计算机体系结构复习计算题

合集下载

《计算机体系结构》练习题1

第 1 页学院姓名学号任课教师考场教室座位号……………………密…………封……………线……………以……………内……………答…………题……………无……………效………………………… 第一套练习题一、选择题（每小题2分，共20分） 1.计算机能自动连续工作的关键是（）。

A.存储程序的工作方式 B.以运算器为中心 C.以存储器为中心 D.采用Cache 、主存和辅存三级存储结构 2.某指令系统的指令字长为12位，每一地址码长4位，采用扩展操作码。

若指令系统只有8条二地址指令，则最多有（）条一地址指令。

A.32 B.64 C.128 D.256 3.CPU 从内存中获取的指令，是通过（）总线传送的。

A.地址数据 B.数据 C.控制 D.串行 4.加法器中第i 位的进位产生函数i G 为（）。

A.i i A B B.i i A B ⊕ C.1i i i A B C −⊕⊕ D.1()i i i A B C −⊕ 5.存储器的随机访问方式是指（）。

A.可随意访问存储器 B.按随机文件访问存储器 C.可对存储器进行读出与写入 D.可按地址随机地访问任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关 6.在对单管动态存储器进行读操作后，为保持存1的电容上电容量的稳定，因此，动态存储器随后应进行（）操作。

A.重写 B.刷新 C.防止电荷泄露 D.数据备份 7.在8088系统的I/O 控制方式中，数据传送期间不需要CPU 干预的是（）。

A.DMA 方式 B.中断方式 C.查询方式 D.无条件传送方式 8.8088CPU 工作在最小模式时，若包含IO/M =0，DT/R =0，WR=1,RD=0等几种主要时序信号控制的操作是（）。

A.对存储器进行读 B.对存储器进行写 C.对IO 进行读 D.对IO 进行写 9.8088系统中，若DS=C000H ，则当前DS 段可寻址的存储空间最大范围是（）。

计算机体系结构考试卷子及答案

1.某台主频为1GHz的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下:求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。

（10分）2.将计算机系统中某一功能的处理速度加快15倍，但该功能的处理时间仅占整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？3.如果某计算机系统有3个部件可以改进，则这3个部件进改进后达到的加速比分别为：S1=30，S2=20，S3=10。

（1）如果部件1和部件2改进前的执行之间占整个系统执行的时间比例都为30%，那么，部件3改进前的执行时间占整个系统执行时间的比例为多少，才能使3个部件都改进后的整个系统的加速比Sn达到10？（2）如果3个部件改进前执行时间占整个系统执行时间的比例分别是30%，30%和20%，那么，3个部件都改进后系统的加速比是多少？未改进部件执行时间在改进后的系统执行时间中占的比例是多少？（10分）4.假设某应用程序中有4类操作，通过改进，各操作获得不同的性能提高。

具体数据如下表所示:(1）改进后，各类操作的加速比分别是多少?(2）各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是多少?(3）4类操作均改进后，整个程序的加速比是多少?5.一台模型机的9条指令的使用频度如下：（10分）ADD（加）：26%SHR（右移）：2%SUB（减）：17%CLL（循环左移）：5%JOM（按页转移）：11%CLA（累加器清零）：15%STO（存）：2%STP（停机）：12%JMP（转移）：10%试设计这9条指令的Huffman编码的操作码表示以及其等长扩展操作码表示，并计算这两种表示的平均操作码长度。

6.有一个“Cache-主存”存储层次。

主存共分为8个块（0～7），Cache为4个块（0～3），采用直接映像方式。

（1）对于如下主存块地址流：0、2、6、1、3、7、0、1、4、5、4、6、0、7、2，如主存中内容一开始未装入Cache，请列出每次访问后Cache中各块的分配情况；（2）对于（1），指出既发生块失效又发生块争用的时刻；（3）对于（1），求出此期间的Cache命中率。

计算机体系结构基础知识试题及

计算机体系结构基础知识试题及答案解析一、选择题1. B2. A3. D4. C5. B6. C7. A8. D9. B 10. C二、填空题1. 互联网2. 中央处理器3. 存储器4. 输入/输出设备三、简答题1. 计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的逻辑结构和功能关系，即计算机的整体结构和组成方式。

2. CPU（中央处理器）是计算机体系结构的核心，它负责执行计算机的指令并控制计算机的运行。

3. 存储器是计算机中用于存储数据和程序的部件，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。

4. 输入/输出设备用于实现计算机与外部设备之间的数据交换，包括显示器、键盘、鼠标、打印机等。

四、论述题计算机体系结构是计算机科学中的重要组成部分，它对于计算机的设计和开发具有重要意义。

计算机体系结构的基本原理可以通过一系列试题来进行检测和考察。

下面是一套基础的计算机体系结构试题及其答案解析。

首先是选择题部分，这部分试题主要考察对计算机体系结构基础知识的理解和应用能力。

通过选择正确的答案来判断考生对相关知识的掌握情况。

根据试题解析，我们可以得出正确的答案和解释。

接下来是填空题部分，这部分试题主要考察考生对计算机体系结构相关术语的理解和记忆能力。

通过填写正确的术语来补全句子，从而测试考生对相关知识的熟悉程度。

最后是简答题部分，这部分试题通过提出开放式问题，要求考生对计算机体系结构的相关概念和原理进行简要的叙述。

考生需要用清晰、准确的语言来回答问题，展示自己对知识的理解和运用能力。

综上所述，计算机体系结构基础知识试题及答案解析是一套用于考察计算机科学学习者对计算机体系结构基本原理的掌握程度的试题。

通过做题和解析，考生可以检测自己的学习效果，并加深对相关知识的理解。

希望这套试题能为广大学习者提供帮助，推动计算机科学的进一步发展。

计算机体系结构试题及答案

计算机体系结构试题及答案一、简答题1、请你简述冯·诺依曼结构的工作原理。

指出：它的结构特点是什么？冯·诺依曼结构是指计算机采用存储程序的工作方式，包含五个部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、存储器（Memory）、输入/输出设备（I/O）、数据通路（Bus）。

它的工作原理是，程序从存储器中读取指令，指令分解成操作码和地址，控制单元根据操作码控制算术逻辑单元完成运算，然后将结果存储到存储器中或输出到I/O设备中。

其结构特点是：CPU与存储器采用同一总线，存储程序的方式，将数据和指令存储在同一存储器中，指令操作码和地址采用相同位数的二进制代码表示。

2、请你简述计算机的指令周期，以及每个阶段的作用。

指令周期是指计算机执行一条指令所经历的若干个阶段，一般包括取指令（Fetch）、指令译码（Decode）、执行指令（Execute）、存储结果（Write Back）四个阶段。

具体作用如下：取指令：从存储器中读取指令。

指令译码：对指令进行解析，确定指令的类型和操作数。

执行指令：根据指令类型和操作数进行相应的运算。

存储结果：将执行结果存储到指定的地址中，或者输出到I/O设备中。

3、请你简述计算机CPU的主要组成部分及其作用。

计算机CPU包含三个主要组成部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组。

具体作用如下：算术逻辑单元（ALU）：执行算术和逻辑运算，例如加、减、乘、除、与、或、非等运算。

控制单元（CU）：控制计算机的运行，包括指令译码、节拍发生、中断处理、目标跳转等操作。

寄存器组：存储一些特殊的数据，例如程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、通用寄存器等。

4、请你简述计算机的系统总线及其作用。

计算机的系统总线是一种用于传送信息的共享通信通路，分为三类：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）、控制总线（Control Bus）。

其主要作用是实现各个组件之间的数据传输和控制信号传送，如CPU向存储器读写数据、I/O设备访问存储器等。

计算机系统结构考试计算题

计算机系统结构考试计算题3.12 有一指令流水线如下所示（1）求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；（2）该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。

对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？解：（1）2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T maxm1i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 2201T nTP 1pipeline-==45.45%1154400TP mtTP E m1i i≈=?=??=∑= （2）瓶颈在3、4段。

变成八级流水线（细分）850(ns)509850t 1)(n t T maxm1i i pipeline =?+?=?-+?=∑=)(ns 851T nTP 1pipeline-==58.82%17108400TP mtiTP E m1i ≈=?=??=∑= ? 重复设置部件出50ns 50ns 100ns 200ns)(ns 851T nTP 1pipeline-==58.82%1710885010400E ≈=??=3.13有一个流水线由4段组成，其中每当流经第3段时，总要在该段循环一次，然后才能流到第4段。

如果每段经过一次所需要的时间都是，问：（1）当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生什么情况？（2）此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？（3）当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个任务时，其吞吐率提高多少？解：（1）会发生流水线阻塞情况。

第1个任务 S1 S2 S3 S3 S4第2个任务 S1 S2 stall S3 S3 S4第3个任务 S1 stall S2 stall S3 S3 S4第4个任务 S1 stall S2 stall S3 S3 S4（2）t ?t ?2123-13-24-14-2 4-3 4-41 23_1 3_2 4_1 4_2 4_3 4_4 1 11 12 2 223 3 334 4 445 5 55 6 6 667 7 778 8 9 9 1010 89108910 850ns时间段54.35%925045TP E 2310T nTp 23T 21TP pipelinepipeline max ≈=??=??==?=?=t t t t（3）重复设置部件t t=??==751410T nTP pipeline吞吐率提高倍数＝tt ??231075＝1.643.14 有一条静态多功能流水线由5段组成，加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第3段的时间为2△t ，其余各段的时间均为△t ，而且流水线的输出可以直接返回输入端或 )(41i i i B A +∏=段t14暂存于相应的流水寄存器中。

计算机体系结构期末考试题(A卷)

福建师大网络教育学院《计算机体系结构》期末复习题系别_________ 班级_________ 姓名__________ 学号__________一、填空题（每空1分）1.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、______计算机、_______计算机和_______计算机。

2. 改进之后的冯•诺依曼计算机的只要特点是__________。

3. 当前计算机系统中的存储系统是一个层次结构，其各层分别为__________。

4.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：__________、__________、__________。

5.虚拟存储器的三种管理方式是__________，__________和__________6.目前计算机中常用数据有__________，__________和__________三种类型。

7.通常可能出现的流水线的相关性有__________。

8.解决中断引起的流水线断流的方法有_______和________。

9.目前向量处理机的系统结构有两种：__________和__________。

10.通用计算机基本指令分为5类，它们分别是：__________。

11．执行指令x1=x2+x3；x4=x1-x5会引起__________类型的数据相关，执行指令x5=x4*x3；x4=x0+x6会引起__________类型的数据相关，执行指令x6=x1+x2；x6=x4*x5会引起__________类型的数据相关。

12．多计算机网络中，通常出现的4种通信模式是__________。

13.传统的冯•诺依曼计算机是以控制驱动方式工作，以数据驱动方式工作的典型计算机是_______，以需求驱动方式工作的典型计算机是_______，以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是_______。

二、名词解释（每题2分）1.计算机体系结构：2.系列机：3.模拟:4.程序的局部性原理:5.MIPS：6.高速缓冲存储器:7.虚拟存储器:8.快表:9.程序定位：10.延迟转移技术：11.窗口重叠技术：12.流水线技术：13.动态流水线：14.静态流水线：15.线性流水线：16.非线性流水线：17.流水线的吞吐率：18.超流水线计算机：19.向量的分段开采技术：20.基准测试程序：三、简答题（每题5分）1.什么是存储系统？2.简述全相联映象规则。

计算机体系结构复习题(有答案)

3
A.目录表法 B.比较对法 C.页表法 D.堆栈法 41．组相联映象、LRU 替换的 Cache 存储器，不影响 Cache 命中率的是（） A.增加 Cache 中的块数 B.增大组的大小 C.增大主存容量 D.增大块的大小 42．指令间的“一次重叠”是指（） A.“取指 k+1”与“分析 k” B.“分析 k+1”与“执行 k” C.“分析 k”与“执行 k+1” D.“取指 k+1”与“执行 k” 43．静态流水线是指（） A.只有一种功能的流水线 B.功能不能改变的流水线 C.同时只能完成一种功能的多功能流水线 D.可同时执行多种功能的流水线 44．在流水机器中，全局性相关是指（） A.先写后读相关 B.先读后写相关 C.指令相关 D.由转移指令引起的相关 45．多处理机中在先的程序段 1 中的指令 CA*B 和在后的程序段 2 中的指令 AD+E 之间存在（）。 A.RAW 数据相关 B.WAR 数据相关 C.RAR 数据相关 D.WAR 数据相关二、填空题（20 分） 1. 实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、_____________和______________。 2．从计算机处理数据的并行性看，由低到高的并行性等级，可有位串字串、位并字串、 _____________和______________。 3．从对执行程序或指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的控制流方式，由数据驱动的_____________流方式，按_____________驱动的规约方式等。 4 ．浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失 _____________ ，可表示数的精度变 _____________。 5．评价存储器性能的基本要求是大容量、_____________和_____________。 6 ． Cache 存储器是增加辅助 _____________ 件，使之速度接近于 Cache 的，容量是 _____________的。 7．设 T1 和 T2 为 CPU 访问到 M1 和 M2 中信息的时间，H 为命中 M1 的概率，则由 M1 和 M2 构成的二级存储层次的等效访问时间应等于_____________。 8．在 ILLIAC IV 阵列机上，实现 N 个元素的累加和，相对单处理机上的顺序相加，速度提高的最大比值只是_____________倍。 9．就本质而言，并行性包含着_________________和_________________的二重含义。 10．多处理机可用 FORK、JOIN 语句来管理进程的并行，其中，FORK 用于_____________ 新的进程，JOIN 用于_____________先前已并发的进程。 11. 系列机软件兼容必须做到_____________兼容，尽可能争取______________兼容。 12．从计算机执行程序的并行性看，由低到高的并行性等级可分为_____________、指令之间、任务或进程间和_____________间四级。 13．沿时间重叠技术途径发展的同构型多处理机系统的典型代表是_____________处理机；沿资源重复技术途径发展的同构型多处理机系统的典型代表是_____________处理机。 14．自定义数据表示又分为 _____________表示和_____________表示两类。

计算机体系结构试卷试题(答案全)

一填空题（每空1分，共30分）1、系列机是指具有相同的体系结构，但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。

2、存储程序计算机结构上的主要特点之一是以运算器为中心。

3、从计算机系统结构的多级层次结构可知，通常情况下，第1、2、3级用解释方法实现，第4或更高级用翻译方法实现。

4、对于最常见的事件，通常赋予它优先的处理权和资源使用权，这是计算机体系结构设计中的大概率事件优先原则。

5、容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128字节，每4块为一组，若主存容量为4096块，且以字编址，那么主存地址为 19 位，主存区号为 6 位。

6、可改进比例的值总是小于等于1 。

7、一般有两种策略来保存寄存器的内容,即：调用者保存和被调用者保存。

8、DLX指令集提供了立即数寻址、寄存器寻址、偏移寻址和寄存器间接寻址4种寻址方式。

9、对某流水线处理器测试时发现其存在结构冲突，通常可采用资源重复和流水化功能单元方法解决该问题。

10、编译器通过重新组织代码顺序消除暂停的技术被称为指令调度。

11、按照流水的级别可以把流水线分为部件级流水线、处理机级流水线和处理机间流水线。

12、为解决流水线使用非流水数据通路的寄存器引起冲突，在流水线设计中采用寄存器文件技术解决该问题。

13、Cache的替换算法常见的有 FIFO 、LRU 和随机法。

14、改进Cache性能的方法主要有降低失效率、减少失效开销和减少Cache命中时间。

15、减少流水线处理分支暂停时钟周期数的途径包括尽早判断分支转移是否成功和尽早计算出分支成功转移的PC值。

二、选择题（1—15题，每题1分，共15分）1、下面的指令中， A 不属于RISC处理器指令集。

Ａ.ADD R4,[1000] Ｂ.LD R3,(R4) Ｃ.SUB R4,R3 Ｄ.SD 0(R3),R42. 在其它部件性能保持不变的情况下，对CPU性能的不断改进并没有获得期望的结果，这主要是受到了 A 的影响。

计算机系统结构考试试题

计算机系统结构考试试题
1. 简答题
a. 请简要阐述计算机系统结构的定义及其重要性。

b. 解释什么是指令集体系结构（ISA），并举例说明不同的ISA 类型。

c. 论述冯·诺伊曼体系结构的特点以及对计算机发展的影响。

2. 计算题
a. 给定一个16位的寄存器，寄存器中保存的数值为56902，将其转换为二进制和八进制表示。

b. 设计一个具有4位地址总线和8位数据总线的存储系统，假设寻址方式为直接地址寻址，计算其寻址范围。

c. 若一个指令的操作码占8位，寄存器地址占3位，立即数占5位，计算其最大可表示的指令数量。

3. 综合题
请设计一个简单的微处理器，包括寄存器组、ALU和控制器。

然后给出一个简单的汇编语言程序，要求能够将两个寄存器中的数值相加并存储到第三个寄存器中。

4. 分析题
请分析Intel x86和ARM架构在计算机系统结构上的异同点，并
讨论其适用领域及性能表现。

5. 论述题
论述存储层次结构在计算机系统中的重要性，并详细说明主存、
缓存和辅存的功能和特点。

同时分析存储层次结构对计算机系统性能
的影响。

在考试中，学生需要结合所学知识，对以上试题进行回答和解答。

对于计算题部分，需要给出详细的计算过程和结果。

对于综合题和分
析题部分，需要清晰地阐述思路和实现方案。

最终的目的是检验学生
对计算机系统结构理论和实践的掌握程度，以及对计算机体系结构相
关概念的理解和应用能力。

希望学生能够在考试中发挥所长，充分展示自己的学习成果和能力。

祝各位同学取得优异的成绩！。

计算机体系结构期末复习题及答案.

第一题选择题1． SIMD是指（B）A、单指令流单数据流B、单指令流多数据流C、多指令流单数据流D、多指令流多数据流2．下列那种存储设备不需要编址？DA. 通用寄存器B. 主存储器C. 输入输出设备D. 堆栈3．按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（A）级机器语言。

A、传统机器语言机器B、操作系统机器C、汇编语言机器 D、高级语言机器4．早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。

但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：BA．数据表示范围小B．单个需要的计算时钟周期多C．编程困难D．存储单元的利用率很低7．下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？DA）随机页面替换算法B）先进先出替换算法C）最久没有使用算法D）最优替换算法9．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？CA. 固定长度编码B. 扩展编码法C. huffman编码法D. 以上编码都不是10．在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以（C）为中心。

A、存储器B、输入输出设备C、运算器D、控制器1.RISC 计算机的指令系统集类型是 ( C ) 。

A. 堆栈型B. 累加器型C. 寄存器—寄存器型D. 寄存器 - 存储器型2、相联存储器的访问方式是( D )。

A．先进先出顺序访问B．按地址访问C．无地址访问D．按内容访问3、假设—条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每—段分别只有—个部件可供使用，并且执行时间分别为Δt、2Δt和3Δt，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为( C )。

（假设“取指令”、“分析”和“执行”可重叠，并假设n足够大）A．6 nΔt B．2 nΔt C．3 nΔt D．nΔt6、下列计算机不属于RISC计算机的是（ C ）。

A．SUN：Ultra SPARCB．IBM：Power PC620C．IBM：PC/XTD．DEC：ALPHA211647、哪一点不是RISC的特点？（ D ）A. 减少指令的平均执行周期数B. 重视编译优化技术C. 减少指令和寻址方式的种类D. 增加指令的功能8、哪种兼容方式对系列机来说是必须要求做到的？（ B ）A. 向前兼容B. 向后兼容C. 向上兼容D. 向下兼容9、在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是( D )。

计算机体系结构复习题(终极版)

3、指令Add R2 , 500(R0)是什么的寻址方式？答：寻址方式是偏移寻址； 4、指令Add R7 , (R3)是什么的寻址方式？答：寻址方式是：寄存器间接寻址。 5、指令Add R9 , (R7 + R6)是什么的寻址方式？答：寻址方式是：索引寻址； 6、指令Add R1 , (1001)是什么的寻址方式？答：寻址方式是：直接寻址。

4、计算机系统设计的量化设计原则有哪些？说出它们的含义？答：加速经常性事件的原则：对经常发生的情况采用优化方法的原则进行选择，以得到更多的总体上的改进。 Amdahl定律：加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。 CPU性能公式：执行一个程序所需的CPU时间， CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间程序的局部性原理：程序执行时所访问的80%是程序代码的20%的部分。
6
7
8
9 A B
1 0 11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 C D A× B C× D
时间
输入
A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4
TP
7 18 t
S
36 t 18 t
2
E
4 6 3 4 8 18
0 . 25
（3）计算性能
流水线的加速比为
S
Ts T
k
效率：流水线中的设备实际使用时间与整个运行时间的比值，即流水线设备的利用率。

当流水线各段时间相等时，流水线的效率与吞吐率成正比。 E=TP△t

计算机体系结构习题(含答案),DOC

第2章课后习题1、尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值r=16，阶码基值r e=2。

对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下m数据（对于前11项，还要写出16进值编码）。

（1）最大尾数（8）最小正数（2）最小正尾数（9）最大负数5．一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。

(1)要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。

(2)设计8字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于±127。

请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。

6．某处理机的指令字长为16位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令3类，并假设每个地址字段的长度均为6位。

(1)如果双地址指令有15条，单地址指令和零地址指令的条数基本相同，问单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这3类指令分配操作码。

(2)如果要求3类指令的比例大致为1：9：9，问双地址指令、单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这3类指令分配操作码。

10．有研究人员指出，如果在采用通用寄存器结构的计算机里加入寄存器-存储器寻址方式可能提高计算机效率。

做法是用：ADDR2,0(Rb)代替指令序列LOADR1,0(Rb)ADDR2,R2,R1假定使用新的指令能使时钟周期增加10%，并且假定只对时钟产生影响，而不影响CPI那么：(1)采用新的指令，要达到与原来同样的性能需要去掉的load操作所占的百分比？(假定load指令占总指令的22.8%)(2)举出一种多指令序列，该序列不能使用上述的寄存器-存储器寻址方式。

即使得loadR1后面紧接着执行对R1的操作（该操作可以是任意某一操作码），但这一指令序列不能被一条指令（假定存在这条指令）代替。

计算机系统结构复习题

1【简答题】传统的存储程序计算机的主要特征是什么？存在的主要问题是什么？目前计算机系统是如何改进的？正确答案：解：主要特征：(1)机器以运算器为中心；(2)采用存储程序原理；(3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间；(4)控制流由指令流产生；(5)指令由操作码和地址码组成；(6)数据以二进制编码表示，采用二进制运算。

主要问题和改进：(1)问题：以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾，影响运算器效率发挥。

改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。

(2)问题：数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。

改进：通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序。

(3)问题：访问存储器次数较多影响计算机系统性能。

改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器，在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。

(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行。

改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。

(5)问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难；计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够。

改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能，RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式，如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。

2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案：(1)寄存器的访问速度比存储器快很多；(2)对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。

在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。

计算机体系结构试题及答案

计算机体系结构试题及答案12008年01月23日22:211、计算机高性能发展受益于：(1)电路技术的发展；(2)计算机体系结构技术的发展。

2、层次结构：计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。

第六级：应用语言虚拟机-> 第五级：高级语言虚拟机-> 第四级：汇编语言虚拟机-> 第三级：操作系统虚拟机-> 第二级：机器语言(传统机器级) ->第一级：微程序机器级。

3、计算机体系结构：程序员所看到的计算机的属性，即概括性结构与功能特性。

4、透明性：在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。

5、Amdahl提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。

6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定，也就是指令集的设计，该界面之上由软件的功能实现，界面之下由硬件和固件的功能来实现。

7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现；计算机实现是计算机系统的物理实现。

8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系？答：一种体系结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系结构包括对组织与实现的研究。

9、系列机：是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。

10、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各机器，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。

11、兼容机：不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。

12、向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。

13、当今计算机领域市场可划分为：服务器、桌面系统、嵌入式计算三大领域。

14、摩尔定律：集成电路密度大约每两年翻一番。

15、定量分析技术基础（1）性能的评测：（a）响应时间：从事件开始到结束之间的时间；计算机完成某一任务所花费的全部时间。

（b）流量：单位时间内所完成的工作量。

计算机体系结构模拟试卷整理版精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版模拟卷一、选择题（每小题2分，共20分）1.最早的冯·诺依曼结构的计算机是以（）为中心的。

A.运算器B.控制器C.存储器D.I/O设备小结：1.计算机以运算器为中心。

2.在存储器中，指令和数据同等对待。

3.存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。

4.指令的执行是顺序的5.指令由操作码和地址码组成。

6.指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。

2.Amdahl提出的系统结构指的是（）级程序员所看到的计算机属性。

A.操作系统级B.高级语言C.机器语言（传统机器级）D.汇编语言3.计算机指令集的两个发展方向是RISC和（）。

A.ARMB.MIPSC.SIMDD.CISC4.从执行程序的角度看，并行性等级最低的是（）。

A．指令内部并行B．指令级并行C．线程级并行D．作业级并行小结：指令内部并行、指令级并行、线程级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行5.流水线的通过时间是指流水线中（）流出结果所需的时间。

A．流水线第一段B．流水线第二段C．第一个任务D．最后一个任务小结：排空时间：最后一个任务从进入流水线到流出结果所需的时间。

6.弗林(Michael J. Flynn)对计算机的分类中，MIMD指的是（）计算机。

A．单指令流单数据流B．单指令流多数据流C．多指令流单数据流D．多指令流多数据流7..因为分支指令引起的相关叫做（）相关。

A．数据B．结构C．控制D．循环8.基本的MIPS整数流水线中，访存地址的计算发生在流水线的第（）段。

A．1 B．2 C．3D．49.RISC执行程序的速度比CISC要快的原因是（）。

A.RISC的指令系统中指令条数较少B.程序在RISC上编译生成的目标程序较短。

C.RISC的指令平均执行周期数较少。

D.RISC只允许load和store指令访存。

10.通过编译器重新安排指令的执行顺序以减少流水的停顿方法，称之为( )。

计算机体系结构计算题复习

一种经典的表示运算速度的方MIPS(Million Instructions Per Second), GIPS, TIPS 其中: Fz 为处理机的工作主频CPI(Cycles Per Instruction)为每条指令所需的平均时钟周期数IPC(Instruction Per Cycle)为每个时钟周期平均执行的指令条数。

FzIPC CPI Fz10MIPS 6⨯==⨯=执行时间指令条数3. 等效指令速度：吉普森（Gibson ）法：加减法50％，乘法15％，除法5％，程序控制15％，其他15％静态指令使用频度：在程序中直接统计动态指令使用频度：在程序执行过程中统计∑=⨯=ni i i 1)Weight (T ime T 等效指令执行时间∑==ni i 1MIPS Weight 1MIPS 等效指令速度）（等效∑=⨯=ni i i 1Weight CPI CPI例：假设在一般程序中浮点开平方操作FPSQR 所占的比例为2％，它的CPI 为100；其他浮点操作FP 所占的比例为23％，它的CPI ＝4.0；其余75％指令的CPI ＝1.33，计算该处理机的等效CPI 。

如果FPSQR 操作的CPI 也为4.0，重新计算等效CPI1＝1002％＋423％＋ 1.3375％＝3.92 等效CPI2＝425％＋ 1.3375％＝2.00加速比：e ee n n S F F T T S +-==)1(10例：某部件的处理时间仅为整个运行时间的 40%，如果将该部件的处理速度加快到10倍，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？解：由题意可知：Fe=0.4, Se=10，根据Amdahl 定律，加速比为：56.164.01104.0)4.01(1==+-=n S例：一个程序共有5个页面组成，在程序执行过程中，页面地址流如下：P1，P2，P1，P5，P4，P1，P3，P4，P2，P4假设分配给这个程序的主存只有3个页面。

第2章计算机体系结构习题与答案

第二章习题（P69-70）一、复习题1. 简述冯？诺依曼原理，冯？诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯？诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。

这3条合称冯？诺依曼原理OgtiojDo冯？诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。

（P51-P54）r1fl4bu o2. 简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。

答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。

计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。

同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。

计算机实现，是计算机组成的物理实现，就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。

计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。

在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。

（P47-P48）28BoSAn03. 根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。

（P55）4简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC体系结构一般具有如下特点：(1) 精简指令系统。

可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令；hJslBtfo(2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种；(3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长；(4)单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。