04计算机系统结构简答题及答案【10套模拟试卷】
计算机系统结构填空与简答
第一章：1.计算机系统结构的定义，研究对象：计算机系统结构是知机器语言或编译程序设计者为了使其所编写的程序能在计算机上正确运行所必须了解和遵循的计算机属性，计算机属性包括概念性结构和功能特性。
主要研究软件，硬件和固件的功能分配，并确定软件和硬件的分界面。
2.计算机组成的定义，研究对象：也称计算机组织，是在明确计算机系统结构分配给硬件的功能与概念性结构之后，研究硬件系统各组成部分的内容构造和相互联系，以实现机器语言级指令的功能与特性。
其任务研究硬件子系统各部分的内容结构和相互联系，以实现机器指令级的各种功能和特性。
3.计算机实现的定义，研究对象：是计算机组成的物理实现。
侧重器件技术和微组装技术，其中器件技术在计算机实现技术中起主导作用。
4.系列机的特点：对于通常所说的由同一公司生产的系列机来说，不同系列机的系统结构可能不同，而同一系列机中不同型号的计算机则有相同的系统结构，同一系列内的不同型号计算机的组织形式的差别则属于计算机组成研究的问题。
简答：5.冯诺依曼：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。
6.Flynn分类：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 4.多指令流多数据流MIMDMIPS表示每秒百万条指令，用来衡量处理机定点运算的速度。
第三章1.数据表示和数据结构的定义，联系，并举例说明：数据表示是指处理机硬件能够直接识别和处理的数据表示方法，包括可以被指令系统直接调用的那些数据类型。
数据结构研究的是面向系统软件，应用领域所需要处理的各种数据类型，研究这些数据类型的逻辑结构和物理结构之间的关系，并给出相应的算法。
数据表示和数据结构都是数据类型的子集。
例如：定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量等2.（此可为简答）1.节省程序的存储空间2.指令字格式具有规整性，对相似的操作做相同规定3.指令格式的对称性4.指令的高效性。
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一、选择题（每题 2 分，共 40 分）1、以下关于计算机系统结构的说法中，错误的是（）A 计算机系统结构是指计算机系统的软、硬件的界面B 计算机系统结构是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配C 计算机系统结构是指计算机系统的概念性结构和功能特性D 计算机系统结构与计算机组成和计算机实现无关2、提高并行性的技术途径不包括（）A 时间重叠B 资源重复C 资源共享D 增加指令3、指令流水线中出现数据相关时，通常采用的解决办法不包括（）A 停顿B 分支预测C 数据旁路D 指令预取4、以下关于存储系统的说法中，正确的是（）A Cache 是为了弥补主存速度的不足B 虚拟存储器是为了扩大主存容量C 相联存储器是按地址访问的D 主存是按内容访问的5、以下关于中断的说法中，错误的是（）A 中断是指计算机在执行程序过程中，遇到突发事件而中断当前程序的执行B 中断响应的过程包括关中断、保存断点、识别中断源、保护现场等C 中断向量是中断服务程序的入口地址D 中断处理的过程包括恢复现场、开中断、返回原程序等6、以下关于总线的说法中，错误的是（）A 总线是连接计算机各部件的公共信息传输线B 总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线C 同步总线的传输效率高于异步总线D 总线的带宽等于总线的时钟频率乘以总线的宽度7、以下关于输入输出系统的说法中，正确的是（）A 程序查询方式的效率最高B 中断方式需要 CPU 不断查询设备状态C DMA 方式可以直接在内存和外设之间传输数据D 通道方式的功能比 DMA 方式强大8、以下关于多处理机系统的说法中，错误的是（）A 多处理机系统是指由两个或两个以上的处理机组成的计算机系统B 多处理机系统的并行性比单处理机系统高C 多处理机系统的通信方式包括共享存储器和消息传递D 多处理机系统的性能只取决于处理机的数量9、以下关于流水线的说法中，正确的是（）A 流水线的段数越多，流水线的效率越高B 流水线的吞吐率与流水线的段数无关C 流水线的加速比等于流水线的段数D 流水线的效率与任务的类型有关10、以下关于 RISC 指令集的说法中，错误的是（）A RISC 指令集的指令长度固定B RISC 指令集的指令格式种类少C RISC 指令集的寻址方式简单D RISC 指令集的指令功能强大11、以下关于 CISC 指令集的说法中，正确的是（）A CISC 指令集的指令长度可变B CISC 指令集的指令格式种类多C CISC 指令集的寻址方式复杂D 以上都是12、以下关于超标量技术的说法中，错误的是（）A 超标量技术是指在一个时钟周期内同时发射多条指令B 超标量技术可以提高指令的并行度C 超标量技术需要增加硬件的复杂度D 超标量技术可以在任何指令集架构上实现13、以下关于向量处理机的说法中，正确的是（）A 向量处理机是专门用于处理向量数据的计算机B 向量处理机的运算速度比标量处理机快C 向量处理机的并行性主要体现在指令级并行D 以上都是14、以下关于存储层次的说法中，错误的是（）A 存储层次的目的是为了提高存储系统的性能价格比B 存储层次的性能由命中率、访问时间和失效开销决定C 增加 Cache 的容量可以提高命中率D 降低主存的访问时间可以提高存储层次的性能15、以下关于虚拟存储器的说法中，正确的是（）A 虚拟存储器的容量等于主存容量加上辅存容量B 虚拟存储器的页面大小是固定不变的C 虚拟存储器的地址转换是由硬件完成的D 虚拟存储器的页面替换算法对系统性能有很大影响16、以下关于多总线结构的说法中，错误的是（）A 多总线结构可以提高系统的性能B 多总线结构可以增加系统的可靠性C 多总线结构可以减少系统的成本D 多总线结构可以提高系统的可扩展性17、以下关于 I/O 接口的说法中，正确的是（）A I/O 接口是 CPU 与外设之间的桥梁B I/O 接口可以实现数据格式的转换C I/O 接口可以实现数据缓冲和锁存D 以上都是18、以下关于 DMA 控制器的说法中，错误的是（）A DMA 控制器可以接管总线控制权B DMA 控制器可以在内存和外设之间直接传输数据C DMA 控制器可以减少 CPU 的干预D DMA 控制器可以提高系统的并行性19、以下关于通道的说法中，正确的是（）A 通道是一种具有特殊功能的处理器B 通道可以实现对 I/O 设备的统一管理C 通道可以提高系统的 I/O 性能D 以上都是20、以下关于计算机系统性能评价的说法中，错误的是（）A MIPS 是衡量计算机性能的常用指标之一B MFLOPS 是衡量浮点运算性能的指标C 基准测试程序可以用来评价计算机系统的性能D 计算机系统的性能只取决于硬件的性能二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、计算机系统结构的经典定义是由提出的。
计算机系统结构试题及答案大全
计算机系统结构试题及答案大全计算机系统结构是计算机科学中的重要学科，涉及到计算机硬件系统的组成、工作原理、设计与实现等方面的知识。
为了方便大家学习与复习，本文整理了一些常见的计算机系统结构试题及答案，希望对大家有所帮助。
试题1：什么是冒险问题？如何避免冒险问题？答案：冒险问题是指在计算机系统中，在不合适的时刻访问寄存器中的数据或指令，导致计算机系统出现错误的情况。
为了避免冒险问题，可以采取以下措施：1.数据和指令分离：在指令执行的过程中，要避免访问正在执行的指令所需要的数据。
2.预测跳转：在程序执行时，可以通过预测下一条指令的跳转地址，来避免在执行跳转指令时产生冒险问题。
3.数据前推：在产生数据冒险时，可以使用数据前推技术，从后面的指令中提前获取该数据，避免冒险问题的发生。
试题2：什么是流水线？流水线的优缺点是什么？答案：流水线是一种将计算机指令的执行分解为多个阶段的技术，使得同一时间内可以有多个指令同时在计算机中执行。
流水线的优缺点如下：优点：1.提高了计算机的指令执行速度。
2.减少了指令之间的相互干扰，提高了计算机的并行度。
3.节省了计算机硬件资源，减小了成本。
缺点：1.流水线中的每一个阶段都需要有一定的延迟，增加了总体延迟时间。
2.由于流水线中的各个阶段需要配合执行，所以在出现异常情况时，需要将整个流水线暂停，影响计算机的性能。
试题3：什么是缓存？缓存的作用是什么？答案：缓存是一种将数据复制到靠近处理器的高速存储器中的技术。
缓存的作用如下：1.加速了数据的访问速度：由于缓存存储器的读取速度较快，因此可以减少数据的访问延迟，提高了计算机的运行速度。
2.降低了总线负载：由于计算机中的总线带宽有限，当多个处理器同时访问存储器时，可能会导致总线的拥堵。
使用缓存技术可以将数据存储到靠近处理器的高速存储器中，减少了对总线的访问，降低了总线负载。
3.提供了局部性原理：在程序执行过程中，通常会出现一些常用的数据或指令，使用缓存技术可以将这些常用的数据或指令存储在高速缓存中，提高了计算机的性能。
计算机系统结构题库与答案
计算机系统结构题库与答案计算机系统结构是计算机科学与技术领域的一个重要分支，它涉及计算机硬件和软件的相互关系和结构。
本题库涵盖了计算机系统结构的基本概念、组成原理和设计方法等内容，适用于相关课程的学习和复习。
一、选择题1. 计算机系统结构的定义是什么？A. 计算机硬件和软件的相互关系和结构B. 计算机硬件的组成和功能C. 计算机软件的组成和功能D. 计算机网络的组成和功能答案：A2. 下列哪个是计算机系统结构的基本组成要素？A. 中央处理器（CPU）B. 存储器C. 输入输出设备D. 计算机网络答案：A3. 冯·诺伊曼结构是计算机系统结构的一种，它的主要特点是什么？A. 存储程序和程序控制B. 并行处理C. 分布式计算D. 虚拟化技术答案：A4. 计算机的指令集分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC），下列哪个描述是正确的？A. CISC指令集的指令较复杂，但执行速度慢B. RISC指令集的指令较简单，但执行速度慢C. CISC指令集的指令较简单，但执行速度快D. RISC指令集的指令较复杂，但执行速度快答案：B5. 直接映射存储器管理方式的特点是什么？A. 内存空间利用率高B. 内存访问速度快C. 内存碎片问题严重D. 支持虚拟内存答案：A二、填空题1. 计算机系统结构的定义是研究计算机硬件和______的相互关系和结构。
答案：软件2. 冯·诺伊曼结构是一种______结构，它的主要特点是有单独的存储器和______。
答案：存储程序；中央处理器（CPU）3. 精简指令集计算机（RISC）的指令______，这样可以提高指令的执行速度。
答案：简单4. 虚拟内存是计算机系统结构中的一种______技术，它可以扩展计算机的存储空间。
答案：存储管理5. 直接映射存储器管理方式是一种______方式，它的主要优点是内存空间利用率高。
答案：内存映射三、简答题1. 请简要描述冯·诺伊曼结构的主要特点。
计算机系统结构试题及答案
计算机系统结构试题及答案题目一：计算机体系结构的定义和作用1.1 什么是计算机体系结构？计算机体系结构是指计算机硬件和软件之间的关系，即计算机中各个组件之间的连接方式和组织结构。
它是计算机系统的基本结构，决定了计算机系统的性能、可靠性和可扩展性。
1.2 计算机体系结构的作用是什么？- 确定计算机系统的性能指标，如处理速度、存储容量、输入输出能力等。
- 建立了计算机硬件和软件之间的接口标准，使得不同厂商的计算机组件可以兼容互联。
- 提供了编程和开发的基础，使得软件开发人员可以根据体系结构设计程序。
- 为计算机系统的优化提供了依据，可以针对不同应用场景进行性能调优和资源分配。
题目二：计算机指令集的分类和特点2.1 计算机指令集的分类- 精简指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）：指令集的指令数量少、长度相同且操作简单，便于流水线执行。
- 复杂指令集（Complex Instruction Set Computer，CISC）：指令集的指令数量多、长度不一且操作复杂，提供了更高层次的指令和功能。
2.2 计算机指令集的特点- 性能折中：RISC指令集追求指令简单高效，减少指令周期；CISC指令集追求完成更复杂的功能，减少指令数量。
- 硬件与软件的关系：RISC指令集更注重硬件设计，减少指令执行的硬件复杂度；CISC指令集更注重编译器的优化，减少指令编写的软件复杂度。
- 执行流水线：RISC指令集易于流水线操作，指令之间无数据依赖，提高指令执行速度；CISC指令集指令复杂度高，难以流水线操作，容易产生数据依赖和冲突。
题目三：冯·诺伊曼体系结构和哈佛体系结构3.1 冯·诺伊曼体系结构（Von Neumann Architecture）冯·诺伊曼体系结构由冯·诺伊曼于1945年提出，是现代计算机体系结构的基础。
其特点如下：- 存储程序：指令和数据都存储在同一存储器中，通过地址寻址来访问。
（完整版）计算机系统结构考试题目及参考答案.doc
（完整版）计算机系统结构考试题目及参考答案.doc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。
计算机系统结构试题及答案
计算机系统结构试题模拟试卷（有答案）一、名词解释1.系统结构：是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配。
2.SIMD：单指令流多数据流计算机系统。
3.资源共享4.Cache：高速缓冲存储器5.模拟:是对真实事物或者过程的虚拟二、选择1.Cache是介于CPU和( C )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。
A.寄存器B.DRAMC.主存D.硬盘2.并行性开发的途径为时间重叠、资源共享和( C )等。
A.时间并行B.资源分布C.资源重复D.时间并发3.冯•诺依曼型计算机的设计思想是( C )。
A.存储数据并按地址顺序执行B.存储程序并按地址逆序执行C.存储程序并按地址顺序执行D.存储程序并乱序执行4.在计算机系统的层次结构中，属于硬件级的是( D )。
A.应用语言级B.高级语言级C.汇编语言级D.机器语言级5.消除流水线性能瓶颈的方法：瓶颈段细分和( B )。
A.瓶颈段串联B.瓶颈段并联C.瓶颈段拆分D.瓶颈段流水三、简答1.试述现代计算机系统的多级层次结构。
2.试述RISC设计的基本原则和采用的技术。
3.试述全相联映像与直接映像的含义及区别。
直接映像: 指主存的一个字块只能映像到Cache的一个准确确定的字块中。
直接映象是一种最简单的地址映像方式，它的地址变换速度快，而且不涉及其他两种映像方式中的替换策略问题。
但是这种方式的块冲突概率较高，当称序往返访问两个相互冲突的块中的数据时，Cache的命中率将急剧下降，因为这时即使Cache中有其他空闲块，也因为固定的地址映像关系而无法应用。
全相联映像：指主存的一个字块可以映像到整个Cache的任何一个字块中。
这种方式只有当Cache中的块全部装满后才会出现块冲突，所以块冲突的概率低，可达到很高的Cache命中率；但实现很复杂。
当访问一个块中的数据时，块地址要与Cache块表中的所有地址标记进行比较已确定是否命中。
《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！。
全国自考(计算机系统结构)模拟试卷10(题后含答案及解析)
全国自考（计算机系统结构）模拟试卷10(题后含答案及解析)题型有：1. 单项选择题 2. 填空题 3. 简答题 4. 简单应用题 5. 综合应用题单项选择题1．不属于阵列处理机构形1的典型机器的是( )A．MPPB．DAPC．DAP600D．BSP正确答案：D解析：阵列处理机构形l的典型机器有MPP、DAP、DAP600，而BSP属于阵列处理机构形2。
2．阵列处理机与流水线处理机相比，其特点是( )A．并发性B．时间重叠C．资源不重复D．靠增大处理单元数来提高速度正确答案：D解析：阵列处理机利用的是资源重复、并行性中的同时性，调高速度主要是靠增大处理单元数。
3．阵列处理机有两种构形，差别主要在于哪项和互连网络的作用不同( )A．存储器的组成方式B．存储器的数据分布C．存储器的响应速度D．存储器的容量大小正确答案：A解析：阵列处理机有两种构形，差别主要在于存储器的组成方式和互连网络的作用不同。
4．不属于向量的流水处理方式的选项是( )A．向量垂直处理方式B．向量纵向处理方式C．向量横向处理方式D．分组纵横处理方式正确答案：C解析：向量处理的三种方式分别是：向量纵向处理方式、向量垂直处理方式和分组纵横处理方式。
5．下列不属于各自独立型操作系统的优点是( )A．灵活性高B．各类资源可以较好地做到负荷平衡C．减少对大型控制专用处理机的需求D．可靠性上具有分布控制的优点正确答案：C解析：各自独立型操作系统是将控制功能分散给多台处理机，共同完成对整个系统的控制工作。
其优点为减少对大型控制专用处理机的需求，某个处理机发生故障，不会引起整个系统瘫痪，访问系统表格的冲突较少，有较高的系统效率。
6．下列关于多处珲机的描述有错误的选项是( )A．有两台以上处理机B．共享I／O子系统C．协同工作D．独立操作系统正确答案：D解析：多处理机是指有两台以上的处理机，共享I／O子系统，机间经共享主存或高速通信网络通信，在统一操作系统控制下，协同求解。
计算机体系结构各章简答题及答案
第一章计算机体系结构的基本概念1. 什么是计算机系统的多级层次结构？2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？3. 经典计算机系统结构的实质是什么？4. 语言实现的两种基本技术是什么？5. 对于通用寄存器型机器来说，机器语言程序设计者所看到的计算机的属性主要有哪些？6. 什么是软件兼容？软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？7. 什么是系列机？它的出现较好地解决了什么矛盾？8. 对计算机发展非常关键的实现技术有哪些？9. 实现软件移植的主要途径有哪些？10. 试以系列机为例，说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。
11. 存储程序计算机在系统结构上的主要特点是什么？12. 从系统结构的发展情况看，新型系统结构的设计主要从哪两方面着手？13. 软件技术两个最重要的发展趋势是什么？14. 计算机系统设计人员的技术挑战主要来自哪几个方面？15. 一种计算机系统结构的生命周期是怎样的？16. 商品的标价（价格）由哪些因素构成？17. 对计算机系统成本产生影响的主要因素有哪些？18. 用户CPU时间由哪三个因素决定？19. 目前常用的测试程序分为哪五类？20. 什么叫测试程序组件？在评价计算机系统设计时最常见的测试程序组件是哪个？21. SPEC2000测试程序组件中包括哪几个测试程序组件？22. 测试基于Microsoft公司的Windows系列操作系统平台的最常用测试组件有哪些？23. 常用的专门的性能指标测试程序有哪些？24. 计算机系统结构设计和分析中最经常使用的三条基本原则是什么？25. 根据Amdahl定律，系统加速比由哪两个因素决定？26. 从执行程序的角度看，并行性等级从低到高可分为哪几级？27. 从处理数据的角度，并行性等级从低到高可以分为哪几级？28. 计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种？29. 多机系统的耦合度可以分为哪几类？30. 单机系统和多机系统中，都是按哪三种技术途径分别发展为哪三类多处理机？31. 三种类型的多处理机（同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统）的主要区别是什么？1. 什么是计算机系统的多级层次结构？从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成以下多级层次结构：2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？硬件和软件在功能实现上是等效的，即一种功能可以由软件实现，也可以由硬件实现。
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
计算机系统结构练习册答案(21页)
计算机系统结构练习册答案习题一一、解释下列术语1.计算机系统结构：是指计算机系统多级层次结构中传统机器级的结构，它是软件和硬件/固件的主要交界面，是让编制的机器语言程序、汇编语言程序以及将高级语言源程序编译生成的机器语言目标程序在机器上正确运行所应看到的计算机属性。
计算机系统结构是与汇编语言程序或机器语言程序所能实现的功能，要用到的数据类型、寻址方式、指令系统、I/O结构等密切相关的。
2.计算机组成：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以及逻辑设计等。
它与指令和编程等没有直接关系，主要是看硬件系统在逻辑上是如何组织的。
也即它着眼于机器级内各事件的排序方式与控制机构、各部分的功能及各部件之间的联系。
3.计算机实现：计算机实现指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
它着眼于器件技术和微组装技术。
器件技术在实现技术中起着主导作用。
它直接影响到系统的速度和价格。
4.透明性：指的是在计算机中，客观存在的事物或属性从某个角度看不到，则称这些事物或属性对计算机是透明的。
5.并行性：并行性是指问题中具有可同时进行运算和操作的特性。
只要在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或性质不同的工作，它们在时间上相互重叠，则都体现了并行性。
6.同时性：两个或多个事件在同一时刻发生则属于同时性（Simultaneity）。
7.并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生则属于并发性(Concurrency)。
8.软件兼容：由于系列内各档机器从程序设计者看都具有相同的机器属性，因此按这个属性编制的机器语言程序以及编译程序都能不加修改地通用于各档机器。
我们称这种情况下的各档机器是软件兼容的。
系列机的区别仅在于运行所需时间不同。
9.模拟：模拟(Simulation)：用机器语言程序解释另一机器的机器指令实现软件移植的方法称为模拟。
计算机组成与结构十套卷(本科)简答题答案
二、简答题（每小题8分，共16分）1 假设主存容量16M×32位，Cache容量64K×32位，主存与Cache之间以每块4×32位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出内存地址格式。
解：64条指令需占用操作码字段（OP）6位，源寄存器和目标寄存器各4位，寻址模式（X）2位，形式地址（D）16位，其指令格式如下：X= 0 0 寄存器寻址操作数由源寄存器号和目标寄存器号指定X= 0 1 直接寻址有效地址 E= (D)X= 1 0 变址寻址有效地址 E= (R x)＋DX= 1 1 相对寻址有效地址 E=（PC）＋D其中R x为变址寄存器（10位），PC为程序计数器（20位），位移量D可正可负。
该指令格式可以实现RR型，RS型寻址功能。
2 指令和数据都用二进制代码存放在内存中，从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。
解：计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时间上，取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据，在空间上，从内存中取出指令送控制器，而执行周期从内存从取的数据送运算器、往内存写入的数据也是来自于运算器。
3 一台处理机有如下指令格式：格式表明有8个通用寄存器（长度16位），X指定寻址模式，主存实际容量为256K字。
请说明指令格式的特点。
5 设存储器容量为128M字，字长64位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。
问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？6 PCI总线中三种桥的名称是什么？简述其功能。
解：PCI总线有三种桥，即HOST / PCI桥（简称HOST桥），PCI / PCI桥，PCI / LAGACY桥。
在PCI 总线体系结构中，桥起着重要作用：（1）它连接两条总线，使总线间相互通信。
（2）桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。
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1．流水线的特点2．并行性有哪些不同的等级？3．自定义数据表示可以分为哪两类？有何特点？4．输入输出系统有几种基本方式？5．如何评价一个替换算法的好坏？6．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？7．什么是Cache？它是如何组织的？8．机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么？9．分析和归纳集中式串行链表、定时查询、和独立请求着三种总线的控制方式的优缺点？10．简述阵列处理机两种基本的结构形式？11．简单分析规约机和数据流机的异同？12．什么是虚拟存储器？它有什么特点和作用？13．在有Cache的存储系统中，访存操作是如何进行的？14．并行处理计算机除分布处理、MPP和集群系统外，还有哪4种基本结构？》及他们各自解决的基本问题？15．多处理机操作系统有哪3种类型？各适和哪类机器？16．简述IBM PC机构的页式存储管理的特点。
17．简述开放系统标准概念。
18．简述RISC技术方法。
19．简述个人电脑计算机系统的数据总裁算法的类型。
20．简述如果要设计一套超长指令机系统，必须遵循的主要准则。
21．简要说明翻译和解释的区别和联系。
22．简述超长指令机系统设计的基本原则。
23．比较模拟和仿真。
24．流水机器的中断处理有哪些方法？各有什么优缺点？25．什么RISC计算机？RISC结构采用的基本技术有哪些？26．简述采用RISC技术的超级表量机的主要特点。
27．简述RISC机采用的延迟转移技术的特点。
28．试简述数据流机的特点。
29．多处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别？30．向量运算为什么设和流水处理？向量处理有哪三中方式？CRAY—1采用的是什么方式？31．.简述INTEL公司采用的RISC技术主要特殊方法。
32．当浮点数尾数基值减小时，对机器数的表示会产生哪些影响？33．简述段页式存储管理的地址变换过程。
34．在“一次重叠”的机器中，会出现哪些相关？如何处理？35．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？36．器件的发展对逻辑设计方法的影响有哪些？37．简述三种面向的寻址方式的关系。
38．以IBM370为例说明为什么把中断分类以及分成几类。
39．在页式虚拟存储器中，什么叫页面失效？什么叫页面争用？什么时候，两者同时发生？什么时候，两者不同时发生？40．试比较互联网动态拓扑结构的两种形式。
41．简要叙述面向操作系统优化实现来改进机器指令系统要达到的目标和4个主要的改进思路。
42．简述计算机系统“从中间开始”设计的基本做法。
43．总线控制方式有哪3种？各需要增加几根用于总线控制的控制线？总线控制优先级可否程序改变？44．简述流水机器处理全局性相关时，加快段循环程序的处理方法。
45．采用重叠方式解决访主存冲突问题。
具体的解决方法是什么？46．计算机中的存储器件可分为哪些类型？47．计算机系统“由中间开始”设计的方法和优点。
48．为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构？49．简述带标志符数据表示方法，其优点是什么？50．按CICS方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？51．主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？1．流水线的特点答:1.流水线处理的任务必须是连续的？2.流水线中子任务应有一个专门的部件来实现；3.在流水线的功能部件之后，需要有一个用于保存本功能段执行结果的缓冲寄存器；4.流水线中各功能段执行时间应尽量相等。
2．并行性有哪些不同的等级？答：并行性有不同的等级；1.从计算机系统中执行程序的角度看并行等级由低到高，分别是指令内各微操作之间的并行，多条指令之间的并行，多个任务或进程之间的并行以及多个作业或程序之间的并行等；2.从计算机系统处理数据的角度看，并行性等级由低到高，分别是位串字符（串行堆处理机，无并行性）。
位并字串（传统并行但处理机），位串字并和全并行等。
3.从计算机信息加工步骤和阶段的角度看，并行等级又有存储器操作并行（并行存储器、相联处理机），处理器操作步骤并行（流水线处理机），处理器操作并行（阵列处理机），指令、任务、作业间的全面并行（多处理机、分布处理系统、计算机网络）等。
3．自定义数据表示可以分为哪两类？有何特点？答：自定义数据表示是为缩短高级语言和机器语言的语义差距引出来。
它又分为标志符数据表示和数据描述符两类。
带标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。
标志符有编译程序建立，对高级语言程序透明。
其优点是：1.可以简化指令系统和程序设计的难度；2.简化编译程序，提高编译效率；3.便于实现数据类型的一致性效验；4.能由硬件自动完成对数据的类型转换，缩短解题的时间；5.支持数据库系统要求其实现与数据类型与数据无关的要求6.为软件调试和应用软件的开发提供了一定的支持。
数据描述符主要用于描述向量、数组、记录等成块的书记。
它与标志符数据表示的差别是：标志符与数据合存一个存储单元中，用于描述单个数据的类型和属性的；描述符则是与数据分开存放，主要用于描述成块数据的特征的。
4．输入输出系统有几种基本方式？答3种。
分别是：1.由CPU直接执行I／O程序的程序控制输入输出方式（其中又有全软件方式的、程序查询方式的中断驱动方式3种）；2.全部有“DMA控制器”硬件执行直接存储器访问(DMA)方式；3.由专门设计的I／O处理机来执行I／O程序，软硬结合实现的I／O处理机方式。
5．如何评价一个替换算法的好坏？答要想评价一个替换算法的好坏，一般可使用典型程序运行时所产生的页地址流来对该算法进行模拟其页面的替换过程，通过统计出页面命中率的高低来分析。
页面命中率的高低也所用的页面替换算法、页面址流、所分配到的实页数、页面的大小等多种因素有关。
6．什么是存储系统？什么是存储系统的层次结构？答：存储系统是指各存储器硬件以及管理这些存储器的软硬件。
存储系统的层次结构是指吧各种不同的存储容量、不同访问速度、不同成本的存储器件按层次结构构成多层的存储器，并通过软硬件的管理将起组成统一的整体，使所存储的程序和数据按层次分布在各种存储器中。
典型的存储系统层次是Cache—主存—辅存构成的系统。
7．什么是Cache？它是如何组织的？答:如果把程序在一段时间内集中访问的部分数据存放在高速的存储器中，访问存储器的平均时间就会大大减少，从而减少程序的执行时间，这种高速、小容量的存储器就是Cache。
Cache放在CPU与主存的中间，访问时间通常是主存的1／4到1／10。
在层次化的存储器系统中，它是速度最快的存储器。
Cache的基本思想是把程序执行时最频繁访问的指令和数据存放在速度较高的Cache存储中，使得访存的平均时间接近与Cache的访问时间，而存储的容量则是主存的容量。
Cache 存储器的容量尽管很小，但是由于访存的局部性规律，绝大部分对存储器的访问数据都可以在Cache中发现，实际上不需要到主存中寻找，所以访存的平均时间可以接近于Cache 的访问时间。
8．机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么？答：1.系统有高的性能价格比2.系统中的开发周期短3.系统的可扩展性好。
4.系统的资源利用率高5.用户投资风险小6.用户编程方便。
9．分析和归纳集中式串行链表、定时查询、和独立请求着三种总线的控制方式的优缺点？答：集中式串行的优点:选择算法简单，容易通过重复设置提高的可靠性。
缺点：对“总线可用”线及其有关电路的失效敏感，且对后续部件有影响。
定时查询的优点。
因计数器的初值、部件号均可由查询置定，优先次序可用程序控制，灵活性强；某部件失效不会影响其他部件对总线的使用，可靠性高。
缺点；线数较多；扩展性稍差；控制较为复杂；总线分配的速度不能提高。
独立请求的优点：总线分配速度快，不能查询；控制器程序可控，能灵活确定下一个使用总线的部件；能方便的隔离失效部件的请求。
却点：控制线路数量过大；控制器复杂。
10．简述阵列处理机两种基本的结构形式？答：阵列处理机根据存储器组成方式的不同有两种基本的结构形式。
第一种，分布式存储器阵列处理机。
个处理单元有局部存储器PEM存放被分别的数据，只能被本处理单元直接访问。
在控制部件CU内还有一个存放程序和数据的主存储器，整个系统是在CU的控制下运行用户查询和部分系统程序的。
在执行主存储器中的用户程序时，所有指令都在控制部件中进行译码，把只适合串行处理的标量或控制类指令留给控制部件CU自己执行，而把适合于并行处理的向量类指令“播送”给各个PE，控制处于“活跃”的那些PE并行执行。
分布式存储器结构是SIMD阵列机的主流。
第二种，集中式共享存储器的陈列处理机。
与前一种构形的主要差别是系统存储器由K个存储器体集中组成，竟互联网络ICN为全部N个处理单元所共享，要求K≥N。
与分布式存储器的构形的另个不同之处是互联网络锁起的作用不同，信息在存储器中分别要求不同。
CU和SC的功能则是与分布式存储器构形的没有什么差别。
11．简单分析规约机和数据流机的异同？答：规约机和数据流机一样都是基于数据流的计算机模型，只是其采用的驱动方式不同。
数据六机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；规约机则是需求驱动，执行的操作序列取决与对数据的需求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。
12．什么是虚拟存储器？它有什么特点和作用？答：虚拟存储器是以主存也辅存为根据建立起来的一种存储体系，它使得程序能够象访问主存储器一样访问外部存储器。
虚拟存储器的地址空间可以大到CPU的最大寻址范围。
为了提高平均访存速度，将虚拟地址空间中访问最频繁的一小部分寻址范围映像到主存储器其余的地址空间映像到外存储器，这样是的存储系统既具有外存的容量，又有接近于主存的访问速度。
13．在有Cache的存储系统中，访存操作是如何进行的？答：有了Cache之后，访存操作的过程是：当CPU要进行存储器访问时，首先察看Cache存储器，如果访问的字在Cache中没有找到，就从主存中访问，并且为了是的以后访问同一个字或者相邻的字能够在Cache中找到，需要把存储器中包含这个字的数据块从主存存储器中读出，放入Cache中。
14．并行处理计算机除分布处理、MPP和集群系统外，还有哪4种基本结构？》及他们各自解决的基本问题？答：流水线计算机，阵列，多处理机，数据流计算机。
流水线计算机解决拥塞，冲突防止，分支处理，指令和数据的相关处理，流水线重组，中断处理，流水线调度以及作业顺序的控制等。
阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计，存储器组织，数据在存储器中的分布算法，针对具体应用题目的高效并行算法等问题，尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环，避免相关。
多处理机解决处理机间互连和存储器组织等硬件结构，存储管理，资源管理，任务分解、系统死锁的防止，进程间的通讯和同步，多处理机的调度，系统包含等操作系统，高效并行算法和并行语言设计等问题。