2023計(jì)科計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題詳解

2024計(jì)科計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題詳解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題（1）

一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)

1.計(jì)算機(jī)系列化的優(yōu)點(diǎn)不．包括()

A.有利于計(jì)算機(jī)的升級換代

B.便于組成多機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)

C.同一系列內(nèi)的軟件肯定是向下兼容的

D.在使用共同系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上解決程序的兼容性

2.計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與組成不．包括()

A.操作系統(tǒng)

B.硬聯(lián)規(guī)律

C.微程序掌握

D.全部硬件和固件的功能

3.在流水線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，取指令、執(zhí)行等操作是()

A.挨次

B.轉(zhuǎn)移

C.中斷

D.重疊

4.重疊機(jī)器局部相關(guān)的處理方法有兩類：推后后續(xù)指令對相關(guān)單元的讀和()

A.異步流淌

B.采納挨次流淌

C.設(shè)置相關(guān)直接通路

D.調(diào)整指令流淌的挨次

5.在選擇通道方式中，優(yōu)先級高的磁盤等中高速設(shè)備，進(jìn)行輸入輸出傳送時(shí)，適合于采納的數(shù)據(jù)寬度是()

A.定長塊

B.單字節(jié)

C.可變長塊

D.單字加可變長塊

6.替換算法要解決的問題是()

A.用戶的虛頁如何與主存的實(shí)頁對應(yīng)

B.如何用主存的實(shí)頁號替代多用戶的虛頁號

C.當(dāng)頁面失效，選擇主存中哪個(gè)頁作為被替換的頁

D.新用戶要進(jìn)入主存，選擇哪個(gè)用戶作為被替換的用戶

7.下列不．是數(shù)據(jù)流計(jì)算特點(diǎn)的是()

A.設(shè)置狀態(tài)

B.沒有指令計(jì)數(shù)器

C.沒有變量的概念

D.操作結(jié)果不產(chǎn)生副作用

8.在尾數(shù)下溢處理方法中，平均誤差最大的是()

A.舍入法

B.截?cái)喾?/p>

C.恒置“1”法

D.ROM查表法

9.字串位并是指同時(shí)對一個(gè)字的全部位進(jìn)行處理，其并行等級()

A.不存在并行性

B.較高的并行性

C.最高一級的并行性

D.已經(jīng)開頭消失的并行性

10.設(shè)16個(gè)處理器編號分別為0，1，2，…，15，用Cube0互聯(lián)函數(shù)時(shí)，與第13號處理器機(jī)

聯(lián)的處理器是()

A.5號

B.9號

C.12號

D.12號

二、填空題(本大題共10小題，每空1分，共20分)

11.多處理機(jī)程序并行性既存在于______內(nèi)部，也存在于______外部。

12.一般的說，虛擬機(jī)器不肯定全部由______實(shí)現(xiàn)，有些操作也可用______實(shí)現(xiàn)。

13.就流水線計(jì)算機(jī)而言，主要是通過______，讓多個(gè)部件在時(shí)間上交叉重疊地并行執(zhí)運(yùn)算

和處理，以實(shí)現(xiàn)______。

14.主存空間數(shù)相關(guān)是指______之間消失對主存同一單元要求______的關(guān)聯(lián)。

15.為提高流水線的______吞吐率，首先要找出______，然后設(shè)法消退它。

16.陣列處理機(jī)主要通過______實(shí)現(xiàn)空間上的并行；多處理機(jī)主要通過______實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空

間上的異步并行。

17.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)最主要的特點(diǎn)是讓令牌帶上______，使得在任意給定的時(shí)刻，數(shù)據(jù)流

程序圖任一條弧上允許消失多個(gè)帶不同______的令牌。

18.中斷響應(yīng)就是允許其中斷CPU______運(yùn)行，轉(zhuǎn)去對該懇求進(jìn)行預(yù)處理，包括保存好

______，調(diào)出有關(guān)處理該中斷服務(wù)程序，預(yù)備運(yùn)行。

19.設(shè)多體單字低位交叉的存貯器，單體容量為I的m個(gè)分體，其Mj的編址模式為m×i+j,

其中i=0,1,…，I-1;j=______，如m=4,M2體對應(yīng)二進(jìn)制地址碼最低二位的狀態(tài)為______。

20.自定義數(shù)據(jù)表示包括標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和______兩類，標(biāo)志符應(yīng)由編繹程序建立，對______

程序透亮?????，以減輕應(yīng)用程序員的負(fù)擔(dān)。

三、簡答題(本大題共5小題，每小題6分，共30分)

21.簡述哈夫曼壓縮概念的基本思想。

22.RISC存在不足表現(xiàn)在哪些方面?

23.簡述SIMD系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

24.CPU寫Cache時(shí)，會(huì)發(fā)生Cache與主存的對應(yīng)復(fù)本內(nèi)容不全都的現(xiàn)象，解決這個(gè)問題有

哪些方法?各需要增加什么開銷?

25.簡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“由中間開頭”設(shè)計(jì)的基本思想。

四、簡潔應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)

26.試分析通過何種方法可以解決通用寄存器組數(shù)相關(guān)的問題?

27.某機(jī)器有5級中斷，中斷響應(yīng)次序?yàn)?→2→3→4→5，現(xiàn)要求中斷處理次序?yàn)?→3→1→

5→4。

(1)設(shè)計(jì)各級中斷處理程序的中斷屏蔽位的狀態(tài)，令“0”為開放，“1”為屏蔽。(見下表)

(2)若在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)發(fā)生1、3級中斷懇求，而在1級中斷服務(wù)未完成時(shí)，又發(fā)生

2、3、4、5級中斷，請畫出處理機(jī)執(zhí)行程序的全過程示意圖(標(biāo)出交換PSW的時(shí)間)。

五、綜合應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)

28.有表達(dá)式：

a(b+cd+efg+h)

在多處理機(jī)上，要求利用削減樹高的方法加速運(yùn)算。

(1)畫出并行算法的樹形流程圖；

(2)確定處理機(jī)機(jī)數(shù)P、單臺處理機(jī)挨次(串行)運(yùn)算級數(shù)T1、P臺處理機(jī)的運(yùn)算級數(shù)Tp、加速

比Sp和效率Ep各值。

29.某虛擬存儲器共8個(gè)頁面，每頁為1024個(gè)字，實(shí)際主存為4K個(gè)字，采納頁表法進(jìn)行地

址映象。映象表的內(nèi)容如下表所示。

(1)求出會(huì)發(fā)生頁面失效的全部虛頁號；

(2)求出虛地址為：0，3728，1023，1024，7800，6800的主存實(shí)地址。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題（2）

一、解釋下列術(shù)語(每個(gè)2分，共20分)

1．互連網(wǎng)絡(luò)

2．Amdahl定律

3．分布存儲多處理機(jī)

4．Cache存儲器

5．系列機(jī)

6．透亮?????性

7．LRU算法

8．RISC

9．超標(biāo)量處理機(jī)

10．流水線的鏈接技術(shù)

二、填空題(每空1分，共20分)

1．在虛擬存儲器中有三種地址空間，一種是應(yīng)用程序員用來編寫程序的地址空間，稱為，其次種是的地址空間，第三種是輔存地址空間，也就是磁盤存儲器的地址空間。它們對應(yīng)的三種地址分別是、和輔存地址。

2．根據(jù)Flynn分類法，依據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流的不同組織方式，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為SISD(單指令流單數(shù)據(jù)流)、、和

。

3．為了滿意向量計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器帶寬的要求，通常有兩種存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它們是和。

4．在CISC中，各種指令的使用頻度相差懸殊，大致有以下的結(jié)果。大約有

(比例)的指令使用頻度較高，占據(jù)了(比例)的處理機(jī)時(shí)間。

5．從不同的角度，我們可以把流水線分成不同的類別。假如依據(jù)流水線各功能段是否有反饋信號來劃分，可以分為和；多功能流水線可以分為兩種，即依據(jù)它在同一時(shí)間內(nèi)是否能連成多種方式，可以分為和。

6．消息尋徑方式包括兩種，即線路交換和包交換。其中包交換又包括

、和等方式。

7．RISC思想的精華是。我們通常用來描述流水線的工作過程。

三、(15分)

假設(shè)一條指令的執(zhí)行過程分為“取指令”、“分析”和“執(zhí)行”三段，每一段的時(shí)間分別為△t、△t和3△t。在下列各種狀況下，分別寫出連續(xù)執(zhí)行n條指令所需要的時(shí)間表達(dá)式。1．挨次執(zhí)行方式。(7分)

2．“取指令”、“分析”和“執(zhí)行”重疊。(8分)

四、(15分)

在下列不同結(jié)構(gòu)的處理機(jī)上運(yùn)行6×6的矩陣乘法C=A×B，計(jì)算所需要的最短時(shí)間。只計(jì)算乘法指令和加法指令的執(zhí)行時(shí)間，不計(jì)算取操作數(shù)、數(shù)據(jù)傳送和程序掌握等指令的執(zhí)行時(shí)間。加法部件和乘法部件的延遲時(shí)間都是3個(gè)時(shí)鐘周期，另外，加法指令和乘法指令還要經(jīng)過一個(gè)“取指令”和“指令譯碼”的時(shí)鐘周期，每個(gè)時(shí)鐘周期為20ns，C的初始值為“0”。各操作部件的輸出端有直接數(shù)據(jù)通路連接到有關(guān)操作部件的輸入端，在操作部件的輸出端設(shè)置有足夠容量的緩沖寄存器。

：

要完成上面的矩陣乘法，我們可以計(jì)算需要完成的各種操作的數(shù)量(假定A和B都是6

×6的矩陣。C語言代碼如下：

intk；

for(inti=0；i<6；i++)

for(intj=0；j<6；j++)

{

sum：0；

for(k=0；k<6；k++)

{

sum+=A×B

}

C=sum；

}

需要完成的乘法數(shù)目為6×6×6=216次；

需要完成的加法數(shù)目為6×6×5=180次；

1．處理機(jī)內(nèi)只有一個(gè)通用操作部件，采納挨次方式執(zhí)行指令。(7分)2．單流水線標(biāo)量處理機(jī)，有一條兩個(gè)功能的靜態(tài)流水線，流水線每個(gè)功能段的延遲時(shí)間均為一個(gè)時(shí)鐘周期，加法操作和乘法操作各經(jīng)過3個(gè)功能段。(8分)

五、(10分)

1．計(jì)算這三臺計(jì)算機(jī)中每臺機(jī)器上每個(gè)程序的MIPS速率。依據(jù)這些速率值，你能否得出有關(guān)三臺計(jì)算機(jī)相對性能的明確結(jié)論?(6分)

2．給出一種統(tǒng)計(jì)的方法(比如求均值)來估量三臺計(jì)算機(jī)的相對性能，說明理由。(4分)

六、(20分)

用一條5個(gè)功能段的浮點(diǎn)加法器流水線計(jì)算每個(gè)功能段的延遲時(shí)間均相等，

流水線的輸出端和輸入端之間有直接數(shù)據(jù)通路，而且設(shè)置有足夠的緩沖寄存器。要求用完可能短的時(shí)間完成計(jì)算。

：

首先需要考慮的是，10個(gè)數(shù)的和最少需要做幾次加法。我們可以發(fā)覺，加法的次數(shù)是不能削減的：9次；于是我們要盡可能快的完成任務(wù)，就只有考慮如何讓流水線盡可能布滿，這需要消退前后指令之間的相關(guān)。由于加法滿意交換率和結(jié)合率，我們可以調(diào)整運(yùn)算次序，如以下的指令序列，我們把中間結(jié)果寄存器稱為R，源操作數(shù)寄存器稱為A，最終結(jié)果寄存器稱為F，并假設(shè)源操作數(shù)已經(jīng)在寄存器中，則指令如下：

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

這并不是唯一可能的計(jì)算方法。假設(shè)功能段的延遲為△t。

1．畫出流水線時(shí)空圖。(8分)

2．計(jì)算流水線的實(shí)際吞吐率、加速比和效率。(每個(gè)4分，共12分)

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計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題（3）

一、單項(xiàng)選擇題

1.計(jì)算機(jī)使用的語言是（）。

A)專屬軟件范疇，與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)無關(guān)

B)分屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)層次

C)屬于用以建立一個(gè)用戶的應(yīng)用環(huán)境

D)屬于符號化的機(jī)器指令

2.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流機(jī)最突出的特點(diǎn)是使（）。

A)數(shù)據(jù)流令牌無標(biāo)號

B)需要程序記數(shù)器來實(shí)現(xiàn)

C)令牌帶上標(biāo)號

D)同步由門（Latch）寄存器來實(shí)現(xiàn)

3.多處理機(jī)上兩個(gè)程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān)，則（）。

A)可以并行執(zhí)行B)不行能并行

C)任何狀況均可交換串行D)必需并行執(zhí)行

4.多處理機(jī)的各自獨(dú)立型操作系統(tǒng)（）。

A)要求管理程序不必是可再入的

B)適合于緊耦合多處理機(jī)

C)工作負(fù)荷較平衡

D)有較高的牢靠性

5.輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對（）是透亮?????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(jì)人員D)機(jī)器語言程序設(shè)計(jì)員

6.“啟動(dòng)I/O”指令是主要的輸入輸出指令，是屬于（）。

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

7.全相聯(lián)地址映象是指（）。

A)任何虛頁都可裝入主存中任何實(shí)頁的位置

B)一個(gè)虛頁只裝進(jìn)固定的主存實(shí)頁位置

C)組之間是固定的，而組內(nèi)任何虛頁可以裝入任何實(shí)頁位置

D)組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入

8.（）屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

A)各處理單元同時(shí)受同一個(gè)掌握單元的管理

B)各處理單元同時(shí)接受同一個(gè)掌握單元送來的指令

C)松耦合多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)

D)陣列處理機(jī)

9.設(shè)16個(gè)處理器編號分別為0，1，2，…，15用Cube，互聯(lián)函數(shù)時(shí)，第10號處理機(jī)與第（）號處理機(jī)相聯(lián)。

A)11B)8C)14D)2

10.若輸入流水線的指令既無局部性相關(guān)，也不存在全局性相關(guān)，則（）。

A)可獲得高的吞吐率和效率B)流水線的效率和吞吐率惡化

C)消失瓶頸D)牢靠性提高

二、填空題

1.開發(fā)并行性的途徑有__________、__________和__________等。

2.計(jì)算機(jī)組成指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的__________，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指的是計(jì)算機(jī)組成的__________。

3.指令由__________和__________兩部分組成。

4.依據(jù)對數(shù)據(jù)令牌不同，可將數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)分為__________和__________兩種。

5.總線按用法可分為__________和__________兩種。

6.I/O系統(tǒng)的進(jìn)展經(jīng)受了3個(gè)階段，對應(yīng)于3種工作方式，即__________、__________、__________。

7.依據(jù)存儲映象算法的不同，虛擬存儲器主要有__________、__________和__________三種映象方式。

8.流水技術(shù)按處理的級別分為__________、__________和_____