计算机系统结构复习题(含参考答案)

02325计算机系统结构复习题
一、单项选择题
1．多处理机上两个程序段之间同时有先读后写和先写后读两种数据相关，则（C ）A．交换串行B．不能并行执行
C．必须并行执行D．顺序串行
2．输入输出系统硬件的功能对下面哪一类人员是透明的（A）A．应用程序员B．操作系统程序员
C．机器语言程序设计员D．系统结构设计人员
3．输入流水线的指令既无局部性相关也没有全局性相关，则（ B ）A．出现瓶颈B．可获得高的吞吐率和效率
C．可靠性提高D．流水线的效率和吞吐率恶化
4．相对较好的处理浮点数尾数的下溢的方法是（ D ）
A．舍入法B．恒置1法
C．截断法D．查表舍入法
5．以下属于操作级并行SIMD计算机的是（ A ）A．阵列处理机B．多处理机
C．超标量处理机D．超流水线处理机
6．数据表示的含义是（ C ）A．程序中的数据格式B．数据结构
C．硬件能直接识别引用的数据类型D．数据类型
7．下面不是流水机器全局相关的处理方法的是（ B ）A．采取延迟转移B．堆栈法
C．猜测法D．加快短循环程序的处理
8．面向堆栈的寻址（ D ）
A．能更好地支持向量的运算
B．比面向寄存器的寻址访问速度快
C．能更好地支持矩阵运算
D．有利于子程序嵌套、递归调用参数、返回地址与现场的保存和恢复
9．中断的优先级由高到低的是（ D ）A．程序性→I/O→机器校验B．外部→重新启动→程序性
C．I/O→程序性→掉电D．通路错→程序性→I/O→重新启动
10．多端口存储器适合于连接（ C ）A．机数很多的多处理机B．机数可变的多处理机
C．紧耦合多处理机D．松耦合多处理机
11．关于归约机的描述正确的是（ B ）A．归约机不是基于数据流的计算模型
B．归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求
C．归约机不是以函数式语言为机器语言
D．归约机采是Von Neumann型计算机
12．关于静态流水线的描述正确的是（ A ）
A．某一时间内各段只能按一种功能联接流水的多功能流水线
B．功能固定的流水线
C．各段之间的连接是固定不变
D．某一时间内可执行多种功能
13．多处理机机间互连采用总线形式的优点是（ A ）
A．结构简单、造价低、可扩充性好B．适用于处理机机数较多的场合
C．系统增减模块不方便D．没有访问公用总线的冲突
14．位片处理是指计算机采用___________方式对数据进行处理。

（C）A．字并位并B．字串位并
C．字并位串D．字串位串
15．在主存—Cache地址变换过程中块冲突率最低的是（ B ）A．直接映像与其变换B．全相联映像和变换
C．组相联映像与其变换D．都不是
16．关于页面替换算法描述正确的是（ D ）
A．FIFO能正确反映程序的局部性B．FIFO不是根据过去使用情况预估未来
C．随机算法的主存命中率很高D．LRU能正确反映程序的局部性
17．计算机系统的层次结构由高到低分别为（ A ）
A．高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级
B．高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级
C．应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级
D．应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级
18．除了分布处理、MPP 和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流
水线计算机，阵列处理机，多处理机和（ D ）
A．计算机网络B．控制流计算机C．机群系统D．数据流计算机
19．在23×23Delta网络中需要2×2交叉开关模块个数为（ B ）A．6 B．12 C．24D．64
20．通道程序执行结束时引起的中断是（ A ）
A．I/O中断B．访管中断C．程序性中断D．外部中断
21．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
22．动态数据流机最突出的特点是使( C )
A.数据流令牌无标号
B.需要程序记数器来实现
C.令牌带上标号
D.同步由门(Latch)寄存器来实现
23．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
24．多处理机的各自独立型操作系统( D )
A.要求管理程序不必是可再入的
B.适合于紧耦合多处理机
C.工作负荷较平衡
D.有较高的可靠性
25．输入输出系统硬件的功能对__________是透明的。

( B )
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
26．“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
27．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.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置
D.组间可任意装入，组内是固定装入
28．__________属于MIMD系统结构。

( C )
A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理
B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令
C.松耦合多处理机和多计算机
D.阵列处理机
29．设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第( D )号处理机相联。

A.11
B.8
C.14
D.2
30．若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( A )
A.可获得高的吞吐率和效率
B.流水线的效率和吞吐率恶化
C.出现瓶颈
D.可靠性提高
31.“从中间开始”设计的“中间”目前多数在( A)
A.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间
B.传统机器语言机器级与微程序机器级之间
C.微程序机器级与汇编语言机器级之间
D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间
32.计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
C.BCD码
D.扩展操作码
33.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
34.以下不属于堆栈型替换算法的是( C )
A.近期最少使用算法
B.近期最久未用过算法
C.先进先出算法
D.页面失效频率算法
35.以下与虚拟存储器的等效访问速度无关的是( D )
A.页地址流
B.页面调度策略
C.主存的容量
D.辅存的容量
36.以下说法不正确的是（ D ）
A.线性流水线是单功能流水线
B.动态流水线是多功能流水线
C.静态流水线是多功能流水线
D.动态流水线只能是单功能流水线
37.流水处理机对全局性相关的处理不包括（ D ）
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
38.拓扑结构用多级立方体网络，二功能交换单元，级控制方式，这种网络称为（ B ）
A.Omega网络
B.交换网络
C.间接二进制n方体网络
D.数据变换网络
39.能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（ C ）
A.SIMD
B.MISD
C.MIMD
D.SISD
40.系统程序员不透明的应当是（ B ）
A.Cache存储器
B.虚拟存储器
C.指令缓冲寄存器
D.系列机各档不同的数据通路宽度
三、填空题
1．引起中断的各种事件称为__中断源___，中断源向中断系统发出请求中断的申请，称为___中断请求_____。

2．____逻辑地址____是程序员编程用的地址，___主存物理___是程序在主存中的实际地址。

3．输入输出系统包括输入输出设备、设备___控制器___与与输入输出操作有关的__硬、软__件。

5．多功能流水线指的是同一流水线的各个阶段之间可以有多种不同的_____连接方式____以实现多种不同的___运算和功能________。

6．集中式总线控制根据优先次序的不同可以有____串行连接_____、定时查询和___独立访问____三种不同方式。

7．页式虚拟存储器中，影响命中率的主要因素有页面大小__访问页地址流、替换算法_____和分配给该程序的__实页数_____。

8．解决重叠方式相关处理的两种基本方法是____推后分析___和设置___相关专用通路_____。

9．按流水处理的级别可分为___部件级________、处理机级和____系统级_______。

10．多处理机互联一般采用___总线形式___、环形互联、交叉开关或___多端口存储器__等几种形式。

11．衡量流水线处理机的性能主要是___吞吐率、加速比________和____效率_______。

12．输入输出系统的发展经历了3个阶段，相应对应于3种方式，即__程序控制I/O__，直
接存储器访问(DMA)与___I/O处理机方式________。

13．N个结点的混洗交换网络中，最远的两个入、出端的二进制编号是__全“0”__和_全“1”_，其最大距离为2n-1。

14．按弗林(Michael J.Flynn)的观点，计算机系统可分为___单指令流单数据流___单指令流多数据流、多指令流单数据流和__多指令流多数据流___四大类。

15．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___。

16．总线仲裁算法有：静态优先级算法、固定时间片算法、____动态优先级____算法和____先来先服务____算法。

17．与重叠机器一样，流水机器在遇到___转移________指令，尤其是____条件转移_______指令时，效率也会显著下降。

18．自定义数据表示包括____标志符_______数据表示和___数据描述符________两类。

19．在满足通道设计流量不低于设备工作时的最大流量时，为使微观上不丢失设备信息，可
以加设___一定容量的缓冲器________或动态提高响应的____优先级________来弥补。

20．流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程___再细分________和瓶颈子过程____重复设置多套瓶颈段_______两种。

四、简答题
1．简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系。

2．简述页式虚拟存储器中的页面失效和页面争用，并说明什么时候两者同时发生，什么时候两者不同时发生。

答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面失效。

当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其它虚页占用时，就会发生页面争用。

当分配给程序的内存区已被全部占用之后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。

反之，发生页面失效，并不会发生页面争用。

3．简述多处理机的基本特点
答：多处理机具有两台以上的处理机,在操作系统控制下通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通讯网络进行通讯.结构上多个处理机用多个指令部件分别控制,通过机间互连网
络通讯;算法上不只限于处理向量数组,还要实现更多通用算法中的并行;系统管理上要更
多地依靠软件手段,有效解决资源分配和管理,特别是任务分配,处理机调度,进程的同步和通讯等问题。

4．简述数据结构和机器的数据表示之间的关系
答：数据表示是数据结构的组成元素，数据结构要通过软件映像变换成计算机所具有的各种数据
表示来实现。

不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性上
不同。

数据结构和数据表示是软件和硬件之间的交界面。

5．简述采用RISC结构后可以带来的好处（P93）
答:采用RISC结构后可以带来的好处主要有以下几个方面：
（1）、简化指令系统设计，适合VLSI实现。

（2）、提高计算机的执行速度和效率。

（3）、降低设计成本，提高系统的可靠性。

（4）、可直接支持高级语言的实现，简化编译程序的设计。

6．简述在现代计算机系统中，中断系统的软硬件功能是怎样分配的？为什么这样分配？
答：中断响应的速度要求快，所以一般用硬件实现。

中断的处理过程比较多样化，有的可能
比较复杂，所以一般用软件来实现，但可以增加某些硬件支持。

在中断响应过程中，中断现
场的保存和恢复用硬件实现(只保存最重要、最基本通用的硬件状态)，以保证有较快的中断响应速度。

另一部分现场，需要根据中断处理要求保存的内容与中断的具体处理等用软件实
现，以提高灵活性。

7．简述为实现指令重叠解释所采取的办法并简单分析其特点。

答：为实现指令重叠解释所采取的办法主要有：
方法1：
让操作数和指令分别存放在两个独立编址且可同时访问的存储器中。

优点：有利于实现指令的保护。

缺点：主存总线控制复杂，软件设计麻烦。

方法2：
指令和操作数混存在多体交叉主存结构中，只要指令和操作数不在一个分体时就在一个
主存周期取得。

优点：实现上简单，开销少。

缺点：当指令和操作数在同一体时无法重叠。

方法3：
增设FIFO工作的指令缓冲寄存器。

当主存空闲时预取下几条指令到指缓。

优点：微操
作可分成分析指令和执行指令两部分。

缺点：数据相关问题。

8．简述标志符数据表示的主要优点。

答：(1)简化了指令系统和程序设计；(2)简化了编译程序；(3)便于实现一致性校验；(4)能由硬件自动变换数据类型；(5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。

9．简述控制驱动的控制流方式的特点?
答：控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递；指令的执行顺序隐含于控制流中，可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理，指令执行顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所支配。

10．对于采用级控制的三级立方体网络，当第i级(0<=i<=2)为直连状态时，不能实现哪些结点
之间的通信？为什么？
答：处理器编号二进制码P2 P i P0(0<=i<=2)
当第i级(0<=i<=2)为直连状态时,不能在P2 P i P0 的P i 取反的入、出端处理器之间通信，其
他的P j (j≠i)可以不变，可以变反。

五、综合题
1.有某模型机共有7条指令I1—I7，它们的使用频度分别为：0.40，0.25，0.20，0.05，0.04，
0.03，0.03。

(1)利用Huffman算法，给出Huffman编码和平均码长。

(2)给出Huffman扩展码编码。

解：利用Huffman 算法画出Huffman 树如下：
平均码长=
n
i i i l p 1
=2.25
表操作码的Huffman 码与扩展操作码的编码
指令频度（Pi ）操作码使用
Huffman 编码
OP 长度（Li ）利用Huffman 概念
的扩展操作码
OP 长度（Li ）I 1 0.40 0 1 0 0 2 I 2 0.25 1 0 2 0 1 2 I 3 0.20 1 1 0 3 1 0 2 I 4 0.05 1 1 1 0 0 5 1 1 0 0 4 I 5 0.04 1 1 1 0 1 5 1 1 0 1 4 I 6 0.03 1 1 1 1 0 5 1 1 1 0 4 I 7
0.03
1 1 1 1 1
5
1 1 1 1
4
3、设程序有T 个任务，在
A 、
B 两台处理机组成的多处理机上运行。

每个任务在
A 处理机上执
行的时间为
E ，在B 处理机上执行的时间为2E ，不考虑机间通讯时间，问如何分配任务，可使
系统总执行时间最短？总执行时间最短为多少？解：设A 处理机分配
x 个任务，B 处理机分配
T-x 个任务。

A 、B 两台处理机全部完成的总执行
时间应为：Max{xE,(T-x)*2E}。

有xE ≥(T-x)*2E ，得x ≥2T/3,任务数x 只能为整数，故有x=「2T/3」。

此时，其总执行时间
最短为x=「2T/3」E 。

0.03 I 7
0.03 0.04 0.05 0.20 0.25 I 5
I 4
I 3
I 2
I 6
I 1
0.40 0.06 1
0.60
0.35
0.15
0.09
1
1
1
1
1 1 0
0 0。