期末試題計算機系統(tǒng)2018b答案

1、哈爾濱工業(yè)大學 2018 學年秋 季學期計算（B）試題片紙鑒心 誠信不敗密 封 線一、 單項選擇題（每小題 1 分，共 20 分）1.C 語言中整數(shù)-1 與無符號 0 比較，其結(jié)果是（ A）A大于B.小于C.可能大于可能小于 D. 無法比較在 x86-64 系統(tǒng)中，調(diào)用函數(shù) int gt (long x, long y)時，保存參數(shù) y 的寄存器是（2.B）A. %rdiB.%rsiC.%raxD.%rdx3.在 Y86 的硬件結(jié)構(gòu)中，不需要采用時序的部件是（D）A. 程序計數(shù)器C. 數(shù)據(jù)內(nèi)存B. 條件碼寄存器D. 指令內(nèi)存4.進程 P1 是進程 P11 的父進程，P1 有全局變量 x=0，下

2、列說法錯誤的是（A.P1 與 P11 有相同的地址空間C ）B.P1 與 P11 是并發(fā)執(zhí)行的進程C.若 P1 與 P11 均對 x 執(zhí)行一次加 1 操作，則 x=2 D.P1 與 P11 有相同的代碼和數(shù)據(jù)段下列異常中可能從異常處理返回也可能不返回的是（ C）5.A. I/O 中斷B.陷阱C. 故障D. 終止6.不屬于進程上下文的是（ CA.頁全局目錄 pgd）B.內(nèi)核棧C.內(nèi)核代碼D.打開的文件表7.下列函數(shù)中屬于系統(tǒng)調(diào)用且調(diào)用一次，從不返回的是( B)A.forkB.execveC.setjmpD.longjmp8.在 IEEE 浮點數(shù)標準中，單精度浮點數(shù)采用（ A ）位的小數(shù)字段對尾數(shù)

3、進行編碼。A23下列各種B24器中C52速度最慢的是(B. 主存D63 C )C. 磁盤9.A. 寄存器D. 高速緩存10.連接過程中，賦初值的非靜態(tài)全局變量名，屬于（ A ）A.強符號B.弱符號C.可能是強符號也可能是弱符號D.以上都錯11.共享庫（動態(tài)鏈接庫）在程序的（ D地址。）階段由動態(tài)鏈接器加載到任意的內(nèi)存A編譯B鏈接C運行D運行或鏈接第 1 頁（共 8 頁）院系學號 授課教師題號三四五六七總分得分閱卷人主管領(lǐng)導審核簽字計算12. 條件跳轉(zhuǎn)指令 JZ 是依據(jù)（ A）做是否跳轉(zhuǎn)的。A. ZFB. OFC. SFD. CF13. 關(guān)于異常處理后返回的敘述，錯誤的敘述是（ A.中斷處理結(jié)束

4、后，會返回到下一條指令執(zhí)行B.故障處理結(jié)束后，會返回到下一條指令執(zhí)行C.陷阱處理結(jié)束后，會返回到下一條指令執(zhí)行B）D.終止異常，返回14.虛擬頁面的狀態(tài)不包含（D）A未分配B已分配未緩存C已分配已緩存D已緩存未分配15.C 語言中不同類型的數(shù)值進行強制類型轉(zhuǎn)換時，下列說法正確的是（ C ）A從 int 轉(zhuǎn)換成 float 時，數(shù)值可能會溢出B從 int 轉(zhuǎn)換成 double 后，數(shù)值雖然溢出，但有可能是不精確的C從 double 轉(zhuǎn)換成 float 時，數(shù)值可能會溢出D從 double 轉(zhuǎn)換成 int 時，數(shù)值不可能溢出16.操作系統(tǒng)提供的抽象表示中，(B)是對主存和磁盤 I/O的抽象表示。A

5、. 進程B. 虛擬器C. 文件D. 虛擬機17.給定字長的整數(shù) x 和 y 按補碼相加，和為 s，則發(fā)生正溢出的情況是（ A ）Ax0,y0,s0Cx0,y0,s0Bx0,y0,s0Dx0,y0,s018.關(guān)于 X86-64 的機器代碼、匯編代碼與 C 代碼，下列說法錯誤的是（ A寄存器對機器代碼是可見的，但對 C 語言是不可見的BC 語言中的聚合數(shù)據(jù)類型對機器代碼而言只是一組連續(xù)的字節(jié)C一條 C 指令對應(yīng)著一條匯編指令D一條匯編指令對應(yīng)著一條機器指令19. 屬于異步異常的是(A)C ）A.中斷B.陷阱C.故障D.終止20.C 語言程序中的常量表的計算是由（ B）完成的A編輯器B編譯器C鏈接器

6、D加載器二、填空題 (每空 1 分，共 10 分 )21.在計算機層次結(jié)構(gòu)中，_ 主存是磁盤的緩存。22.程序所具有的局部性_特點使得高速緩存能夠有效。23.若主存地址 32 位，高速緩存總大小為 2K 行，塊大小 16 字節(jié)，采用 2相連，則標記位的總位數(shù)是_36k 位 _。(每組 2 行，共 1k 組，標記占 32-4-10=18 位，總位數(shù)占 2kx18=36k 位)24.若高速緩存的塊大小為 B（B>8）字節(jié)，向量 v 的元素為 int，則對 v 的步長為1 的應(yīng)用的不為_ _4/B_。其模式為 _內(nèi)核模式/超級用戶模式_。25.CPU 在執(zhí)行異常處理26.Linux 系統(tǒng)中運行

7、 hello world 這樣的 C，標準 I/O 函數(shù) printf 實際是通過_ 系統(tǒng)級 Unix I/O 函數(shù) write，系統(tǒng)級 I/O、Unix I/O、或 write 函數(shù)第 2 頁（共 8 頁）計算都算對實現(xiàn)的。 27.若 x 和 y 的字節(jié)值分別為 0x12 和 0x34，則 C 表x && y 的值為_ _0x01_。 28.C 語言程序運行時，局部變量放 棧段。 29.C 語句中的全局變量，在 鏈接/重定位階段被定位到一個確定的內(nèi)存地址。 30.虛擬內(nèi)存發(fā)生缺頁時，缺頁中斷是由 MMU觸發(fā)的。三、對錯（每小題 1 分，共 10 分，在題前打 X 符號）C 語

8、言中一個有符號整數(shù)轉(zhuǎn)換成無符號整數(shù)時其位模式是不變的。密 31.（XX 32.（）一個整型機器數(shù)采用大端還是方式，其值是不同的。 33.（ 34.（）浮點數(shù) IEEE 標準中，規(guī)格化數(shù)比非規(guī)格化數(shù)多。）一個 C 程序中的跳轉(zhuǎn)表數(shù)據(jù)經(jīng)鏈接后被到代碼段。 35.（）使用棧隨機化的不能完全避免緩沖區(qū)溢出的。 36.（）c 函數(shù)調(diào)用過程中，調(diào)用函數(shù)的棧幀一旦被修改，被調(diào)用函數(shù)則無法正確返回。 37.（ X ）當執(zhí)行 fork 函數(shù)時，內(nèi)核為新進程創(chuàng)建虛擬內(nèi)存并標記內(nèi)存區(qū)域為私有的寫時，意味著新進程此時獲得了的物理頁面。 38.（ ）進程在進行上下文切換時一定會運行內(nèi)核函數(shù)。封 39.（ X ）隱式空閑

9、鏈表的優(yōu)點是在對堆塊進行搜索時，搜索時間只與堆中的空閑塊數(shù)量成正比。 40.（ ）相比標準 I/O，Unix I/O 函數(shù)是異步信號安全的，可以在信號處理程序中安全地使用。四、簡答題（每小題 5 分，共 20 分） 41.某高速緩存大小 256 字節(jié)，直接，塊大小為 16 字節(jié)。定義 L 為數(shù)據(jù)裝載命 線令，S 為，M 為數(shù)據(jù)修改。若每一數(shù)據(jù)裝載(L)或(S)操作可最多 1次緩存缺失(miss)；數(shù)據(jù)修改操作(M)可認為是同一地址上 1 次裝載后跟 1 次存儲，因此可2 次緩存命中(hit)或 1 次缺失加 1 次命中外加可能的 1 次淘汰/(evict)。根據(jù)下列的訪存命令序列，分析每一命令

10、下的上述高速緩存（高速緩存最初是空的）中及淘汰情況。L M L S L LM10,120,122,118,1110,1210,112,1說明：L 10,1 表示從地址 0x10 處加載 1 個字節(jié)數(shù)據(jù)，其它同理。L 10,1 miss/10 是 0x10，塊地址 0x1 mod 0x10 = 1（組），第 1 塊第 3 頁（共 8 頁）院系學號 授課教師計算到第 1 組20，1，miss hit/塊地址 0x2 mod 0x10 = 2(組)M L SL，第 2 塊到第 2 組22，1 hit/塊地址 0x2 mod 0x10 = 2(組)，第 2 塊到第 2 組18，1 hit /塊地址 0

11、x1 mod 0x10 = 1（組），第 1 塊到第 1 組110，1 miss eviction/塊地址 0x11 mod 0x10 =1（組），第 17 塊第 1 組到L210，1 miss eviction/塊地址 0x21 mod 0x10 =1（組），第 33 塊1 組M 12，1 miss eviction/塊地址 0x1 mod 0x10 = 1（組），第 1 塊組到第到第 142.下圖展示了一個虛擬地址的訪存過程，每個步驟采用不同的字母表示。請分別下述情況，用字母序列寫出每種情況下的執(zhí)行流程：（1）TLB 命中、緩存物理地址命中；（2）TLB 不命中，緩存頁表命中，緩存物理地址

12、命中；（3）TLB 不命中，緩存頁表不命中，緩存物理地址不命中。(1)ABCFK (2)ABEDFK(3)ABEHG(D)FIJ(K);D,K 缺少也正確43.列舉至少 5 種程序優(yōu)化的。代碼移動，通過將代碼從循環(huán)中移出減少計算執(zhí)行的頻率用簡單計算替代復雜計算/操作，如移位、加替代乘法/除法共享共用子表、重用表的一部分使用局部變量作為累積量循環(huán)體展開減少循環(huán)次數(shù)通過多個累積量、重新結(jié)合（組合）的盡量縮短關(guān)鍵路徑（利于流水操作） 減少過程調(diào)用，小函數(shù)使用 inline 形式，提高指令級并行性用條件表替代 if-else 語句（用功能性的風格重寫條件操作，有利于編譯器采用條件數(shù)據(jù)傳送實現(xiàn)，而非使用

13、分支結(jié)構(gòu)實現(xiàn)）消除不必要的內(nèi)存使用速度更快的 CPU 指令，例如 SSE 等 SIMD 指令。第 4 頁（共 8 頁）計算 44.在 shell 命令行輸入命令：Ubantu>./test-trans M 32 N 32回車shell 命令行解釋器將構(gòu)造參數(shù) argv 和 envp，請寫出參數(shù) argv 的內(nèi)容。NULL32-N 32-M./test-transargv 五、系統(tǒng)分析題（每小題 5 分，共 20 分）密 45.函數(shù) call_incr2 的匯編代碼如下所示，畫出函數(shù) call_incr2 相應(yīng)的棧幀內(nèi)結(jié) 封 線構(gòu)與內(nèi)容。call_incr2:pushq%rbxsubq$1

14、6, %rspmovq%rdi, %rbxmovq$15213, 8(%rsp)movl$3000, %esileaq8(%rsp), %rdicallincraddq%rbx, %raxaddq$16, %rsppopq%rbxret 請?zhí)顚懗錾鲜鰲笔У膬?nèi)容(1)保存的%rbx(2)15213(3)未用(4)%rsp+8(5)%rsp第 5 頁（共 8 頁）院系學號 授課教師. . .返回地址（1）（2）（3）argv5argv4argv3argv2argv1argv0計算46. Intel I7 CPU 的虛擬地址 48 位， 虛擬內(nèi)存的每一頁面4KB，物理地址 52 位，cache

15、塊大小 64B，物理內(nèi)存按字節(jié)尋址。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，依據(jù)此結(jié)構(gòu)，分析如下項目：某指令 A 的虛擬地址為0x804849b，則該地址對應(yīng)的 VPO 為 0x_49b；訪問 L1 TLB 的 TLBI 為 0x_08_（6 位）_；若 指 令A(yù)的 物 理 地 址 為 0x86049b，則該地址對應(yīng)的 PPN 為0x_860_（40 位）_；（6 位）_。L1 cache的 CT 為 0x_860_（40 位）_,CO 為_0x1b_47.設(shè)一個 C 語言源程序 p.c 編譯鏈接后生成執(zhí)行程序 p，反匯編如下：C 程序反匯編程序的 main 部分（還代碼）如下：main 的地址為 0x8048

16、2C0（short 占 2 字節(jié)）#include <stdio.h> unsignedshort unsignedshort void main()b2500;k;12345678movw movw mov xorw div movw movwret$0x3ff, 0x80497d00x804a324,%cx;k->cx$0x801,%dx,%ecx%dx,%eax%dxb1000 = 1023; b2000 = 2049%k;b10000 = 20000;2049/d0x804a324$0x4e20, 0x804de20現(xiàn)代 Intel 桌面系統(tǒng)，采用虛擬頁式管理，每頁

17、4KB，p 首次運行時系統(tǒng)中無其他進程。請結(jié)合進程與虛擬管理的知識，分析上述程序的執(zhí)行過程中：(1) 在取指令時發(fā)生的缺頁異常次數(shù)為_ 0_。(2) 寫出已恢復的故障指令序號與故障類型_1、2；缺頁故障（page fault）_.(3) 寫出沒有恢復的故障指令序號與故障類型_ 7；保護違例或“段錯誤”或段故障（segmentation fault） _。（1）指令位于起始地址 0x8048000 的頁面（4k 大?。瑘?zhí)行指令前，該頁面已調(diào)入內(nèi)存。系統(tǒng)無其他進程，發(fā)生缺頁故障。發(fā)生因執(zhí)行其他進程而使該頁面調(diào)出到磁盤。故（2）1，2；對數(shù)組 b1000即 0x80497d0 的發(fā)生缺頁，對數(shù)組

18、b2000即地址0x804a324（另一個頁面）也發(fā)生缺頁故障，6 不發(fā)生缺頁。第 6 頁（共 8 頁）計算 （3）7，b10000時地址 0x804de20 可能超出可讀寫范圍，發(fā)生保護違例。 49.考慮下面的程序，它由兩個模塊組成：密請指出 main.o 中屬于強符號的是？_ x，main程序最后的輸出是什么？_ x=1000，y=2000 六、綜合設(shè)計題（每小題 10 分，共 20 分）封 線50.Y86-64 的部分指令序列如下圖所示，寫出 Y86-64 順序結(jié)構(gòu) CPU 中，執(zhí)行指令 rmmovq%rsp,100(%rbs)階段的操作及操作的具體結(jié)果。（提示：指令 rmmovq rA

19、，D(rB)的編碼規(guī)則如下）icode：ifunM1Pc=0x014= rA:rBM10x015=4:3 valCM80x016=100(0x00.64),valPPC+10=0x014+0xa=0x01e valAR%rsp=21, valBR%rbx=9 valEvalB+valC=9+100=109 M8valE=M8109valA=214:0取指譯碼執(zhí)行訪存寫回更新 PC PCvalP=0x01e. 指令將 21 寫入地址 109 處，PC 加 10第 7 頁（共 8 頁）院系學號 授課教師字節(jié) 0字節(jié) 1字節(jié) 2.940rArBD10x000:30f30900000000000000

20、 |irmovq$9,%rbx20x00a:30f41500000000000000 |irmovq$21,%rsp30x014:00 |rmmovq %rsp,100(%rbx) |/*p1.c*/ int x; int y;void p1()x=1000; y=200;/*main.c*/#include <stdio.h> int x = 100;int y;void p1(void); int main()intz=0; p1();y = 2000;printf(“x=%d,y=%dn”,x,y); reture 0;計算51.一段 C 語言程序如下：#include "csapp.h&q