計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末試題(AB卷).doc

A卷一 單選題：(10分，每題1分)1、 .啟動(dòng)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(jì)人員 D.機(jī)器語言程序設(shè)計(jì)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(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.組之間固定，組內(nèi)任何虛頁可裝入任何實(shí)頁位置 D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入4、 ( C ) 屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A.各處理單元同時(shí)受一個(gè)控制單元的管理 B.各處理單元同時(shí)受同個(gè)控制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)系統(tǒng) D.陣列處理機(jī)5、 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（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(jì)算機(jī)使用的語言是（B）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(yàn)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)專用通路得分二 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(jì)算機(jī)仿真用 微程序 解釋，計(jì)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: 分布式存儲器 和 集中共享式 。4、 按弗林的觀點(diǎn)，計(jì)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： 截?cái)喾? 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。7、 具有相同“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”（如指令系統(tǒng)相同）的計(jì)算機(jī)可以因?yàn)樗俣纫蟮纫蛩氐牟煌捎?計(jì)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) 。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(shí)，只寫入Cache，僅當(dāng)需要塊替換時(shí)，才將其寫回主存，稱這種修改主存塊內(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(jì)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(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)有什么關(guān)系？計(jì)算機(jī)組成指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)關(guān)系密切, 有人將它們和稱為計(jì)算機(jī)實(shí)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(jì)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(jì)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(jì)RISC結(jié)構(gòu)使用的基本技術(shù)。 (1)按設(shè)計(jì)RISC的一般原則來設(shè)計(jì) (2)邏輯實(shí)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(jì)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(shí)發(fā)生多個(gè)不同種類的中斷請求時(shí),中斷響應(yīng)硬件中排隊(duì)器所決定的響應(yīng)次序. 處理次序是各個(gè)中斷請求實(shí)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(gè)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(gè)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(jì)算題：（30分，每題6分）評分人1. 經(jīng)統(tǒng)計(jì), 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。等長碼碼長為位，哈夫曼碼平均碼長為.位，兩種碼長的擴(kuò)展操作碼的操作碼平均碼長為.位2. 設(shè)有兩個(gè)向量C和D，各有4個(gè)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(gè)流水線所經(jīng)過的時(shí)間均為t，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(shí)間和功能切換所需要的時(shí)間都可以忽略不計(jì)。求：該流水線的實(shí)際吞吐率TP和效率。 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 時(shí)間t 實(shí)際吞吐率TP=7/（15t）=32%3. 在一個(gè)5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個(gè)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。分別寫出延遲禁止表F = 1, 5, 6, 8, 初始沖突向量C = 1 0 1 1 0 0 0 1 ,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（，）4. 如果設(shè)一個(gè)系統(tǒng)有四個(gè)中斷級，中斷響應(yīng)次序?yàn)?-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(shí)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(shí)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(shí)又同時(shí)發(fā)生了1,2級中斷, 請畫出此程序運(yùn)行過程示意圖。（）（）（） 5. 計(jì)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(shí)，輸入端為0 1 2 3 4 5 6 7時(shí)，輸出端為： 23016745 。 計(jì)算機(jī)科學(xué)系計(jì)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： 題號一二三四五總分簽名得分注：1、共100分，考試時(shí)間120分鐘。2、此試卷適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。得分一 單選題：(10分，每題1分)評分人11、 . 計(jì)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(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.組之間固定，組內(nèi)任何虛頁可裝入任何實(shí)頁位置 D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入14、 ( C ) 屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A.各處理單元同時(shí)受一個(gè)控制單元的管理 B.各處理單元同時(shí)受同個(gè)控制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)系統(tǒng) D.陣列處理機(jī)15、 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（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(yàn)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 設(shè)備取得總線后所傳送數(shù)據(jù)的總量 。11、 計(jì)算機(jī)仿真用 微程序 解釋，計(jì)算機(jī)模擬用 機(jī)器語言 解釋12、 固件就是 一種具有軟件功能的硬件 。13、 按弗林的觀點(diǎn)，計(jì)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?cái)喾? 舍入法, 恒置1法, 查表舍入法 。15、 實(shí)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) 。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(shí)，在寫入Cache的同時(shí)將其寫回主存，稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為_寫直達(dá)法_。得分三 簡答題：（40分，每題4分）評分人 5 計(jì)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(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要解決的問題是什么？在所希望能達(dá)到的性能和價(jià)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(jì)算機(jī)，以實(shí)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(jì)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(jì)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. 什么是并行性？只要在同一時(shí)刻或是在同一時(shí)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(shí)間上能相互重疊，都體現(xiàn)了并行性。15. 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(gè)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(gè)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)通路得分四 計(jì)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I1 0.03 | I4 0.05I2 0.03 | I5 0.15I3 0.04 | I6 0.3 | I7 0.42. 設(shè)有兩個(gè)向量C和D，各有4個(gè)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(gè)流水線所經(jīng)過的時(shí)間均為t，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(shí)間和功能切換所需要的時(shí)間都可以忽略不計(jì)。求：該流水線的實(shí)際吞吐率TP和效率。 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 時(shí)間t 實(shí)際吞吐率TP=7/（15t）=32%3. 在一個(gè)5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個(gè)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。分別寫出延遲禁止表F = 1, 5, 6, 8, 初始沖突向量C = 1 0 1 1 0 0 0 1 ,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（，）4. 若機(jī)器共有5級中斷，中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)閘2345，現(xiàn)要求其實(shí)際的中斷處理次序?yàn)?