计算机体系结构第三章练习题参考解答
计算机体系结构习题三及答案专升本高升专计算机高本下学期
计算机体系结构习题三及答案专升本⾼升专计算机⾼本下学期计算机体系结构习题三⼀、（10分）某台主频为400MHz的计算机执⾏标准测试程序，程序中指令类⼆、（10分）计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的改进加速⽐为：部件加速⽐1=30；部件加速⽐2=20；部件加速⽐3=10 （1）如果部件1和部件2在整个系统运⾏时间中所占的⽐例均为30%，那么当部件3的⽐例为多少时，系统加速⽐才可以达到10？（2）如果三个部件的所占⽐例分别为30%、30%和20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执⾏时间在总执⾏时间中占的⽐例是多少？三、（5分）根据CPU中保存操作数的存储器类型，可以把指令集结构分为哪些类型？四、（10分）在MIPS流⽔线上运⾏如下代码序列：LOOP：LW R1，0（R2）DADDIU R1，R1，#1SW R1，0（R2）DADDIU R2，R2，#4DSUB R4，R3，R2BNEZ R4，LOOP其中：R3的初值是R2+396。
假设：在整个代码序列的运⾏过程中，所有的存储器访问都是命中的，并且在⼀个时钟周期中可对同⼀个寄存器在前半周期写，⽽在后半周期读。
那么：（1）在没有任何其它定向（或旁路）硬件的⽀持下，请画出该指令序列执⾏的流⽔线时空图。
假设采⽤暂停流⽔线的策略处理分⽀指令，且所有的存储器访问都命中Cache，那么执⾏上述循环需要多少个时钟周期？（2）假设该流⽔线有通常的定向路径，请画出该指令序列执⾏的流⽔线时空图。
假设采⽤预测分⽀失败的策略处理分⽀指令，且所有的存储器访问都命中Cache，那么执⾏上述循环需要多少个时钟周期？（3）假设该流⽔线有通常的定向路径和⼀个时钟周期的延迟分⽀，请对该循环中的指令进⾏调度，你可以重新组织指令的顺序，也可以修改指令的操作数，但是注意不能增加指令的条数。
请画出该指令序列执⾏的流⽔线时空图，并计算执⾏上述循环所需要的时钟周期数。
五、（10分）假设某程序各种分⽀指令数占所有指令数的百分⽐如下：现有⼀条段数为4的流⽔线，⽆条件分⽀在第2个时钟周期结束时就被解析出来，⽽条件分⽀要到第3个时钟周期结束时才能够被解析出来。
计算机系统结构第3章部分习题参考答案
第3章 部分习题参考答案3.2 （题目略）【解】overlap o i cpu T T T T -+=/，其中T overlap 的最大值为T cup 。
由题意可得当CPU 速度提高4倍后，T ＝30/4+20-30/4=20(s)。
（注：T overlap 为CPU 和I/O 重叠执行的时间）3.7 （题目略）【解】（1）处理机响应各中断源的中断请求的先后次序与它们的中断优先级一样：D 1D 2D 3D 4D 5；实际的中断处理次序为：D 1D 2D 3D 4D 5。
（2）处理机响应各中断源的中断请求的先后次序与它们的中断优先级一样：D 1D 2D 3D 4D 5；实际的中断处理次序为： D 4D 5 D 3 D 2D 1。
（3）处理机响应各中断源的中断服务请求和实际运行中断服务程序过程的示意图如下：（4）处理机响应各中断源的中断服务请求和实际运行中断服务程序过程的示意图如下：3.9 （题目略）【解】字节多路通道适用于连接大量像光电机等字符类低速设备。
这些设备传送一个字中断请求D 3,D 4,D 5时间tD 1， D 2 中断请求主程序中断服务程序 D 1,D 2,D 3,D 4,D 5 时间t符（字节）的时间很短，但字符（字节）间的等待时间很长。
通道“数据宽度”为单字节，以字节交叉方式轮流为多台设备服务，使效率提高。
字节多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。
数组多路通道适合于连接多台像磁盘等高速设备。
这些设备的传送速率很高，但传送开始前的寻址辅助操作时间很长。
通道“数据宽度”为定长块，多台设备以成组交叉方式工作，以充分利用并尽量重叠各台高速设备的辅助操作时间。
传送完K个字节数据，就重新选择下个设备。
数组多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。
选择通道适合于连接像磁盘等优先级高的高速设备，让它独占通道，只能执行一道通道程序。
通道“数据宽度”为可变长块，一次将N个字节全部传送完，在数据传送期只选择一次设备。
计算机体系结构第三章答案
第三章答案三、流水线技术（80空）1、对阶尾数相加2、求阶差规格化3、时间流水线的各段4、尽量相等流水线的瓶颈5、通过时间大量重复的时序输入端能连续地提供任务6、静态动态7、部件级处理机级8、标量流水处理机向量流水处理机9、线性流水线非线性流水线10、执行/有效地址计算周期存储器访问/分支完成周期11、译码读寄存器12、ALUoutput←A op B ALUoutput←NPC + Imm13、分支 STORE指令14、ALU指令 LOAD指令15、单周期多周期16、重复设置指令执行功能部件流水17、吞吐率等功能非流水线18、通过时间排空时间19、流水线寄存器的延迟时钟扭曲20、数据相关控制相关21、结构相关数据相关22、结构数据23、硬件开销功能单元的延迟24、写后读读后写写后读25、写后读读后写26、PC值改变为分支转移的目标地址 PC值保持正常（等于当前值加4）27、目标地址分支转移条件不成立28、8 存储器29、多功能线性 830、水平处理方式垂直处理方式31、纵向处理方式纵横处理方式32、存储器向量寄存器33、访问存储器的次数对存储器带宽的要求34、每秒执行多少指令（MIPS）每秒取得多少个浮点运算结果（MFLOPS）35、512 836、链接技术向量循环或分段开采技术37、源向量结果向量38、向量功能部件标量寄存器向量寄存器块39、向量寄存器向量功能部件3.1 流水线的基本概念1、流水线：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他子过程同时执行。
2、单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。
3、多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，从而使流水线在不同的时间，或者在同一时间完成不同的功能。
4、静态流水线：同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。
5、动态流水线：同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。
计算机系统结构第三章自考练习题答案
第三章总线、中断与输入输出系统历年真题精选1. 通道程序执行结束后引起的中断是（ B ）。
A. 外中断B. I/O中断C. 程序性中断D. 机器校验中断2．磁盘外部设备适合于连接到（ B ）。
A. 字节多路通道B. 数组多路通道或选择通道C. 选择通道或字节多路通道D. 数组多路通道或字节多路通道3. 总线控制机构为解决N个部件使用总线时优先次序的裁决，集中式定时查询，需外加控制线线数为（ D ）。
N]A．3 B. N+2 C. 2N+1 D. 2+[log24. 尽管中断响应次序由硬件排队器固定好，但中断实际处理完的次序是可以通过（系统软件）修改各中断级处理程序的（中断屏蔽）位，而动态改变。
5. 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（数据缓冲器）或动态提高响应的（优先级）来弥补。
6. 总线控制方式有哪三种？各需要增加几根用于总线控制的控制线？并说明每种方式优先级的灵活性。
（P64-65）7.（（1）20,20,25,40,40,100 us （2）200 B/ms （3）5 us ）8.（1）1-3-4-2同步强化练习一、填空题。
1. 中断响应就是允许其中断CPU（现行程序）运行，转去对该请求进行预处理，包括保存（断点及其现场），调出有关处理该中断服务程序，准备运行。
2. 中断系统软硬件功能分配实质是中断（响应）硬件和中断（处理平衡）软件的功能分配。
3. 数组多路通道适用于连接多台（高）速设备，其通道“数据宽度”为（定长块）。
4. 输入输出系统包括输入输出设备、（设备控制器）及输入输出操作有关的（软硬件）。
5. 总线控制机构集中在一处的称（集中）式控制，分散在各部件的称（分布）式控制。
6. 多数低性能单用户计算机的输入输出由（程序员）安排，I/O系统设计主要解决CPU、主存和I/O设备在（速度）上的巨大差异。
7. 信息在总线上的双向传输有（半）双向和（全）双向两种。
计算机系统结构_第三章练习 答案
第三章练习题（1）一、单项选择题在下面各题的4个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把正确答案的标号（A~D）填入题后面的括号中。
1．程序员编写程序时使用的访存地址是（）。
A．物理地址B．有效地址C．逻辑地址D．主存地址2．虚拟存储器通常采用的地址映像是（D ）。
A．全相联、组相联和直接映像B．直接映像C．组相联映像D．全相联映像3．不属于堆栈型替换算法是（）。
A．近期最少使用替换算法B．先进先出替换算法C．最优替换算法D．近期最久未使用替换算法4.确保提高虚拟存储器的主存命中率的途径是（）。
A．采用LFU替换算法并增大页面数B．采用FIFO替换算法并增大页面C．采用FIFO替换算法并增大页面数D．采用LRU替换算法并增大页面5.虚拟存储器主要是为了解决（）问题。
A．便于程序的“访存操作”B．扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度C．提高存储系统的速度D．扩大存储系统的容量6.与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（）。
A．辅存的容量B．主存的容量C．页面替换算法D．访存页地址流二、填空题1．使二级存储系统的等效访问速度接近于第一级存储器访问速度的依据是程序的（局部性原理），它包括（时间局部性）和（空间局部性）两个方面。
2．程序的空间局部性是指程序通常是（顺序）存储和执行的，程序使用的数据通常是（簇聚或集中）存储的。
3．假设T1和T2分别是CPU访问到M1和M2中信息所需要的时间，H为命中M1的概率，则由M1和M2构成的二级存储系统的等效访问时间应当表示为（H*T1+(1-H)*T2）。
4．存储器速度性能可以采用存储器的（频宽）衡量，它是存储器单位时间能够访问的信息量。
5．虚拟存储器的存储管理方式有（页式）、（段式）和（段页式）三种。
6．页式虚拟存储器把（程序“虚拟”）空间和（主存储器“物理实”）空间都分成相同大小的页。
7．当两个虚拟空间的页面要求装入同一个主存页面的位置，称为（实页冲突或页面争用）。
第3章 计算机网络体系结构(习题答案)
第3章计算机网络体系结构一、填空题1.协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。
2.OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）七个层次。
3.OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。
4.物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。
5.数据链路层处理的数据单位称为（帧）。
6.数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。
7.在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。
8.网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。
9.传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。
二、名词解释同步协议实体对等层对等层通信服务 CIDR 协议数据单元服务数据单元同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。
协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。
实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。
对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。
对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。
就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。
服务下一层能被上一层看见的功能称为服务。
协议数据单元、服务数据单元对等层上传送的数据单位称为协议数据单元，而直接相邻的两个层次之间交换的数据单位称为服务数据单元。
第3章 计算机网络体系结构(习题标准答案)
第3章计算机网络体系结构(习题答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2第3章计算机网络体系结构一、填空题1.协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。
2.OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）七个层次。
3.OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。
4.物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。
5.数据链路层处理的数据单位称为（帧）。
6.数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。
7.在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。
8.网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。
9.传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。
二、名词解释同步协议实体对等层对等层通信服务 CIDR 协议数据单元服务数据单元同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。
协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。
实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。
对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。
对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。
就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。
计算机组成与系统结构第三章课后作业参考答案
• Cache-主存系统的访问效率 e = tc / ta e = tc / ta = 10 / 11.8 = 84.7%
•
有一个Cache主存系统，按字节编址， 主存容量2MB，Cache容量16KB，每块 (行)容量2KB，采用直接映射方式。
1. 给出主存地址格式。 2. 若主存地址为125301H，那么它在主存 的哪一个存储块中？映射到Cache的哪 个块？画出地址映射示意图
• • • • • • • • •
page table 页表 process 进程 address 地址 virtual page number 页号 valid bit 有效位 page frame number 页架号（物理块号） physical address 物理地址（主存地址） virtual addresses 虚拟地址 fault 故障
Nc ：表示Cache完成存取的总次数， Nm ：表示主存完成存取的总次数
h = （4500-90）/ 4500 = 98%
• Cache-主存系统的平均访问时间
ta= h • tc+ (1-h) • tm tc ：表示命中时的Cache访问时间 tm ：表示未命中时的主存访问时间 ta= 0.98 • 10+ (1-0.98) • 100 = 11.8 ns
3位
0#块 1#块 … 7#块 0#块 1#块 … 7#块 … 0#块 1#块 2#块 …
11位
0#区
主存
1#区
73#区
• 某Cache存储系统，主存有0～7共8个块。 Cache有4行，采用组相联映像，分2组。 假设主存的第5、1、2、4块已依次装入 Cache，现访存块地址流为1、2、4、1、 3、7、0、1、2、5、4、6时：画出用 LRU替换算法，Cache内各块的实际替换 过程图，并标出命中和替换时刻；
计算机系统结构第三章（习题解答）
1. 什么是存储系统？对于一个由两个存储器M 1和M 2构成的存储系统，假设M1的命中率为h ，两个存储器的存储容量分别为s 1和s 2，存取时间分别为t 1和t 2，每千字节的成本分别为c 1和c 2。
⑴ 在什么条件下，整个存储系统的每千字节平均成本会接近于c 2？ ⑵ 该存储系统的等效存取时间t a 是多少？是多少？⑶ 假设两层存储器的速度比r=t 2/t 1，并令e=t 1/t a 为存储系统的访问效率。
试以r 和命中率h 来表示访问效率e 。
⑷ 如果r=100，为使访问效率e>0.95，要求命中率h 是多少？是多少？⑸ 对于⑷中的命中率实际上很难达到，对于⑷中的命中率实际上很难达到，假设实际的命中率只能达到假设实际的命中率只能达到0.96。
现在采用一种缓冲技术来解决这个问题。
采用一种缓冲技术来解决这个问题。
当访问当访问M 1不命中时，不命中时，把包括被访问数把包括被访问数据在内的一个数据块都从M 2取到M 1中，并假设被取到M 1中的每个数据平均可以被重复访问5次。
请设计缓冲深度（即每次从M 2取到M 1中的数据块的大小）。
答：答：⑴ 整个存储系统的每千字节平均成本为：整个存储系统的每千字节平均成本为：12s 1s 2c 2s 1s 1c 2s 1s 2s 2c 1s 1c c ++´=+´+´=不难看出：当s1/s2非常小的时候，上式的值约等于c2。
即：s2>>s1时，整个存储器系统的每千字节平均成本会接近于c2。
⑵ 存储系统的等效存取时间t a 为：为：2t )h 1(1t hta´-+´=⑶r)h 1(h 1t )h 1(t h t t t e 211a1´-+=´-+´==⑷ 将数值代入上式可以算得：h>99.95% ⑸通过缓冲的方法，我们需要将命中率从0.96提高到0.9995。
四川大学计算机系统结构第三章练习答案
C
1
= SHR
(5)
(C ) C
0
0
= ( 000001 ) (101111
) = (101111
) = C
0
5
101111 C0
4）求出流水线的最小平均启动距离
最小平均启动距离为：5Dt 5）求出此流水线的最大吞吐率。
TPmax
n 1 n = lim = lim = n n (5n + 2 ) D t (5（n-1） 7 ) D t + 5 Dt
练习答案
第三章
1. 如果一条指令的执行需要取指、译码和 执行三个过程，每一级分别需要Dt， 2Dt 和3Dt。画出按顺序执行、一次重叠、二次 重叠及先行控制四种方式工作时的时空图。
第三章
（1）顺序执行
空间 指令执行 指令分析 取指
1 1 1 2 2
2
时间
0 t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8 t9
时间
t8 t9
t10 t11 t12
（4） 先行控制
空间
指令执行
指令分析 取指
1
1 1 0 t1 2 t2 3 t3 t4 t5 t6 t7 2 3
2
3
时间
t8 t9
t10 t11 t12
第三章
2. 在一个如下图所示的线性流水线,各级运行所需 的时间如下图中所标。
取指Dt 译码Dt 执行2Dt 写回2Dt
（1）三条指令并行 （2） V2 <- V0 *V1 （7拍） V3 <- 存储器 （6拍） V4 <- V2+V3 第一、二条指令并行，第三条指令顺序执行 （3） V0 <- 存储器 V3 <- V1+V2 V4 <- V0 *V3 V6 <- V4+V5 （与指令2存在功能部件冲突） 第一、二条指令并行，再与第三条指令链接，第四 条顺序执行。
计算机体系结构第三章练习题参考解答
第 三 章3.26 设16个处理器编号分别为0，1，…，15，要用单级互连网络，当互连函数分别为：（1）Cube 3（Cube 1） （5）Butterfly （Butterfly ） （8）1σ- （9）(1)β （13）(2)ρ时，第13号处理器分别与哪一个处理器相连?解：（1）因为Cube 3（Cube 1(X 3X 2X 1X 0)）= Cube 3(X 3X 2X 1X 0)= X 3X 2X 1X 0 所以13 → Cube 3（Cube 1(1101)）= 0100 → 4（5）因为Butterfly （Butterfly(X 3X 2X 1X 0)）=Butterfly （X 0X 2X 1X 3）=X 3X 2X 1X 0所以13 →Butterfly （Butterfly (1101)）= 1101 → 13 （8）因为1σ-(X 3X 2X 1X 0)= X 0X 3X 2X 1 所以13 →1σ- (1101)= 1110 → 14 （9）因为(1)β(X 3X 2X 1X 0)= X 3X 2X 0X 1 所以13 →(1)β (1101)= 1110 → 14（13）因为(1)β(X 3X 2X 1X 0)= X 1X 2X 3X 0 所以13 →(2)ρ (1101)= 0111 → 73.30 在有16个处理器的均匀洗牌网络中，若要使第0号处理器与第15号处理器相连，需要经过多少次均匀洗牌和交换置换。
解：0（0000B ）号处理器与15（1111B ）号处理器相连要对四位取反。
交换置换一次只能对一位取反，所以要四次交换置换。
交换置换每次取反只对最低位，要有三次移位，所以要四次均匀洗牌置换。
即变换为0000(E)→ 0001(σ)→ 0010(E)→ 0011(σ)→ 0110(E)→ 0111(σ)→1110(E)→ 1111。
3.34 在编号分别为0，1，2，……，9的16个处理器之间，要求按下列配对通信：(B 、1)，(8、2)，(7、D)，(6、C)，(E 、4)，(A 、0)，(9、3)，(5、F)。
计算机第三章试题及答案
计算机第三章试题及答案题一：选择题（每题5分，共20题）1.计算机按执行指令的方式可分为（）。
A.单指令流水线B.多指令流水线C.单指令多数据D.多指令多数据2.计算机通过加快速度来提高计算机的性能是通过（）的方式。
A.提高主频B.增加内存容量C.增加硬盘存储容量D.增加显卡性能3.下列哪个不属于计算机硬件的组成元素。
A.运算器B.存储器C.输入设备D.操作系统4.以下哪个不是计算机的操作系统（）。
A. WindowsB. WordC. LinuxD. macOS5.[硬件->操作系统->应用软件->用户]是计算机的（）。
A.工作流程B.存储架构C.数据传输D.通信环境6.计算机的二进制表示方法是指使用（）个数制。
A.2B.10C.16D.87.微型计算机最早出现在（）年。
A.1960B.1970C.1980D.19908.以下哪个不是计算机的外部设备（）。
A.键盘B.鼠标C.主板D.音箱9.CPU的英文全称是（）。
A. Central Progress UnitB. Central Processing UnitC. Computer Progress UnitD. Computer Processing Unit10.计算机内存的作用是（）。
A.存储数据B.运行程序C.显示图像D.控制设备11.以下哪个不是计算机网络的通信介质（）。
A.光纤B.网线C.无线D.电缆12.在计算机运行过程中，操作系统负责（）。
A.管理硬件资源B.编写应用软件C.搭建网络D.制造CPU13.计算机编程中，以下哪个是高级语言（）。
A.机器语言B.汇编语言C.C语言D.二进制语言14.以下哪个是计算机网络中的一个协议（）。
A.TCP/IPBC.HDMID.RAM15.以下哪个不是计算机病毒的表现（）。
A.改变文件名B.删除硬盘数据C.修改系统设置D.自行复制16.计算机中使用的最小存储单位是（）。
A.字节B.位C.页D.块17.CPU通过什么方式与主板进行连接（）。
计算机第三章试题及答案
计算机第三章试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 在计算机中，用来表示存储容量的基本单位是（）。
A. 字节B. 比特C. 兆赫D. 赫兹2. 以下哪个选项不是计算机硬件的组成部分？（）A. 中央处理器（CPU）B. 随机存取存储器（RAM）C. 操作系统D. 显示器3. 计算机病毒是一种（）。
A. 计算机硬件B. 计算机软件C. 计算机程序D. 计算机数据4. 以下哪种存储设备是可移动的？（）A. 硬盘驱动器（HDD）B. 固态硬盘（SSD）C. 光盘驱动器（CD/DVD）D. 所有选项都是5. 在计算机系统中，用于执行程序的是（）。
A. 操作系统B. 编译器C. 处理器D. 内存二、填空题（每题2分，共10分）1. 计算机的工作原理基于__________原理。
2. 计算机的内存分为__________和__________。
3. 计算机的输入设备包括键盘、鼠标和__________。
4. 计算机的输出设备包括显示器、打印机和__________。
5. 计算机病毒的主要传播途径是__________。
三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述计算机系统的组成。
2. 什么是二进制数，它与十进制数有何不同？3. 计算机病毒有哪些常见的类型？4. 描述计算机硬件和软件的关系。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 如果一个计算机的内存容量为8GB，那么它有多少字节的存储空间？（提示：1GB = 1024MB，1MB = 1024KB，1KB = 1024字节）2. 假设一个文件的大小为1.5MB，而一个USB闪存盘的容量为32GB，那么这个USB闪存盘可以存储多少个这样的文件？五、论述题（每题15分，共30分）1. 论述计算机在现代社会中的作用和影响。
2. 讨论计算机安全的重要性以及如何保护计算机不受病毒和恶意软件的侵害。
参考答案：一、选择题1. A2. C3. C4. D5. C二、填空题1. 冯·诺依曼2. RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）3. 扫描仪4. 扬声器5. 网络三、简答题1. 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
计算机系统结构 第三章(习题解答)分析
1. 什么是存储系统？对于一个由两个存储器M 1和M 2构成的存储系统，假设M1的命中率为h ，两个存储器的存储容量分别为s 1和s 2，存取时间分别为t 1和t 2，每千字节的成本分别为c 1和c 2。
⑴ 在什么条件下，整个存储系统的每千字节平均成本会接近于c 2？ ⑵ 该存储系统的等效存取时间t a 是多少？⑶ 假设两层存储器的速度比r=t 2/t 1，并令e=t 1/t a 为存储系统的访问效率。
试以r 和命中率h 来表示访问效率e 。
⑷ 如果r=100，为使访问效率e>0.95，要求命中率h 是多少？⑸ 对于⑷中的命中率实际上很难达到，假设实际的命中率只能达到0.96。
现在采用一种缓冲技术来解决这个问题。
当访问M 1不命中时，把包括被访问数据在内的一个数据块都从M 2取到M 1中，并假设被取到M 1中的每个数据平均可以被重复访问5次。
请设计缓冲深度（即每次从M 2取到M 1中的数据块的大小）。
答：⑴ 整个存储系统的每千字节平均成本为：12s 1s 2c 2s 1s 1c 2s 1s 2s 2c 1s 1c c ++⨯=+⨯+⨯=不难看出：当s1/s2非常小的时候，上式的值约等于c2。
即：s2>>s1时，整个存储器系统的每千字节平均成本会接近于c2。
⑵ 存储系统的等效存取时间t a 为：2t )h 1(1t h t a ⨯-+⨯=⑶r)h 1(h 1t )h 1(t h t t t e 211a 1⨯-+=⨯-+⨯==⑷ 将数值代入上式可以算得：h>99.95% ⑸通过缓冲的方法，我们需要将命中率从0.96提高到0.9995。
假设对存储器的访问次数为5，缓冲块的大小为m 。
那么，不命中率减小到原来的1/5m ，列出等式有：m596.0119995.0--= 解这个方程得：m=16，即要达到⑷中的访问效率，缓冲的深度应该至少是16（个数据单位）。
2. 要求完成一个两层存储系统的容量设计。
第三章计算机试题及答案
第三章计算机试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 计算机的硬件系统主要由哪几部分组成？A. 中央处理器、存储器、输入设备和输出设备B. 显示器、键盘、鼠标和打印机C. 操作系统、应用软件、数据库管理系统和网络系统D. 电源、主板、CPU和内存答案：A2. 下列哪个选项是计算机的外存储设备？A. 内存B. 硬盘C. 显卡D. 声卡答案：B3. 在计算机系统中，负责解释和执行程序指令的是：A. 存储器B. 输入设备C. 中央处理器D. 输出设备答案：C4. 下列哪个选项不是计算机病毒的特点？A. 破坏性B. 传染性C. 隐蔽性D. 可预测性答案：D5. 计算机的工作原理是基于什么原理？A. 电磁感应B. 量子力学C. 冯·诺依曼原理D. 牛顿力学答案：C6. 在计算机中，1KB等于多少字节？A. 1024B. 1000C. 512D. 2048答案：A7. 下列哪个选项是计算机操作系统的主要功能？A. 管理文件B. 管理硬件C. 管理网络D. 管理用户答案：B8. 计算机的内存分为哪两种类型？A. 硬盘和固态硬盘B. ROM和RAMC. 闪存和光盘D. 内存和显存答案：B9. 计算机的CPU主要负责什么功能？A. 数据存储B. 数据输入C. 数据处理D. 数据输出答案：C10. 计算机的硬盘属于哪种类型的存储设备？A. 易失性存储B. 非易失性存储C. 只读存储D. 可读写存储答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 计算机的三大核心部件包括____、存储器和输入输出设备。
答案：中央处理器2. 在计算机中，____是指存储在硬盘、光盘等设备上的数据。
答案：外存储3. 计算机病毒是一种____程序，它能够自我复制并传播。
答案：恶意4. 计算机的工作原理是基于____原理，即程序存储和程序控制。
答案：冯·诺依曼5. 在计算机中，1MB等于____字节。
答案：1024KB6. 计算机操作系统的主要功能是____。
计算机系统结构课后答案unit3
计算机系统结构课后答案unit3第一篇：计算机系统结构课后答案unit3第3章总线、中断与输入输出系统3.1．简要举出集中式串行链接，定时查询和独立请求3种总线控制方式的优缺点。
同时分析硬件产生故障时通讯的可靠性。
答：集中式串行链连接方式。
其过程为：①所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发使用总线申请。
②当“总线忙”信号未建立时，“总线请求”才被总线控制器响应，送出“总线可用”信号，它串行地通过每个部件。
③如果某部件未发过“总线请求”，则它将“总线可用”信号往下一部件转，如果某部件发过“总线请求”，则停止“总线可用”信号的传送。
④该部件建立“总线忙”，并除去“总线请求”，此时该部件获得总线使用权，准备传送数据。
⑤数据传送期间，“总线忙”维持“总线可用”的建立。
⑥传送完成后，该部件去除“总线忙”信号和“总线可用”信号。
⑦当“总线请求”再次建立时，就开始新的总线分配过程。
优点：①选择算法简单；②控制总线数少；③可扩充性好；④可靠性高。
缺点：①对“总线可用”线及其有关电路失效敏感，②不灵活；③总线中信号传送速度慢。
集中式定时查询方式，过程：①总线上每个部件通过“总线请求”发请求。
②若“总线忙”信号未建立，则计数器开始计数，定时查询个部件，以确定是谁发的请求。
③当查询线上的计数值与发出请求的部件号一致时，该部件建立“总线忙”，计数停止，查询也停止。
除去“总线请求”，该部件获得总线使用权。
④“总线忙”维持到数据传送完毕。
⑤数据传送完，去除“总线忙”。
⑥当“总线请求”线上有新的请求，就开始下一个总线分配过程。
优点：①优先次序灵活性强；②可靠性高。
缺点：①控制线数较多；②扩展性较差；③控制较为复杂；④总线分配受限于计数信号，不能很高。
集中式独立请求方式，过程：①每个部件有一对“总线请求”和“总线准许”线。
②每个部件使用“总线请求”发中请，当“总线已分配”无信号时，总线控制器根据某种算法对同时送来的多个请求进行仲裁，以确定哪个部件使用总线，信号从“总线准许”送回该部件，去除该部件的“总线请求”，建立总线已分配”。
计算机第三章考试题目及答案
计算机第三章考试题目及答案一、选择题1. 在计算机中，二进制数的基数为：A. 8B. 16C. 10D. 2答案：D2. 下面哪个选项是十六进制数“B3”的对应二进制数：A. 10110011B. 11001011C. 11001101D. 10110111答案：B3. 在计算机中，字节是指多少位的数据单元：A. 4位B. 8位C. 16位D. 32位答案：B4. 下列哪个是计算机内部数据的表示形式：A. ASCII码B. 二进制数C. 十进制数D. 十六进制数答案：B5. 在二进制补码表示法中，正数的补码和原码相同，而负数的补码是：A. 原码每一位取反B. 原码最高位为1，其余位取反C. 原码最高位为0，其余位取反D. 原码最高位为1，其余位不变答案：B二、填空题1. 一个十六进制数可以用 ________ 个二进制位表示。
答案：42. 在二进制系统中，1111的十进制表示是 ________。
答案：153. 在二进制补码表示法中，-5的补码是 ________。
答案：10114. 具有8个二进制位的字节可以表示的最大十进制数是 ________。
答案：2555. ASCII码中，大写字母'A'的十进制表示是 ________。
答案：65三、简答题1. 请解释计算机中数的基数和位数的概念，并说明它们对计算机运算的影响。
答案：数的基数表示数的进制，常见的有二进制、八进制、十进制和十六进制。
位数表示一个数所占用的二进制位数或十进制位数，比如一个字节有8位。
数的基数和位数直接影响了计算机中数值的表示和运算。
不同的基数对应不同的数字符号，而位数决定了一个数能表示的范围大小。
基数越大，表示一个数所需的位数越少；位数越多，能表示的范围越大。
因此，基数和位数会影响计算机运算中数值的溢出、精度和运算速度等方面。
2. 请解释二进制补码表示法，并说明它在计算机中的应用。
答案：二进制补码是计算机中表示有符号数的一种形式。
计算机组织与系统结构第三章习题答案
第 3 章习题答案2(4)高级语言中的运算和机器语言 (即指令) 中的运算是什么关系？假定某一个高级语P中有乘、言源程序除运算，但机器M中不提供乘、除运算指令，则程序P 能否在机器M上运行？为什么？参考答案：(略)3．考虑以下 C 语言程序代码：int func1(unsigned word){return (int) (( word <<24) >> 24);}int func2(unsigned word){return ( (int) word <<24 ) >> 24;}假设在一个32 位机器上执行这些函数，该机器使用二进制补码表示带符号整数。
无符号数采用逻辑移位，带符号整数采用算术移位。
请填写下表，并说明函数func1 和func2 的功能。
函数func1 的功能是把无符号数高24 位清零(左移24 位再逻辑右移24位)，结果一定是正的有符号数；而函数func2 的功能是把无符号数的高24 位都变成和第25 位一样，因为左移24 位后进行算术右移，高24 位补符号位(即第25 位)。
4．填写下表，注意对比无符号数和带符号整数的乘法结果，以及截断操作前、后的结果。
5．以下是两段 C 语言代码，函数arith( ) 是直接用 C 语言写的，而optarith( ) 是对arith( ) 函数以某个确定的M和N编译生成的机器代码反编译生成的。
根据optarith( ) ，可以推断函数arith( ) 中M和N的值各是多少？#define M#define Nint arith (int x, int y){int result = 0 ;result = x*M + y/N;return result;}int optarith ( int x, int y){i nt t = x;x << = 4;x - = t;i f ( y < 0 ) y += 3;y>>2;r eturn x+y;参考答案：可以看出x*M 和“ int t = x; x << = 4; x-=t; ”三句对应，这些语句实现了x 乘15 的功能(左移 4 位相当于乘以16，然后再减 1 )，因此，M等于15；y/N 与“if ( y < 0 ) y += 3; y>>2; ”两句对应，功能主要由第二句“ y右移2位”实现，它实现了y除以4的功能，因此N是4。
计算机第三章习题答案
计算机第三章习题答案计算机科学是一个不断发展的领域，涵盖了广泛的主题和概念。
本章习题答案将帮助学生更好地理解计算机的基本原理和应用。
以下是第三章习题的答案，供参考：# 第三章习题答案一、选择题1. C2. B3. A4. D5. E二、填空题1. 计算机的硬件包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备。
2. 程序设计语言分为机器语言、汇编语言和高级语言。
3. 计算机的存储系统通常分为主存储器和辅助存储器。
4. 操作系统的主要功能包括进程管理、存储管理、设备管理和文件管理。
5. 计算机网络的拓扑结构主要有星型、环型、总线型和网状型。
三、简答题1. 计算机的工作原理是基于冯·诺依曼体系结构，该体系结构包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分。
计算机通过执行程序指令来完成各种任务。
2. 程序设计语言的分类主要基于其与机器语言的接近程度。
机器语言是最接近机器的指令集，汇编语言使用助记符来表示机器指令，而高级语言则提供了更抽象的编程方式，便于人类理解和使用。
3. 计算机的存储系统分为快速访问的随机存取存储器（RAM）和较慢访问的辅助存储器，如硬盘驱动器。
主存储器用于存储当前正在运行的程序和数据，而辅助存储器用于长期存储大量数据。
4. 操作系统是计算机系统的核心软件，它管理计算机硬件资源，提供用户界面，并控制其他软件的执行。
操作系统的主要功能包括进程管理（调度和同步）、存储管理（内存分配和保护）、设备管理（设备分配和缓冲）和文件管理（文件存储和访问）。
5. 计算机网络的拓扑结构决定了网络中设备如何连接和通信。
星型拓扑以一个中心节点连接所有其他节点，环型拓扑中的每个设备都连接到两个相邻设备，总线型拓扑使用单一通信线路连接所有设备，而网状型拓扑则允许设备之间有多个连接路径。
四、计算题1. 假设一个计算机系统使用32位地址，计算该系统的最大内存容量。
- 32位地址意味着地址空间为 \( 2^{32} \) 个地址。
计算机系统结构第3章12--15题答案
3.12 有一指令流水线如下所示（1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。
对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？解：（1）2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T maxm1i i pipeline =⨯++++=∆-+∆=∑= )(ns 2201T nTP 1pipeline-==45.45%1154400TP mtTP E m1i i≈=⋅=∆⋅=∑= （2）瓶颈在3、4段。
⏹ 变成八级流水线（细分）850(ns)509850t 1)(n t T maxm1i i pipeline =⨯+⨯=∆-+∆=∑=)(ns 851T nTP 1pipeline-==58.82%17108400TP mtiTP E m1i ≈=⋅=∆⋅=∑= ⏹ 重复设置部件入 1 2 3 4 出 50ns 50ns 100ns 200ns123-13-24-14-24-34-4123_13_24_14_4入出50ns50ns)(ns 851T nTP 1pipeline-==58.82%1710885010400E ≈=⨯⨯=3.13有一个流水线由4段组成，其中每当流经第3段时，总要在该段循环一次，然后才能流到第4段。
如果每段经过一次所需要的时间都是，问：（1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生什么情况？ （2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个任务时，其吞吐率提高多少？（2）t ∆t ∆t ∆2段54.35%925045TP E 2310T nTp 23T 21TP pipelinepipeline max ≈=∆⋅=∆∆==∆=∆=t tt t（3）重复设置部件t t∆⋅=∆⋅==751410T nTP pipeline吞吐率提高倍数＝tt ∆∆231075＝1.643.14 有一条静态多功能流水线由5段组成，加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第3段的时间为2△t ，其余各段的时间均为△t ，而且流水线的输出可以直接返回输入端或 暂存于相应的流水寄存器中。
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第 三 章
3.26 设16个处理器编号分别为0，1，…，15，要用单级互连网络，当互连函数分别为：（1）Cube 3（Cube 1） （5）Butterfly （Butterfly ） （8）1σ- （9）(1)
β （13）(2)ρ
时，第13号处理器分别与哪一个处理器相连?
解：（1）因为Cube 3（Cube 1(X 3X 2X 1X 0)）= Cube 3(X 3X 2X 1X 0)= X 3X 2X 1X 0 所以13 → Cube 3（Cube 1(1101)）= 0100 → 4
（5）因为Butterfly （Butterfly(X 3X 2X 1X 0)）=Butterfly （X 0X 2X 1X 3）=X 3X 2X 1X 0
所以13 →Butterfly （Butterfly (1101)）= 1101 → 13 （8）因为1σ-(X 3X 2X 1X 0)= X 0X 3X 2X 1 所以13 →1σ- (1101)= 1110 → 14 （9）因为(1)
β(X 3X 2X 1X 0)= X 3X 2X 0X 1 所以13 →(1)
β (1101)= 1110 → 14
（13）因为(1)
β(X 3X 2X 1X 0)= X 1X 2X 3X 0 所以13 →(2)ρ (1101)= 0111 → 7
3.30 在有16个处理器的均匀洗牌网络中，若要使第0号处理器与第15号处理器相连，需要经过多少次均匀洗牌和交换置换。
解：0（0000B ）号处理器与15（1111B ）号处理器相连要对四位取反。
交换置换一次只能对一位取反，所以要四次交换置换。
交换置换每次取反只对最低位，要有三次移位，所以要四次均匀洗牌置换。
即变换为0000(E)→ 0001(σ)→ 0010(E)→ 0011(σ)→ 0110(E)→ 0111(σ)→1110(E)→ 1111。
3.34 在编号分别为0，1，2，……，9的16个处理器之间，要求按下列配对通信：(B 、1)，(8、2)，(7、D)，(6、C)，(E 、4)，(A 、0)，(9、3)，(5、F)。
试选择所用互连网络类型、控制方式，并画出该互连网络的拓扑结构和各级的交换开关状态图。
解：16个处理机通过N = 16的互连网络互联，通信配对连接的二进制编号为： (0、A)：0000---1010 (8、2)：1000---0010 (1、B)：0001---1011 (9、3)：1001---0011 (2、8)：0010---1000 (A 、0)：1010---0000 (3、9)：0011---1001 (B 、1)：1011---0001 (4、E)：0100---1110 (C 、6)：1100---0110 (5、F)：0101---1111 (D 、7)：1101---0111 (6、C)：0110---1100 (E 、4)：1110---0100 (7、D)：0111---1101 (F 、5)：1111---0101
显然要求互连网络实现的互联函数为f （X 3X 2X 1X 0）= X 3X 2X 1X 0，为多重方体置换。
N = 16的STARAN 网络在级控方式下实现的是方体置换，且当级控信号为F = f 3f 2f 1f 0 = 1010时，实现的互联函数是Cube 3（Cube 1（X 3X 2X 1X 0））3X 21X 0。
所以采用N = 16的STARAN 网络在级控方式且级控信号F = 1010时，可实现要求配对通信。
3.41 写出N=8的蝶式置换的互连函数，如采用Omega网络，则需几次通过才能完成此变换？画出Omega网络实现此变换的控制状态图。
解：（1）N=8的蝶式置换的互连函数为：β（X2X1X0）= X0X1X2
（2）根据Omega网络采用单元控制终端标记法寻径方法，蝶式交换的连接关系及用N=8的Omega网络实现该连接的开关要求如下表所示。
S D d
2 d
1
d
K
2
级开关 K
1
级开关 K
级开关
0 0 0 0 0 与K
21上输出端连接与K
11
上输出端连接与K
01
上输出端连接
1 4 1 0 0 与K
22下输出端连接与K
14
上输出端连接与K
03
上输出端连接
2 2 0 1 0 与K
23上输出端连接与K
11
下输出端连接与K
02
上输出端连接
3 6 1 1 0 与K
24下输出端连接与K
14
下输出端连接与K
04
上输出端连接
4 1 0 0 1 与K
21上输出端连接与K
11
上输出端连接与K
01
下输出端连接
5 5 1 0 1 与K
22下输出端连接与K
14
上输出端连接与K
03
下输出端连接
6 3 0 1 1 与K
23上输出端连接与K
11
下输出端连接与K
02
下输出端连接
7 7 1 1 1 与K
24下输出端连接与K
14
下输出端连接与K
04
下输出端连接
由表可见，当实现八个结点对连接时，对K2级开关的要求将发生下列争用开关输出端的冲突：
0 → 0 和 4 → 1 争用开关K21上输出端
1 → 4 和 5 → 5 争用开关K22下输出端
2 → 2 和 6 →
3 争用开关K23上输出端
3 → 6 和 7 → 7 争用开关K24下输出端
因此，为避免K2级开关输出端的冲突，八个结点对连接分两次实现。
第一次实现：0 → 0、1 → 4、2 → 2、3 → 6；第二次实现：4 → 1、5 → 5、6 → 3、7 → 7。
分两次实现连接也避免K1级开关K11和K14输出端的冲突，K0级四个开关没有输出端的冲突。
（3）Omega 网络分2次连接的开关状态如下图。
第一次
第二次
3.55 对于4方体网络见图3-65，从结点0000到结点1111，有多少条最短路径？为什么？用E —立方维序寻径算法找出其中一条最短路径。
解：（1）当源节点与目的节点的海明距离为h ，则有h!条最短路径。
结点0000到结点1111的海明距离为4，所以有1×2×3×4=24条最短路径。
（2）方向位向量R = S ⊕D = 0000⊕1111 = 1111，V = S = 0000（源节点）
r1=1，V = V ⊕2i-1 = 0000⊕0001 = 0001； r2=1，V = V ⊕2i-1 = 0001⊕0010 = 0011； r3=1，V = V ⊕2i-1 = 0011⊕0100 = 0111；
r4=1，V = V ⊕2i-1
= 0111⊕1000 = 1111（目的结点）。
所以，0000与1111有一条最短路径为：S=0000→0001→0011→0111→1111=D 。
0 1 2 3
4 5 6
7 0 1 2 3 4 5 6 7。