计算机系统结构试题及答案(二)

计算机系统结构试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共20分）1．以下正确的是（）。

A）机箱是计算机的外特性，属系统结构的研究范围B）集成电路芯片的设计是计算机组成原理的研究范围C）加法器的设计是计算机实现的研究内容D）计算机性能评价是计算机系统结构的研究范围2．在流水线相关处理中，采用（）会产生“写-写”相关和“先读后写”相关。

A）猜测法B）顺序流动C）异步流动D）相关专用通路3．非线性流水线是指（）Ａ）存在分叉连接的流水线Ｂ）存在反向连接的流水线Ｃ）一个任务使用多个功能段的流水线Ｄ）动态连接的流水线4．网络直径与网络的（）有关A）度B）链路总数C）结点间通信经过的最多链路数D）通信延迟5．下列关于存储器的描述，哪个是正确的（）A）多体交叉存储器主要解决扩充容量问题B）Cache的功能全由硬件完成C）Cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于CacheD）“主存—外存”的存储层次是为了弥补主存速度的不足6．在单指令流多数据流计算机中各处理单元必须（）。

A）以同步方式在同一时间内执行不同的指令B）以同步方式在同一时间内执行相同的指令C）以异步方式在同一时间内执行相同的指令D）以异步方式在同一时间内执行不同的指令7．虚拟存储器地址变换是指（）。

A）多用户虚地址与实地址如何一一对应B）程序的逻辑地址变换成主存实地址C）程序执行时将虚地址变换成对应的实存地址D）指令的符号地址变换成二进制地址8．反映网络在理想通信模式下通信带宽的特性是（）A）度B）直径C）带宽总和D）等分带宽9．依据Michael J.Flynn提出的按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类，Illiac IV计算机属于（）A）SISD B）SIMD C）MISD D）MIMD10．全相联地址映象是指（）。

A）任何主存页都可装入Cache中任何页的位置B) 一个虚页只装进固定的主存实页位置C ) 组之间是固定的，而组内任何主存页可以装入任何Cache页位置D) 组间可任意装入，组内是固定装入二、名词解释题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）解释每小题所给名词的含义，若解释正确则给分，若解释错误则无分，若解释不准确或不全面，则酌情扣分。

1．目录表2．阻塞网络3. 写直达法4. 乱序流动5. 向量链接技术三、简答题（本大题共4小题，共25分）1.（5分）存储程序计算机(冯氏机)在系统结构上的主要特点是什么？2．（5分）在cache容量一定的情况下,增加cache中的块大小能否达到提高cache命中率的效果?为什么?3．（5分）解释数据相关（局部相关）与控制相关（全局相关）。

4．（10分）有哪几种向量处理方式？它们对向量处理机的结构要求有何不同？四、综合题（本大题共4小题，共35分）1. (5分)某计算机系统采用浮点运算部件后使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行一程序的整体性能提高到原来的10倍，试计算该程序中浮点操作所占的比例。

2．（5分）（1）使用终端标记法标出Ω网络(见下图)的从2号输入端到6号输出端网络连接以及从6号输入端到4号输出端从的网络连接。

（2）上题的网络连接之间是否会产生冲突？如有，请指出冲突所在。

3．(10分)有一个Cache 存储器，主存有8块(0-7)，Cache 有4块(0-3)，采用组相联映像，组内块数为2块。

采用LRU（近期最久未使用）替换算法。

(1)指出主存各块与Cache 各块之间的映像关系。

(2)某程序运行过程中，访存的主存块地址流为：2， 3， 4， 1， 0， 7， 5， 3， 6， 1， 5， 2， 3， 7， 1 说明该程序访存对Cache 的块位置的使用情况，计算Cache 命中率 。

4．（15分）有一条静态多功能流水线由5段组成（如下图所示），加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第2段的时间为2△t ，其余各段时间均为△t ，而且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水线寄存器中。

若在该流水线上计算 f ＝A 1*B 1 + A 2*B 2 + A 3*B 3 + A 4*B 4,（1）画出处理过程的时空图； （2）计算其吞吐率、加速比和效率；1 2 0 3 4 5 6 7输入端输出端（3）该流水线的瓶颈段是哪一段？可用哪几种方法消除该瓶颈？画出改进后的流水线。

计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A 卷）一 单选题：(10分，每题1分)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 )是透明的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控制单元的管理B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令C.松耦合多处理机和多计算机系统D.阵列处理机5、 多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ）A.可以并行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行6、 计算机使用的语言是（B ）A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关B.分属于计算机系统各个层次C.属于用以建立一个用户的应用环境D.属于符号化的机器指令7、 指令执行结果出现异常引起的中断是（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 存储器，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.猜测法 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、 计算机仿真用 微程序 解释，计算机模拟用 机器语言 解释二 填空题：（20分，每题2分）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: 分布式存储器和集中共享式。

4、按弗林的观点，计算机系统可分为 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、流水线消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。

7、具有相同“系统结构”（如指令系统相同）的计算机可以因为速度要求等因素的不同而采用计算机组成。

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互连网络多采用线交换，多处理机常采用包交换。

9、Cache存储器写操作时，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____。

三简答题：（40分，每题4分）1．计算机系统结构研究的是什么？软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定。

2．计算机组成和计算机实现有什么关系？计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现。

计算机实现指的是计算机组成的物理实现。

计算机组成和计算机实现关系密切, 有人将它们和称为计算机实现。

3．器件的发展对系统结构的影响？器件的发展改变了逻辑设计的传统方法。

器件的发展也使系统结构的“下移”速度加快。

器件的发展还促进了算法、语言和软件的发展。

4．解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪些解决方法?设置Cache, 采用并行主存系统5.简述设计RISC结构使用的基本技术。

(1)按设计RISC的一般原则来设计 (2)逻辑实现上采用硬联和微程序相结合 (3)设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口 (4)指令用流水和延迟转移 (5) 采用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7.请解释说明常用的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请求时,中断响应硬件中排队器所决定的响应次序. 处理次序是各个中断请求实际被处理完毕的顺序.9.请解释存储系统和存储体系的区别.存储系统是将多种不同工艺的存储器组织在一起, 但从逻辑上还不能成为一个整体. 而存储体系就是从程序员角度来看, 各种不同工艺的存储器在逻辑上是一个整体.10.请说明一次重叠中通用寄存器组相关的处理办法.处理办法有推后读和设置相关通路四计算题：（30分，每题6分）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平均码长。

等长码码长为４位，哈夫曼码平均码长为３.３８位，两种码长的扩展操作码的操作码平均码长为３.４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Δt，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，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。

求：该流水线的实际吞吐率TP和效率η。

54321t实际吞吐率TP=7/（15Δt）η=32%3. 在一个5段的流水线处理机上需经9拍才能完成一个任务，其预约表如下表所示。

(1)分别写出延迟禁止表F、初始冲突向量C；(2)画出流水线状态转移图；(3)求出最小平均延迟、调度最佳方案。

分别写出延迟禁止表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延迟: 3.5拍调度最佳方案（３，４）4. 如果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)请画出中断级屏蔽位表。

(2) 如果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。