卷）年级：专业：三班级：学号：姓名：题号一二四五总分签名得分注：1、共 100 分,考试时间 120 分钟；2、此试卷适用于运算机科学与技术本科专业；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 得分 一 单项题： 10 分,每题 1 分 评分人11、. 运算机中优化使用的操作码编码方法是（ D ）A. 哈夫曼编码 B. ASCII 码

13、C. BCD 码 D. 扩展操作码12、对系统程序员不透亮的应当是 B A. Cache 储备器 B. 虚拟储备器 C. 指令缓冲寄存器 D. 数据通路宽度13、全相联地址映象是指（A）A. 任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D. 组间可任意装入,组内是固定装入14、 C 属于 MIMD系统结构A. 各处理单元同时受一个掌握单元的治理 B. 各处理单元同时受同个掌握单元送来的指令C.松耦合多处理机和多运算机系统 D. 阵列处理机15、多处理机上两个程序段之间如有先写后读的数据相关,就（B ）A. 可以并行

14、执行 B. 不行能并行 C. 任何情形均可交换串行 D. 必需并行执行16、系列机软件必需保证（ C ）A. 向前兼容,并向上兼容B. 向前兼容,并向下兼容C. 向后兼容,力争向上兼容 D. 向后兼容,力争向下兼容17、指令执行结果显现反常引起的中断是（C ）A. 输入 / 输出中断 B. 机器校验中断 C. 程序性中断 D. 外部中断18、在 Cache 储备器中常用的地址映象方式是（C ）A全相联映象 B 页表法映象 C 组相联映象 D 段页表映象名师归纳总结 - - - - - - -19、组相联映象、 LRU替换的 Cache 储备器,不影响Cache 命中率的是 B A增大块的大小

15、B 增大主存容量 C 增大组的大小 D 增加 Cache 中的块数20、流水处理机对全局性相关的处理不包括（ D）A. 推测法 B. 提前形成条件码 C. 加快短循环程序的执行 D. 设置相关专用通路得分评分人二 填空题：（20 分,每题 2 分）10、数 据 宽 度 就 是 设 备 取 得 总 线 后 所 传 送 数 据 的 总量；11、运算机仿真用微程序说明,运算机模拟用机器语言说明12、固件就是一种具有软件功能的硬件；13、按 弗 林 的 观 点 , 计 算 机 系 统 可 分 为SISD 、SIMD 、第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - MISD

16、和 MIMD 四大类14、浮点数尾数的下溢处理方法有：截断法 , 舍入法 , 恒置 1 法, 查表舍入法；同一高级语言,采纳系列机,模拟和仿15、实现软件移植的基本技术有真；器16、并行主存系统包括单体多字,多体单字和多体多字交叉储备写；在非线性流水线机器中, 可能发生的数据相关有: 先读后写相关 , 17、写相关和 先写后读相关；18、互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路 / 包交换, SIMD互连网络多采纳 线 交换,多处理机常采纳 包 交换；19、Cache 储备器写操作时, 在写入 Cache 的同时将其写回主存,称这种修改主存块内容的方法为 _写直达法 _；得分 三 简答题

17、：（40 分,每题 4 分）评分人5 运算机系统结构讨论的是什么？软、硬件之间的功能安排以及对传统机器级界面的确定；6 运算机组成设计要解决的问题是什么？在所期望能达到的性能和价格比的前提下,怎样正确、最合理地把各种设备和部件组织成为一台运算机,以实现所确定的系统结构；7 举例说明几种指令级高度并行的超级处理机？超标量处理机、超长指令字处理机、超流水线处理机、超标量超流水线处理机8 解决运算机主存与 CPU的速度差对机器性能的影响,可采纳哪些解决方法 . 设置 Cache, 采纳并行主存系统11.CISC 指令系统的含义. 这就是所谓的CISC指令系统；复杂指令系统运算机,即机器指令系统变得越

18、来越庞杂,12.什么是软件的可移植性. 软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移植到另一台机器上运行13. 请说明说明常用的 4 种基本单级互联网络 . 立方体单级网络 , PM2I 网络 , 混洗交换单级网络 , 蝶形单级网络14. 什么是并行性？只要在同一时刻或是在同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作,它们在时间上能相互重叠,都表达了并行性；15.请说明储备系统和储备体系的区分. 储备系统是将多种不同工艺的储备器组织在一起, 但从规律上仍不能成为一个整名师归纳总结 - - - - - - -体. 而储备体系就是从程序员角度来看, 各种不同工艺的储备器在规律上是一个整体. 1

19、6.请说明一次重叠中通用寄存器组相关的处理方法. 第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 处理方法有推后读和设置相关通路得分 四 运算题：（30 分,每题 6 分）评分人1. 设一台模型机有7 条指令,其使用频度为：使用频度指令使用频度 | 指令I1 0.03 | I4 0.05 I2 0.03 | I5 0.15 I3 0.04 | I6 0.3 | I7 0.4 2. 设有两个向量C和 D,各有 4 个元素,在图中的静态双功能流水线上工作；其中,1-2-3-5组成加法流水线,1-4-5 组成乘法流水线；设每个流水线所经过的时间均为 t ,而且流水线的输出结

20、果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中,其 推迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽视不计；求：该流水线的实际吞吐率 TP 和 效率 ； 5 4 3 2 1 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 时间t 实际吞吐率 TP=7/ （15 t ） =32% 3. 在一个 5 段的流水线处理机上需经 示；9 拍才能完成一个任务,其预约表如下表所1 分别写出推迟禁止表F、初始冲突向量C；2 画出流水线状态转移图；3 求出最小平均推迟、调度正

21、确方案；分别写出推迟禁止表 F = 1, 5, 6, 8, 初始冲突向量 C = 1 0 1 1 0 0 0 1 , 流水线状态转移图最小平均推迟 : 3.5 拍 调度正确方案（,）4. 如机器共有 5 级中断,中断响应优先次序为 l 234 5,现要求其实际的中断处理次序为 l 4 523；1 设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位 令“1” 对应于屏蔽,“ 0” 对应于开放 ；2 如在运行用户程序时,同时显现第 4、2 级中断恳求,而在处理第 2 级中断未完成 时,又同时显现第 l 、3、5 级中断恳求,请画出此程序运行过程示意图；中断处理程 中断级屏蔽位序级别名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5 5. 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 5 0 1 1 0 0 运算多级立方体互连网络；见图 N=8 多级立方体互连网络,求当输入端级掌握信名师归纳总结 号为 S2S1S0=010时,输入端为0 1 2 3 4 5 6 7 时,输出端为： 23016745 ；第 10 页,共 10 页- - - - - - -