计算机体系结构试题及答案
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)2．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)3．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;(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。
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。
For personal use only in study and research; not for commercial use4、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。
(完整版)计算机系统结构考试题目及参考答案
一：名词解释1：虚拟机：由软件实现的机器。
2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟周期数。
3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。
5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。
相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。
局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。
6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的指令，来提高操作系统效率的计算机。
RISC：即精简指令系统计算机，指在系统中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。
7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。
8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件，按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。
9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。
10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。
11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。
12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。
[由于主存中的块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。
这时，需要被迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。
]二：选择题1，直接执行微指令的是（C）A 汇编程序B 编译程序C 硬件D微指令程序2，对汇编语言程序员不透明的是（C）A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的A运算器B控制器C存储器 D I/O设备4，计算机系统结构的角度的结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（C ）A 计算机软件所要完成的功能B 计算机硬件的全部组成C 编程要用到的硬件组织D计算机各部分硬件的实现5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ）A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言C 模拟D仿真6，利用时间重叠原理，实现并行处理的是（A）A流水处理机B多处理机 C 阵列处理机D集群系统7，多处理机实现的并行主要是（B）A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行8计算机系统结构不包括（B）A信息保护B存储速度C数据表示D机器工作状态9，不需要编址的数据存储空间（D ）A CPU通用寄存器B 主存储器C I/O寄存器D堆栈10，RISC执行程序的速度比CISC 快的原因是（C）A RISC指令系统中条数较少B 程序在RISC编译生成的目标程序较短C RISC指令平均执行周期数较少D RISC中只允许LOAD和STORE指令存储11，程序员在编写程序时，使用的访存地址是（B）A主存地址B逻辑地址C物理地址D有效地址12，虚拟存储器主要是为了（A）A扩大存储器系统容量B提高存储器系统速度C扩大存储器系统容量和提高存储器系统速度D便于程序的访存操作13，与全相联映像相比，组相联映像的优点是（B）A目录表小B块冲突概率低C命中率高D主存利用率高14，输入输出数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是（C ）A程序控制方式B中断 C DMA方式D上述三种方式15，在配置了通道的计算机系统中，用户程序需要输入输出时引起的中断是（A）A访管中断 B I/O中断C程序性中断D外部中断16，当计算机系统通过执行通道程序，完成输入输出工作时，执行通道程序的是（B）A CPUB 通道C CPU和通道D指定的外设三：填空1，常见的计算机系统结构的分类法有两种：Flynn分类法，冯氏分类法冯氏分类法是根据系统的最大并行度对计算机系统结构进行分类，大多数的位并行的单处理机属于字串位并的处理机方式2，由软件实现的机器称为：虚拟机3，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。
计算机系统结构基本习题和答案
计算机系统结构基本习题和答案计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。
4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。
6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。
7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
8、微指令由（硬件）直接执行。
9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。
10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。
以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。
（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。
11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。
12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。
它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。
计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。
14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。
15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
计算机体系结构复习题(有答案)
《体系结构复习题》一、选择题（15分）1．计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）A.汇编语言机器级---操作系统机器级---高级语言机器级B.微程序机器级---传统机器语言机器级---汇编语言机器级C.传统机器语言机器级---高级语言机器级---汇编语言机器级D. 汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级2．对系统程序员不透明的是（）A.Cache 存储器B.系列几各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器3．在计算机系统设计中，比较好的方法是（）A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计4．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真5．堆栈型机器比通用寄存器型机器优越的是（）A.支持先进先出类接替算法的求解B.能更好地支持向量的运算C.支持由逆波兰表达式将高级语言多元赋值语句直接编译生成堆栈指令程序D.能优化存储器的空间利用率6．浮点数尾数基值 r m=8,尾数数值部分长 6 位，可表示的规格化最小正尾数为（）A.0.5B.0.25C.0.125D.1/647．在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（）A.截断法B.舍入法C.恒置“1”法D.ROM 查表法8．ILLIAC Ⅳ是一种（）A.流水线处理机B.指令重叠处理机C.阵列处理机D.多处理机9．能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（）A.MISDB.SIMDC.MIMDD.SISD10．非线性流水线是指（）A.一次运算中使用流水线中多个功能段B.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段C. 流水线中的某些功能段在各次运算中的作用不同D. 流水线中的各个功能段在各种运算中有不同的组合11．流水机器对全局性的相关处理不包括（）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12．外部设备打印机适合于连接（）A.数组多路通道或选择通道B.字节多路通道或选择通道C.选择通道D.任意一种通道13．虚拟存储器常用的地址映像方式是（）A.全相联B.段相联C.组相联D.直接14．下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的是（）A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随贮存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率15．Cache 存储器常用的地址映像方式是（）A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象16．对系统结构透明的是（）A.字符行运算指令B.主存地址寄存器C.虚拟存储器D.VLSI 技术17．汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经（）来实现的。
计算机系统结构试题及答案(四)
计算机系统结构试题及答案一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选或复选）1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。
2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。
3.（冯•诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数据一同存储在存储器里。
4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。
5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。
6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。
7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。
8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。
9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。
10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、中规模集成电路）作为电子器件。
11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超大规模集成电路）作为电子器件。
12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、LRU算法、随机替换）。
13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。
14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。
15.Cache由高速的（SRAM）组成。
16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加工）。
17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式）反映了时序信号的定时方式。
18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。
19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控制方式）。
计算机体系结构习题答案
一、（5分）计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？请简要说明它们的含义。
答：（1）以经常性事件为重点。
在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。
（2）Amdahl 定律。
加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。
（3）CPU 性能公式。
执行一个程序所需的CPU 时间 = IC ×CPI ×T 。
（4）程序的局部性原理。
程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。
二、（15分）假设某应用程序中有4类操作，通过改进各类操作的功能部件，可（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？ 答：根据Amdahl 定律aff S n +-=)1(1，其中f 是可改进部分在总运行时间中所占比例，a 是可改进部分的加速比，可得4类操作均改进后，整个程序的加速比：11.77(1)n ii iS FF S =≈-+∑∑三、（5分）请简述指令之间数据冲突的类型。
答：指令之间的数据冲突有3种类型：真相关、反相关、输出相关。
真相关（数据依赖，有时候也称为数据相关）：考虑两条指令i 和j ，i 在j 的前面，指令k 在指令i 和指令j 之间。
如果下述条件之一成立，则称指令j 与指令i 真相关：（1）指令j 使用指令i 产生的结果（写后读）；（2）指令j 与指令k 真相关，而指令k 又与指令i 真相关。
（真相关的传递性） 反相关：考虑两条指令i 和j ，i 在j 的前面，如果指令j 所写的名与指令i 所读的寄存器名或存储地址相同，则称指令i 和j 发生了反相关。
（读后写）输出相关：考虑两条指令i 和j ，i 在j 的前面，如果指令j 和指令i 所写的寄存器名或存储地址相同，则称指令i 和j 发生了输出相关。
（写后写） 其中反相关和输出相关又合称名相关。
体系结构试题及答案
一．名词解释计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
同构型多处理机系统：由多个同类型或至少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同一作业中能并行执行的多个任务。
堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。
累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。
通用寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。
数据相关：考虑两条指令i和j，i在j的前面，如果下述条件之一成立，则称指令j与指令i数据相关：（1）指令j使用指令i产生的结果；（2）指令j与指令k数据相关，而指令k又与指令i数据相关。
定向：用来解决写后读冲突的。
在发生写后读相关的情况下，在计算结果尚未出来之前，后面等待使用该结果的指令并不见得是马上就要用该结果。
如果能够将该计算结果从其产生的地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免停顿。
向量处理机：指令级并行：简称ILP。
是指指令之间存在的一种并行性，利用它，计算机可以并行执行两条或两条以上的指令。
指令的动态调度：是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。
是由硬件在程序实际运行时实施的。
指令的静态调度：是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。
它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。
失效率：CPU访存时，在一级存储器中找不到所需信息的概率。
失效开销：CPU向二级存储器发出访问请求到把这个数据调入一级存储器所需的时间。
强制性失效：当第一次访问一个块时，该块不在Cache中，需要从下一级存储器中调入Cache，这就是强制性失效。
容量失效：如果程序在执行时，所需要的块不能全部调入Cache中，则当某些块被替换后又重新被访问，就会产生失效，这种失效就称作容量失效。
计算机组成原理与体系结构基础知识试题及
计算机组成原理与体系结构基础知识试题及解析计算机组成原理与体系结构基础知识试题及解析一、选择题1. 下面哪个不是计算机中的主要硬件组成部分？A. 中央处理器B. 内存C. 硬盘D. 显卡答案：D解析：显卡是计算机中的辅助硬件组成部分，用于处理图形输出。
而中央处理器、内存和硬盘是计算机的三大核心硬件组成部分。
2. 下面哪个不是计算机存储器的一种？A. 随机存取存储器（RAM）B. 只读存储器（ROM）C. 磁盘存储器D. 闪存存储器答案：C解析：磁盘存储器属于外部存储器，不属于计算机存储器的范畴。
计算机存储器主要包括RAM、ROM和闪存存储器。
3. 下面哪个不属于计算机指令的基本格式？A. 操作码+操作数B. 地址码+操作码C. 操作数+寄存器D. 机器码答案：B解析：计算机指令的基本格式通常为操作码+操作数。
其中操作码表示要执行的操作，操作数则是操作的对象。
地址码+操作码不符合常见的指令格式。
4. 下面哪个不属于计算机中的主要总线？A. 数据总线B. 地址总线C. 控制总线D. 系统总线答案：D解析：系统总线并非计算机中的主要总线，而是由数据总线、地址总线和控制总线组成的总线系统。
5. 下面哪个不是计算机系统中的输入设备？A. 键盘B. 鼠标C. 打印机D. 扫描仪答案：C解析：打印机是计算机系统中的输出设备，而键盘、鼠标和扫描仪属于输入设备。
二、填空题1. 操作系统负责管理计算机的资源，同时提供给用户一个__________的工作环境。
答案：友好2. 在计算机中，字长是指CPU一次能处理的二进制数据的位数，它也是计算机的__________。
答案：基本数据类型3. 计算机内存中保存的数据在计算机断电后会丢失，因此又称为__________。
答案：易失性存储器4. ALU（算术逻辑单元）是计算机中负责执行__________运算的部件。
答案：算术和逻辑5. 程序计数器是CPU中的一个寄存器，用来存储下一条指令的__________。
全国自考02325《计算机系统结构》历年真题试卷及答案 年份：202010
2020年10月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码02325)本试卷共3页，满分100分，考试时间150分钟。
考生答题注意事项：1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。
答在试卷上无效。
试卷空白处和背面均可作草稿纸。
2．第一部分为选择题。
必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。
3．第二部分为非选择题。
必须注明大、小题号，使用0.5毫米黑色字迹签字笔作答。
4．合理安排答题空间。
超出答题区域无效。
第一部分选择题一、单项选择题：本大题共10小题，每小题1分，共10分，在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的．请将其选出。
1.在多用户机器中，应用程序员不能使用的指令是（）。
A.“访管”指令B.“访存”指令C.“启动I/O”指令D.“算术运算”指令【试题答秦】C【试题解析】本题考查数据表示、寻址方式与指令系统-指令系统的设计和优化-指令系统设计的基本原则。
指令类型一般分为非特权型和特权型两类，其中非特权性可供应用程序员和系统程序员使用，包括算术逻辑运算、数据传送、浮点运算、字符串、十进制运算、控制转移等，特权型指令只供系统程序员使用，包括启动I/O、停机等待等。
故本题选C。
2、浮点数机器字长和尾数位数一定时，如果尾数基值rm增大，则运算中的精度损失和表示的精度分别会（）。
A.减少和降低B.增大和提高C.增大和降低D.减少和提高【试题答素】A【试题解析】本题考查数据表示、寻址方式与指令系统-数据表示-浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择。
rm越大，数在数轴上的分布越稀，数的表示精度自然就下降。
同时由于尾数基值rm取大后，对阶移位的机会和次数减少，又由于数的表示范围扩大，使尾数溢出需右移的机会也减少，故rm越大，尾数右移的机会越小，精度损失就越小。
故本题选A。
3、机器指令执行结果出现异常引起的中断是（）。
A.机器校验中断B.I/O 中断C.程序性中断D.外中断【试题答案】C【试题解析】本题考查存储、中断、总线与I/O系统-中断系统-中断系统的分类和等级。
《计算机系统结构》及参考答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1．页式虚拟存储器的地址变换对于 D 是透明的.A. 操作系统设计者B. 任何程序员C. 系统结构设计者D. 应用程序员2．以下各类中断中，属于自愿中断的是 C .A. 外部中断B. I/O中断C. 执行“访管”指令D. 机器校验中断3. 高速外部设备磁盘机适合连接于 C .4. 页式虚拟存储器页表的作用是 A .A. 反映虚页在主存的存储情况B. 仅反映虚页是否调入主存C. 反映主存实页与Cache的对应关系D. 反映虚页在辅存的存储情况5．软件和硬件的功能在逻辑上是 C 的.D.软件优于固件6. 计算机中最优化的操作码编码方法是 D .码码C.扩展操作码 D.哈夫曼编码7. 从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为四级 A .A．指令内部——指令之间——进程之间——程序之间B．指令之间——指令内部——进程之间——程序之间C．进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D．程序之间——进程之间——指令之间——指令内部8. 计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是 D .A．传统机器级B．高级语言机器C．应用语言机器级D．汇编语言机器级9.全相联地址映像是指 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10．对于同一系列机，必须保证软件能够 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11．设有16个处理单元的并行处理机系统, 采用共享主存的方式. 若同时存取16个数据, 为避免存储器访问冲突, 共享主存的多体数量应该为 C 才合理.A. 15B. 16C. 17D. 1912. 软件兼容的根本特征是 C .A. 向前兼容B. 向后兼容C. 向上兼容D. 向下兼容13.在下列机器中，能够实现软件兼容的机器是 B .A. 完全不同种类的机型B. 系统结构相同的机器C. 宿主机和目标机D. 虚拟机14．输入输出系统硬件的功能对 C 是透明的。
计算机体系结构复习题(有答案)
计算机体系结构习题(含答案)
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 m=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〔3〕最小尾数〔10〕最小负数〔4〕最大负尾数〔11〕浮点零〔5〕最大阶码〔12〕表数精度〔6〕最小阶码〔13〕表数效率〔7〕最大正数〔14〕能表示的规格化浮点数个数2．一台电脑系统要求浮点数的精度不低于10，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。
尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。
(1) 设计这种浮点数的格式(2) 计算〔1〕所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。
3．某处理机要求浮点数在正数区的积累误差不大于2-p-1，其中，p是浮点数的尾数长度。
(1) 选择合适的舍入方法。
(2) 确定警戒位位数。
(3) 计算在正数区的误差范围。
4．假设有A和B两种不同类型的处理机，A处理机中的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均为32位。
B处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令数由最多256条减少到不到64条。
如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。
对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A处理机和B处理机中所占用的存储空间大小〔包括指令和数据〕，从中得到什么启发？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。
计算机系统结构试题汇总(带答案)
______，调出有关处理该中断服务程序，准备运行。
19.设多体单字低位交叉的存贮器，单体容量为 I 的 m 个分体，其 Mj 的编址模式为 m×i+j,
其中 i=0,1,…，I-1;j=______，如 m=4,M2 体对应二进制地址码最低二位的状态为______。 20.自定义数据表示包括标志符数据表示和______两类，标志符应由编绎程序建立，对______
I1： RI←A1+A2 I2： R2←A3+A4 I3： R3←A5+A6 I4： R4←A7+A8 I5： R5←A9+A10 I6： R6←R1+n2 I7： R7←R3+R4 I8： R8←R5+R6 I9： F←R7+R8 这并不是唯一可能的计算方法。假设功能段的延迟为△t。 1．画出流水线时空图。(8 分) 2．计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。(每个 4 分，共 12 分)
6. 透明性：指一种本来存在的事物或属性，从某种角度看似乎不存在的现象。 7. LRU 算法：即近期最少使用算法，它选择近期最少访问的页面作为被替换的页面。 8．RISC：精简指令系统计算机，这种系统中，尽量简化指令功能，只保留那些功能简 单，能在一个节拍内执行完成指令，较复杂的功能用一段子程序来实现。 9．超标量处理机：通常把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。 10．流水线的链接技术：指一条指令的结果寄存器可能成为后继指令的操作数寄存器的 技术。
五、(10 分) 已知四个程序在三台计算机上的执行时间(s，秒)如下：
程序
执行时间(s，秒)
计算机 A
计算机 B
计算机 C
程序 1
1
10
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•输入输岀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•岀现瓶颈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、返回地址及现场的保存和恢复 9．中断的优先级由高到低的是A .程序性T I/O T机器校验B .外部T重新启动T程序性C. I/O T程序性T掉电 D .通路错T程序性T I/O T重新启动10．多端口存储器适合于连接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 •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。
计算机系统结构试题及答案
2009-2010学年度第一学期2007级《计算机系统结构》期末考试试卷（A）(闭卷）姓名：学号：专业：(注:①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上.）一、单项选择题(每小题3分，共30分）1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（）设想是不行的？【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令【B】将中断分级由原来的4级增加到5级【C】在CPU和主存之间增设Cache存贮器【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1"法，改为查表舍入法2.对计算机系统结构来说,不透明的是( ）。
【A】存储器采用交叉存取还是并行存取【B】CPU内部的数据通路的宽度是8位还是16位【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现3．一个平衡的计算机系统,应该是( ）。
【A】1MIPS的CPU速度【B】1MB的主存容量【C】1Mb/s的I/O吞吐率【D】A、B和C4、（）设计是现代计算机系统设计所采用的方法.【A】由上往下【B】由下往上【C】由中间开始【D】上下同时开始5．当今微型机中实现软件移植最好的方法是（）.【A】系列机【B】兼容机【C】仿真技术【D】统一高级语言6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是（）数据表示.【A】向量【B】堆栈【C】描述符【D】A和C7、采用整数边界存储技术，其主要目的是（）。
【A】节约主存空间【B】提高数据的访问速度【C】一个主存周期可取多条指令【D】一个主存周期至少可取到一条指令8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（ )。
【A】Huffman编码【B】等长编码【C】Huffman扩展编码【D】BCD码9、流水计算机中将指令Cache和数据Cache分开，主要是为了( ）.【A】提高存储系统的速度【B】增加主存容量【C】解决功能部件冲突【D】解决访存冲突10、当N=16时,能描述4组4元交换的函数是（ )。
【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3二、(10分）在采用通用寄存器指令集结构的计算机上得到了如下所示的数据:假若编译器优化后能去掉50％的ALU指令，但不能去掉其它三类指令。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机体系结构试题及答案1、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。
（c）假定两台计算机x、y；x比y快意思为：对于给定任务，x的响应时间比y少。
x的性能是y的几倍是指：响应时间x /响应时间y = n，响应时间与性能成反比。
16、大概率事件优先原则：（基本思想）对于大概率事件（最常见的事件），赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。
17、Amdahl定律：加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。
系统加速比=总执行时间（改进前）/总执行时间（改进后）= ……18、Amdahl定律推论：如果仅仅对计算机中的一部分做性能改进，则改进越多，系统获得的效果越小。
如果只针对整个任务的一部分进行优化，那么多获得的加速比不大于1 /（1-可改进比例）。
19、cpu性能：Cpu时间=总时钟周期数/时钟频率Cpi =总时钟周期数/ ic（cpi：平均每条指令的时钟周期数；ic：执行过程当中的指令条数。
）Cpu性能公式：总cpu时间= cpi × ic /时钟频率其中：cpi反映了计算机实现技术、计算机指令集的结构和计算机组织；Ic反映了计算机指令集的结构和编程技术；时钟频率：反映了计算机实现技术，生产工艺和计算机组织。
20、并行性：是指在同一时刻或是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同工作。
第二章1、根据cpu内部存储单元类型对指令集结构进行分类，一般可分为堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构。
2、通用寄存器型指令集机进一步细分为3种类型：寄存器-寄存器型（R-R）、寄存器-存储器型（R-M）、存储器-寄存器型。
3、寻址方式：（1）寄存器寻址：例：ADD R4, R3 含义：Regs[R4]<-Regs[R4]+Regs[R3]（2）立即值寻址：例：ADD R4,＃3含义：Regs[R4]<-Regs[R4]+3（3）偏移寻址：例：ADD R4, 100(R1)含义：Regs[R4]+Mem[100+Regs[R1]]（4）寄存器间接寻址：例：ADD R4, (R1)含义：Regs[R4]<-Regs[R4]+Mem[Regs[R1]]（5）索引寻址：例：ADD R3, (R1+R2)含义：Regs[R3]<-Regs[R3]+Mem[Regs[R1]+Regs[R2]]（6）直接寻址或绝对寻址：例：ADD R1, (1001)含义：Regs[R1]<-Regs[R1]+Mem[1001]（7）存储器间接寻址：例：ADD R1,a(R3)含义：Regs[R1]<-Regs[R1]+Mem[Mem[Regs[R3]]]（8）自增寻址：例：ADD R1, (R2)+含义：Regs[R1]<-Regs[R1]+Mem[Regs（9）自减寻址（10）缩放寻址4、指令集结构的功能设计：指令集结构中操作的分类操作类型实例（1）算术与逻辑运算整数的算术和逻辑运算：加、减、与、或等（2）数据传输LOAD/STORE（3）控制分支、跳转、过程调用和返回、自陷等（4）系统操作系统调用、虚拟存储器管理。
（5）浮点浮点加、减等操作（6）十进制十进制加、十进制乘、十进制到字符的转换（7）字符串字符串移动、比较（8）图形像素操作，压缩操作5、复杂指令机（CISC）：是指强化指令功能，实现软件功能向硬件功能转移，基于这种指令集结构而设计实现的计算机系统。
CISC指令集存在的缺点：（1）在这种指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。
（2）CISC指令集结构的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。
（3）CISC指令集结构的复杂性给VLSI设计带来了很大负担，不利于单片集成。
（4）在CISC指令集结构中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。
（5）在CISC指令集结构中，由于各条指令功能的不均衡，不利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。
6、20世纪80年代发展起来的精简指令集计算机：其目的是尽可能地降低指令集结构的复杂性，以达到简化实现，提高性能的目的，也是当今指令集结构功能设计的一个主要趋势。
其设计时遵循的原则：（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。
（2）每条指令的功能尽可能简单，并在一个机器周期内完成。
（3）所有指令长度均相同。
（4）只有LOAD和STORE操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。
（5）以简单有效的方式支持高级语言。
7、操作数类型：整数（定点）、浮点、十进制、字符、字符串、向量、堆栈等。
8、操作数类型的表示有两种方法：（1）由操作码的编码指定。
（2）数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当运算。
9、操作数类型大小有：字节（8）、半字（16b）、单字（32b）、双字（64b）第三章1、流水线技术：是指将一个重复的时序过程，分解为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。
2、流水线分类：（1）按功能的多少来分：单功能流水线、多功能流水线；（2）按同一时间内各段之间的连接方式来分：静态流水线、动态流水线（3）按流水线的级别来分：部件级流水线（运算操作流水线）、处理机级流水线（指令流水线）、处理机间流水线（宏流水线）（4）按各个流水段之间是否有反馈回路来分：线性流水线、非线性流水线（5）按数据表示分：标量流水处理机、向量流水处理机3、先行控制器处理机结构：包括三个独立的控制器和四个缓冲栈。
其中三个控制器为：存储控制器、指令控制器、运算控制器。
四个缓冲栈：先行指令缓冲栈、线性读数缓冲栈、现行操作栈，后行写数栈。
4、吞吐率：是指单位时间内流水线所完成的任务数或输出结果的数量。
TP = n / Tk实际吞吐率小于最大吞吐率Tk = (k+n-1)△t5、加速比：是指流水线的速度与等功能非流水线的速度之比（s）；效率：是指流水线的设备利用率（E）。
6、若流水线各段的时间相等：吞吐率：TP=n/(k+n-1)△t TPmax=1/△t若各段执行时间不相等时，完成几个任务：TP=n /(∑ti + (n-1)max(△t1,△t2…△tk)7、加速比和使用效率的关系：E = s/m或S = mE8、效率和吞吐率的关系：E = TP△t0或TP = E/△t11、效率：E = n个任务占用的时空区/ k个流水段的总的时空区= T0 / K·TkE = n/(k+n-1) S = k·n /(k+n-1) TP = n / (k+n-1)△t12、单功能流水栈：是指只能完成一种固定功能的流水栈。
13、多功能流水栈：流水栈的各段通过不同连接实现不同功能。
14、非线性流水线调度：任务时要找出一个最小的循环周期，按照个周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高。
15、非线性流水线：某些流水段之间有反馈回路或前馈回路。
16、启动距离：连续输入连个任务之间的时间间隔。
17、流水线冲突：几个任务争用同一个流水段。
18、禁止向量：预约表中每一行任意两个“x”之间距离的集合。
19、冲突向量：C = (Cm·Cm-1·…·C2·C1)其中m时禁止向量中的最大值20、数据相关：在执行本条指令的过程中，如果用到的指令、操作数、变量等是前面指令的执行结果，这种相关称为数据相关。
21、控制相关：由条件分支指令、转子程序指令、中断等引起的相关。
22、三种数据相关：限度后写相关、先写后读相关、写写相关。
第四章1、指令级并行：当指令之间不存在相关时，它们在流水线中时可以重叠起来并行执行的，这种指令序列中存在的潜在并行性称为指令级并行。
2、在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、循环展开技术和换名技术。
第五章（存储系统）1、存储系统定义：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。
这个存储器系统对应用程序员时透明的，并且，以应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近最快的那个存储器，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。
2、存储系统分为两类：（1）Cache存储系统：由Cache与主存储器构成，目的是提高存储器速度。
（2）虚拟存储系统：由主存储器和硬盘构成，目的是扩大存储器容量。
3、存储系统的价格：C =（C1S1+C2S2）/（S1+S2）4、存储系统的速度：表示方法：访问周期、存取周期、存储周期、存取时间等。
5、命中率定义：在M1存储器中访问到的概率u = N1 / (N1+N2) N1是对存储器M1的访问次数，N2是对M2存储器的访问次数。