计算机系统结构期末考试题目

第一章：

1.计算机系统结构的定义

答：由程序设计者看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。

2.透明性概念

答：在计算机技术中，一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称为透明性现象。

3.兼容性向后兼容

兼容性：同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器，可获得相同的结果，差别只在于不同的运行时间。

向后兼容：按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序，不加修改就能运行于在它之后投入市场的机器。

4.Amdahl定律

答：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。

5.CPI

答：每条指令的平均时钟周期数。

6.MIPS

答：每秒百万条指令数！MIPS=时钟频率/(CPI*10^6)

7.MFLOPS

答：每秒百万次浮点操作次数。MFLOPS=程序中的浮点操作次数/(执行时间*10^6)

8.命中率的概念

答：

9.Flynn分类法是按指令流和数据流的多倍性特征进行计算机系统结构的划分

答：①单指令流单数据流SISD ②单指令流多数据流SIMD ③多指令流单数据流MISD（实际不存在）④多指令流多数据流MIMD

10.计算机系统设计的定量原理（四个）

答：①加快经常性事件的速度②Amdahl定律③CPU性能公式④访问的局部性原理11.CPI和加速比的计算

答：CPI=CPU时钟周期数/IC

CPU时间=CPU时钟周期数/频率

CPU时间=CPU时钟周期*时钟周期长

加速比=（采用改进措施后的性能）/（没有采用改进措施前的性能）

=(没有采用改进措施前执行某任务的时间)/(采用改进措施后执行某任务的时间)

12.软硬件实现的特点

硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少

软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多

13.系统评价的标准

①运算速度②存储器系统③其他性能④成本标准

第二章指令系统

1.数据表示和数据类型

答：数据表示是计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的数据类型。

2.浮点数和定点数的区别是浮点数的小数点可以不是固定的

3.浮点数的表示方式，物理空间可以划分为四个部分

答：m f尾数的符号位 ef阶码的符号位 e阶码的值 m尾数的值

4.评价浮点数表示性能的三个指标

答：表数范围，表数精度，表数效率

5.浮点数舍入处理恒舍法恒置法

6.警戒位的设置

在规定的尾数字长之外，运算器中的累加器需要另外增加的长度称为警戒位

不设置警戒位，可能出现很大的误差。

7.数据描述符的数据表示方法和带标志符的数据表示方法的不同在于前者可以表示一组

数据

8.字节编址的存储器，字长为64位，每个字的最低三位二进制数值都为0，因此造成了

地址空间的浪费

9.零地址空间，对通用寄存器、主存和I/O设备分别进行编址，那么系统具有3个零地址

空间。

10.间址寻址和变址寻址的方式

①间接寻址方式与变址寻址方式的比较，目的相同：都是为了解决操作数地址的修改。

原则上，一种处理机中只需设置间址寻址方式与变址寻址方式中的任何一种即可，有些处理机两种寻址方式都设置

②主要优缺点比较：

(1)采用变址寻址方式编写的程序简单、易读。

(2)对于程序员，两种寻址方式的主要差别是：

间址寻址：间接地址在主存中，没有偏移量

变址寻址：基地址在变址寄存器中, 有偏移量

(3)实现的难易程度：间址寻址方式容易实现

(4)指令的执行速度：间址寻址方式慢

(5)对数组运算的支持：变址寻址方式比较好

11.指令系统中操作码的表示方式，三种，其中最节省存储空间的是哪种，各自的特点是什

么？

答：固定长操作码，Huffman编码，扩展编码

○1固定长度操作码：规整，便于编码；浪费信息量

○2Huffman编码法：节省内存空间；不规整，不便于编码

○3扩展编码法：使操作码的平均长度最短，信息的冗余量最小

12.地址码个数选择的结论是什么？

13.计算一段代码的访存次数、程序存储量和执行速度

14.基本指令系统有哪五类

答：数据传送类指令，运算类指令，程序控制类指令，输入输出指令，处理机控制和调试指令

15.CISC和RISC的特点和区别

①RISC的特点

(1)大多数指令在单周期内完成

(2)LOAD/STORE结构

(3)硬布线控制逻辑

(4)减少指令和寻址方式的种类

(5)固定的指令格式

(6)注重编译的优化

②CISC的特点

处理机的指令平均执行周期都在4以上，增强指令系统功能，简化了软件，硬件复杂了16.RISC思想的精华是减少指令平均执行周期

题2.16

第三章存储系统

1.存储系统的定义、性能指标

答：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，软件或者软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统。速度接近最快，容量接近最大的，价格接近最便宜的。

性能指标：存储容量，速度，价格

2.计算机存储系统的层次结构

答：1层：通用寄存器堆，2层：指令和数据缓冲栈，3层：Cache，4层：主存储器，5层：联机外部存储器，6层：脱机外部存储器

3.什么是频带平衡问题？解决它的三个主要方法是什么？

答：存储器的访问速度能不能跟得上系统的需求，是影响整个计算机性能的极为重要的关键问题，这就是存储器的频带平衡问题。

解决方法：1，多个存储器并行工作，2设置各种缓冲存储器，3，采用存储系统，特别是Cache存储系统。

4.高位交叉访问和低位交叉访问的目的是什么？

答：高位交叉访问：用来扩大存储器的容量。低位交叉访问：提高存储器的访问速度。

5.地位交叉访问如何实现快速存取。

分时启动

6.采用地位交叉访问，如何实现无访问冲突？

答：把主存储器的存储体个数设置为质数个

7.虚拟存储系统由主存和虚拟存储器构成

8.虚拟存储系统分为段式、页式和段页式，各自的特点是什么？

答：段式的优点：程序的模块化性能好，便于程序和数据的共享，缺点：地址变换所花费的时间比较长，主存储器的利用率比较低。

页式的优点：主存储器的利用率比较高，页表相对比较简单，地址映像和变换速度比较快。缺点：程序的模块化性能不好，页表很长，占空间。

段页式优点：模块化性能好，利用率高，管理容易。

9.通过什么表格进行地址映像和变换

段表，页表，段页表

10.快慢表怎样实现二级存储系统