计算机系统结构复习题(含答案)
计算机系统结构试题及答案—西安理工大学
解答: 1. 2. 3. 4. 5. 五.应用题 1. 由 4 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 3 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。 2. 若某机器要求有：三地址指令 4 条，单地址指令 255 条，零地址指令 16 条。假设指令字 长 为 12 位，每个地址码长位 3 位，能否以扩展操作码为其编码？如果其中单地址指令为 254 条呢 ？说明其理由。 3. 用于文字处理的某专用机，每个文字符用 4 位十进制数字（0~9）编码表示，空格则用︼ 表示，在对传送的文件符号和空格进行统计后，得出数字和空格的出现频度分别为
4. 开发并行性的途径有时间重叠， （ ）和资源共享。 A 重叠流水 B 共享主存 Ｃ资源重复 ） 。 Ｃ 双工系统 D 机群系统 Ｄ软件共享
5. 开发并行性的途径有时间重叠，资源重复和（ Ａ指令流水线 Ｂ资源共享
6. 计算机系统的层次结构按照有高到低的顺序分别为（ ） 。 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 7. 自定义数据表示包括（）和标识符数据表示。 Ａ数据描述符 表 示 8. 对于计算机系统结构，下列哪些是透明的? a）数据表示 解答: b）指令系统 c）寄存器组织 d）存储器的模的交叉存取 Ｂ向量数组数据表示 Ｃ标识符数据表示 Ｄ堆栈数据
4.
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。
5. 想在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列哪些设想是可以考虑的?哪些则 是不行的?为什么? (1)新增加字符数据类型和若干条字符处理指令，以支持事务处理程序的编译。 (2)为增强中断处理功能，将中断分级由原来的 4 级增加到 5 级，并重新调 整 中断响应 的优先次序。 (3)在 CPU 和主存之间增设 Cache 存贮器，以克服因主存访问速率过低而造 成 的系统性 能瓶颈。 (4) 将 CPU 与主存之间的数据通路宽度由 16 位扩展成 32 位，以加快主机 内 部信息的传 送。 (5)为增加寻址灵活性和减少平均指令字长，将原来全部采用等长操作码的指令 改成有 3 类不同码长的扩展操作码；将源操作数寻址方式由原来的操作码指明改成增加一个如 VA X —11 那样的寻址方式位字段来指明。
(完整版)计算机系统结构复习题(附答案)范文
计算机系统结构复习题和重点（附答案）一、单项选择题1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（）A．编译程序解释B．编译程序翻译C．汇编程序解释D．汇编程序翻译2．系列机软件必须保证（）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3．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（）A．56个B．63个C．64个D．84个4．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（）A．“执行”指令B．“程序调用”指令C．“比较与交换”指令D．“测试与置定”指令5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误．．的是（）A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线6．磁盘外部设备适合于连接到（）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7．在Cache存储器中常用的地址映象方式是（）A．全相联映象B．页表法映象C．组相联映象D．段页表映象8．在指令级高度并行的超级处理机中，下列叙述正确的是（）A．超标量处理机利用资源重复，要求高速时钟机制B．超流水线处理机利用资源重复，要求高速时钟机制C．超标量处理着重开发时间并行性，要求高速时钟机制D．超流水线处理机着重开发时间并行性，要求高速时钟机制9．间接二进制n方体网络是一种（）A．多级立方体网络B．多级全排列网络C．单级立方体网络D．多级混洗交换网络10．多端口存储器适合于连接A．紧耦合多处理机B．松耦合多处理机C．机数很多的处理机D．机数可变的多处理机二、填空题11．多处理机实现的是___________、___________间的并行。
计算机系统结构复习题答案
复习题答案一、填空1.同一存储单元类型特征2.动态优先级先来先服务3.微程序机器语言4.单指令流多数据流多指令流多数据流5.空间代价关联6.转移条件转移7.水平型微码超标量处理8.线路包9.数据驱动需求驱动10.控制器软硬11．机器指令数少存储器内12.n条不同输出13.静态优先级固定时间片14.位串字并位并字串15.细分频带16.部件级系统级17.目的程序相关和中断18.推后分析相关专用通路19.串归约图归约20.通道外围处理机21.数据先进先出22.主存指令23.控制器 I/O设备24指令集通用寄存器25.程序控制器26.快慢27.微指令指令系统28.资源重复资源共享29.操作码地址码30.硬布线微程序31．虚拟机器固件32．1 TFLOPS l Tbyte33．通用利用34．响应处理程序35．容量速度36．直接全相联37．系统宏38．线性非线性39．资源重复同时40．控制流数据流二、选择题1.B2.C3.B4.D5.B6.B7.A8.C9.D 10.A11.A12.B 13.A14.C 15.A16.B 17.D 18.D 19.D 20.C21.D 22.D 23.B 24.A25.A26.A27.B 28.B 29.A30.B31.A32.D 33.C 34.D 35.D36.B 37.D 38.C 39.D 40.A三、综合题1．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。
在实现性能上是不等效的。
软件实现的优点是设计容易、改进简单；硬件实现的优点是速度快。
3．计算机系统中软硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。
.4．翻译和解释是语言实现的两种基本技术。
它们都是以执行一串Ｎ级指令来实现N+1级指令，但二者存在着差别：翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。
(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。
计算机体系结构试题及答案
计算机体系结构试题及答案一、简答题1、请你简述冯·诺依曼结构的工作原理。
指出：它的结构特点是什么？冯·诺依曼结构是指计算机采用存储程序的工作方式，包含五个部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、存储器（Memory）、输入/输出设备（I/O）、数据通路（Bus）。
它的工作原理是，程序从存储器中读取指令，指令分解成操作码和地址，控制单元根据操作码控制算术逻辑单元完成运算，然后将结果存储到存储器中或输出到I/O设备中。
其结构特点是：CPU与存储器采用同一总线，存储程序的方式，将数据和指令存储在同一存储器中，指令操作码和地址采用相同位数的二进制代码表示。
2、请你简述计算机的指令周期，以及每个阶段的作用。
指令周期是指计算机执行一条指令所经历的若干个阶段，一般包括取指令（Fetch）、指令译码（Decode）、执行指令（Execute）、存储结果（Write Back）四个阶段。
具体作用如下：取指令：从存储器中读取指令。
指令译码：对指令进行解析，确定指令的类型和操作数。
执行指令：根据指令类型和操作数进行相应的运算。
存储结果：将执行结果存储到指定的地址中，或者输出到I/O设备中。
3、请你简述计算机CPU的主要组成部分及其作用。
计算机CPU包含三个主要组成部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组。
具体作用如下：算术逻辑单元（ALU）：执行算术和逻辑运算，例如加、减、乘、除、与、或、非等运算。
控制单元（CU）：控制计算机的运行，包括指令译码、节拍发生、中断处理、目标跳转等操作。
寄存器组：存储一些特殊的数据，例如程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、通用寄存器等。
4、请你简述计算机的系统总线及其作用。
计算机的系统总线是一种用于传送信息的共享通信通路，分为三类：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）、控制总线（Control Bus）。
其主要作用是实现各个组件之间的数据传输和控制信号传送，如CPU向存储器读写数据、I/O设备访问存储器等。
最新系统结构总复习题(附答案)
《计算机系统结构》期末考试复习题一、选择题：1、我们称由（B ）实现的机器为虚拟机器。
A、硬件B、软件C、微程序D、固件2、计算机系统结构设计者所关心的是（C ）所看到的的计算机结构。
A、硬件设计人员B、逻辑设计人员C、机器语言或汇编语言程序员D、高级语言程序员3、计算机组成是计算机系统结构的（B ）。
A、硬件实现B、逻辑实现C、软件实现D、以上三种4、在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意（A ）。
A、加快经常性使用指令的执行速度B、要特别精心设计少量功能强大的指令B、要减少在数量上占很小比例的指令的条数D、要加快少量指令的速度5、SIMD计算机可以处理（D ）。
A、多指令流、单数据流B、单指令流单数据流C、多指令流多数据流D、单指令流多数据流6、在提高CPU性能的问题上，从系统结构角度，可以（C ）。
A、提高时钟频率B、减少程序指令条数C、减少每条指令的时钟周期数D、减少程序指令条数和减少每条指令的时钟周期数7、冯.诺依曼计算机是（B ）。
A、以存储器为中心B、以CPU为中心C、以处理输入/输出危重点D、以存储器与计算器为中心8、解决软件移植最好的办法就是（C ）。
A、采用模拟方法B、采用仿真的方法C、采用统一高级语言D、采用统一标准设计计算机结构9、对计算机系统结构，下列透明的是（A ）。
A、数据总线宽度B、浮点数表示C、CPU寄存器个数D、存储器的编址方法10、以下对系统程序员不透明的是（B ）。
A、系列机各档不同的数据通路宽度B、虚拟存储器C、指令缓冲寄存器D、存储器读写缓冲寄存器11、在浮点数表示中，尾数的位数多少主要影响（ B ）。
A、表数范围B、表数精度C、表数效率D、运算实现容易程度12、当浮点数的尾数基值为（A ）时，其表数效率最高（假如不考虑隐藏位）。
A、16B、8C、4D、213、当浮点数的尾数基值为（ D ）时，其表数精度最高，表数范围最大。
A、2B、8C、16D、2或414、当浮点数的尾数用原码表示，基值为2，阶码用移码表示，基值为2时，若尾数部分占23位（不含符号位），阶码占8位（含符号位），则表示的最大负数和最大正数分别为（ C ）。
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》期末复习题答案
《计算机体系结构》期末复习题答案系别_________ 班级_________ 姓名__________ 学号__________一、填空题（每空1分）1.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、（SIMD计算机）、（MISD计算机）和（MIMD计算机）。
2. 改进之后的冯•诺依曼计算机的只要特点是存储器为中心，总线结构，分散控制。
3. 当前计算机系统中的存储系统是一个层次结构，其各层分别为：（通用寄存器，高速缓存，主存，辅存，脱机大容量存储器）。
4.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：（全向量方式，直接相联方式，组相联方式）。
5.虚拟存储器的三种管理方式是（段式管理，页式管理和段页式管理）。
6.目前计算机中常用数据有（用户定义数据，系统数据和指令数据）三种类型。
7.通常可能出现的流水线的相关性有（资源相关，数据相关和控制相关）。
8.解决中断引起的流水线断流的方法有（不精确断点法和精确断点法）。
9.目前向量处理机的系统结构有两种：（存储器－存储器型和寄存器－寄存器型）。
10.通用计算机基本指令分为5类，它们分别是：（数据传送类，运算类，程序控制类，输入输出类，处理机控制和调试类）。
11．执行指令x1=x2+x3；x4=x1-x5会引起（RAW）类型的数据相关，执行指令x5=x4*x3；x4=x0+x6会引起（W AR）类型的数据相关，执行指令x6=x1+x2；x6=x4*x5会引起（WA W）类型的数据相关。
12．多计算机网络中，通常出现的4种通信模式是（单播模式，选播模式，广播模式和会议模式）。
13.传统的冯•诺依曼计算机是以控制驱动方式工作，以数据驱动方式工作的典型计算机是（数据流计算机），以需求驱动方式工作的典型计算机是（归约机），以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是（人工智能计算机）。
二、名词解释（每题2分）1.计算机体系结构：计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，是硬件子系统的概念结构及其功能特性。
计算机系统结构复习题
计算机106 计算机系统结构复习题一、选择题1.Cache存储器写操作时，只写入Cache，仅当需要块替换时，才将其写回主存，称这种修改主存块内容的方法为___写回法_______。
2.仿真和模拟的主要区别在于采用不同的语言进行解释。
仿真采用___________解释，其解释程序在控制存储器中，而模拟采用机器语言程序解释，其解释程序在___________中。
3.16个处理器编号为0～15，采用PM2+3单级网络互连，与13号处理器相连的处理器号是( 利用公式计算机一下。
)A．5 B．7 C．11 D．144.在共享主存的多处理机中，为减少访问主存冲突，采用的方式一般是( )A．虚拟存储器B．共享Cache存储器C．用高速单体主存系统D．并行多体交叉主存系统5.7．下列关于标量流水机的说法不正确的是( )A．没有向量数据表示 B．不能对向量数据进行运算C．可对标量数据进行流水处理 D．可以对向量、数组进行运算6.广义地讲， F. 有着两种含义：一是 G. ，指两个以上事件在 A. 发生；二是 H. ，指两个以上事件在 C. 间隔内发生。
A. 同一时刻B. 不同时刻C. 同一时间D. 不同时间E. 串行性F. 并行性G. 同时性H. 并发性7.页式虚拟存储管理中，实页冲突概率最低的地址映象方式是( )A．直接映象B．全相联映象C．组相联映象D．段相联映象8.组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是( )A．增大块的大小B．增大主存容量C．增大组的大小 D．增加Cache中的块数9.不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）A．模拟 B．仿真C．用统一汇编语言D．用统一高级语言10.采用地址码高位交叉的目的是（）。
A. 扩大存储器的容量B. 提高存储器的速度C. 缩小存储器的容量D. 减小存储器的速度11.超标量处理机主要是采用（）来开发处理机内部的并行性的。
A. 空间B. 重叠C.资源重复D. 时间重叠12.在下列内容中，对系统程序员和应用程序员都透明的是（）。
计算机体系结构期末考试试题及答案
填空题1.从2002年以来，计算机性能的年增长率下降到了约30％。
其主要原因是：①大功耗问题；②可以进一步有效地开发的指令级并行性已经很少；③存储器访问速度的提高缓慢。
2. 可移植性是指一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。
实现可移植性的常用方法有3种：系列机，模拟和仿真，统一高级语言。
2.通用寄存器型指令集结构计算机在灵活性和提高性能方面有明显的优势。
主要体现在①寄存器的访问速度比存储器快；②对编译器而言，能更加容易有效地分配和使用寄存器；③寄存器可以用来存放变量。
3.MIPS的数据寻址方式只有立即数寻址和偏移量寻址。
4.向量处理机的结构由所采用的向量处理方式决定。
有两种典型的结构；存储器-存储器型结构和寄存器-寄存器型结构。
5.Cache-主存层次的工作由硬件实现，对系统程序员是透明的。
6.降低Cache不命中率最直接的方法是增加Cache的容量。
不过，这种方法不但会增加成本，而且还可能增加命中时间，这种方法在片外Cache中用得比较多。
7.大多数磁盘阵列的组成可以由以下两个特征来区分：数据交叉存放的粒度、冗余数据的计算方法以及在磁盘阵列中的存放方式。
8.时延和带宽是用来评估互连网络性能的两个基本指标。
时延包括通信时延和网络时延。
9.计算机系统可分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类，许多早期并行处理机是SIMD计算机，近年来，MIMD已经成为通用多处理机系统结构的选择。
这是因为MIMD具有灵活性，并且MIMD能充分利用现有微处理器的性价比优势。
判断题1.从计算机语言的角度，系统结构把计算机系统按功能划分成多级层次结构，其中，第2级是操作系统虚拟机，第３级是汇编语言虚拟机。
（错）2.计算机系统中提高并行性的3种途径中，资源重复是在并行性概念中引入时间因素，加快硬件周转而赢得时间。
（错）3.指令集结构中采用多种寻址方式可能会增加实现的复杂度和使用这些寻址方式的指令的CPI。
计算机体系结构复习题(有答案)
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
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。
第2章 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OgtiojD。
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)r1fI4bu。
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)28BoSAn。
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;hJslBtf。
计算机系统结构复习试题及答案(非计算)
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。
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计算机系统结构复习题
1、虚拟机的概念
虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
2、指令系统的设计方法、概念、主要原因、对象、总线的仲裁算法
主要原因：因为指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要分界面，也是他们之间互相沟通的一座桥梁。
对象：
概念：
又称指令集（instruction set）是计算机体系结构设计的核心，是计算机软、硬件接口,是指机器所具有的全部指令的集合。
它反映了计算机所拥有的基本功能。
它是机器语言程序员所看到的机器的主要属性之一。
设计方法：
①、首先考虑所应实现的基本功能，确定哪些基本功能应该由硬件实现，哪些功能由软件实现比较合适。
包括指令的功能设计和指令格式的设计；
②、在确定哪些基本功能用硬件来实现时，主要考虑3个因素：速度、成本、灵活性；
硬件实现的特点：速度快、成本高、灵活性差
软件实现的特点：速度慢、价格便宜、灵活性好
③、对指令系统的基本要求完整性、规整性、正交性、高效率、兼容性。
总线仲裁算法有：
静态优先级算法、固定时间片算法、（动态优先级）算法和（先来先服务）算法
3、要实现两条指令在世间上重叠解释步骤是什么
为了实现两条指令在时间上重叠解释：
首先需要付出空间代价，如增加数据总线、控制总线、指令缓冲器、地址加法器、相关专用通路，将指令分析部件和指令执行部件功能分开、单独设置，主存采用多体交叉存取，等等。
其次要处理好指令之间可能存在的关联，如转移的处理，指令相关，主存空间数的相关、通用寄存器组的数相关和基址值相关等的处理。
此外，还应合理调配好机器指令的微操作，使“分析”和“执行”的时间尽可能相等，以提高重叠的效率。
4、互连网络的交换方式有（线路交换）、（包交换）和（线路/包交换）
5、SIMD互连网络采用（线路）交换，多处理机常采用（包）交换
6、与重叠机器一样，流水机器在遇到（转移指令）指令，尤其是（条件转移指令）指令时，效率也会显着下降
7、按指令与数据流的多倍性将数据流分为（SISD）、（SIMD）、（MISD）、（MIMD）四类。
单指令流单数据流SISD
单指令流多数据流SIMD
多指令流单数据流MISD
多指令流多数据流MIMD
8、浮点数的使用方法、表示范围、表示精度
9、多处理机上若两个程序段之间有先写后读的数据相关，是否能并行
例题：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
10、（多处理机）在各自独立操作系统上
例题：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
11、输入/输出设备系统的硬件功能是针对（应用程序员）。
例题：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
12、启动I/O的指令是属于：管态指令
例题："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
13、全相联地址映像概念
例题：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.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置
D.组间可任意装入，组内是固定装入
14、MIMD系统结构
例题：属于MIMD系统结构( C )
A.各处理单元同时受一个控制单元的管理
B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令
C.松耦合多处理机和多计算机系统
D.阵列处理机
15、输入流水指令既无局部性相关又无全局性相关，也不存在全局性相关( 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
16、传统计算机又称为（冯.诺依曼型机器）
17、CPU的性能由哪些决定
1、主频，主频越高，CPU处理数据的速度就越快，性能也就更好。
2、核心数，总体来说核心数越高，性能越好
3、超线程技术，此技术是inter开发的
4、一二级缓存。
CPU的处理速度非常快，硬盘跟不上。
5、三级缓存。
这是对一二级缓存的一个补充，速度介于一二级缓存和内存之间，因为一二级缓存的造价太高，所要相对廉价的三级缓存就出现了。
6、支持的指令集。
7、前端总线，前段总线是CPU处理数据和获得数据的通道，如果太小CPU得不到需要的数据，那么就会空载，造成性能的浪费。
8、微架构
例题：解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪些解决方法设置Cache, 采用并行主存系统
18、计算机组成与计算机系统结构的关系
①、计算机系统结构：指的是计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。
②、计算机组成：指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流
的组成以及逻辑设计等。
它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的关系。
19、什么是数据表示
数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别、可以被指令系统直接调用的那些数据类型。
数据表示是数据类型中最常用、也是相对比较简单，用硬件实现相对比较容易的几种，如定点数（整数）、逻辑数（布尔数）、浮点数（实数）、十进制数、字符、字符串、堆栈和向量等。
20、寻址技术有（编址）、（寻址）、（定位）三种方式
21、地址映象方式是（多用户虚拟地址）与（主存实地址）之间的关系
22、地址映象与变换的概念
①、地址映象：是把虚拟地址空间映象到主存地址空间，具体地说，就是把用户用虚拟地址编写的程序按照某种规则装入到主存存储器中，并建立多用户虚拟地址与主存实地址之间的对应关系；
②、地址变换：则是在程序被装入主存储器之后，在实际运行时，把多用户虚地址变换成主存实地址（内部地址变换）或磁盘存储器地址（外部地址变换）。
23、数据流计算机一般采用（数据驱动）方式工作
其工作原理与传统的冯·诺依曼计算机根本不同，它的指令不是在中央控制器的控制下顺序执行的，而是在数据的可用性控制下并行执行的。
其原理可以归纳为一下两点：
①、当且仅当指令所需要的数据可用时，该指令即可执行；
②、任何操作都是纯函数操作。
24、计算机系统结构是用硬件和软件实现，比较两者的优缺点
硬件优点：速度快，节省存储时间；
缺点：成本高，利用率低，降低灵活性、适用性。
软件优点：成本低，提高灵活性、适用性；
缺点：速度慢，增加存储时间、软件设计费。
25、数据结构与机器的数据表示之间的关系引入数据表示的基本原则
数据结构要变换成数据表示来实现，不同的数据表示效率和方便性不同。
它们是软硬件的交界面。
原则：1、是否提高效率减少时间，2、通用性和利用率。
26、向量处理机解决哪两个问题
27、什么是超长指令字技术
超长指令字(VLIW)结构是将（水平型微码）和（超标量处理）两者相结合
28、标识符数表的主要优点有哪些
(1)简化了指令系统和程序设计；
(2)简化了编译程序；
(3)便于实现一致性校验；
(4)能由硬件自动变换数据类型；
(5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；
(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。
29、精简指令系统（RISC）结构运用了哪些技术
(1)按设计RISC的一般原则来设计
(2)逻辑实现上采用硬联和微程序相结合
(3)设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口
(4)指令用流水和延迟转移
(5) 采用Cache (6)优化设计编译系统
30、翻译和解释的区别和联系
区别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。
联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的必须步骤。
31、故障指令计算机的改变按照复杂指令系统（CISC）计算机方向改进指令系统的方法有哪些
思路可从面向目标程序、高级语言、操作系统三个方面考虑。
面向目标程序可采用的办法：
1、对高频指令增强功能加快速度，低频指令合并和取消；
2、复合指令代替子程序或宏。
32、一次存储与段序存储优缺点。