计算机系统结构复习题
计算机系统结构总复习题(填空选择判断)
二、填空题1、按照Flynn分类法,根据指令流和数据流的不同组织方式,计算机系统的结构可以分为SISD(单指令流单数据流)、MISD、MIMD或单指令流多数据流和多指令流多数据流。
2、Amdahl等人在1964年把系统结构定义为：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。
3、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。
在计算机系统的设计过程中，指令系统的设计是非常关键的，它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。
4、实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、模拟和仿真。
5、系列机软件兼容必须做到向后兼容，尽可能争取向上兼容。
6、开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有同时性和并发性二重含义。
7、浮点数尾数基值增大。
可使运算中的精度损失减小可表示数的精度变降低。
8、浮点数阶码位数影响数的可表示范围大小，尾数位数影响数的可表示精度大小。
9、设计指令系统时，在功能方面的基本要求是：指令系统的完整性、规整性、高效率和兼容性。
10、根据多台外围设备共享通道的不同情况，可将通道分为三种类型：字节多路通道、选择通道和数组多路通道。
11、输入输出设备的异步性、实时性、与设备无关性三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。
12、评价存贮器性能的基本要求是大容量、高速度和低价格。
13、虚拟存贮器主要是为解决主存容量满足不了要求发展出来的。
14、Cache存贮器是为解决主存速度满足不了要求发展出来的。
15、虚拟存贮器是增加辅助软硬件。
使主、辅存形成整体，速度接近于主存的。
容量是辅存的。
16、Cache存贮器是增加辅助硬件，使之速度接近于Cache的，容量是__主_存的。
17、Cache存贮器对应用程序员是透明的。
对系统程序员是透明的(填“透明”或“不透明”)18、程序在时间上的局部性表现在，最近未来要用的信息可能就是现在正在使用的信息，这是因为程序中有存在着循环。
(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。
计算机体系结构复习题
4
(1) 选择适合于流水线工作的算法应先计算A1+B1、
A2+B2、A3+B3和A4+B4； 再计算(A1+B1) ×(A2×B2) (A3+B3) ×(A4+B4)；
然后求总的结果。
(2) 画出时空图 (3) 计算性能
A 段 5
B
C
D
C× D A× B
A× B× C× D
A = A 1＋ B 1 4 3 2 1 输 入 0 1 2 3 4 5 6 7 A B 8 C D 9 10 11 1 2 A× B C× D 13 14 时间 B = A 2＋ B 2 C = A 3＋ B 3 D = A 4＋ B 4
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。 计算机实现是计算机组成的物理实现。一种 体系结构可以有多种组成。一种组成可以有 多种实现。
4、计算机系统设计的量化设计原则有哪些？说 出它们的含义？ 答：加速经常性事件的原则：对经常发生的情 况采用优化方法的原则进行选择，以得到更多 的总体上的改进。 Amdahl定律：加快某部件执行速度所能获得的 系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占 系统中总执行时间的百分比。 CPU性能公式：执行一个程序所需的CPU时间， CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数×时钟 周期时间 程序的局部性原理：程序执行时所访问的80%是 程序代码的20%的部分。
6
7
8
9 A B
1 0 11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 C D A× B C× D
时间
输 入
A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4
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 ）。
计算机系统结构复习题
1【简答题】传统的存储程序计算机的主要特征是什么？存在的主要问题是什么？目前计算机系统是如何改进的?正确答案：解：主要特征：(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。
主要问题和改进：（1)问题：以运算器为中心,所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾,影响运算器效率发挥。
改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。
（2）问题:数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。
改进:通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序.(3)问题:访问存储器次数较多影响计算机系统性能。
改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器,在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。
(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行.改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。
（5）问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难;计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够.改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能,RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式,如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。
2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案:(1）寄存器的访问速度比存储器快很多;(2）对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。
在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。
计算机体系结构-复习题
《计算机体系结构》复习题一、填空题1. 推动计算机系统结构发展的主要动力是( )。
2. ( )的发展是促使计算机系统结构不断发展的最活跃因素。
3. 衡量计算机系统性能可采用各种尺度，但最为可靠的衡量尺度是( )。
4. CPI表示执行每条指令所需的( )。
5. 计算机系统中的数据表示是指可由硬件直接辨认的( )。
6. 在向量处理中经常会遇到稀疏向量，为了节省存储空间和处理时间( )的表示方法。
7. 在当今的RISC机的指令系统中，全都是( )指令格式。
8. 增强向量流水处理性能的方法主要有：多功能部件并行操作和采用( )技术。
9. 数组多路通道与设备之间的数据传送的基本单位是( )。
10. 数据流系统结构是基于数据驱动和( )的计算模型。
11. 现代计算机系统是由（）和（）组成的十分复杂的系统。
（），12. 计算机系统应能支持软件可移植，实现可移植性的常用方法有3种，即（），统一高级语言。
（）13. 可以将当前大多数通用寄存器型指令集结构进一步细分为3种类型，即（）、和存储器-存储器型指令集结构。
14.MIPS指令DADDIU R14，R5，#6属于（）类型的指令格式；MIPS指令SD R4，300（R5）属于（）类型的指令格式。
15.描述流水线的工作，常采用时空图的方法。
在时空图中，横坐标表示（），纵坐标代表（）。
16.在MIPS指令实现的简单数据通路中，在WB周期中，有两大类指令执行操作：（）和（）指令。
17.存储器的层次结构中，“Cache－主存”层次是为了弥补主存（）的不足，“主存－辅存”层次是为了弥补主存（）的不足。
18.Cache实现的映像规则有全相联映像、（）和（）三种。
19.反映存储外设可靠性能的参数有可靠性、（）和（）。
20.根据系统中处理器个数的多少，可把现有的MIMD计算机分为两类，每一类代表了一种存储器的结构和互连策略。
第一类机器称为（）结构，第二类机器具有（）。
二、单项选择题1．计算机系统结构的外特性是指( )所看到的外特性。
计算机组成与系统结构 复习题
计算机组成复习题一、选择题1．CPU是( )。
A.计算机中的一个部件，根据指令控制其他部件的工作B．一种二进制数 C．中央处理器D．相同指令系统的不同实现2.控制器是( )。
A．计算机中的一个完成算术运算的部件B．计算机中的一个部件，根据指令控制运算器、存储器和输入输出设备的操作C．根据指令完成操作功能的硬件 D．一个集成电路芯片3.指令是( )。
A. 发给计算机的一个个操作命令B．通常用于构成主存储器的集成电路C．计算机中的一个部件，控制其他部件的工作D．完成操作功能的硬件4.汇编程序是( )。
A. 将指令的符号化表示转换成二进制代码的程序B．将高级语言程序转换成可执行代码的程序C．程序运行时的存储位置，包括他们所需的数据D，将可执行代码转换成高级语言程序的程序5.程序在运行时的存储位置是( )。
A. 数据通路 B．存储器 C．操作系统 D. 高级语言6.将高级语言程序转换成可执行代码的程序是( )。
A．汇编语言 B．汇编程序 C．编译程序 D. 编译语言7.计算机中完成算术运算的部件是( )。
A．控制器 B．运算器 C．CPU D. 主机8.以下说法错误的是( )。
A．计算机的机器字长是指数据存储与运算的基本单位B．寄存器由触发器构成C．计算机中一个字的长度都是32位D．磁盘是部分顺序存储器9.以下说法错误的是( )。
A. 硬盘是外围设备B．软件的功能与硬件的功能在逻辑上是等效的C．硬件实现的功能一般比软件实现具有较高的执行速度D．软件的功能不能用硬件取代10.以下说法正确的是( ) 。
A. 汇编语言程序设计需要了解计算机的硬件结构B．高级语言程序经过汇编后形成机器语言程序代码C．高级语言仍然与计算机的结构特征相关D．CAD软件是一种系统软件11.以下属计算机的系统软件有( )。
A．音像处理软件 B．程序设计语言编译软件C．办公自动化软件 D．游戏软件12．磁盘是一种( )。
A．随机访问存储器 B．顺序存取存储器C．部分顺序存储器 D．部分随机存储器13．指令流( )。
计算机系统结构总复习题(填空选择判断)
二、填空题1、按照Flynn分类法,根据指令流和数据流的不同组织方式,计算机系统的结构可以分为SISD(单指令流单数据流)、MISD、MIMD或单指令流多数据流和多指令流多数据流。
2、Amdahl等人在1964年把系统结构定义为：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。
3、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。
在计算机系统的设计过程中，指令系统的设计是非常关键的，它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。
4、实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、模拟和仿真。
5、系列机软件兼容必须做到向后兼容，尽可能争取向上兼容。
6、开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有同时性和并发性二重含义。
7、浮点数尾数基值增大。
可使运算中的精度损失减小可表示数的精度变降低。
8、浮点数阶码位数影响数的可表示范围大小，尾数位数影响数的可表示精度大小。
9、设计指令系统时，在功能方面的基本要求是：指令系统的完整性、规整性、高效率和兼容性。
10、根据多台外围设备共享通道的不同情况，可将通道分为三种类型：字节多路通道、选择通道和数组多路通道。
11、输入输出设备的异步性、实时性、与设备无关性三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。
12、评价存贮器性能的基本要求是大容量、高速度和低价格。
13、虚拟存贮器主要是为解决主存容量满足不了要求发展出来的。
14、Cache存贮器是为解决主存速度满足不了要求发展出来的。
15、虚拟存贮器是增加辅助软硬件。
使主、辅存形成整体，速度接近于主存的。
容量是辅存的。
16、Cache存贮器是增加辅助硬件，使之速度接近于Cache的，容量是__主_存的。
17、Cache存贮器对应用程序员是透明的。
对系统程序员是透明的(填“透明”或“不透明”)18、程序在时间上的局部性表现在，最近未来要用的信息可能就是现在正在使用的信息，这是因为程序中有存在着循环。
计算机系统结构复习题
计算机系统构造复习1、从使用语言角度，可将系统按功能划分为多层次机器级构造，层次构造分别是：应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序序机器级。
2、各机器级的实现主要靠翻译和解释或两者结合进展。
翻译是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。
解释则是在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器上的一条语句或指令的功能，是通过对高级的机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
3、计算机系统构造在计算机系统机器级层次中指传统机器级的系统构造。
4、计算机系统构造研究的是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面确实定，提供机器语言、汇编语言程序设计或编译程序生成系统为使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到的遵循的计算机属性。
5、计算机系统构造的属性包括：数据表示、寻址方式、存放器组织、指令系统、存储系统组织、中断机构、系统机器级的管态和用户态的定义和切换、机器级的I/O构造、系统各局部的信息保护方式和保护机构等属性。
6、机器透明性：指相对于每一机器级设计人员，都客观存在的功能或属性看不到的现象，称相对于此级设计人员来说，这此功能或属性是具有透明性，即透明的。
7、计算机组成指的是计算机系统构造的逻辑实现，包括机器级部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
它着眼于机器级部各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各部件间的联系。
8、计算机组成设计要解决的问题是在所希望到达的性能和价格下，怎样更好、更合理地把各种设备各部件组织成计算机，来实现所确定的系统构造。
9、当前，计算机组成设计主要是围绕提高速度，着重从提高操作的并行度、重叠度，以及功能的分散和设置专用功能部件来进展的。
10、计算机组成设计要确定的方面一般应包括：数据通路宽路、专用部件的设置、各种操作对部件的共享程度、功能部件的并行度、控制机构的组成方式、缓冲和排队技术、预估预判技术、可靠性技术等。
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（）。
计算机体系结构复习计算题
1. 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少根据Amdahl定律可知：系统加速比＝＝＝由题可知：可改进比例 = 40% = 部件加速比 = 10系统加速比 =采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高倍。
2. 假设一台计算机的I/O处理占10％，当其CPU性能改进到原来的10倍时，而I/O性能仅改进为原来的两倍时，系统总体性能会有什么改进加速比＝1/（10%/2+90%/10）=本题反映了Amdahl定律，要改进一个系统的性能要对各方面性能都进行改进，不然系统中最慢的地方就成为新系统的瓶颈。
3.双输入端的加、乘双功能静态流水线有1、2、3、4四个子部件，延时分别为Δt, Δt, 2Δt, Δt，“加”由1→2→4组成，“乘”由1→3→4组成，输出可直接返回输入或锁存。
现执行∑=* +41]) [(iiiicba（1）画出流水时空图，标出流水线输入端数据变化情况。
（2）求运算全部完成所需的时间和流水线效率。
（3）找出瓶颈子过程并将其细分，重新画出时空图并计算流水时间和效率。
（1）部件①②③④⑤⑥结果输入a a a a a+b a+b a+b a+b ①③⑤Δt 432（2）由上图可知，全部运算完的时间是23Δt 。
923723437=∆⨯∆=t t η（3）由上图可知，流水时间为20Δt 。
1003720537=∆⨯∆=t t η4. 有一条流水线如下所示。
50ns 50ns 100ns 200ns(1) 求连续输入5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”。
对于你所给出的新流水线，计算连续输入5条指令时，其实际吞吐率和效率。
5. 假设我们考虑条件分支指令的两种不同设计方法如下：(a)CPUA ：通过比较指令设置条件码，然后测试条件码进行分支；(b)CPUB ：在分支指令中包括比较过程。
计算机体系结构复习题(有答案)
计算机系统结构复习题
1【简答题】传统的存储程序计算机的主要特征是什么？存在的主要问题是什么？目前计算机系统是如何改进的？正确答案：解：主要特征：(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。
主要问题和改进：(1)问题：以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾，影响运算器效率发挥。
改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。
(2)问题：数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。
改进：通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序。
(3)问题：访问存储器次数较多影响计算机系统性能。
改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器，在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。
(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行。
改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。
(5)问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难；计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够。
改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能，RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式，如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。
2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案：(1)寄存器的访问速度比存储器快很多；(2)对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。
在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。
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。
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一、选择填空题1．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2．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3．信息按整数边界存储的主要优点是（A）。
A．访存速度快B．节约主存单元C．指令字的规整化D．指令的优化4．平均码长最短的编码是（B ）。
A．定长编码B．哈夫曼编码C．扩展编码D．要根据编码使用的频度计算平均码长后确定5．非线性流水线的特征是（B）。
A．一次运算中使用流水线中的多个段B．一次运算中要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6．以下说法不正确的是（D ）。
A．线性流水线是单功能流水线B．动态流水线是多功能流水线C．静态流水线是多功能流水线D．动态流水线只能是单功能流水线7．Cray-1向量处理机启动存储器、流水部件及寄存器打入各需一拍，现有向量指令串：V3←存储器（从存储器中取数：6拍）V4←V0+V1 （向量加：6拍）V5←V3×V4 （向量乘：7拍）向量长度均为N，则指令串最短的执行时间是（A）。
A．16+N拍B．17+N拍C．18+N拍D．19+N拍8．Cray-1的两条向量指令：V1←V2+V3V4←V1×V5属于（B）。
A．没有功能部件冲突和源向量冲突，可以并行B．没有功能部件冲突和源向量冲突，可以链接C．没有源向量冲突，可以交换执行顺序D．有向量冲突，只能串行功能部件冲突是指使用同一算法，源向量冲突是指向量相同，9．Cray-1向量处理机要实现指令间的链接，必须满足下列条件中的（C）。
A．源向量相同，功能部件不冲突，有指令相关B．源向量不同，功能部件相同，无指令相关C．源向量、功能部件都不相同，指令有写后读冲突D．源向量、功能部件都不相同，指令有读后写冲突10．按cache地址映像的块冲突概率从高到低的顺序是（C）。
A．全相联映像、直接映像、组相联映像B．组相联映像、直接映像、全相联映像C．直接映像、组相联映像、全相联映像D．全相联映像、组相联映像、直接映像11．计算机系统结构不包括（B）。
A．信息保护B．主存速度C．数据表示D．机器工作状态12．不需要编址的数据存储空间是（D）。
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13．2-4扩展编码最多可以得到的码点数是（）。
A．6 B．7 C．10 D．1314．与线性流水线最大吞吐率有关的是（C）。
A．各个功能段的执行时间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．最后功能段的执行时间15．程序员编写程序时，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16．不同系列的机器之间，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1．程序的局部性包含程序的时间局部性和程序的空间局部性。
2．指令系统编码格式有变长编码、固定长编码和混合编码3种。
3．按照流水线所完成的功能，流水线可分为单功能和多功能。
4．向量流水处理机采用寄存器—寄存器结构或存储器—存储器结构。
5．开发指令级并行的方法主要有两类：基于硬件的动态方法以及基于软件的静态方法。
6．要扩充Tomasulo算法支持前瞻执行，需将Tomasulo算法中的“写结果”段分为两个段，分别为：写结果和指令确认。
7．存储器层次结构设计技术的基本依据是程序的局部性原理，它包括两个方面，分别为：程序时间局部性和空间局部性。
8．Cache存储器采用组相联映像是指组间直接映像，组内各块之间是全相连映像。
9．可将大多数通用寄存器型指令系统结构分为寄存器—寄、寄—存、存—存3类。
10．按照同一时间内各段之间的连接方式来分，流水线可分为静态流水线和动态流水线。
11．Cray-1向量处理的一个显著特点是：只要不出现功能部件冲突和源向量冲突，各Vi之间和各功能部件之间都能并行工作。
12．前瞻执行允许指令执行，但要求按确认。
13．Tomasulo算法中换名功能是由来完成；而在前瞻执行机制中，换名功能是由ROD 来完成的。
14．随机法中随机的选择被替换的块。
先进先出法中选择最早调用的块作为被替换的块。
最近最少使用法中选择近期最少被访问的块作为被替换的块。
15．常见的计算机系统结构分类法有3种：、、。
16．当控制指令为无条件改变控制流时，称之为跳转。
为有条件改变控制流时，称之为分支。
17．按照指令读访问和写访问的先后顺序，可以将数据冲突分读后写、写后写和写后读3种类型。
18．把能在同一个时钟周期内一起开始执行的几条向量指令称为一个编队。
19．写出两种比较典型的动态调度算法：Tomasulo算法和。
1．有一条4段流水线如下所示，一个任务通过此流水线的完成总时间为6△t，所有相继段必须在每个时钟周期之后才能使用。
写出该流水线的预约表（4行6列）。
2．某向量处理机有16个向量寄存器，其中V0~V5中分别存放有向量A、B、C、D、E、F，向量长度均为8，向量各元素均为浮点数；处理部件采用两条单功能流水线，加法功能部件时间为2拍，乘法功能部件时间为3拍。
采用类似于Cray-1的链接技术，先计算（A+B）*C，在流水线不停流的情况下，接着计算（D+E）*F。
（1）求此链接流水线的通过时间？（设寄存器入、出各需1拍）（2）假如每拍时间为50ns，完成这些计算并把结果存进相应寄存器，此处理部件的实际吞吐率为多少MFLOPS？3．假设浮点功能部件的延迟时间为：加法2个时钟周期，乘法10个时钟周期，除法40个时钟周期。
对于下面的代码段，在基于Tomasulo算法和支持前瞻执行的浮点部件的结构上，给出当指令MUL.D即将确认时的状态表内容。
L．D F6，34（R2）L．D F2，45（R3）MUL．D F0，F2，F4SUB．D F8，F6，F2DIV．D F10，F0，F6ADD．D F6，F8，F2解：前瞻执行中MUL.D确认前，保留站和ROB的状态如下，请填入状态：4．下面是这段循环完成点积运算，寄存器F2的初值为0。
试结合使用循环展开和基本指令调度技术，消除其中的所有流水线“空转”周期。
假设流水延迟如下表所示，分支指令也会带来1个“空转”周期。
loop：L.D F0，0（R1）L.D F4，0（R2）MUL.D F0，F0，F4ADD.D F2，F0，F2DADDUI R1，R1，# -8DADDUI R2，R2，# -8BNE R1，R3，loop5．为了使用GCD测试方法判断一个循环是否含有存储别名，我们必须首先将循环索引变量的步长变为1。
请先将下面的循环代码的步长变为1，然后用GCD测试方法判断其中是否存在存储别名。
for（i=2；i<=100；i+=2）a[i]=a[50*i+1]；6．有一个5段流水线，各段执行时间为△t，其预约表如下所示。
（1）画出流水线任务调度的状态转移图。
（2） 分别求出允许不等时间间隔调度和等时间间隔调度的两种最有调度策略，以及这两种调度策略的流水线最大吞吐率。
（3） 若连续输入10个任务，求这两种调度策略的流水线实际吞吐率和加速比？ 7．在某向量处理机上执行DAXPY 的向量指令序列，也即完成：。
其中X 和Y 是向量，最初保存在主存中，α是一个标量，已存放在寄存器F0中。
它们的向量指令序列如下：LV V1，Rx //取向量XMULTFV V2，F0，V1 //向量X 和标量（F0）相乘 LV V3，Ry //取向量Y ADDV V4，V2，V3 //完成计算 SV V4，Ry //存结果假设向量寄存器的长度MVL=64，T loop =15，各功能部件的启 动时间为：（1）取数和存数部件为12个时钟周期； （2）乘法部件为7个时钟周期； （3）加法部件为6个时钟周期。
分别对于不采用向量链接技术和采用链接技术的两种情况，求完成上述向量操作的总执行时间。
8．对于下述指令序列：L ．D F6，34（R2） L ．D F2，45（R3） MUL ．D F0，F2，F4 SUB ．D F8，F2，F6 DIV ．D F10，F0，F6 ADD ．D F6，F8，F2（1）给出当第一条指令完成并写入结果时，Tomasulo 算法所用的各信息表中的内容。
（2）假设各种操作的延迟为： load ：1个时钟周期； 加法：2个时钟周期； 乘法：10个时钟周期； 除法：40个时钟周期。
给出MUL.D 指令准备写结果时各状态表的内容。
解：（1）下面给出了采用Tomasulo 算法时，在第一条指令完成并写入结果时，保留站、load 缓冲器以及寄存器状态表中的内容，请填表完成题目：Y X a Y +⨯=（2）MUL.D指令准备写结果时各状态表的内容如下，请填表完成题目：9．试用软流水技术处理下面的循环。
L：L.D F0，0(R1)ADD.D F4，F0，F2S.D F4，0(R1)DADDUI R1，R1，#4BNEZ R1，L。