系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試題及答案

1、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試卷（A）得分注：1、共100分，考試時間120分鐘。2、此試卷適用于計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。單選題：（10分，每題1分）1、."啟動I/O"指令是主要的輸入輸出指令，是屬于（B ）A.目態(tài)指令B.管態(tài)指令C.目態(tài)、管態(tài)都能用的指令D.編譯程序只能用的指令2、輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對（B ）是透明的A.操作系統(tǒng)程序員B.應(yīng)用程序員C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員D.機(jī)器語言程序設(shè)計員3、全相聯(lián)地址映象是指（A）A.任何虛頁都可裝入主存中任彳5實頁的位置B. 一個虛頁只裝進(jìn)固定的主存實頁位置C.組之間固定，組內(nèi)任何虛頁可裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固

2、定裝入4、（ C ）屬于MIM晾統(tǒng)結(jié)構(gòu)A.各處理單元同時受一個控制單元的管理B.各處理單元同時受同個控制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計算機(jī)系統(tǒng)D.陣列處理機(jī)5、多處理機(jī)上兩個程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān)，則（ B ）A.可以并行執(zhí)行B.不可能并行C.任何情況均可交換串行D.必須并行執(zhí)行6、計算機(jī)使用的語言是（B）A.專屬軟件范疇，與計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)無關(guān)B.分屬于計算機(jī)系統(tǒng)各個層次C.屬于用以建立一個用戶的應(yīng)用環(huán)境D.屬于符號化的機(jī)器指令7、指令執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)異常引起的中斷是（C）A.輸入/輸出中斷 B.機(jī)器校驗中斷 C.程序性中斷 D.外部中斷8、塊沖突概率最高的Cache地址映象方式

3、是（A ）A.直接 B.組相聯(lián) C.段相聯(lián) D.全相聯(lián)9、組相聯(lián)映象、LRU#換的Cache存儲器，不影響Cache命中率的是（B ）A.增大塊白大小B.增大主存容量 C.增大組白大小 D.增加Cache中的塊數(shù)10、流水處理機(jī)對全局性相關(guān)的處理不包括（QA.猜測法 B.提前形成條件碼 C.加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D.設(shè)置相關(guān)專用通路得分評分人填空題:（20分,每題2分）1、數(shù)據(jù)通路寬度就是逑據(jù)總線上一次并行傳送的信息位數(shù)。2、計算機(jī)仿真用 _麗序 _解釋，計算機(jī)模擬用 “器語言一則釋3、陣列處理機(jī)按存正命的組成於:可分為兩種構(gòu)形，而為:分布啟儲器和 集中共享式。SIMD4、按弗林的觀點,計算機(jī)系

4、統(tǒng)可分為 SISDMISD 和 MIMD 四大類5、浮點數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法有:截斷法，舍入法，恒置1法，查表舍入法6、流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過程拆分 和瓶頸子過程 并聯(lián)兩種。一7、具有相同“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”（如指令系統(tǒng)相同）的計算機(jī)可以因為速度要求等因素的不同而采用 計算機(jī)組成 。8.在非線性流水線機(jī)器中，可能發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)有：紀(jì)賣后寫相關(guān)，寫寫相關(guān) 和先寫后讀相關(guān)_ 。8、互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路 /包交換，SIMD互連網(wǎng)絡(luò) 多采用 _線_交換，多處理機(jī)常采用 _包交換。-9、有che存儲器寫操作時，Q!入 FChe僅當(dāng)需要塊替換時，才將其寫回主存，稱這種修改主存

5、塊內(nèi)容的方法為_寫回法。得分三 簡答題：（40分，每題4分）評分人1 .計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的是什么？軟、硬件之間的功能分配以及對傳統(tǒng)機(jī)器級界面的確定。2 .計算機(jī)組成和計算機(jī)實現(xiàn)有什么關(guān)系？計算機(jī)組成指的是計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機(jī)實現(xiàn)指的是計算機(jī)組成的物理實現(xiàn)。計算機(jī)組成和計算機(jī)實現(xiàn)關(guān)系密切，有人將它們和稱為計算機(jī)實現(xiàn)。3 .器件的發(fā)展對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響？器件的發(fā)展改變了邏輯設(shè)計的傳統(tǒng)方法。器件的發(fā)展也使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的“下移”速度加快。器件的發(fā)展還促進(jìn)了算法、語言和軟件的發(fā)展。4 .解決計算機(jī)主存與CPU勺速度差對機(jī)器性能的影響，可采用哪些解決方法 ？ 設(shè)置Cache,采用并行主存系統(tǒng)5 .

6、簡述設(shè)計RISC結(jié)構(gòu)使用的基本技術(shù)。（1）按設(shè)計RISC的一般原則來設(shè)計 （2）邏輯實現(xiàn)上采用硬聯(lián)和微程序相結(jié)合（3）設(shè)置大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口 （4）指令用流水和延遲轉(zhuǎn)移（5）采用Cache （6）優(yōu) 化設(shè)計編譯系統(tǒng)6 .什么是軟件的可移植性？軟件不修改或只經(jīng)少量修改就可由一臺機(jī)器移植到另一臺機(jī)器上運行7 .請解釋說明常用的4種基本單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò).立方體單級網(wǎng)絡(luò)，PM2I網(wǎng)絡(luò)，混洗交換單級網(wǎng)絡(luò)，蝶形單級網(wǎng)絡(luò)8 .什么是中斷響應(yīng)次序和處理次序？中斷響應(yīng)次序是在同時發(fā)生多個不同種類的中斷請求時，中斷響應(yīng)硬件中排隊器所決定的響應(yīng)次序.處理次序是各個中斷請求實際被處理完畢的順序.9 .請解

7、釋存儲系統(tǒng)和存儲體系的區(qū)別.存儲系統(tǒng)是將多種不同工藝的存儲器組織在一起，但從邏輯上還不能成為一個整體而存儲體系就是從程序員角度來看，各種不同工藝的存儲器在邏輯上是一個整體.10 .請說明一次重疊中通用寄存器組相關(guān)的處理辦法.處理辦法有推后讀和設(shè)置相關(guān)通路得分四計算題：（30分，每題6分）評分人1. 經(jīng)統(tǒng)計，某機(jī)器14條指令的使用頻率分別為：0.01, 0.15, 0.12, 0.03, 0.02,0.04, 0.02,0.04, 0.01, 0.13, 0.15, 0.14, 0.11, 0.03。請分別求出用等長碼，哈夫曼碼，只 有兩種碼長的擴(kuò)展操作碼的操作碼平均碼長。等長碼碼長為4位，哈夫

8、曼碼平均碼長為3. 3 8位，兩種碼長的擴(kuò)展操作碼的操作碼平均碼長為3 . 4位2. 設(shè)有兩個向量C和D,各有4個元素，在圖中的靜態(tài)雙功能流水線上工作。其中， 1->2->3->5組成加法流水線，1->4->5組成乘法流水線。設(shè)每個流水線所經(jīng)過的時間 均為At,而且流水線的輸出結(jié)果可以直接返回到輸入或暫存于相應(yīng)的緩沖寄存器中， 其延遲時間和功能切換所需要的時間都可以忽略不計。求：該流水線的實際吞吐率TP=32%3. 在一個5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個任務(wù)，其預(yù)約表如下表所示。(1)分別寫出延遲禁止表F、初始沖突向量C; (2)畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(3

9、)求出 最小平均延遲、調(diào)度最佳方案。分別寫出延遲禁止表F = 1,5,6,8),初始沖突向量C = 101 1 0 0 0 1 ),最小平均延遲：3.5拍調(diào)度最佳方案(3 , 4 )4. 如果設(shè)一個系統(tǒng)有四個中斷級，中斷響應(yīng)次序為1->2->3->4。現(xiàn)要求中斷處理次序改為1->4->3->2,(1)請畫出中斷級屏蔽位表。(2)如果在運行用戶程序的過程中同時發(fā)生了 1,2,3,4 級中斷，請畫出此程序運行過程示意圖。(3)如果在運行 用戶程序的過程中同時發(fā)生了 2,3級中斷，而在3級中斷未處理完畢又發(fā)生了 4級 中斷，最后回到用戶程序時又同時發(fā)生了 1,2級

10、中斷，請畫出此程序運行過程示意 圖。(1)中斷處理 程序轂割中西殿碑戰(zhàn)位銳2蠹3段i震鼻1線0001 -n第2注1011第1一1001第4城1c005. 計算多級立方體互連網(wǎng)絡(luò)。見圖N=8多級立方體互連網(wǎng)絡(luò)，求當(dāng)輸入端級控制信號為S2S1S0=010寸，輸入端為0 1 2 3 4 5 6 7時，輸出端為： 23016745S0s1s2計算機(jī)科學(xué)系計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試卷（B卷）年級：專業(yè)： 班級：_ 學(xué)號：姓名：011二A.哈夫曼編碼單選題：（10分，每題1分）.計算機(jī)中優(yōu)化使用國探作碼組他友襪披（B. ASCII碼 C. BC網(wǎng) D.擴(kuò)展腺作碼12、 對系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當(dāng)是（B ）A.

11、 Cache存儲器B.虛擬存儲器 C.指令緩沖寄存器D.數(shù)據(jù)通路寬度13、 全相聯(lián)地址映象是指（AA.任何虛頁都可裝入主存中任彳5實頁的位置B. 一個虛頁只裝進(jìn)固定的主存實頁位置C.組之間固定，組內(nèi)任何虛頁可裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入14、 （ C ）屬于MIM而統(tǒng)結(jié)構(gòu)A.各處理單元同時受一個控制單元的管理B.各處理單元同時受同個控制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計算機(jī)系統(tǒng)D.陣列處理機(jī)15、 多處理機(jī)上兩個程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān)，則（ B ）A.可以并行執(zhí)行 B.不可能并行 C.任何情況均可交換串行D.必須并行執(zhí)行16、 系列機(jī)軟件必須保證（C ）A.

12、向前兼容，并向上兼容B.向前兼容，并向下兼容C.向后兼容，力爭向上兼容D.向后兼容，力爭向下兼容17、 指令執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)異常引起的中斷是（C ）A.輸入/輸出中斷 B.機(jī)器校驗中斷 C.程序性中斷D.外部中斷18、 在Cache存儲器中常用的地址映象方式是（C）A.全相聯(lián)映象 B.頁表法映象C.組相聯(lián)映象 D.段頁表映象19、 組相聯(lián)映象、LRU#換的Cache存儲器，不影響Cache命中率的是（B ）A.增大塊白大小B.增大主存容量C.增大組白大小D.增加Cache中的塊數(shù)20、 流水處理機(jī)對全局性相關(guān)的處理不包括（D）A.猜測法B.提前形成條件碼 C.加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D.設(shè)置相關(guān)專用通

13、路得分評分人填空題:（20分,每題2分）10、數(shù)據(jù)寬度就是I/O設(shè)備取得I/O總線后所傳送數(shù)據(jù)的總量11、 計算機(jī)仿真用 _微程序 解釋，計算機(jī)模擬用器語言 例釋12、 固件就是-F中具有軟向能的硬件13、 按弗林的觀點，計算機(jī)系統(tǒng)可分為SISD、 SIMD、MISD 和 MIMD 四大類14、 浮點數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法有:截斷法，舍入法，恒置1法，查表舍入法 。15、 實現(xiàn)軟件移植的基本技術(shù)有 同一高級語言， 采用系列機(jī)， 模擬和仿真。16、 并行主存系統(tǒng)包括單體多字，多體單字 和 多體多字交叉存儲器17、 在非線性流水線機(jī)器中，可能發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)有：先讀后寫相關(guān)， 寫寫相關(guān) 和先寫后讀相關(guān)

14、 。18、 互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路 /包交換，SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用_線 交換，多處理機(jī)常采用 包 交換。19、 Cache存儲器寫操作時，在寫入Cache的同時將其寫回主存，稱這種:（40分，每題4分）5 .計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的是什么？軟、硬件之間的功能分配以及對傳統(tǒng)機(jī)器級界面的確定。6 .計算機(jī)組成設(shè)計要解決的問題是什么？在所希望能達(dá)到的性能和價格比的前提下，怎樣最佳、最合理地把各種設(shè)備和部件組 織成為一臺計算機(jī)，以實現(xiàn)所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。7 .舉例說明幾種指令級高度并行的超級處理機(jī)？超標(biāo)量處理機(jī)、超長指令字處理機(jī)、超流水線處理機(jī)、超標(biāo)量超流水線處理機(jī)8 .解決計算機(jī)

15、主存與CPU勺速度差對機(jī)器性能的影響，可采用哪些解決方法 ？計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試卷 A卷第7頁共11頁設(shè)置Cache,采用并行主存系統(tǒng)11 . CISC指令系統(tǒng)的含義？復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機(jī)，即機(jī)器指令系統(tǒng)變得越來越龐雜，這就是所謂的CISC指令系統(tǒng)。12 .什么是軟件的可移植性？軟件不修改或只經(jīng)少量修改就可由一臺機(jī)器移植到另一臺機(jī)器上運行13 .請解釋說明常用的4種基本單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò).立方體單級網(wǎng)絡(luò)，PM2I網(wǎng)絡(luò)，混洗交換單級網(wǎng)絡(luò)，蝶形單級網(wǎng)絡(luò)14 .什么是并行性？只要在同一時刻或是在同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作， 它們在時間上能相互重疊，都體現(xiàn)了并行性。15 .請解釋

16、存儲系統(tǒng)和存儲體系的區(qū)別.存儲系統(tǒng)是將多種不同工藝的存儲器組織在一起，但從邏輯上還不能成為一個整體.而存儲體系就是從程序員角度來看，各種不同工藝的存儲器在邏輯上是一個整體. 16.請說明一次重疊中通用寄存器組相關(guān)的處理辦法.處理辦法有推后讀和設(shè)置相關(guān)通路得分評分人得分四計算題：（30分，每題6分）評分人1.設(shè)一臺模型機(jī)有7條指令，其使用頻度為:指令使用頻度|指令使用頻度I10.03|I40.05I20.03|I50.15I30.04|I60.3|I70.4H=222. 設(shè)有兩個向量C和D,各有4個元素，在圖中的靜態(tài)雙功能流水線上工作。其中，1->2->3->5組成加法流水線，

17、1->4->5組成乘法流水線。設(shè)每個流水線所經(jīng)過的時間 均為At,而且流水線的輸出結(jié)果可以直接返回到輸入或暫存于相應(yīng)的緩沖寄存器中， 其延遲時間和功能切換所需要的時間都可以忽略不計。求：該流水線的實際吞吐率TP和效率Y。實際吞吐率TP=7/ (15At)=32%3. 在一個5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個任務(wù)，其預(yù)約表如下表所示。(1)分別寫出延遲禁止表F、初始沖突向量C; (2)畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(3)求出 最小平均延遲、調(diào)度最佳方案。拍號%分別寫出延遲禁止表F = 1,5,6,8),初始沖突向量C = 101 1 0 0 0 1 ),7 就左流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖最小平均延遲：3.5拍調(diào)度最佳方案 (3,4)4. 若機(jī)器共有5級中斷，中斷響應(yīng)優(yōu)先次序為l 一2一3一4一5,現(xiàn)要求其實際的中斷處理次序為l