計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考試題庫及答案

計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題及答案

一、選擇題（50分，每題2分，正確答案可能不只一個，可單選

或復(fù)選）

1.（CPU周期、機(jī)器周期）是內(nèi)存讀取一條指令字的最短時間。

2.（多線程、多核）技術(shù)體現(xiàn)了計算機(jī)并行處理中的空間并行。

3.（馮?諾伊曼、存儲程序）體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)把程序及其操作數(shù)

據(jù)一同存儲在存儲器里。

4.（計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)）是機(jī)器語言程序員所看到的傳統(tǒng)機(jī)器級所具

有的屬性，其實質(zhì)是確定計算機(jī)系統(tǒng)中軟硬件的界面。

5.（控制器）的基本任務(wù)是按照程序所排的指令序列，從存儲器取

出指令操作碼到控制器中，對指令操作碼譯碼分析，執(zhí)行指令操

作。

6.（流水線）技術(shù)體現(xiàn)了計算機(jī)并行處理中的時間并行。

7.（數(shù)據(jù)流）是執(zhí)行周期中從內(nèi)存流向運(yùn)算器的信息流。

8.（指令周期）是取出并執(zhí)行一條指令的時間。

9.1958年開始出現(xiàn)的第二代計算機(jī)，使用（晶體管）作為電子器件。

10.1960年代中期開始出現(xiàn)的第三代計算機(jī)，使用（小規(guī)模集成電路、

中規(guī)模集成電路）作為電子器件。

11.1970年代開始出現(xiàn)的第四代計算機(jī)，使用（大規(guī)模集成電路、超

大規(guī)模集成電路）作為電子器件。

12.Cache存儲器在產(chǎn)生替換時，可以采用以下替換算法：（LFU算法、

LRU算法、隨機(jī)替換）。

13.Cache的功能由（硬件）實現(xiàn)，因而對程序員是透明的。

14.Cache是介于CPU和（主存、內(nèi)存）之間的小容量存儲器，能高

速地向CPU提供指令和數(shù)據(jù)，從而加快程序的執(zhí)行速度。

15.Cache由高速的（SRAM）組成。

16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、時間控制、數(shù)據(jù)加

工）。

17.CPU的控制方式通常分為：（同步控制方式、異步控制方式、聯(lián)合

控制方式）反映了時序信號的定時方式。

18.CPU的聯(lián)合控制方式的設(shè)計思想是：（在功能部件內(nèi)部采用同步控

制方式、在功能部件之間采用異步控制方式、在硬件實現(xiàn)允許的

情況下，盡可能多地采用異步控制方式）。

19.CPU的同步控制方式有時又稱為（固定時序控制方式、無應(yīng)答控

制方式）。

20.CPU的異步控制方式有時又稱為（可變時序控制方式、應(yīng)答控制

方式）。

21.EPROM是指（光擦可編程只讀存儲器）。

22.MOS半導(dǎo)體存儲器中，（DRAM）可大幅度提高集成度，但由于（刷

新）操作，外圍電路復(fù)雜，速度慢。

23.MOS半導(dǎo)體存儲器中，（SRAM）的外圍電路簡單，速度（快），但

其使用的器件多，集成度不高。

24.RISC的幾個要素是（一個有限的簡單的指令集、CPU配備大量的

通用寄存器、強(qiáng)調(diào)對指令流水線的優(yōu)化）。

25.奔騰CPU采用2條指令流水線，能在1個時鐘周期內(nèi)發(fā)射2條簡

單的整數(shù)指令，也可發(fā)射（1）條浮點(diǎn)指令。

26.奔騰CPU的大多數(shù)簡單指令用硬布線控制實現(xiàn)，在1個時鐘周期

內(nèi)執(zhí)行完畢。而對于用微程序?qū)崿F(xiàn)的指令，也在（2、3）個時鐘

周期內(nèi)執(zhí)行完畢。

27.奔騰CPU的外部中斷是由CPU的外部硬件信號引發(fā)的，包括（可

屏蔽中斷、非屏蔽中斷）。

28.奔騰CPU的異常中斷是由指令執(zhí)行引發(fā)的，包括（執(zhí)行異常、執(zhí)

行軟件中斷指令）。

29.奔騰CPU是Intel公司生產(chǎn)的一種（超標(biāo)量）流水處理器。

30.程序控制類指令的功能是（改變程序執(zhí)行的順序）。

31.從CPU來看，增加Cache的目的，就是在性能上使（主存、內(nèi)存）

的平均讀出時間盡可能接近Cache的讀出時間。

32.從執(zhí)行程序的角度看，最低等級的并行是（指令內(nèi)部）并行。

33.從執(zhí)行程序的角度看，最高等級的并行是（作業(yè)級、程序級）并

行。

34.存儲器堆棧是由程序員設(shè)置出來作為堆棧使用的一部分（主存儲

器）。

35.當(dāng)CPU和主存進(jìn)行信息交換，即CPU（向主存存入數(shù)據(jù)、從主存

讀出數(shù)據(jù)、從主存讀出指令）時，都要使用地址寄存器和數(shù)據(jù)寄

存器。

36.當(dāng)代總線分為（數(shù)據(jù)傳送總線、仲裁總線、中斷和同步總線、公

用線）。

37.當(dāng)代總線是一些標(biāo)準(zhǔn)總線，追求與（技術(shù)、結(jié)構(gòu)、CPU、廠家）無

關(guān)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。

38.當(dāng)執(zhí)行指令時，CPU能自動（遞增）程序計數(shù)器的內(nèi)容，使其始

終保持將要執(zhí)行的下一條指令的主存地址，為取下一條指令做好

準(zhǔn)備。

39.到目前為止，使用最為廣泛的計算機(jī)形態(tài)是：（嵌入式計算機(jī)）。

40.堆棧是一種特殊的數(shù)據(jù)尋址方式，基于（FILO.LIFO）原理。

41.堆棧尋址方式中，設(shè)A為累加器，SP為堆棧指示器，MSP為SP指

示的棧頂單元。如果進(jìn)棧操作的動作順序是（A）-MSP,（SP）T-SP,

那么出棧操作的動作順序應(yīng)為（（SP）+1-SP,（Ms）-A）。

42.馮?諾伊曼體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)具有共同的基本配置，即具有幾大部

件：運(yùn)算器、控制器、（I/O設(shè)備、存儲器）。

43.馮?諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是（使用二進(jìn)制數(shù)、存儲程

序）。

44.馮?諾依曼型計算機(jī)的設(shè)計思想是（存儲程序并按地址順序執(zhí)行）。

45.廣義地講，并行性中的并發(fā)性是指兩個以上事件在（同一時間間

隔內(nèi)）發(fā)生。

46.廣義地講，并行性中的同時性是指兩個以上事件在（同一時刻）

發(fā)生。

47.計算機(jī)的專用和通用是根據(jù)計算機(jī)的（效率、速度、價格、運(yùn)行

的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性）來劃分的。

48.寄存器堆棧是（CPU）中設(shè)置的一組專門用于堆棧的寄存器。

49.具有相同（計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)）的計算機(jī)，可以采用不同的（計算

機(jī)組成）。

50.開發(fā)RISC系統(tǒng)的目標(biāo)是：（使處理器的結(jié)構(gòu)更簡單，更合理、提

高處理器的性能、提高處理器的執(zhí)行效率、降低處理器的開發(fā)成

本）。

51.流水CPU通常由（指令部件、指令隊列、執(zhí)行部件）等幾個部分

組成，這幾個功能部件可以組成一個多級流水線。

52.奇偶校驗無法檢測（偶數(shù)個、偶數(shù)個）錯誤，更無法識別錯誤信

息的（位置、內(nèi)容）。

53.取出和執(zhí)行任何一條指令所需的最短時間為（2）個CPU周期。

54.世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機(jī)ENIAC使用（電子管）作為電

子器件。

55.適配器的作用是保證（I/O設(shè)備）用計算機(jī)系統(tǒng)特性所要求的形

式發(fā)送或接收信息。

56.雙端口存儲器是一種高速工作的存儲器，指同一個存儲器具有兩

組相互獨(dú)立的（讀寫）控制線路，可以對存儲器中（任何）位置

上的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立的存取操作。

57.通用計算機(jī)可分為（超級計算機(jī)、大型機(jī)、服務(wù)器、工作站）、微

型機(jī)和單片機(jī)。

58.微程序控制器的基本思想是：將微操作控制信號按一定規(guī)則進(jìn)行

編碼，形成（微指令），存放到一個只讀存儲器里。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時一,

一條又一條地讀出它們，從而產(chǎn)生全機(jī)所需要的各種操作控制信

號，使相應(yīng)部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。

59.為了解決多個主設(shè)備同時（競爭）總線（控制）權(quán)的問題，必須

具有總線仲裁部件，以某種方式選擇其中一個主設(shè)備作為總線的

下一次主方。

60.為了提高浮點(diǎn)數(shù)的表示精度，當(dāng)尾數(shù)不為（0）時，通過修改階碼

并移動小數(shù)點(diǎn)，使尾數(shù)域的最高有效位為（1）,這稱為浮點(diǎn)數(shù)的

規(guī)格化表示。

61.為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對指令操作碼進(jìn)行測試，以便識

別所要求的操作，CPU中的（指令譯碼器）就是完成這項工作的。

62.相對于硬布線控制器，微程序控制器的優(yōu)點(diǎn)在于（結(jié)構(gòu)比較規(guī)整、

復(fù)雜性和非標(biāo)準(zhǔn)化程度較低、增加或修改指令較為容易）。

63.相聯(lián)存儲器是以（關(guān)鍵字、內(nèi)容）來訪問存儲器的。

64.虛擬存儲器可看作是一個容量非常大的（邏輯）存儲器，有了它，

用戶無需考慮所編程序在（主存）中是否放得下或放在什么位置

等問題。

65.虛擬地址空間的大小實際上受到（輔助存儲器）容量的限制。

66.虛擬地址由（編譯程序）生成。

67.一個計算機(jī)系統(tǒng)可以在不同的并行等級上采用流水線技術(shù)。按照

流水的級別，流水線可分類為（算術(shù)流水線、指令流水線、處理

機(jī)流水線、宏流水線）。

68.一條機(jī)器指令是由若干條（微指令）組成的序列來實現(xiàn)的，而機(jī)

器指令的總和便可實現(xiàn)整個指令系統(tǒng)。

69.一條機(jī)器指令是由若干條微指令組成的序列（通常叫做（微程序））

來實現(xiàn)的，而機(jī)器指令的總和便可實現(xiàn)整個指令系統(tǒng)。

70.一條指令中的操作數(shù)地址，可以有（0、1、2、3）個。

71.一種（計算機(jī)組成）可以采用多種不同的（計算機(jī)實現(xiàn)）。

72.以下4種類型指令中，執(zhí)行時間最長的是（SS型指令）。

73.以下4種類型指令中，執(zhí)行時間最短的是（RR型指令）。

74.以下關(guān)于流水線技術(shù)的描述中，正確的是（就一條指令而言，其

執(zhí)行速度沒有加快、就程序執(zhí)行過程的整體而言，程序執(zhí)行速度

大大加快、適合于大量的重復(fù)性的處理）。

75.以下句子中，正確的是（CPU中的微程序是可重寫的、可以通過

修改成品CPU來改變CPU的譯碼方式）。

76.以下句子中，正確的是（各條指令的取指階段所用的CPU周期是

完全相同的、由于各條指令的功能不同，指令的執(zhí)行階段所用的

CPU周期是各不相同的）。

77.以下句子中，正確的是（一條指令的取出階段需要1個CPU周期

時間、一條指令的執(zhí)行階段需要至少1個CPU周期時間）。

78.以下指令存在哪些類型的數(shù)據(jù)相關(guān)？（RAW相關(guān)、WAW相關(guān)）

LADR6,B；M（B）玲R6,M（B）是存儲器單元

MULR6,R7；（R6）X（R7）玲R6

79.以下指令存在哪些類型的數(shù)據(jù)相關(guān)？（WAR相關(guān)）

STAM（x）,R3；（R3）->M（x）,M（x）是存儲器單元

ADDR3,R4,R5；（R4）+（R5）->R3

80.以下指令存在哪些類型的數(shù)據(jù)相關(guān)？（WAW相關(guān)）

MULR3,RI,R2；（RI）X（R2）->R3

ADDR3,R4,R5；（R4）+（R5）->R3

81.硬布線控制器的特點(diǎn)是（設(shè)計非常復(fù)雜，且代價很大、調(diào)試非常

復(fù)雜，且代價很大、速度較快，主要取決于邏輯電路的延遲）。

82.運(yùn)算型指令的尋址與轉(zhuǎn)移型指令的尋址，其不同點(diǎn)在于（前者取

操作數(shù)，后者決定程序轉(zhuǎn)移地址）。

83.在（定點(diǎn)）運(yùn)算中，為了判斷溢出是否發(fā)生，可采用雙符號位檢

測法。不論溢出與否，其（最高）符號位始終指示正確的符號。

84.在CPU中，操作控制器的功能就是根據(jù)指令操作碼和時序信號，

產(chǎn)生各種操作控制信號，以便正確地建立數(shù)據(jù)通路，從而完成（取

指令、執(zhí)行指令、分析指令、取操作數(shù)）的控制。

85.在CPU中，程序計數(shù)器用來保存（下一條指令的地址）。

86.在CPU中，跟蹤指令后繼地址的寄存器是（程序計數(shù)器）。

87.在CPU中，控制器通常由（程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼

器、時序發(fā)生器）和操作控制器組成。

88.在CPU中，數(shù)據(jù)寄存器用來暫時存放（由主存讀出的一條指令、

由主存讀出的一個數(shù)據(jù)字、向主存存入的一條指令、向主存存入

的一個數(shù)據(jù)字）。

89.在CPU中，運(yùn)算器的主要功能是進(jìn)行（算術(shù)運(yùn)算、邏輯測試、邏

輯運(yùn)算）。

90.在CPU中，運(yùn)算器通常由（算術(shù)邏輯單元、累加寄存器、數(shù)據(jù)寄

存器、狀態(tài)條件寄存器）組成。

91.在CPU中，指令寄存器用來保存（當(dāng)前指令）。

92.在CPU中，狀態(tài)條件寄存器（PSW）用來保存（標(biāo)志位、條件碼

、中斷信息、狀態(tài)信息）。

93.在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中，對于一個規(guī)格化的32位浮點(diǎn)數(shù)，其尾數(shù)域

所表示的值是（1.M）,這是因為規(guī)格化的浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)域最左（最

高有效位）總是（1）,故這一位經(jīng)常不予存儲，而認(rèn)為隱藏在小

數(shù)點(diǎn)的左邊，這可以使尾數(shù)表示范圍多一位，達(dá)（24）位。

94.在操作控制器中，（微程序控制器）是采用存儲邏輯來實現(xiàn)的。

95.在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過（補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制

加法器）來實現(xiàn)。

96.在對RISC機(jī)器基本概念的描述中，正確的是（RISC機(jī)器一定是

流水CPU）o

97.在對流水CPU基本概念的描述中，正確的是（流水CPU是一種非

常經(jīng)濟(jì)而實用的時間并行技術(shù)）。

98.在計算機(jī)的流水處理過程中，要使流水線具有良好的性能，必須

使流水線暢通流動，不發(fā)生斷流。但由于流水過程中會出現(xiàn)（資

源相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)）等相關(guān)沖突，實現(xiàn)流水線的不斷

流是困難的。

99.在計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，（高級語言級、匯編語言級）采用符

號語言O(shè)

100.在計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，（微程序設(shè)計級、操作系統(tǒng)級、

機(jī)器語言級）采用二進(jìn)制數(shù)語言。

101.在計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，屬于軟件級的是（高級語言級、

匯編語言級）。

102.在計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，屬于軟硬件混合級的是（操作系

統(tǒng)級）。

103.在計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，屬于硬件級的是（微程序設(shè)計級、

機(jī)器語言級）。

104.在計算機(jī)系統(tǒng)中，CPU管理外圍設(shè)備的方式，除了程序查詢之

外，還包括（程序中斷、DMA、通道、PPU）。

105.在計算機(jī)中，（CPU對主存的讀取、CPU對主存的寫入、輸入

設(shè)備與主存的數(shù)據(jù)交換、輸出設(shè)備與主存的數(shù)據(jù)交換）一般都采

用異步控制方式，以保證執(zhí)行時的高速度。

106.在流水CPU中，為了解決執(zhí)行段的速度匹配問題，一般采用的

方法包括：（將執(zhí)行部件分為定點(diǎn)執(zhí)行部件和浮點(diǎn)執(zhí)行部件兩個可

并行執(zhí)行的部分，分別處理定點(diǎn)運(yùn)算指令和浮點(diǎn)運(yùn)算指令、在浮

點(diǎn)執(zhí)行部件中，包括浮點(diǎn)加法部件和浮點(diǎn)乘/除部件，它們可以同

時執(zhí)行不同的指令、浮點(diǎn)運(yùn)算部件以流水線方式工作）。

107.在流水CPU中，指令部件本身又構(gòu)成一個流水線，即指令流水

線，由（取指令、指令譯碼、計算操作數(shù)地址、取操作數(shù)）等幾

個過程段組成。

108.在流水過程中存在的相關(guān)沖突中，（控制相關(guān)）是由轉(zhuǎn)移指令

引起的。

109.在流水過程中存在的相關(guān)沖突中，（數(shù)據(jù)相關(guān)）是由于指令之

間存在數(shù)據(jù)依賴性而引起的。

110.在流水過程中存在的相關(guān)沖突中，（資源相關(guān)）是指多條指令

進(jìn)入流水線后在同一機(jī)器周期內(nèi)爭用同一個功能部件所發(fā)生的沖

突。

111.在流水計算機(jī)中采用多體交叉存儲器，其目的是（解決存儲器

的速度匹配問題、使存儲器的存取時間能與流水線中其他過程段

的速度相匹配）。

112.在奇偶校驗中，只有當(dāng)數(shù)據(jù)中包含有（偶數(shù)、奇數(shù)）個1時-，偶

校驗位C=（0、Do

113.在一個計算機(jī)系統(tǒng)中，宏流水線是指程序步驟的并行，是（處

理機(jī)）級流水線。

114,在一個計算機(jī)系統(tǒng)中，算術(shù)流水線是指運(yùn)算操作步驟的并行，

是（部件）級流水線。

115.在一個計算機(jī)系統(tǒng)中，指令流水線是指指令步驟的并行，是（處

理器）級流水線。

116.在主存與Cache間建立地址映射，有幾種不同的地址映射方

式，它們是（全相聯(lián)映射方式、直接映射方式、組相聯(lián)映射方式）。

117.在總線仲裁方式中，（集中式）仲裁需要（中央仲裁器）。

118.指令的順序?qū)ぶ贩绞剑侵赶乱粭l指令的地址由（程序計數(shù)器）

給出。

119.指令的跳躍尋址方式，是指下一條指令的地址由本條指令直接

給出，因此，（程序計數(shù)器）的內(nèi)容必須相應(yīng)改變，以便及時跟蹤

新的指令地址。

120.指令格式就是（指令字）用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式。

121.指令格式中的（操作碼）字段，用來表征指令的操作特性與功

能。

122.指令格式中的地址碼字段，通常用來指定參與操作的（操作數(shù)）

或其地址。

123.指令流是取指周期中從內(nèi)存流向（控制器）的信息流。

124.中央處理器包括（運(yùn)算器、控制器、Cache）。

125.狀態(tài)條件寄存器（PSW）通常保存（運(yùn)算結(jié)果進(jìn)/借位標(biāo)志、運(yùn)

算結(jié)果溢出標(biāo)志、運(yùn)算結(jié)果為零標(biāo)志、運(yùn)算結(jié)果符號標(biāo)志）和運(yùn)

算結(jié)果為負(fù)標(biāo)志。

總線的特性包括（物理特性、功能特性、電氣特性、時間特性）。

計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題及答案

一、單項選擇題（本大題共20小題，每小題2分，共20分）

1.以下正確的是（）。

A）機(jī)箱是計算機(jī)的外特性，屬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究范圍

B）集成電路芯片的設(shè)計是計算機(jī)組成原理的研究范圍

C）加法器的設(shè)計是計算機(jī)實現(xiàn)的研究內(nèi)容

D）計算機(jī)性能評價是計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究范圍

2.在流水線相關(guān)處理中，采用（）會產(chǎn)生“寫-寫”相關(guān)和“先讀后寫”相關(guān)。

A）猜測法B）順序流動

C）異步流動

D）相關(guān)專用通路

3.非線性流水線是指（)

A）存在分叉連接的流水線B）存在反向連接的流水線

C）一個任務(wù)使用多個功能段的流水線D）動態(tài)連接的流水線

4.網(wǎng)絡(luò)直徑與網(wǎng)絡(luò)的（）有關(guān)

A)度B）鏈路總數(shù)

C）結(jié)點(diǎn)間通信經(jīng)過的最多鏈路數(shù)D）通信延遲

5.下列關(guān)于存儲器的描述，哪個是正確的（）

A）多體交叉存儲器主要解決擴(kuò)充容量問題

B）Cache的功能全由硬件完成

C）Cache與主存統(tǒng)一編址，即主存空間的某一部分屬于Cache

D）“主存一外存”的存儲層次是為了彌補(bǔ)主存速度的不足

6.在單指令流多數(shù)據(jù)流計算機(jī)中各處理單元必須（）。

A）以同步方式在同一時間內(nèi)執(zhí)行不同的指令

B）以同步方式在同一時間內(nèi)執(zhí)行相同的指令

C）以異步方式在同一時間內(nèi)執(zhí)行相同的指令

D）以異步方式在同一時間內(nèi)執(zhí)行不同的指令

7.虛擬存儲器地址變換是指（）。

A）多用戶虛地址與實地址如何一一對應(yīng)

B）程序的邏輯地址變換成主存實地址

C）程序執(zhí)行時將虛地址變換成對應(yīng)的實存地址

D）指令的符號地址變換成二進(jìn)制地址

8.反映網(wǎng)絡(luò)在理想通信模式下通信帶寬的特性是（）

A）度B）直徑C）帶寬總和D）等分帶寬

9.依據(jù)MichaelJ.Flynn提出的按指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性對計算機(jī)系統(tǒng)分類，Illiac

IV計算機(jī)屬于（）

A）SISDB）SIMDC）MISDD）MIMD

10.全相聯(lián)地址映象是指（）。

A）任何主存頁都可裝入Cache中任何頁的位置

B）一個虛頁只裝進(jìn)固定的主存實頁位置

C）組之間是固定的，而組內(nèi)任何主存頁可以裝入任何Cache頁位置

D）組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入

二、名詞解釋題（本大題共5小題，每小題4分，共20分）解釋每小題所給名詞的含義,

若解釋正確則給分，若解釋錯誤則無分，若解釋不準(zhǔn)確或不全面，則酌情扣分。

1.目錄表

2.阻塞網(wǎng)絡(luò)

3.寫直達(dá)法

4.亂序流動

5.向量鏈接技術(shù)

三、簡答題（本大題共4小題，共25分）

1.（5分）存儲程序計算機(jī)（馮氏機(jī)）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是什么？

2.（5分）在cache容量一定的情況下,增加cache中的塊大小能否達(dá)到提高cache命中率

的效果?為什么？

3.（5分）解釋數(shù)據(jù)相關(guān)（局部相關(guān)）與控制相關(guān)（全局相關(guān)）。

4.（10分）有哪幾種向量處理方式？它們對向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu)要求有何不同？

四、綜合題（本大題共4小題，共35分）

1.（5分）某計算機(jī)系統(tǒng)采用浮點(diǎn)運(yùn)算部件后使浮點(diǎn)運(yùn)算速度提高到原來的20倍,

而系統(tǒng)運(yùn)行一程序的整體性能提高到原來的10倍，試計算該程序中浮

點(diǎn)操作所占的比例。

2.（5分）（1）使用終端標(biāo)記法標(biāo)出Q網(wǎng)絡(luò)（見下圖）的從2號輸入端到6號輸出端網(wǎng)絡(luò)連

接以及從6號輸入端到4號輸出端從的網(wǎng)絡(luò)連接。

（2）上題的網(wǎng)絡(luò)連接之間是否會產(chǎn)生沖突？如有，請指出沖突所在。

3.(10分)有一個Cache存儲器,主存有8塊(0-7),Cache有4塊(0-3),采用組相聯(lián)映像,

組內(nèi)塊數(shù)為2塊。采用LRU(近期最久未使用)替換算法。

(1)指出主存各塊與Cache各塊之間的映像關(guān)系。

(2)某程序運(yùn)行過程中，訪存的主存塊地址流為：

2,3,4,1,0,7,5,3,6,1,5,2,3,7,1

說明該程序訪存對Cache的塊位置的使用情況，計算Cache命中率。

4.(15分)有一條靜態(tài)多功能流水線由5段組成(如下圖所示)，加法用1、3、

4、5段，乘法用1、2、5段，第2段的時間為其余各段時間均

為△/,而且流水線的輸出可以直接返回輸入端或暫存于相應(yīng)的流水線

寄存器中。若在該流水線上計算戶+A2*B2+A3*B3+A4*B4,

(1)畫出處理過程的時空圖；

(2)計算其吞吐率、加速比和效率；

(3)該流水線的瓶頸段是哪一的？可用哪幾種方法消除該瓶頸？畫出改進(jìn)后的

流水線。

乘法

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（A卷）

得分-單選題：（10分，每題1分）

m

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何實頁的位置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

4x（0屬于MIMD系統(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替換的Cache存儲器，不影響Cache命中率的是（B）

A.增大塊的大小B.增大主存容量C.增大組的大小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（C）

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)專用通路

得分

-填空題：（20分，每題2分）

評分人

1、數(shù)據(jù)通路寬度就是—數(shù)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—微程序—解釋，計算機(jī)模擬用—機(jī)器語言—解釋

3、陣列處理機(jī)按存貯器的組成方式可分為兩種構(gòu)形,分別為:一分布式存儲器

和—集中共享式o

4、按弗林的觀點(diǎn)，計算機(jī)系統(tǒng)可分為—SISD、SIMD

MISD和MIMD四大類

5、浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法有：一截斷法，舍入法，恒置1法，查表舍入

法_o

6、流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過程一拆分一和瓶頸子過程一并聯(lián)一

兩種。

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:_先讀后寫相關(guān)，寫寫相

關(guān)

和先寫后讀相關(guān)—O

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、Cache存儲器寫操作時，只寫入Cache,僅當(dāng)需要塊替換時，才將其寫回

主存，稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為一寫回法—o

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的速度差對機(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.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(yùn)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，哈夫曼碼平均碼長為3.38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

和效率n。

A

5

4

3

2

1

012345678910111213141516時間At

實際吞吐率TP=7/(15At)

T)=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

7J\o

⑴分別寫出延遲禁止表F、初始沖突向?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。

分別寫出延遲禁止表F={1,5,6.8）,

初始沖突向量C={10110001）.

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.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?，F(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(yùn)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(yùn)行過程示意圖。（3）如果在運(yùn)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級中斷，請畫出此程序運(yùn)行過程示

意圖。

F

5.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時，輸入端為01234567時，輸出端為：23016745。

0f

2->

3f

4-

5—>

6->

7f

sOsis2

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：

題號—三四五總分簽名

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）

11、.計算機(jī)中優(yōu)化使用的操作碼編碼方法是（D）

A.哈夫曼編碼B.ASCII碼C.BCD碼D.擴(kuò)展操作碼

12、對系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當(dāng)是（B）

A.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（A）

A.任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置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MIMD系統(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.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替換的Cache存儲器，不影響Cache命中率的是（B）

A.增大塊的大小B.增大主存容量C.增大組的大小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)專用通路

得分

二填空題：（20分，每題2分）

評分人

10、數(shù)據(jù)寬度就是I/。設(shè)備取得I/?？偩€后所傳送數(shù)據(jù)的總

11、計算機(jī)仿真用—微程序-解釋，計算機(jī)模擬用—機(jī)器語言—解釋

12、固件就是-種具有軟件功能的硬

件.

13、按弗林的觀點(diǎn)，計算機(jī)系統(tǒng)可分為SISD、

SIMD、

MISD和MIMD四大類

14、浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法有：截斷法，舍入法，恒勤1法，查表舍

入法o

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

Oo

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)o

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)常采用一包—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

修改主存塊內(nèi)容的方法為一寫直達(dá)法—o

得分三簡答題：（40分，每題4分）

評分人

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)主存與CPU的速度差對機(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)

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(yùn)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