2016年4月自考计算机系统结构(02325)试题及答案解析
02325-计算机系统结构-阶段测评题库(1-4)
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计算机系统结构-阶段测评11.单选题1.1 5.0程序员编写程序时使用的地址是( ) （2012.4真题）∙ a 主存物理地址∙ b 有效地址∙ c 逻辑地址∙ d 基址根据教材P70的原文，程序员编写程序时使用的地址是逻辑地址，所以答案应改为C。
1.2 5.0指令系统中取指令和指令操作码译码的操作安排属于( )∙ a 计算机实现∙ b 计算机组成∙ c 计算机系统结构∙ d 计算机应用该题考查考生对计算机系统结构、计算机组成和计算机实现的理解。
根据计算机组成的属性，指令系统中取指令和指令操作码译码的操作安排属于计算机组成。
所以B选项正确。
1.3 5.0从计算机系统中执行程序的角度来看，并行性等级不包括( )∙ a 指令内部、指令之间∙ b 任务或进程之间∙ c 作业或程序之间∙ d 存储器操作并行该题考查考生对于并行级别的理解，从计算机系统中执行程序的角度来看，并行性等级从低到高可以分为四级。
它们分别是：指令内部、指令之间、任务或进程之间、作业或程序之间；存储器操作并行属于计算机加工步骤方面的并行级别，不属于执行程序方面的。
故答案选D。
所以D选项正确。
1.4 5.0如果某浮点数尾数在右移处理时，得到的值为0.001011(11)，其中括号内的两位为超出尾数的字长而移出的部分。
若采用截断法进行处理，则处理后的结果为( )。
∙ a 0.001100∙ b 0.001010∙ c 0.001011∙ d 0.001101该题考查考生浮点数尾数的下溢处理方法的理解，截断法是将尾数超出计算机字长的部分截去，所以0.001011(11)采用截断法的结果应为0.001011，所以答案应该为C。
1.5 5.0当浮点数尾数的基rm=4，尾数长度m=6时，可表示的规格化最小正尾数的值是( )∙ a 0.125∙ b 0.25∙ c 1/16∙ d 0.5该题考查考生对于浮点数基数选择方面的知识，根据教材P63面表2-1。
计算机科学与技术自考本科02325计算机系统结构(题库含答案)
02325计算机系统结构一、单选题1.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2.以下通用计算机性能最强的是（ A ）。
A．超级计算机B．大型机C．服务器D．PC机3.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4.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5.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6.“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7.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8.( C )属于MIMD系统结构。
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9.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.11B.8C.14D.210.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11.字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，这( C )A.不存在并行性B.有较高的并行性C.已经开始出现并行性D.是最高一级的并行性12.全局性相关的处理不包括( A )A.采取顺序流动B.猜测法C.采取延迟转移D.加快短循环程序的处理13.用户高级语言源程序中出现的读写(I/O)语句，到读写操作全部完成，需要通过____共同完成。
(自考02325李学干版)计算机系统结构课后习题
第二章数据表示与指令系统1.数据构造和机器的数据表示之间是什么关系？确立和引入数据表示的基来源则是什么？答：数据表示是能由硬件直接辨别和引用的数据种类。
数据构造反应各样数据元素或信息单元之间的构造关系。
数据构造要经过软件映象变换成机器所拥有的各样数据表示实现，所以数据表示是数据构造的构成元素。
不一样的数据表示可为数据构造的实现提供不一样的支持，表此刻实现效率和方便性不一样。
数据表示和数据构造是软件、硬件的交界面。
除基本数据表示不可以少外，高级数据表示的引入依照以下原则：（1）看系统的效率有否提升，能否养活了实现时间和储存空间。
（2）看引入这类数据表示后，其通用性和利用率能否高。
2.标记符数据表示与描绘符数据表示有何差异？描绘符数据表示与向量数据表示对向量数据构造所供给的支拥有什么不一样？答：标记符数据表示与描绘符数据表示的差异是标记符与每个数据相连，合存于同一储存单元，描绘单个数据的种类特征 ; 描绘符是与数据分开寄存，用于描绘向量、数组等成块数据的特色。
描绘符数据表示为向量、数组的的实现供给了支持，有益于简化高级语言程序编译中的代码生成，能够比变址法更快地形成数据元素的地点。
但负阶，最小为 0)最大阶(2^p-1)最小尾数值(rm^(-1))最大尾数值(1-rm^(-m'))可表示的最小值可表示的最大值阶的个数(2^p)可表示的尾数的个数可表示的规格化数的个数note:2^6-12^6-12^6-11/21/81/161-2^(-48)1-8^(-16) ，即(1-2^(-48)) 1-16^(-12)，即(1-2^(-48))1/21/81/162^63*(1-2^(-48))8^63*(1-8^(-16))16^63*(1-16^(-12))2^62^62^62^48*(2-1)/28^16*(8-1)/816^12*(16-1)/16 2^6*2^48*(2-1)/22^6*8^16*(8-1)/82^6*16^12*(16-1)/16描绘符数据表示其实不支持向量、数组数据构造的高效实现。
02325计算机系统结构
02325计算机系统结构计算机系统结构第1章计算机系统结构的基本概念1.1计算机系统的多级层次结构计算机系统的多级层次结构 1.2计算机系统结构、组成与实现1.2.1结构、组成、实现的定义与内涵内涵1.2.2计算机系统结构、组成和实现三者的相互影响现三者的相互影响1.3软硬件取舍与计算机系统设计思路思路1.3.1软硬件取舍的基本原则软硬件取舍的基本原则1.3.2计算机系统的设计思路计算机系统的设计思路1.4结构设计要解决好软件的可移植性植性1.4.1统一高级语言统一高级语言1.4.2采用系列机采用系列机1.4.3模拟与仿真模拟与仿真1.5应用与器件的发展对系统结构的影响的影响1.5.1应用的发展对系统结构的影响1.5.2器件的发展对系统结构的影响1.6系统结构中的并行性发展及计算机系统的分类算机系统的分类1.6.1并行性概念并行性概念1.6.2并行处理系统的结构与多机系统的耦合度系统的耦合度1.6.3计算机系统的分类计算机系统的分类第2章数据表示与指令系统章数据表示与指令系统2.1数据表示数据表示2.1.1数据表示与数据结构数据表示与数据结构2.1.2高级数据表示高级数据表示2.1.3引入数据表示的原则引入数据表示的原则2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择处理方法的选择2.2寻址方式寻址方式2.2.1寻址方式分析寻址方式分析2.2.2逻辑地址与主存物理地址逻辑地址与主存物理地址 2.3指令格式的优化设计指令格式的优化设计2.3.1操作码的优化操作码的优化2.3.2指令字格式的优化指令字格式的优化2.4按CISC方向发展与改进指令系统系统2.4.1面向目标程序优化实现改进2.4.2面向高级语言优化实现改进2.4.3面向操作系统优化实现改进2.5按RISC方向发展与改进指令系统系统2.5.1 RISC的提出的提出2.5.2设计RISC的原则的原则2.5.3设计RISC结构用的基本技术2.5.4 RISC技术的发展技术的发展第3章总线、中断与输入输出系统中断与输入输出系统 3.1输入输出系统的基本概念输入输出系统的基本概念3.2总线设计总线设计3.2.1总线的类型总线的类型3.2.2总线的控制方式总线的控制方式3.2.3总线的通讯技术总线的通讯技术3.2.4数据宽度与总线线数数据宽度与总线线数3.3中断系统中断系统3.3.1中断的分类和分级中断的分类和分级3.3.2中断系统的软硬件功能分配3.4通道处理机通道处理机 3.4.1工作原理工作原理3.4.2通道流量的分析通道流量的分析第4章存储体系章存储体系4.1存储体系概念与并行主存系统4.1.1发展存储体系的必要性发展存储体系的必要性4.1.2并行主存系统频宽的分析并行主存系统频宽的分析4.1.3存储体系的形成与分支存储体系的形成与分支4.1.4存储体系的性能参数存储体系的性能参数4.2虚拟存储器虚拟存储器4.2.1不同的虚拟存储管理方式不同的虚拟存储管理方式4.2.2页式虚拟存储器的构成页式虚拟存储器的构成4.2.3页式虚拟存储器实现中的问题4.3高速缓冲高速缓冲(Cache)(Cache)(Cache)存储器存储器存储器4.3.1基本结构基本结构4.3.2地址的映象与变换地址的映象与变换4.3.3替换算法的实现替换算法的实现4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析性能分析第5章重叠、流水和向量处理机章重叠、流水和向量处理机5.1重叠方式重叠方式5.1.1基本思想和一次重叠基本思想和一次重叠5.1.2相关处理相关处理5.2流水方式流水方式5.2.1基本概念基本概念5.2.2流水线处理机的主要性能流水线处理机的主要性能5.2.3流水机器的相关处理和控制机构机构5.3向量的流水处理与向量流水处理机理机5.3.1向量的流水处理向量的流水处理5.3.2向量流水处理机向量流水处理机5.4指令级高度并行的超级处理机5.4.1超标量处理机超标量处理机5.4.2超长指令字超长指令字(VLIW)(VLIW)(VLIW)处理机处理机处理机5.4.3超流水线处理机超流水线处理机第6章阵列处理机章阵列处理机6.1阵列处理机原理阵列处理机原理6.1.1阵列处理机的基本构形阵列处理机的基本构形6.1.2阵列处理机的特点阵列处理机的特点6.2阵列处理机的并行算法阵列处理机的并行算法6.2.1 ILLIACⅣ的处理单元阵列结构结构6.2.2阵列处理机的并行算法举例6.3 SIMD计算机的互连网络计算机的互连网络6.3.1互连网络的设计目标及互连函数函数6.3.2基本的单级互连网络基本的单级互连网络6.3.3多级互连网络多级互连网络6.4并行存储器的无冲突访问并行存储器的无冲突访问6.5并行处理机举例并行处理机举例6.5.1 MPP位平面阵列处理机位平面阵列处理机6.5.2 CM连接机连接机第7章多处理机章多处理机7.1多处理机的特点及主要技术问题7.2多处理机的硬件结构多处理机的硬件结构7.2.1紧耦合和松耦合紧耦合和松耦合7.2.2机间互连形式机间互连形式7.3程序并行性程序并行性7.3.1并行算法并行算法7.3.2程序并行性的分析程序并行性的分析7.3.3并行程序设计语言并行程序设计语言7.4多处理机的性能多处理机的性能7.4.1任务粒度与系统性能任务粒度与系统性能7.4.2性能模型与分析性能模型与分析7.5多处理机的操作系统多处理机的操作系统7.5.1主从型操作系统主从型操作系统7.5.2各自独立型操作系统各自独立型操作系统7.5.3浮动型操作系统浮动型操作系统第8章其它计算机结构章其它计算机结构8.1脉动阵列机脉动阵列机8.1.1脉动阵列结构的原理和特点8.1.2通用的脉动阵列结构通用的脉动阵列结构8.2大规模并行处理机MPP与机群系统系统8.2.1大规模并行处理机MPP8.2.2机群系统机群系统8.3数据流机数据流机8.3.1数据驱动的概念数据驱动的概念8.3.2数据流程序图和语言数据流程序图和语言8.3.3数据流计算机的结构数据流计算机的结构8.3.4数据流机器存在的问题数据流机器存在的问题8.4归约机归约机8.5智能机智能机8.5.1智能信息处理与智能机智能信息处理与智能机8.5.2智能机的结构和机器语言智能机的结构和机器语言★翻译和解释的区别和联系？区别：区别：翻译是整个程序转换，翻译是整个程序转换，翻译是整个程序转换，解释解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。
02325 计算机系统结构(自考)第一章 概论 笔记(手写)
1计算机系统的的层次结构以现代通⽤计算机系统可以分成哪⼏级它们的相对位置各机器级的实现是⽤的翻译技术还是解释技术z⽬前情况来看MO ⽤硬件实现⼤的数2软件层⾼级语⾔通过软件MI ⽤微程序固件实现实现2汇编语⾔M 2M 5⽤软件实现ii 传统机器语⾔䎚鱲2瀶固件就是具备软件功能的⼀种硬件硬件实现作业控制语⾔微程序以什么是翻译技术什么是解释技术翻译技术⽤转换程序将⾼⼀级机器级上的程序整个地址转换为低⼀级机器级上的等效程序之后在低⼀级机器级上实现的技术解释技术在低级机器级上⽤⼀串语句或指令来仿真⾼级机器级上的⼀条语句或指令的功能是通过对⾼级机器级上的每条语句或指令逐条解释的技2.1计算机系统结构组成和实现的定义和研究⽅⾯1从计算机的层次结构⻆度来看系统结构system Architecture 是对计算机系统中各级界⾯的定义及其上下的功能分配iiiiii2计算机系统结构也称计算机系统的体系结构computer Architecture 它只是系统结构中的⼀部分指的传统机器语⾔机器级州的系统结构因此它是软件和硬件1固件的交接⾯是机器语算结论计算机系统结构研究的是软硬件之间的功能分配以及对传统机器级界⾯的确定为机器语⾔汇编语⾔程序设计者或编译程序⽣成系统设计或⽣成的程序能在机器结嘔趣魂䃴䏈臨嚹櫉出㒧瀃暶软礮 嚻㗸磡璐璐额嚻嚻 㓸年就⽬前的通⽤机和总其计算机系统结构的属性包括以D 硬件能够直接识别和处理的数据类型及格式等的数据表示系最⼩可寻址单位寻址种类地址计算等的寻址⽅式统通⽤寄存器的设置涨数量使⽤约定等的寄存器组织以⼆进制或汇编指令的操作类型格式排序⽅式控制机构等的指全系统构外主存的最⼩编址单位编址⽅式容量最⼤可编址空间等的存储系统组织以中断的处理与分级中断处理程序的功能与⼊⼝地址等的中断机构系统机器级的管态与⽤户态的定义与切换8输⼊1输出设备的连接使⽤⽅式流量操作结束出错指示等的机器级⼯10结构以系统各部分的信息保护⽅式和保护机构等属性_Énn 囎的讞囄 龖嚻欏㺦䵴 邈悦的縅 辄算樾设计䯁ì点2专⽤部件的设置是否设置乘除法浮点运算字符处理地址运算等专⽤部件设置的数量与机器要达到的速度价格以及专⽤部件的使⽤频率有关机烈各种操作对部件的共享程度分时共享使⽤程度⾼虽然限制了速度但价格便宜设置部件的降低共享程度因操作系统并⾏度提⾼可提⾼速度但价格也会提⾼4功能部件的并⾏度是⽤顺序串⾏还是⽤重叠流⽔或分布式控制和处理iii 䨊i ǐiiiiiiii iiiiiiiiin 控制机构的组成⽅式⽤硬件还是微程序控制是单机处理还是的机或功能分布处理成7预估预判技术⽤什么原则为优化性能预测未来⾏为6计算机的实现computer Implementation指的是计算机组成的物理实现包括处理机珔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7计算机实现的设计着眼于器件技术和微组装技术器件技术起着主导作⽤8指令系统的确定属于计算机系统结构指令的实现如取指令指令操作码译码计算操作数地址取数运算送结果等的操作的安排三和排序属于汢籃噍感实现这些指令功能的具体计电路器件的说⽜的装⾣䃢⼰技术属于计算机实现ftpmsn琺迹歛辔緪appointingpinetnn感乘法器加法⼀位移器的物理实现中的类型叔美成度数量价格以及微组装技术的确定和选择属于计算机实现-0ns中央处理机任存算外⼀箱溜畦侧的概念性结构图䃴嚻蜘理雄和醚-嚻制品外诞级槬以瑡⼼纙斌䴍出硬件⽅⾯2通道机实设备控制器i10机器1汇编指令系统数据表示是否采⽤通道⽅式输⼊1输出的确定属于计算机系统结构指令采⽤重叠流⽔还是其他⽅式解释数据通路宽度的确定通道采⽤结合型还是独⽴型属于计算机组成2.2系统结构组成和实现的相互关系和影响1相同结构如指令系统相同的计算机可以因速度不同⽽采⽤不同的组成⼀种组成也可以有多种不同的实现⽅法2组成也会影响结构了组成设计向上决定结构向下受限于实现技术4由于计算机组成和计算机实现关系密切有⼈将它们合称计算机实现即计算机系统的逻辑实现和物理实现ǜjiiiiii iiiiiiii能分配和确定程序设计者所看到的机器级界⾯的计算机系统结构称结论计算机系统结构设计的任务是进⾏软硬件的功能分配确定传统机器级的软硬件界⾯但作为计算机系统结构这⻔学科来讲实为程序设计者看到的计算机系统结构把着眼于如何更好更合理地实现分配给硬件的功能的计算机组成称为计算机设计者看到的计算机系统结构3计算机系统的软硬件取舍与设计思路引软硬件实现的优缺点1从原理上来讲软件的功能可以由硬件或固件来完成硬件的功能也可以由软件来模拟完成只是它们在性能价格实现的难易程度是不同的2软件实现的速度慢编制复杂编程⼯作量⼤程序所占存储空间量较的i 但是所花硬件少硬件的实现上也就相对简单容易硬件的成本低解题的灵活性和适性就好了具有相同功能的计算机系统其软硬件功能分配⽐例可以在很宽的范围内变化如下图⼀般来说提⾼硬件功能的⽐例可提⾼解题速度减少程序所需的时间但会增加硬件成本降低硬件利⽤率和计算机系统的灵活性及适应性提⾼软件功i ǘjf ǘǜǜ是⾼系统的灵活性适应性但是解题速度会下降软件设计费⽤和所需的存储器⽤量增加了原则D 应考虑在现有的硬器件主要是逻辑器件和存储器件的条件下系统要有⾼的性价⽐以实现费⽤速度和其他性能⽅⾯考虑2要考虑到准备采⽤和可能采⽤的组成技术使之尽可能不要过的或不合理地限制各种组成实现技术的采⽤了不能仅从硬的⻆度考虑如何便于应⽤组成技术的成果和便于发挥器件技术的发展还应从软的⻆度把如何为编译和操作系统的实现以及1⾼级语⾔程序的设计提供更的更好的硬件⽀持放在⾸位软硬件取舍的最终⽬标提⾼性能降低消耗评判性能的标准使⽤者响应时间完成任务的时间服务者吞吐量单位时间内的⼯作总量2软硬件取舍成本计算13软件开发费⽤C 软件重复设计的次数品硬件开发费⽤R 软件复制和存储的次数的更件实现的费⽤i Dn Nt Mn Ms 软件重复⽣产的费⽤例如批量部署1软件实现的费⽤Ds x clvtM tn Mn 硬件重复⽣产的费⽤⽣产计算机系统台数3.3计算机系统的定量设计原理真实程序的运⾏时间是衡量计算机性能的唯⼀可靠的①⼤概率事件优先原则喧⾛曼n 铡压n 缩原理oir提⾼经常性事件的处理速度经常性事件例如程序中的循环体②阿姆达尔Amdahl 定律定义系统性能的加速⽐确定对性能限制最⼤的部分计算改进某些部件所获得的性能提⾼③程序的局部性 效旦 璧和空间㞗盥改进效果好的⾼性能系统应是个各部分性能功能平衡得到提⾼的系统时间局部性现在正在使⽤的信息将来还要使⽤如程序中存在循环空间局部性将来要使⽤的信息与现在正在使⽤的信息在程序位置上是相邻的因为指令通常是顺序存放的数据也通常是以向量阵列树表等形式簇数据时间局部性空间局部性And 定律系统性能改进前⼆总执⾏时间部件加速⽐指令循环语句总加速⽐⼆系统性能改进后总执⾏时间瞿善⼆1-可改进⽐例可改进⽐例变量数据顺序语句字符串常量数据4计算机系统的设计⽅法①计算机系统⼀般有3种设计⽅法D 由上往下⾃顶向底专⽤机设计⽅法先考虑满⾜应⽤要再逐级向下设计串⾏设计⽅法周期⻓成本⾼难以量化2由下往上⾃底向顶通⽤机设计⽅法不考虑应⽤要求先根据已有条件设计硬件软件设计需要被动地适应硬件3⾃中间开始向两边设计它可以克服以上两⽅式中软硬件设计分离和脱节的致命缺点5软件应⽤器件的发展对系统结构的影响-5.1软件发展对系统结构的影响①软件的可移植性Portability 指的是软件不修改或只经少量修改就可由⼀台机器移到另⼀台机器上运⾏同⼀软件可应⽤于不同的环境软件兼容性i 向后兼容第⼀代电⼦管valve 1945-1954IBM 701机器档次当前机器第⼆代i 晶体管Transistor 19551964IBM7030㿚䨻容向后兰道时间第三代集成电路四1965-1974IBM张巧第四代⼤规模集成电路以红19741940IBM 3090Pc 第五代微处理器19902000IntelArm ②实现可移植性的常⽤⽅法D 采⽤系列机由同⼀⼚家⽣产的具有相同的系统结构但具有不同组成和实现的⼀系列不同型号的机器2模拟和仿真使件能够在具有不同系统结构的机器之间相互移植3i 实理软件移植的⼀种理想的⽅法例如Java 语⾔程序能在不同架构平台上运⾏模拟姚妣啊䲉犌⻰台 瞅⼀雅 额殆机⼀⼀刷啪镶处理器件发展历史通常⽤〇解释的⽅法去实现运⾏速度慢性能较差只适⽤于移植运⾏时间短使⽤次数少且在时间短上没有约束和受限制的软件仿真emulation ⽤⼀台现有的机器缩主机上的微程序〇去解释另⼀台机器⽬标机的指令集运⾏速度⽐模拟⽅法的快仿真只能在系统结构差距不⼤的机器之间使⽤区别模拟和仿真的区别在解释使⽤的语⾔模拟是⽤机器语⾔程序解释解释程序存储于主存中仿真使⽤微程序解释解释程序存储于控制存储器中③模拟与仿真的选择离频繁使⽤易于仿真的机器指令宜⽤仿真以提⾼速度较少使⽤的难以仿真的指令以及北操作宜⽤模拟即使两种机器系统差别不⼤往往也需要⽤模拟来完成机器间的映像11④3种⽅法的优缺点统⼀⾼级语⾔可以解决结构相同或完全不相同的机器间移植是未来发展⽅向但是⽬前难以解决只能做到相对统⼀系列机是当前遍采⽤的⽅法但只能实现同⼀系列内的软件兼容虽然允许发展变化但兼容的约束反过来会阻碍系统结构取得突破性的进展模灵活可实现不同系统结构间的软件移植但结构差别过⼤时效率速度会急剧下降伤真在速度上损失⼩但不灵活只能差别不⼤的系统之间使⽤否则效率也会过低且难以仿真需要与模拟结合才⾏此外发展异种机联⽹也是实现软件移植的⼀种途径5.2应⽤的发展对系统结构的影响不同的应⽤对计算机系统结构的设计提出了不同的要求应⽤需求是促使机算机系统结构发展的最根本的动⼒在不同的领域需要⾼性能的系统结构多媒体引了游戏⾼清影⾳⽹络应⽤⾼性能路由防⽕墙科学计算天⽓预报⽯油勘探班⽤户⻘尵 器件⼚家⽣产时固定的器件的⽤户即机器设计者只能使⽤不能改变器件内部功能现场为⽤户根据需要可改变器件内部功能⽤户为专⻔按⽤户要求⽣产的⾼度集成的以红器件完全按照⽤户要求设计的⽤户⽚称为全⽤户⽚⼀般同⼀系列内各档机器可分别⽤通⽤⽚现场⽚和⽤户为实现6系统结构的并⾏性开发及计算机轰统的分类6.1并⾏性概念与开发6.1.1并⾏性的含义与级别①并⾏性包含同时性和并发性两重含义⾃然性simultaneity 指两个或约个事件在同⼀时刻发⽣并发性concurrency 指两个或㑜事件在同⼀⽇②䲜䉪厵并⾏鍳靠 礜为了能并⾏处理以提⾼计算机解题的效率CnnD 计算机系统执⾏程序⻆度由低到⾼等级齽产操作之间的并⾏执⾏2指令之间放条指令的并⾏执⾏14作业或程序之间c______12计算机系统中处理数据⻆度由低到⾼等级冯⽒分类法1972冯泽云1位串字串同时只对⼀个字 齹⼯整处理通常指串⾏单处理机⽆并⾏性2位并字串并⾏单处理机3i 位为串字并不⼀⼀对许的字的同⼀位称位⽚进⾏处理3并⾏性贯穿于计算机信息加⼯的各个步骤和阶段的i 存储器操作并⾏2处理器操作并骤并⾏了处理器并⾏tiiiiii inin4指令任务作业并⾏皊之⼆及以上的并⾏是所处之理机同0时对然⾦撧或相关的的组娄-対居进⾏处理操作上避流的数据流计算机6.1.2并发性开发的途径时间重叠i鼝相互错不轮流重叠使⽤同⼀套硬件设备的各个部分加快硬件周转来赢得速度②资源重复邈邈䟐群Replication重复设置硬件资源来提⾼可靠性或性能③资源共享逛䬒aresharing⽤软件⽅法让的个⽤户按⼀定时间顺序轮流使⽤同⼀套资源来提⾼资源利⽤率相应地6.1.3多机系统的耦合度耦合度⽤于反映的机系统中各机器之间物理连接的紧密度和交叉作⽤能⼒的强弱1各种脱机处理系统是最低耦合系统lease coupled system 2多台计算机通过通道或通信线路实现互连以较低频带在⽂件或数据集⼀级相互作⽤这种系统被称为松散耦合系统loosely a system或间接耦合系统Indirectly Coupled system3多台计算机通过总线或⾼速开关琏共享主存有较⾼的信息传输速率可实现数据集⼀级任务级作业级并⾏则称该系统为紧密耦合系统Tighcoupled system 或直接耦合系统Directly c oupled system 6.1.4计算机系统的分类弗林分类瀓按照指令流和数据流的的倍性进⾏分类共分为4类数据流由执令流调⽤的数据序列圝鬬管⾔ 䨻⽇搻䲜时处于同⼀执⾏阶段的指令或数据的最⼤数⽬单指令流单数据流GED Single Instruction stream Single Data stream 单指令流的数据流Gen single Instruction stream Multiple Data Stream 阵列处理机和相联处理机多指令流多数据流㟗⽆实现对应的应⽤传统的单处理计算机多指令流单数据流MIS D -。
自考计算机系统结构题库及答案
自考计算机系统结构题库及答案02325计算机系统结构自考题库及答案计算机系统结构单选题1.对应用程序员不透明的是( ) AA.条件码寄存器B.乘法器C.指令缓冲器D.先行进位链2.汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经____来实现的( ) BA.编译程序解释B.汇编程序翻译C.汇编程序解释D.编译程序翻译3.属计算机系统结构考虑的应是( ) DA.主存采用多体交叉还是单体B.主存频宽的确定C.主存采用MOS 还是TTLD.主存容量和编址方式4."从中间开始设计的""中间""当前多数是在( )" CA.传统机器语言机器级与微程序机器级之间B.微程序机器级与汇编语言机器级之间C.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间5.多处理机主要实现的是( ) DA.操作步骤的并行B.指令级并行C.操作级并行D.任务级并行6.直接执行微指令的是( ) BA.编译程序B.硬件C.微指令程序D.汇编程序7.从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( ) AA.编程要用到的硬件组织B.计算机各部件的硬件实现C.计算机硬件的全部组成 D.计算机软件所要完成的功能8.尾数下溢处理平均误差可调整到零的方法是( ) D "A.恒置""1""法"B.舍入法C.截断法D.ROM 查表法9.变址寻址的主要作用是( ) AA.支持向量、数组的运算寻址B.支持操作系统中的进程调度C.支持访存地址的越界检查D.支持程序的动态再定位10.在IBM370 系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是( ) BA.程序调用楷令B.比较与交换指令C.测试与置定指令D.执行指令11.程序员编写程序时使用的地址是( ) CA.主存地址B.辅存实地址C.逻辑地址D.有效地址12.不需要编制的数据存储空间是( ) BA.I/O接口的寄存器B.堆栈C.主存储器D.CPU 中的通用寄存器13.RISC执行程序的速度比CISC要快的原因是( ) BA.RISC只允许loAd和store指令访存B.RISC的指令平均执行周期数较少C.RISC的指令系统中的指令条数较少D.程序在RISC上编译生成的目标程序较短14.平均码长最短的编码是( ) AA.哈夫曼编码B.定长编码C.扩展编码D.需要根据编码使用的频度计算平均码长后确定15.外部设备打印机适合于连接到( ) AA.宇节多路通道B.选择通道C.数组多路通道D.任意一种通道16.在IBM370 系统中，申断响应硬件分工保存的是( ) DA.作业名称和优先级等B.各种软件状态和标志C.通用寄存器内容D.条件码等状态信息17.中断响应由高到低的优先次序宜用( ) AA.访管+程序性+重新启动B.访管斗程序性+机器故障C.程序性+1/0+访管D.外部+访管+程序性18.CDC CYBERl70 的I/0 处理机系统属于( ) BA.DMA 方式B.外围处理机方式C.通道方式 D.程序控制的1/0 方式19.通道流量是在某个时期单位时间内传送的宇节数，这个时期应是( ) CA.数组多路通道或字节多路通道B.字节多路通道或选择通道C.数组多路通道或选择通道D.任意一种通道20.外部设备打印机适合于连接到( )AA.宇节多路通道B.选择通道C.数组多路通道D.任意一种通道21.数据通路出错引起的中断是( ) BA.访管中断B.机器校验中断C.程序性中断D.外中断22.CAche存贮器常见的地址映象方式是( ) BA.全相联映象B.组相联映象C.页表法映象D.段页表映象23.虚拟存储器主要是为了( ) BA.扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度B.扩大存储系统的容量C.提高存储系统的速度D.便于程序的访存操作24.对于采用组相联映像、LRU替换算法cAche存储起来说，不影响cAche命中率的是( ) AA.直接映像、组相联映像、全相联映像B.全相联映像、直接映像、组相联映像C.组相联映像、直接映像、全相联映像D.全相联映像、组相联映像、直接映像25.最能确保提高虚拟存储器访主存的命中率的改进途径是( ) CA.改用LRU替换算法并增大页面B.增大辅存容量C.改用LRU替换算法并增大页面数D.采用FIFO替换算法并增大页面26.与全相联映像相比，组相联映像的优点是( ) AA.目录表小B.命中率高C.块冲突概率低D.主存利用率高27.程序员编写程序时使用的地址是( ) BA.有效地址B.逻辑地址C.物理地址D.主存地址28.评价存储器性能的基本要求有大容量、____和低价格（） BA.性价比高B.高速度C.命中率高D.利用率高29.解释一条机器指令的微操作包括____三部分（） DA.操作数B.解释C.翻译D.取指令、分析和执行30.实现指令的重叠解释必须在计算机组成上满足____要求( ) CA.硬件冲突B.主存冲突C.要解决“分析”与“执行”操作控制上的同步D.主存和硬件冲突31.非线性流水线的特征是( ) AA.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段B.一次运算中使用流水线中的多个段C.流水线的各功能段在不同运算中能够有不同的连接D.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同32.与线性流水线最大吞吐率有关的是( ) CA.最后功能段的执行时间B.最快的那一段的执行时间C.最慢的那一段的执行时间D.各个功能段的执行时间33.在MIPS的指令流水线中，可能发生的冲突是( ) DA.两条指令的写操作之间的写后写冲突B.后流入的指令的写操作与先流入的指令的读操作之间的读后写冲突C.同一条指令的读操作与写操作之间的写后读冲突D.先流入的指令额写操作与后流入的指令的读操作之间的写后读冲突。
02325计算机系统结构复习题(含参考答案)
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
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
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___及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_____。
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
(自考02325)计算机系统结构课后习题
课后zhenti第1章计算机系统结构的基本概念1.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M 倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。
现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。
第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。
第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。
note:由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。
而现在第i级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。
所以，当有一段第1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推2.硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。
答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。
但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。
在DOS操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在汉卡（硬件）上，而随着CPU、硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。
3.试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。
答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。
（1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。
如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。
从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成。
其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。
(整理)自考计算机系统结构试题及答案
全国2010年4月自学考试计算机系统结构试题课程代码：02325一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分,共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1．在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( )A．提高解题速度B．减少需要的存储器容量C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比2．浮点数表示的尾数的基r m=16，尾数长度p=8，可表示的规格化最大正尾数的值是( )A．1／256 B．1／2C．15／16 D．255／2563．下列数据存储空间为隐含寻址方式的是( )A．CPU中的通用寄存器B．主存储器C．I／O接口中的寄存器D．堆栈4．当计算机系统执行通道程序完成输入输出工作时，执行通道程序的是( )A．CPU B．通道C．CPU和通道D．指定的外设5．下列有关中断的叙述正确的是( )A．中断响应的次序是由硬件决定的B．中断处理的次序是由硬件决定的C．中断处理的次序是不可改的D．中断响应的次序是可灵活改变的6．与虚拟存储器的等效访问速度无关．．的是( )A．访存页地址流B．页面替换算法C．主存的容量D．辅存的容量7．非线性流水线的特征是( )A．一次运算中使用流水线中的多个功能段B．一次运算中多次使用流水线中的某些功能段C．流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同D．流水线的各功能段在不同的运算中可以有不同的连接8．属于集中式共享存储器结构的SIMD计算机是( )A．ILLIAC IV B．BSP精品文档C．CM-2 D．MP-19．指令执行结果出现异常而引起的中断是( )A．程序性中断B．I／O中断C．机器校验中断D．外部中断10．下列关于脉动阵列机的描述，错误．．的是( )A．脉动阵列机是由一组内部结构相同的处理单元构成的阵列B．脉动阵列机结构简单、规整，模块化强，可扩充性好C．脉动阵列机不适用于要求计算量大的信号／图像的处理D．脉动阵列机各PE间数据通信距离短、规则，使数据流和控制流的设计、同步控制等均简单、规整二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)请在每小题的空格中填上正确答案。
02325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（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、返回地址及现场的保存和恢复9 •中断的优先级由高到低的是（D）A .程序性T I/O T机器校验C・I/O T程序性T掉电B •D •外部T重新启动T程序性通路错T程序性T I/O T重新启动10•多端口存储器适合于连接（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A •某一时间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 .某一时间可执行多种功能B •字串位并 D •字串位串15 .在主存一Cache 地址变换过程中块冲突率最低的是16 •关于页面替换算法描述正确的是17 •计算机系统的层次结构由高到低分别为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A ．计算机网络B ．控制流计算机C ．机群系统19 .在23 x 23Delta 网络中需要2 X 2交叉开关模块个数为20．通道程序执行结束时引起的中断是A . I/O 中断B •访管中断21 ．计算机使用的语言是A. 专属软件畴，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 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 A. 可以并行执行B . 12C . 24D . 6412．关于静态流水线的描述正确的是 13. 多 处理机机间互连采用总线形式的优点是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 14 •C .系统增减模块不方便位片处理是指计算机采用D •没有访问公用总线的冲突 方式对数据进行处理。
计算机系统结构自考真题模拟及答案02325历年试题全带答案
计算机系统结构自考真题及答案02325历年试题全带答案全国4月高等教育自学考试一、单项选择题(每小题1分，共10分)在每小题的四个备答案中有一个正确的答案，将正确答案的序号写在题干后的括号内)1.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2.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3.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.能够并行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行4.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5.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6.“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7.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，而组内任何虚页能够装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入8.( C )属于MIMD系统结构。
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9.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.11B.8C.14D.210.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.可靠性提高二、填空题(每空1分，共20分)11.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____。
02325计算机系统结构复习题参考答案
计算机系统结构（02325）复习题一、填空题1. 评价存储系统的指标包括每位价格c、命中率H 和存储层次的等效访问时间”。
2. 计算机系统设计方法有“由上往下”设计、“由下往上”设计和“由中间开始”向两边设计。
其中软硬件结合较好的是“________ 的设计方法。
3.1/0 控制方式可分为程序控制I/O方式、直接存储器访问（DMA方式和I/O处理机方式。
4. 在通道方式I/O传输过程中，用户经由输入/输出的访管指令来使用外设,进管后按其提供的入口地址，将管理程序调出来执行要编制通道程序。
CPU在执行完启动I/O指令后，通道就可以与其并行工作。
5. Cache块的调度算法通常有FIFO算法和LRU算法两种。
6. 计算机硬件和软件在逻辑功能上是等效的，在性能、价格、实现的难易程度上是不同的。
7. 系列机的软件兼容可分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容，其中向后兼容是软件兼容的根本特性。
第8 —12题重复第1 —5题13.有一个“主存一辅存”层次，采用组相联映象。
主存共1024个页面，分为S组。
当S= 1时，则成为全相联映象，当S= 1024 时，则成为直接映象。
二、解释题1. 冷启动失效率：Cache空到Cache满的失效率。
2. Huffman 压缩概念：当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数（时间）来表示（处理），而对出现概率较低的，允许用较长的位数（时间）来表示（处理），就会导致表示（处理）的平均位数（时间）的缩短。
3. 动态再定位：在硬件上设置基址寄存器和地址加法器。
在程序不作变换直接装入主存的同时，装入主存的起始地址存入对应该道程序使用的基址寄存器中。
程序执行时，只要通过地址加法器将逻辑地址加上基址寄存器的程序基址形成物理（有效）地址后去访存即可。
4. LRU替换算法：LRU替换算法就是近期最少使用替换算法，即选择近期里使用得最少的页，将其替换出去。
自考02325计算机系统结构自考历年真题汇总2016.04-2019.10简答题
三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)21. 简述指令字格式优化的措施。
p80(1)采用扩展操作码,并根据指令的频度P的分布状况选择合适的编码方式,以缩短操作码的平均码长;(1分)(2)采用多种寻址方式,以缩短地址码的长度并在有限的地址长度内提供更多的地址信息;(1分)(3)采用0、1、2、3等多种地址制,以增强指令的功能;(1分)(4)在同种地址制内再采用多种地址形式,让每种地址字段可以有多种长度,且让长操作码与短操作码进行组配;(1分)(5)在维持指令字在存储器中按整数边界存储前提下使用多种不同的指令字长度。
22.简述引入数据表示的原则。
p61(1)看系统的效率是否有显著提高,(1分)包实现时间和存储空间是否有显著减少;(1分)实现时间是否减少又主要看主和处理机之间传递的信息量是否减少;(1分)(2)看引入这种数据表示后,其通用性和利用是否提高。
(1分)如果只对某种数据结构的实现效率高、而对其他数据结构实现效率低,或应用较少,(1分)将导致性价比下降。
(1分)23.简述数组多路通道的数据传输方式。
p119数组多路通道在每选择好一台设备后,要续传送完固定K个字节的成组数后,才能释放总线,(1分)通道再去选择下台设备,(1分)再传送个字节。
(1分)如此,以成组方式轮流交叉地多台高速设备服务。
(分)某台设备要想传送N个字节,就需要先后经NK次申请使用通道总线才行(2分)24．简述机群系统相对于传统的并行系统的优点。
(1)系统有高的性能价格比;(1分)(2)系统的开发周期短(1分)(3)系统的可扩展性好;(1分)(4)系统的资源利用率高;(1分)(5)用户投资风险小;(1分)(6)用户编程方便。
(1分)25．简述SIMD系统的互连网络的设计目标。
(1)结构不要过于复杂,以降低成本(1分)(2)互连要灵活,以满足算法和应用的需要;(1分)(3)处理单元间信息交换所需传送步数尽可能少(1分)以提高速度性能;(1分)(4)能用规整单一的基本构件组合而成,或经多通过或者经多级连接来实现复杂的互连,使模块性好,(1分)以便于用VISI实并满足系统的可扩充性。
2016年4月计算机系统结构参考答案
一：单项选择题1-5：CABDC 6-10：CDABB二：填空题11.硬件、固件12.操作码、地址码13.信息处理、知识处理14.系统、应用15.组数、块数16.多体单字、多体多字17.处理程序软件、响应硬件18.主存、程序19.同一单元、先写后读20.错位、主对角线三：简答题21.(1)采用扩展操作码，并根据指令的额度P i的分布状况选择合适的编码方式以缩短操作码的平均码长;(2)采用多种寻址方式以缩短地址码的长度，并在有限的地址长度内提供更多偶读地址信息;(3)采用0、1、2、3等多种地址制以增强指令的功能;(4)在同种地址制内再采用多种地址形式,让每种地址字段都可以用多种长度,且长操作码与短操作码进行组配;(5)在维持指令字在存储器中按整数边界存储的前提下,使用多种不同的指令字长度。
22.(1)看系统的效率是否有显著提高,包括实现时间和存储空间是否有显著减少,实现时间是否减少又主要看主存和处理机之间传递的信息量是否减少;(2)看引入这种数据表示后,其通用性和利用率是否提高,如果只对某种数据结构的实现效率高、而对其他数据结构的实现效率低，或应用较少，将导致性价比下降。
23.数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后才能释放总线，通道再去选择下一台设备，再传送该设备的K个字节，以成组方式轮流交叉地为多台告诉设备服务，某台设备想要传送N个字节，就需要先后经[N/K]次申请使用通道总线才行。
24.(1)系统有高的性能价格比;(2)系统的开发周期短;(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。
25.(1)结构不要过于复杂,以降低成本;(2)互连要灵活,以满足算法和应用的需要；(3)处理单元之间信息交换所需要传送步数尽可能少以提高速度性能;(4)能用规整单一的基本结构组合而成,或经多次通过或者经多级连接来实现复杂的互连,是模块性好,以便于用哪个VLSI实现满足系统的可扩充性。
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2016年4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l00分，考试时间l50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)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。
未涂、错涂或多涂均无分。
1．以软件为主实现的机器称为p26
A．模型机器B．模拟机
C．虚拟机器D．实际机器
2．下列关于系列机软件兼容描述正确的是p40
A．系列机软件必须保证向后兼容，力争向前兼容
B．系列机软件必须保证向下兼容，力争向前兼容
C．系列机软件必须保证向前兼容，力争向上兼容
D．系列机软件必须保证向下兼容，力争向后兼容
3．浮点数阶值采用二进制p位、尾数基值位r m，则该浮点数的最大阶值为p63
A．2p B．2p-1
C．2p-1D．2p-1-1
4．为了使任何时候所需的信息都只用一个存储周期访问到，信息在主存中存放的地址要求是p73
A．地址最低位为0 B．地址最高位为0
C．该信息宽度的一半D．该信息宽度的整数倍
5．存储器的最大频宽是指p98
A．存储器瞬时访问的频宽
B．存储器最大的传输速率
C．存储器连续访问时的频宽
D．存储器的实际传输速率
6．总线控制定时查询方式的控制线的线数为p111
A．┌log2N┐B．1+┌log2N ┐
C．2+┌log2N┐D．3+┌log2N┐
7. 存储层次构成的主要依据是p127
A．CPU的速度B．主存器件
C．程序设计语言D．程序的局部性
8．相联存储器的访问依据是
A．内容B．地址
C．速度D．周期
9．并行向量处理的互联网络是
A．交换开关B．纵横交叉开关
C．单总线D．多总线
10．从指令和数据的多倍性来看，阵列机属于
A．单指令流单数据流
B．单指令流多数据流
C．多指令流单数据流
D．多指令流多数据流
第二部分非选择题
二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)
请在答题卡上作答。
11．软件的功能可以用__硬件_____或___固件____实现。
12．指令由__操作码_____和__地址码_____两部分组成。
p75
13．计算机应用可归纳为向上升级的4类：数据处理、__信息处理_____、__知识处理_____ 和智能处理。
p44~p45
14．浮点数下溢处理的精度损失对__系统_____ 程序和__应用_____ 程序设计者都是透明的。
p69
15．适当选择好Cache的容量、块的大小、组相联的_组数______和组内的_块数______ ，可以保证有较高的命中率。
16．能够并行读出多个CPU字的单体多字和__多体单字_____、__多体多字_____的交叉访问主存系统被称为并行主存系统。
p100
17．中断系统的软、硬件功能分配实质上是中断_处理程序软件______和中断_响应硬件______的功能分配。
p107
18．页式存储是把_主存______空间和_程序______空间都机械地等分成固定大小的页，按页顺序编号。
p131
19．主存空间数据相关是相邻两条指令之间出现对主存
_同一单元______要求__先写而后读_____的关联。
20．将二维数组中各元素在存储器中_错位______存放可以使行或列的各元素都能并行访问，但会造成_主对角线______上各元素的并行访问冲突。
三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)
请在答题卡上作答。
21.简述指令字格式优化的措施。
p80
答：⑴采用扩展操作码，并根据指令的频度P i的分布状况选择适合的编码方式，以缩短操作码的平均码长；
⑵采用多种寻址方式，以缩短地址码的长度，并在有限的地址长度内提供更多的地址信息；
⑶采用0、1、2、3等多种地址制，以增强指令的功能；
⑷在同种地址制内再采用多种地址形式，让每种地址字段可以有多种长度，且让长操作码与短操作码进行组配；
⑸在维持指令字在存储器中按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度。
22.简述引入数据表示的原则。
p61
答：⑴看系统的效率是否有显著提高，包括实现时间和存储空间是否有显著减少；实现时间是否减少又主要看主存和处理机之间传递的信息量是否减少；
⑵看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否提高。
如果只对某种数据结构的实现效率高、而对其他数据结构的实现效率低，或应用较少，将导致性价比下降。
23.简述数组多路通道的数据传输方式。
p119
答：数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后，才能释放总线，通道再去选择下一台设备，再传送该设备的K个字节。
如此，以成组方式轮流交
叉地为多台高速设备服务。
设备要想传送N个字节，就需要先给┌N/K┐次申请使用通道总线才行。
24．简述机群系统相对于传统的并行系统的优点。
答:⑴系统有高的性能价格比；
⑵系统的开发周期短；
⑶系统的可扩展性好；
⑷系统的资源利用率高；
⑸用户投资风险小；
⑹用户编程方便。
25．简述SIMD系统的互连网络的设计目标。
答：⑴结构不要过于复杂，以降低成本；
⑵互联要灵活，以满足算法和应用的需求；
⑶处理单元间信息交换所需传送步数尽可能少，以提高速度性能；
⑷能用规整单一的基本构件组合而成，或经多次通过或多级连接来实现复杂的互联，使模块性好，以便于用VLSL实现并满足系统的可扩展性。
四、简单应用题(本大题共2小题，每小题l0分，共20分)
请在答题卡上作答。
26．给出N=8的蝶式变换，如图题26图所示。
⑴写出互连函数关系。
⑵如果采用omega网络，需几次通过才能完成此变换？
0。
0
1。
1
2。
2
3。
3
4。
4
5。
5
6。
6
7。
7
题26 图
解：⑴互联函数关系：f(P2P1P0)=P0P1P2
⑵如果处理单元设有屏蔽位控制硬件，可让PE0、PE2、PE5和PE7均处于屏蔽，
PE1、PE3、PE4和PE6为活跃，只需要在omega网络上通过一次，传输路径无冗余。
如果处理单元未设置屏蔽位控制硬件，就需要在omega网络上通过两次，此时，传输路径就会出现很多冗余。
27.由3位数（其中最低位为下溢处理的附加位）经ROM查表舍入法，下溢处理成2位结果，设计使下溢处理平均误差接近于0的ROM表，列出ROM编码表的地址与内容的对应关系。
解：3位数的ROM下溢处理表共有23=8个地址，地址码为000~111，每个地址存放一个处理结果。
图27
五、综合应用题(本大题共2小题，每小题l0分，共20分)
请在答题卡上作答。
28．如果通道在数据传送期中，选择设备的时间T5为10µs，传送一个字节数据需要的时间T D为0.5µs。
(1)某低速设备每隔500µs发出一个字节数据请求，至多可接几台这种设备？
(2)对于题28表所示的低速设备，一次通信传送的字节数不少于1024个字节，则哪些设备可挂？哪些设备不可挂？
题28表A~F设备的速率
解：⑴低速设备每隔500µѕ发出一个字节的数据传送请求，挂低速设备的通道应按字节
多路通道方式工作，极限流量：f max.byte=1/(T S+T D)
如果所挂的台数为m，设备的速率f i实际就是设备发出的字节传送请求的间隔时间的倒数，相同设备，速率之和为m f i。
为了不丢失信息，应满足:
1/(T S+T D)≥m f i
于是m应满足：
m≤1/(T S+T D)·f i=500/（10+0.5）=48
所以至多可挂48台低速设备。
⑵
29．有以下FORK 、JOIN写成的在多处理机上并行执行的程序：
10 U=A+B
FORK 30
20 V=U/B
JOIN 2
GOTO 40
30 W=A*U
JOIN 2
40 FORK 60
50 X=W-V
JOIN 2
GOTO 70
60 Y=W*U
JOIN 2
70 Z=X/Y
假设现为两台处理机，除法速度最慢，加、减法速度最快，画出该程序在两台处理机上运行时的资源时空图。
解：如答29图。