高等计算机系统结构习题-清华大学计算机系高性能所
2023年清华大学强基计划计算机试题
2023年清华大学强基计划计算机试题一、选择题(共10题,每题2分,共20分)1. 下列选项中,不属于计算机内部存储器的有:A. 缓存B. 寄存器C. 磁盘D. 内存2. 在计算机中,16进制数621对应的10进制数是:A. 1473B. 1554C. 1585D. 16223. 下列几种组织形式中,不属于计算机指令形式的有:A. 标志寄存器B. 三地址指令C. 零地址指令D. 一地址指令4. 运算符优先级中,具有最高优先级的运算符是:A. 不等于B. 逻辑与C. 位非D. 乘法5. 下列几种算法中,能够有效解决最大子数组问题的是:A. 冒泡排序算法B. 归并排序算法C. 堆排序算法D. 快速排序算法6. IPv6地址的长度是:A. 32位B. 64位C. 128位D. 256位7. 在关系数据库中,不属于数据库管理系统(DBMS)的是:A. MySQLB. OracleC. MongoDBD. Memcached8. 下列几种计算机网络协议中,不属于应用层协议的是:B. FTPC. UDPD. SMTP9. 下列几种存储器层次结构中,距离处理器最近的是:A. 寄存器B. 缓存C. 主存D. 辅存10. 以下哪个不是面向对象程序设计的基本特征:A. 封装B. 继承C. 抽象D. 泛化二、填空题(共5题,每题4分,共20分)1. 图的最小生成树经典算法_________算法2. 操作系统的三种进程调度算法是:_________、_________和_________4. git版本控制系统中,将工作区的修改内容提交到版本库的命令是_________5. 在Python程序中,通过`input()`函数获取用户输入的内容,其类型是_________三、简答题(共2题,每题30分,共60分)1. 什么是算法?请简要说明算法的特点,并结合一个实际问题的例子进行说明。
2. 什么是数据库事务?请简要说明事务的ACID特性,并解释每个特性的含义。
清华大学系统结构2007试题
1、(5分)同2006.1(A)五。
序列为0 8 12 8 16 8 17 0 12 82、(3*2=6分)指令字长16位,有双地址指令、单地址、零地址。
地址都是6位。
双地址指令15条。
单地址与零地址条数基本相同。
(1)单、零地址各多少条?(2)给这三种分配操作码3、(3*2=6分)设计了一种优化方案。
·优化后的时钟周期比未优化的快15%·未优化中的取/存指令占总数的30%·优化中的取/存指令比未优化的少1/3,其它无变化·未优化的所有指令均用1个时钟周期;优化的,取/存:2个,其它1个(1)求优化的平均CPI(2)通过计算加速比,判断哪个方案速度更快?4、(3*2=6分)类似2006.1(A)四Cache有64个存储块,每组4个块。
主存4096个块。
每块128字。
访存地址为字地址(1)主存地址、Cache地址各多少位?(2)主存中各个组成部分各多少位?5、(5*3=15分)预约表如下:1 2 3 4 5 6S1 X X XS2 X XS3 X(1)禁止集合?初始冲突向量?(2)画状态图(3)最小启动循环?最小平均启动距离?(4)画连接图(5)用预留算法实现优化调度。
时钟周期τ=20ns,求最大吞吐率6、(3*2=6分)全相联Cache,Write Through。
初始为空。
求以下操作后,命中率。
Write Mem[100]Write Mem[100]Read Mem[200]Write Mem[200]Write Mem[100](1)写分配(2)写不分配// 这题作业留过吧。
7、(6分)求ΣAi*Bi,i=0到31。
加法2个周期,乘法4个周期。
(1)2分。
SISD的总时间。
(2)4分。
SIMD,8个PE,以PM2I连接。
每个是按模8存的。
(类似2006.1(A)六)求总时间。
计算机系统结构课后答案
习题四
1、解释下列术语 RISC CISC 装载延迟
低端排序 高端排序 延迟转移技术 重叠窗口技术
4、某计算机有
10 条指令,它们的使用频率分别为:
0.3、0.24、0.16、0.12、0.07、0.04、0.03、0.02、0.01、0.01 若用霍夫曼编码对它们的操作码进行编码,其操作码的平均码长 为多少?
5、
6、某模型机有
8 条指令,使用频率分别为:
0.3、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.02、0.01 试分别用霍夫曼编码和扩展码对其操作码进行编码,限定扩展编 码只有两种长度, 则它们的平均编码长度各比定长操作码的平均编码 长度减少多少? 答:编码如下表:
指令 1 2 3 4 5 6 7 8 平均指令长度 频率 0.3 0.3 0.2 0.1 0.05 0.02 0.02 0.01 霍夫曼编码 00 01 10 110 1110 11110 111110 111111 2.38 霍夫曼扩展编码 00 01 10 11000 11001 11010 11011 11100 2.6 定长编码 000 001 010 011 100 101 110 111 3
方面加以比较。 答:向量的加工方法有三种:(1)横向加工(2)垂直加工(3)纵横向加工或称为 分组加工。 横向加工用到一个暂存单元,出现 N 次相关和 2N 次功能转换。 垂直加工一次相关一次切换,但要一个中间暂存向量。 横向加工各组有一次数据相关,2 次切换,n 个中间向量寄存器单元。
习题五
1、解释下列术语:
超长指令字机: (VLIW:Very Long Instruction Word)以一条长指令(或一组指 令形式) 来实现每个时钟周期发动多个操作的并行执行, 以减少对存储器的访问。 超标量机:借助对硬件资源重复设置来实现空间的并行操作。 超级流水机:通过提高流水线的运行速度来增强机器的性能,加深流水深度。
2021年清华大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)
2021年清华大学软件工程专业《计算机组成原理》科目期末试卷A(有答案)一、选择题1、在对破坏性读出的存储器进行读/写操作时,为维持原存信息不变,必须辅以的操作是()。
A.刷新B.再生C.写保护D.主存校验2、地址线A15~A0(低),若选取用16K×1位存储芯片构成64KB存储器,则应由地址码()译码产生片选信号。
A.A15,A14B.A0,AlC.A14,A13D.A1,A23、假设机器字长为16位,用定点补码小数表示时,一个字所能表示的范围是()。
A.0~(1-2-15)B.-(1-2-15)~(1-2-15)C.-1~1D.-1~(1-2-15)4、在定点机中执行算术运算时会产生溢出,其根本原因是()。
A.主存容量不够B.运算结果无法表示C.操作数地址过大D.栈溢出5、一个C语言程序在一台32位机器上运行,程序中定义了3个变量x、y、z,其中x 和z是int型,y为short型。
当x=127,y=-9时,执行赋值语句z=xty后,x、y、z的值分别是()。
A.x=0000007FH,y=FFF9H,z=00000076HB.x=0000007FH,y=FFF9H,z=FFFFO076HC.X=0000007FH,y-FFF7H,z=FFFF0076HD.X=0000007FH,y=FFF7H,z=00000076H6、总线按连接部件不同可分为()。
A.片内总线、系统总线、通信总线B.数据总线、地址总线、控制总线C.主存总线I/O总线、DMA总线D.ISA总线、VESA总线、PCI总线7、下列关于总线说法中,正确的是()I.使用总线结构减少了信息传输量II.使用总线的优点是数据信息和地址信息可以同时传送III.使用总结结构可以提高信息的传输速度IV.使用总线结构可以减少信息传输线的条数A.I,II,IIIB.II,III,IVC.III,IVD.只有I8、在计算机系统中,作为硬件与应用软件之间的界面是()。
大学生计算机题库含答案
第一章计算机应用与相关知识概述一、是非题1.第一代计算机的程序设计语言是用二进制码表示的机器语言和汇编语言。
AA.对 B.错2.第二代计算机的主要特征为:全部使用晶体管,运算速度达到每秒几十万次。
AA.对 B.错3.第三代计算机的硬件特征是用中、小规模集成电路代替了分立的晶体管元件。
AA.对 B.错4.大规模集成电路的应用是第四代计算机的基本特征,。
B A.对 B.错5.小型机的特征有两类:一类是采用多处理机结构和多级存储系统,另一类是采用精减指令系统。
AA.对 B.错6.信息是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的信号和消息。
A。
A.对 B.错7.信息技术(Information Technology, IT)是指一切能扩展人的信息功能的技术。
BA.对 B.错8.感测与识别技术包括对信息的编码、压缩、加密等。
B A.对 B.错9.信息处理与再生技术包括文字识别、语音识别和图像识别等。
BA.对 B.错10.人工智能的主要目的是用计算机来代替人的大脑。
B A.对 B.错11.如果不小心人类可能感染上计算机病毒。
BA.对 B.错12.计算机一感染上病毒马上会死机。
BA.对 B.错13.特洛伊木马程序是伪装成合法软件的非感染型病毒A A.对 B.错14.计算机软件的体现形式是程序和文件,它们是受著作权法保护的。
但在软件中体现的思想不受著作权法保护。
A A.对 B.错15.对计算机病毒的认定工作由公安部公共信息网络安全监察部门批准的机构承担。
AA.对 B.错二、单选题1.世界上第一台计算机 ENIAC每秒可进行______次加、减法运算。
BA.5万 B.5千C.3万 D.3千2.第二代计算机用______做外存储器。
BA.纸带、卡片 B.纸带、磁盘C.卡片、磁盘 D.磁盘、磁带3.第三代计算机的内存开始使用______。
BA.水银延迟线 B.半导体存储器C.静电存储器 D.磁芯4.1971年开始的4位微机,它的芯片集成了2000个晶体管,时钟频率为______MHz。
计算机组成与系统结构课后答案版全(清华大学袁春风主编)
5.若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行,假定M1和M2的价格分别是5000元和8000元,下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。
程序
M1
M2
指令条数
执行时间(ms)
指令条数
执行时间(ms)
P1
200×106
10000
150×106
5000
P2
300×103
3
420×103
参考答案:
程序P在M上的执行时间为:1.25×8×109×1/4G = 2.5 s,从启动P执行开始到执行结束的总时间为4秒,其中2.5秒是P在CPU上真正的执行时间,其他时间可能执行操作系统程序或其他用户程序。
程序P占用的CPU时间的百分比为:2.5/4 = 62.5%。
9.假定某编译器对某段高级语言程序编译生成两种不同的指令序列S1和S2,在时钟频率为500MHz的机器M上运行,目标指令序列中用到的指令类型有A、B、C和D四类。四类指令在M上的CPI和两个指令序列所用的各类指令条数如下表所示。
参考答案:
显然,P’的执行时间为10秒,因此,P比P’多花了2秒钟,因此,执行时被换成左移指令的乘法指令的条数为1.2G×2/(5–2) = 800M。
第
3.实现下列各数的转换。
(1)(25.8125)10= (?)2= (?)8= (?)16
(2)(101101.011)2= (?)10= (?)8= (?)16= (?)8421
R=1/(执行时间×价格)
R越大说明性价比越高,也即,“执行时间×价格”的值越小,则性价比越高。
因为10×5000 > 5×8000,所以,M2的性价比高。应选择M2。
(完整word版)清华大学计算机科学与技术专业课程表
信息学院本科指导性教学计划(公共课)第一学年秋季学期第二学年秋季学期第三学年第四学年注:带*者为院平台课,可在信息学院范围内选修不低于所列学分的同类课程计算机科学与技术专业核心课程6门,17学分课号课程名学分先修要求计算机系统结构3(春)操作系统操作系统3(春)计算机组成原理,数据结构编译原理4(春)数据结构计算机网络3(秋)操作系统形式语言与自动机2(秋)离散数学(1)汇编语言程序设计3(秋)计算机科学与技术专业限选课不少于11学分,其中:计算机系统结构-----计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求微计算机技术3汇编语言程序设计嵌入式系统3计算机组成原理操作系统数字系统设计自动化2数字逻辑电路VLSI设计导论2数字逻辑电路计算机软件与理论---计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求初等数论及其应用2离散数学高性能计算导论2(英语讲课)计算机系统结构数据库系统原理2数据结构网络编程与计算技术2计算机组成原理软件开发方法2C++ 数据结构软件工程软件工程3C++数据结构计算机应用技术--- 计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求人工智能导论2离散数学模式识别2几何与代数概率与统计能导论人工智数字图象处理2概率与统计程序设计基础多媒体技术基础及应用2信号处理原理计算机图形学基础2数据结构计算机实时图形和动画技术2几何与代数虚拟现实2计算机组成原理现代控制技术2系统分析与控制信息检索2数据结构电子商务平台及核心技术2数据结构JAVA 程序设计库系统原理数据数据挖掘2数据库系统原理计算机科学与技术专业专题训练不少于5学分,其中计算机网络专题训练为必选课号课程名学分先修要求计算机网络专题训练1(秋)操作系统专题训练2(秋)编译原理专题训练2(秋)数据库专题训练2(秋)计算机科学与技术专业的任选课程课号课程名学分先修要求微计算机技术3汇编语言程序设计初等数论及其应用2离散数学网络编程与计算技术2计算机组成原理软件工程3C++数据结构人工智能导论2离散数学模式识别2几何与代数概率与统计人工智能导论数字图象处理2概率与统计程序设计基础多媒体技术基础及应用2信号处理原理计算机图形学基础2数据结构计算机实时图形和动画技术2几何与代数虚拟现实2计算机组成原理现代控制技术2系统分析与控制信息检索2数据结构电子商务平台及核心技术2数据结构JAVA 程序设计数据库系统原理数据挖掘2数据库系统原理计算机科学与技术专业业务培养目标:本专业培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。
计算机系统结构
加速比可以表示如下:
Ws + G(n)Wp S = * = * Ws +Wp / n Ws + G(n)Wp / n
* n * s * p
W +W
其中:
在单个处理机上顺序执行的工作负载与问题的规模 或系统的规模无关,即:
Ws = Ws' = W
* s
而G(n)反映的是存储容量增加n倍时并行工作负载增 加的倍数。
增大问题规模的办法使所有处理机保持忙碌状态,在问题扩大到 与可用的计算能力匹配时,程序中的顺序部分就不再是瓶颈了。 当处理器数目n=1024,加速比Sn随α变化的情况如下:
S1024' = n −α(n −1 =1024 −1023 ) α
Sn’
1100
1050
1024
1000
1014 1004
993 983
W +W s p Sn = W +W / n s p
设串行因子α为串行部分所占的比例。即
W s W p α= 或 −α = 1 W +W s p W +W s p
代入即得Amdahl’law:
W +W s p 1 W +W s p ∴Sn = = W s W /n p α + (1−α) / n + W +W s p W +W s p
2.1.3 三种加速比性能模型
1.固定负载加速比性能模型—Amdahl定律
在许多实时应用领域,计算负载的大小常固 定。在并行机中,此负载可分布至多台并行执行, 获得的加速比称为fixed-load speedup。一个问题的 负载可表示如下: W = Ws + Wp 其中,Ws代表问题中不可并行化的串行部分负载, Wp表示可并行化的部分负载。 则n个节点情况下,加速比可以表示如下:
清华大学计算机科学与技术专业课程表上课讲义
信息学院本科指导性教学计划(公共课)第二学年秋季学期春季学期夏季学期第三学年秋季学期春季学期第四学年秋季学期春季学期注:带*者为院平台课,可在信息学院范围内选修不低于所列学分的同类课程计算机科学与技术专业核心课程6 门,17学分课号课程名学分先修要求计算机系统结构3(春) 操作系统操作系统3(春) 计算机组成原理,数据结构编译原理4(春) 数据结构计算机网络3(秋) 操作系统形式语言与自动机2(秋) 离散数学(1)汇编语言程序设计3(秋)计算机科学与技术专业限选课不少于11学分,其中:计算机系统结构-----计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求微计算机技术3汇编语言程序设计嵌入式系统3计算机组成原理操作系统数字系统设计自动化2数字逻辑电路VLSI设计导论2数字逻辑电路计算机软件与理论---计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求初等数论及其应用2离散数学高性能计算导论2(英语讲课)计算机系统结构数据库系统原理2数据结构网络编程与计算技术2计算机组成原理软件开发方法2C++ 数据结构软件工程软件工程3C++数据结构计算机应用技术-----计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求人工智能导论2离散数学模式识别2几何与代数概率与统计人工智能导论数字图象处理2概率与统计程序设计基础多媒体技术基础及应用2信号处理原理计算机图形学基础2数据结构2几何与代数计算机实时图形和动画技术虚拟现实2计算机组成原理现代控制技术2系统分析与控制信息检索2数据结构电子商务平台及核心技术2数据结构JA VA程序设计数据库系统原理数据挖掘2数据库系统原理计算机科学与技术专业专题训练不少于5学分,其中计算机网络专题训练为必选课号课程名学分先修要求计算机网络专题训练1(秋)操作系统专题训练2(秋)编译原理专题训练2(秋)数据库专题训练2(秋)计算机科学与技术专业的任选课程课号课程名学分先修要求微计算机技术3汇编语言程序设计初等数论及其应用2离散数学网络编程与计算技术2计算机组成原理软件工程3C++数据结构人工智能导论2离散数学模式识别2几何与代数概率与统计人工智能导论数字图象处理2概率与统计程序设计基础多媒体技术基础及应用2信号处理原理计算机图形学基础2数据结构计算机实时图形和动画技术2几何与代数虚拟现实2计算机组成原理现代控制技术2系统分析与控制信息检索2数据结构电子商务平台及核心技术2数据结构JA V A程序设计数据库系统原理数据挖掘2数据库系统原理计算机科学与技术专业业务培养目标:本专业培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。
(完整word版)清华大学计算机科学与技术专业课程表
信息学院本科指导性教学计划(公共课)第二学年秋季学期春季学期夏季学期第三学年秋季学期春季学期第四学年秋季学期春季学期注:带*者为院平台课,可在信息学院范围内选修不低于所列学分的同类课程计算机科学与技术专业核心课程6 门,17学分课号课程名学分先修要求计算机系统结构3(春) 操作系统操作系统3(春) 计算机组成原理,数据结构编译原理4(春) 数据结构计算机网络3(秋) 操作系统形式语言与自动机2(秋) 离散数学(1)汇编语言程序设计3(秋)计算机科学与技术专业限选课不少于11学分,其中:计算机系统结构-----计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求微计算机技术3汇编语言程序设计嵌入式系统3计算机组成原理操作系统数字系统设计自动化2数字逻辑电路VLSI设计导论2数字逻辑电路计算机软件与理论---计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求初等数论及其应用2离散数学高性能计算导论2(英语讲课)计算机系统结构数据库系统原理2数据结构网络编程与计算技术2计算机组成原理软件开发方法2C++ 数据结构软件工程软件工程3C++数据结构计算机应用技术-----计算机科学与技术专业选修不少于2学分课号课程名学分先修要求人工智能导论2离散数学模式识别2几何与代数概率与统计人工智能导论数字图象处理2概率与统计程序设计基础多媒体技术基础及应用2信号处理原理计算机图形学基础2数据结构2几何与代数计算机实时图形和动画技术虚拟现实2计算机组成原理现代控制技术2系统分析与控制信息检索2数据结构电子商务平台及核心技术2数据结构JA VA程序设计数据库系统原理数据挖掘2数据库系统原理计算机科学与技术专业专题训练不少于5学分,其中计算机网络专题训练为必选课号课程名学分先修要求计算机网络专题训练1(秋)操作系统专题训练2(秋)编译原理专题训练2(秋)数据库专题训练2(秋)计算机科学与技术专业的任选课程课号课程名学分先修要求微计算机技术3汇编语言程序设计初等数论及其应用2离散数学网络编程与计算技术2计算机组成原理软件工程3C++数据结构人工智能导论2离散数学模式识别2几何与代数概率与统计人工智能导论数字图象处理2概率与统计程序设计基础多媒体技术基础及应用2信号处理原理计算机图形学基础2数据结构计算机实时图形和动画技术2几何与代数虚拟现实2计算机组成原理现代控制技术2系统分析与控制信息检索2数据结构电子商务平台及核心技术2数据结构JA V A程序设计数据库系统原理数据挖掘2数据库系统原理计算机科学与技术专业业务培养目标:本专业培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。
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计算机系统结构随书ppt 清华大学出本社第5章_2
单发射处理机的指令流水线时空图 1 IF 2 ID IF 3 4 5 6 时钟 周期 EX WR ID EX WR IF ID EX WR
I1 I2 I3
指令
2013-8-19
22
来自指 令Cache IF ID
FA1 FA2 FA3 浮点加法部件 MD1MD2MD3 乘除法部件 AL 定点ALU部件 LS 取数存数部件 WR 通用寄存器 后行写数栈
K: R0=R1*R4
K+1: K+2: K+3: K+4: K+5:
2013-8-19
R6=R5+1 R2=R0*R3 R3=R4-1 R2=R5 ……
RAW WAR WAW
9
5.3.2 控制相关
指由条件分支指令、转子程序指令、中断等 引起的相关。 1、无条件转移指令 利用专用指令分析器解决 2、一般条件转移 影响较小 3、复合条件转移 影响较大
超标量、超流水、超标量超流水处理机的主要性能
2013-8-19 16
5.4.1 基本结构
一般流水线处理机: 一条指令流水线, 一个多功能操作部件,每个时钟周期 平均执行指令的条数小于1。 多操作部件处理机: 一条指令流水线, 多个独立的操作部件,操作部件可以 采用流水线,也可以不流水。多操作 部件处理机的指令级并行度小于1。
5.5 超流水线处理机
5.5.1 指令执行时序
5.5.2 典型处理机结构
5.5.3 超流水线处理机 性能
2013-8-19 34
5.5 超流水线处理机
两种定义: 一个周期内能够分时发射多条指令的 处理机称为超流水线处理机 指令流水线有8个或更多功能段的流水 线处理机称为超流水线处理机 提高处理机性能的不同方法: 超标量处理机是通过增加硬件资源为 代价来换取处理机性能的 超流水线处理机则通过各硬件部件充 分重叠工作来提高处理机性能 两种不同并行性: 超标量处理机采用的是空间并行性 超流水线处理机采用的是时间并行性
清华大学数据结构试题及答案解析
一、单选题(每题 2 分,共20分)1. 1.对一个算法的评价,不包括如下(B )方面的内容。
A.健壮性和可读性B.并行性C.正确性D.时空复杂度2. 2.在带有头结点的单链表HL中,要向表头插入一个由指针p指向的结点,则执行( )。
A. p->next=HL->next; HL->next=p;B. p->next=HL; HL=p;C. p->next=HL; p=HL;D. HL=p; p->next=HL;3. 3.对线性表,在下列哪种情况下应当采用链表表示?( )A.经常需要随机地存取元素B.经常需要进行插入和删除操作C.表中元素需要占据一片连续的存储空间D.表中元素的个数不变4. 4.一个栈的输入序列为1 2 3,则下列序列中不可能是栈的输出序列的是( C )A. 2 3 1B. 3 2 1C. 3 1 2D. 1 2 35. 5.AOV网是一种()。
A.有向图B.无向图C.无向无环图D.有向无环图6. 6.采用开放定址法处理散列表的冲突时,其平均查找长度()。
A.低于链接法处理冲突 B. 高于链接法处理冲突C.与链接法处理冲突相同D.高于二分查找7.7.若需要利用形参直接访问实参时,应将形参变量说明为()参数。
A.值B.函数C.指针D.引用8.8.在稀疏矩阵的带行指针向量的链接存储中,每个单链表中的结点都具有相同的()。
A.行号B.列号C.元素值D.非零元素个数9.9.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为()。
A.O(log2n) B.O(nlog2n) C.0(n) D.0(n2)10.10.从二叉搜索树中查找一个元素时,其时间复杂度大致为( )。
A. O(n)B. O(1)C. O(log2n)D. O(n2)二、二、运算题(每题 6 分,共24分)1. 1.数据结构是指数据及其相互之间的______________。
当结点之间存在M对N(M:N)的联系时,称这种结构为_____________________。
清华大学计算机研究生课程表
清华⼤学计算机研究⽣课程表清华⼤学计算机研究⽣课程表计算机系研究⽣课程介绍组合数学课程名称:组合数学课程编号:60240013课内学时: 48开课学期:秋任课教师:黄连⽣【主要内容】主要介绍组合数学的基本内容,包括基本记数⽅法、母函数与递推关系、容斥原理与鸽巢原理、Burnside引理与Polya定理、区组设计与编码的初步概念、线性规划问题的单纯形算法。
数据结构课程名称:数据结构课程编号:60240023课内学时: 48开课学期:春秋任课教师:严蔚敏【主要内容】线性表、树、图等各种基本类型数据结构的结构特性、存储表⽰及基本操作实现的算法;查找表的各种表⽰⽅法;各种内排序算法的设计与分析;⽂件组织⽅法的简单介绍。
软件⼯程技术和设计课程名称:软件⼯程技术和设计课程编号:60240033课内学时: 48开课学期:春任课教师:周之英【主要内容】 1、软件开发技术发展史;2、软件⼯程技术⽅法的基本原则;3、软件过程改进; 4、需求⼯程;5、软件体系结构;6、⾯向对象设计⽅法;7、Design Pattern;8、分布式系统对象模型:CORBA及DCOM/COM(OLE)等;9、实例分析(实时系统的设计)等。
专家系统课程名称:专家系统课程编号:60240043课内学时: 48开课学期:春任课教师:艾海⾈【主要内容】讲解专家系统的基本原理、构造⽅法、应⽤实例、开发⼯具和发展趋势,介绍⼈⼯智能原理和知识⼯程的相关内容,包括产⽣式系统、搜索技术、知识表⽰、知识获取、推理机、不确定推理⽅法等内容。
⼈⼯智能课程名称:⼈⼯智能课程编号:60240052课内学时: 32开课学期:秋任课教师:陈群秀【主要内容】⼈⼯智能的定义、发展历史及研究的课题;⼈⼯智能的典型系统结构–产⽣式系统;搜索技术(盲⽬搜索、启发式搜索、博奕树搜索);谓词演算(知识表⽰);⼈⼯智能语⾔程序设计。
微型计算机系统接⼝技术课程名称:微型计算机系统接⼝技术课程编号:60240063课内学时: 48开课学期:春任课教师:李芬【主要内容】本课程是全部⽤PC机控制的以硬件为主的软硬件结合的综合接⼝技术。
清华2006系统结构复试试题回忆版(计算机系统结构和计算机网络)
清华2006系统结构复试试题回忆版(计算机系统结构和计算机网络)计算机系统结构(50分)一。
选择(每题3分。
都是4选1,有些备选项我记不住了)1。
软件和硬件在———上是等效的:A.系统结构 B。
功能 C。
速度 D.价格2。
下列不需要编址的是:A。
寄存器 B。
I/O设备 C。
堆栈3。
在虚拟存储系统中,下列哪个算法在实际中不能采用?A.LFUB.FIFOC.NRU D OPT4。
用A机器解释执行B机器的指令,那么A机器称为:A。
虚拟机 B.目标机 C。
宿主机5。
一个部件的速度提高到原来的5倍,且该部件在原来的系统中执行时间占20%,则系统性能提高为原来的:A. 1/0.84 B * C * D *6. 下列——对汇编语言程序员是不透明的。
A.状态寄存器 B。
移位器 C 指令缓冲器7。
下列哪个编码是最优的?A。
Huffman B.扩展码 C。
都不是8。
流水线3段,各段执行时间分别是,t,2t,3t.则执行n条指令所需时间约为:A。
2nt B. 3nt C.6nt9. 下列哪3个是I/O系统的主要特点?A 同步性 B。
异步性 C。
实时性 D。
设备无关性10. 下列对机器的评价,准确程度由高到低的顺序是:A。
实际应用程序 B。
核心程序 C。
玩具程序(小程序) D。
综合测试程序二。
10分机器主频400MHZ,每条指令要2个机器周期,每个机器周期要2个时钟周期,机器是零延迟。
求机器的MIPS速率。
三。
10分一个向量处理机,4段静态流水线。
执行D=(A+B)*C,其中A,B,C都是4维向量。
其中一次加法3周期,一次乘法4周期,每个周期10ns.求下列各个情况下的执行时间。
(1)在SISD上执行(2)在流水线上执行,加法用到其中的3个段,乘法用4个段。
各段延迟都是1周期(3)利用链接技术计算机网络(50分)一。
1。
滑动穿口协议,采用选折性重传(selective repeat)来处理错误。
发送窗口大小为4,给定窗口内的帧号,说发某一个帧时谋帧丢失了等等,然后问一些发送窗口和接收窗口内的序号,好几个选择小题。
2022年清华大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年清华大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)一、选择题1、下列说法正确的是()A."一次重叠"是一次解释一条指令B."一次重叠"是同时解释相邻两条指令C.流水方式是同时只能解释两条指令D."一次重叠"是同时可解释很多条指令2、在系统结构设计中,提高软件功能实现的比例会( )。
A.提高解题速度B.减少需要的存贮容量C.提高系统的灵活性D.提高系统的性能价格比3、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.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4、多处理机的各自独立型操作系统()。
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、对系统程序员不透明的应当是( )。
A.Cache存贮器XB.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存贮器6、在流水机器中,全局性相关是指( )。
A.先写后读相关B.先读后写相关C.指令相关D.由转移指令引起的相关7、计算机系统结构不包括( )。
A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据8、虚拟存储器常用的地址映象方式是( )A.全相联B.段相联C.组相联D.直接9、块冲突概率最高的Cache地址映象方式是( )A.段相联B.组相联C.直接D.全相联10、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()四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机11、浮点数尾数基值rm=8,尾数数值部分长6位,可表示的规格化最小正尾数为( )A.0.5B.0.25C.0.125D.1/6412、下列关于虚拟存贮器的说法,比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时,改用堆栈型替换算法,并增大主存容量,可提高命中率13、在计算机系统设计中,比较好的方法是( )A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计14、计算机系统结构不包括()A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据表示15、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类,这里的多倍性指()。
(整理)清华第2版《计算机系统结构》习题解答
《计算机系统结构》习题解答目录第一章(P33)1.7-1.9(透明性概念),1.12-1.18(Amdahl定律),1.19、1.21、1.24(CPI/MIPS)第二章(P124)2.3、2.5、2.6(浮点数性能),2.13、2.15(指令编码)第三章(P202)3.3(存储层次性能),3.5(并行主存系统),3.15-3.15加1题(堆栈模拟),3.19中(3)(4)(6)(8)问(地址映象/替换算法--实存状况图)第四章(P250)4.5(中断屏蔽字表/中断过程示意图),4.8(通道流量计算/通道时间图)第五章(P343)5.9(流水线性能/时空图),5.15(2种调度算法)第六章(P391)6.6(向量流水时间计算),6.10(Amdahl定律/MFLOPS)第七章(P446)7.3、7.29(互连函数计算),7.6-7.14(互连网性质),7.4、7.5、7.26(多级网寻径算法),7.27(寻径/选播算法)第八章(P498)8.12(SISD/SIMD算法)第九章(P562)9.18(SISD/多功能部件/SIMD/MIMD算法)(注:每章可选1-2个主要知识点,每个知识点可只选1题。
有下划线者为推荐的主要知识点。
)第一章(P33)1.7(1)从指定角度来看,不必要了解的知识称为透明性概念。
(2)见下表,“√”为透明性概念,“P ”表示相关课文页数。
1.8见下表,“√”为透明性概念,“P ”表示相关课文页数。
1.9见下表,“√”表示都透明,“应”表示仅对应用程序员透明,“×”表示都不透明。
1.12 已知Se=20 , 求作Fe-Sn 关系曲线。
将Se 代入Amdahl 定律得en F S 201911-=1.13 上式中令Sn=2,解出Fe=10/19≈0.5261.14 上式中令Sn=10,解出Fe=18/19≈0.9471.15 已知两种方法可使性能得到相同的提高,问哪一种方法更好。
高等计算机系统结构-清华大学计算机系高性能所
Ws Wp Sn Ws Wp / n
设串行因子α为串行部分所占的比例。即
Ws Wp 或1 Ws Wp Ws Wp
代入即得Amdahl’law:
Ws Wp 1 Ws Wp Sn Ws Wp / n (1 ) / n Ws Wp Ws Wp
2.相对加速比 同一并行算法在单节点上运行时间 与在多个相同节点构成的处理机系统上的 运行时间之比。 这种定义侧重于描述算法和并行计 算机本身的可扩展性。
T (1) S T (N )
线性加速比:中间开销小,通信少,弱耦合计算 超线性加速比:当应用需要大内存时可能出现 病态加速比:加速比递减,可能是计算量太小
不管采用多少处理机,可望达到的最好加速比:
1 1 Sn lim n (1 ) / n
效率En可以表示为:
En Sn 1 1 1 n [ (1 ) / n] n n 1 1 ( Amdahl定律告诉我们:系统中某一部件由于采 用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高 与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的 比例有关。
t1
t2
t
并行性分布图
2.1.2 加速比
1. 绝对加速比 将最好的串行算法与并行算法相比较. 定义一(与具体机器有关)将最好的串行算 法在一台上的运行时间与并行算法在N台运行 的时间相比。 定义二(与具体机器无关)将最好的串行算 法在最快的顺序机上的执行时间与并行算法 在并行机上的运行时间相比。
Tbest S T(N)
2.1.3 三种加速比性能模型
1.固定负载加速比性能模型—Amdahl定律
在许多实时应用领域,计算负载的大小常固 定。在并行机中,此负载可分布至多台并行执行, 获得的加速比称为fixed-load speedup。一个问题的 负载可表示如下: W = Ws + Wp 其中,Ws代表问题中不可并行化的串行部分负载, Wp表示可并行化的部分负载。 则n个节点情况下,加速比可以表示如下:
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高等计算机系统结构习题计算机系CAD所王晓娟0080451.解释存储器有关概念和术语:1):虚拟地址空间虚地址是在编译过程中由处理机生成的,在UNIX系统中,每个进程的建立都给定一个虚地址空间,这个空间包含了由编译器生成的全部虚地址。
2):物理地址空间:物理存储器中的每个字都是用唯一的物理地址标识的。
主存储器中的所有存储字构成物理地址空间。
3):地址映象设V是处理机运行程序所生成的一组虚拟地址,M是为运行该程序而分配的一组物理地址。
虚拟存储器需要一种自动的机制实现以下映象:ƒ: V→M∪{¢} 即虚拟地址到物理地址之间的转换。
2.什麽是命中率、缺页、多级页表?命中率:当在存储器M i中找到一个信息项时,我们称之为命中,命中率h i则是信息项在M i中找到的概率。
缺页:表示所访问的页面没有驻留在主存储器中。
多级页表:为扩展存储器空间并能在存储器层次结构的不同层次上提供更多的页面访问保护,对直接页面映象用多级页表扩充。
3:简述Cache管理中直接地址映象法和全相联映象法。
(1)直接映象:它将主存按Cache容量大小分块,每块又分成页,页面大小同Cache 页面。
规定每块中的相应页面与Cache中的相应页面对应。
这种映象方法容易实现,但不灵活,页面冲突率较高,命中率低。
(2)全相联映象:它是指主存中任何一页都可以映象到Cache中任何一页的位置上。
这种方法灵活,页面冲突率较小,命中率高,但速度慢,代价高,不易实现。
4.简述组相联映象法。
组相联映象法是介于直接地址映象法和全相联映象法之间的一种方案。
它将Cache分成大小相等的组,每组内又分页。
主存按Cache大小分块,块内分组,组内分页。
使主存的组与Cache的组大小相等,主存的页与Cache的页大小一致。
它的特点是组与组之间采用直接映象,组内各页采用全相联映象。
组内页面数多,灵活性大,命中率高,但地址变换电路复杂。
5.什麽是散列函数,倒置页表,存储器替换策略。
(1)散列函数:散列是一种简单的计算机技术,它可以用较少位数把长页号转换为短页号。
散列函数应将虚拟页号随机化并产生唯一的散列号用做指针。
同余函数使散列形成链表。
(2)倒置页表:虚拟空间地址非常大时,需要大的PT或多级直接分页,这种地址转换映象可以用倒置映象来实现。
已分配给用户的每个页面框架都可以建立一张倒置页表。
(3)存储器替换策略:它包括为活动进程分配和再分配存储器页面以及储器页面的替换。
页面的替换是指主存储器内的常驻页面被从磁盘传送来的新页面所替换的过程。
目的是将缺页的数量降到最小,减少存储器有效存储时间。
6.在Cache管理中,新的主存页需要调Cache时,有几种替换算法?各有何特点?那种算法命中率高?在Cache管理中,当新的主存页需要调Cache时,常用的有先进先出(FIFO)算法和LRU 算法。
前者是把一组中最先调入的Cache的页面替换出去,它不需要随时记录隔夜的使用情况,所以容易实现,且开销小;后者是把一组中近期最少使用的页面替换出去,这种方法需要随时记录Cache中各页的使用情况,以便确定哪个也是近期最少使用的页。
LRU算法比FIFO命中率高。
7.为什麽多体交叉存储器可提高存储器速度?多体交叉存储器是将存储器分成若干个(m)个独立的模块,设m=1 、2、4、8、……个模块的容量和存储周期均相等,且它们可以独立的进行读写操作。
这样,不同的请求源同时访问不同的模块,便可提高存储器速度。
8.提高存储器速度可采用哪些措施?简要说明。
提高存储器速度可采用三种措施:1)采用高速器件,选用存储周期小的芯片,整个存储器的速度便可提高。
2)采用Cache,CPU将最近期要用的信息先调入Cache,而Cache的速度比贮存快的多,这样CPU每次只需从快速缓存中取出或存入信息,从而缩短了访问时间,提高了存取速度。
3)可采用多体交叉存储器。
特点见第7题。
9.什麽是快速缓冲存储器,它与贮存的关系是什麽?快速缓冲存储器是为了提高访存速度,在CPU和主存之间增设的一种高速存储器,它对用可以达到访问主存的目的,从而提高了方寸速度。
主存的信息调入缓存要根据一定的算法,由CPU自动完成。
凡是主存和缓存已建立了对应关系的存储单元内容必须保持一致,故凡是写入缓存的信息也必须挟至于缓存单元对应的主存单元中。
10.什麽是程序访问局部性?存储系统哪一级采用了程序访问的访问局部性?所谓程序访问局部性即程序执行是对存储器的访问是不均匀的,也就是说它的地址分布不是随机的,而是相对簇集,它所用的数据也是相对地簇集。
存储系统的Cache----主存级和主存----辅存级都要用到程序的局部性原理。
对Cache----主存级而言,把CPU最近起执行的程序放在容量较小、速度较高的Cache中。
对主存----辅存级而言,把程序中访问频率高、比较活跃的部分放在主存中。
这样既提高了存储器的速度又扩大了存储器的容量。
11.设有一个两层的存储器结构:M1和M2。
M1的命中率用h表示,并分别令c1和c2为每千字节的成本,s1和s2位存储器容量,t1和t2为存取时间。
(1)在什麽条件下整个存储器系统的平均成本会接近于c2?(2)该层次结构的存储器有效存取时间t a是多少?(3)另两层存储器的速度比r= t2/t1, 并令E= t1/t a 为存储系统的存储效率。
试以速度比r 和命中率h来表示E。
(4)如果r =100, 为使E>0.95, 要求的命中率h是多少?解:(1)平均成本c=( c1 s1+c2 s2)/( s1+s2)当s2 >> s1, c2 s2>> c1 s1时, c→c2(2)t a=ht1+(1-h)t2(3)r= t2 /t1 E= t1/t aE = t1/( ht1+(1-h)t2)=1/(h+(1-h)r)(4)r =100, E>0.95,1/(h+(1-h)r)=E>0.95 == h≤0.9912.试比较多计算机系统的私用虚拟存储器和全局共享存储器的优缺点。
私用虚拟存储器优点:(1)处理机所用地址空间较少;(2)保护在美意野火每个进程上进行以及采用不要锁定的私用存储器映象。
缺点:(1)在同义性问题,记在不同或相同虚拟空间里的不同虚拟地址会指向同一物理页面。
(2)在不同虚拟空间里的同一虚拟地址可能指向主存储器不同页面。
全局共享存储器优点:(1)所有的地址都唯一;(2)不存在同义性问题。
缺点:(1)页表可以共享存取。
需要用互斥来实施保护;(2)分段建立在分页系统的顶部,以便把每个进程限制在它自己的地址空间(段)里。
(3)全局共享存储器使地址转换过程变得更长。
13.试说明多层存储器层次结构的包含性和存储器一致性要求。
多层存储器层次结构的包含性可用M1⊂M2⊂M3⊂…….⊂M n 来描述。
建立包含关系意味着所有的信息项最初是放在最外层M n的。
在处理过程中,M n的子集复制到M n-1。
同样M n-1的子集复制到M n-2,以此类推。
存储器一致性要求同一个信息相遇后继存储器层次上的副本是一致的。
如果在高速缓存仲的一个字被修改过,那麽在所有更高层上该字的副本也必须立即或最后加以修改。
层次结构必须有这样的保护。
为了尽量减少存储器层次结构的有效存取时间,频繁使用的信息通常是在较低层次中可以找到的。
14.什麽是写直达和写回。
写直达:即如果在M i中修改了一个字,则在M i+1中需要立即修改。
写回:即在M i+1中修改延迟到M i中正在修改的字被替换或从M i中消除后才进行。
15.说明分页与分段在层次结构中管理物理与虚拟存储器的基本概念。
分页是一种把物理存储器和虚拟存储器都划分为固定大小页面的技术。
它们之间的信息交换是在页面一级进行的。
页表用于页面和页面框架之间的映象,它们是应用程序创建用户进程时在主存储器内实现的。
由于许多用户进程可能是动态创建的的,因此在主存储器中要保存的PT数量会更大。
分段是将虚拟存储器地址空间分散的页面连在一起形成一个段,段是用户定义的虚拟地址空间的一部分。
在段式存储器系统中,用户程序可以逻辑地按段来构造,各段可以相互调用。
段的长度是可以改变的,但它的管理由于段的大小不等而更为复杂。
16.试说明在存储器层次结构中与程序/数据存取有关的时间局部性、空间局部性和顺序局部性。
时间局部性:最近的访问项(指令和数据)很可能在不久的将来再次被访问。
这种情况一般是由于特殊的程序结构诸如迭代循环、进程堆栈、暂时变量或子程序引起的。
一旦进入循环或调入了子程序,一个短代码段兼备重复访问许多次。
因此,时间局部性会引起对最近使用区域的集中访问。
空间局部性:表示一种趋势,指的是一个进程访问的各项地址彼此很紧。
例如,表操作或数据操作就会对地址空间中某一区域集中进行访问。
程序段,如子程序和宏,往往会访问在存储器空间的同一领域。
顺序局部性:在典型的程序中,除非转移指令产生不按次序的转移外,指令都是顺序(或程序顺序)执行的。
按序执行和不按序执行的比例在普通程序中大致是5∶1。
此外对大型数据的访问也是顺序进行的。
17.存储器设计的含义是什麽。
程序行为的顺序性是造成空间局部性的原因之一,因为顺序编码的指令和数组元素通常存放在相邻单元内。
各种类型的局部性影响存储器层次结构设计。
时间局部性会导致近期最少使用的LRU替换算法的流行。
空间局部性将帮助我们确定相邻存储器层次间数据传送单位的大小,时间局部性有助于确定相继层次存储器的容量。
顺序局部性会影响实现最佳调度时粒度(粒度组合)的确定,并对预取技术也有重要影响。
局部性原理将指导我们去设计高速缓存、主存储器以及虚拟存储器组织。
18.工作集及灵敏度的含义是什麽?在软件或程序进程的存储器访问模式中,作为时间的函数,虚拟地址空间(用页面号标识)由于访问的局部性而集中在一定区域,Denning 将给定的时间窗口(t, t+∆t)范围内被访问的地址(或)页面子集称为工作集。
在程序执行过程中,工作集会缓慢变化并维持一定程度的连续性,这意味着工作机场尝试在存储器层次结构的最内层,如高速缓存上积累起来的。
这是因为存储器最低层次的命中率较高,因而可减少存储器的有效存取时间。
时间窗口∆t是由OS内核设置的一个关键参数,它将影响工作集的大小,以及所需高速缓存的容量。
19.设有一个存储器层次结构M1和M2,存取时间、每个字的成本和容量分别是t1和t2,c1和c2,s1和s2。
在第一层,高速缓存的命中率h1=0.95(注意:t2是CPU和M2之间的存取时间,而不是M1和M2之间的存取时间)。
(1)推倒表示该存储器有效存取时间t eff的公式。
(2)推倒表示该存储器总成本的公式。
解:(1)存储器有效存取时间t eff= h1 t1+(1-h1)t2=0.95t1+0.05t2(2) 存储器总成本C= c1 s1+ c2 s220.在上题中,假设t1=20ns,t2是未知数,s1=512K字节,s2是未知数,c1=0.01美元/字节,c2=0.0005美元/字节.高速缓存和主存储器总成本的上限是15000美元。