2022年北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》科目期末試卷B(有答案)

2022年北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》科目期末試卷B（有答案）一、選擇題1、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2、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.出現(xiàn)瓶頸D.可靠性提高3、系列機(jī)軟件應(yīng)做到()。A.向前兼容，并向上兼容B.向后兼容，力爭(zhēng)向上兼容C.向前兼容，并向下兼容D.向后兼容，力爭(zhēng)向下兼容4、在流水機(jī)器中，全局性相關(guān)是指()。A.先寫后讀相關(guān)B.先讀后寫相關(guān)C.指令相關(guān)D.由轉(zhuǎn)移指令引起的相關(guān)5、浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值rm=8，尾數(shù)數(shù)值部分長6位，可表示的規(guī)格化最小正尾數(shù)為()A.0.5B.0.25C.0.125D.1/646、微指令由（）直接執(zhí)行。A.微指令程序B.硬件C.匯編程序D.編譯程序7、下列說法中不正確的是()A.軟件設(shè)計(jì)費(fèi)用比軟件重復(fù)生產(chǎn)費(fèi)用高B.硬件功能只需實(shí)現(xiàn)一次，而軟件功能可能要多次重復(fù)實(shí)現(xiàn)C.硬件的生產(chǎn)費(fèi)用比軟件的生產(chǎn)費(fèi)用高D.硬件的設(shè)計(jì)費(fèi)用比軟件的設(shè)計(jì)費(fèi)用低8、Cache存貯器常用的地址映象方式是()。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9、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，比較好的方法是（）。A.從上向下設(shè)計(jì)B.從下向上設(shè)計(jì)C.從兩頭向中間設(shè)計(jì)D.從中間開始向上、向下設(shè)計(jì)10、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，機(jī)器被定義為（）的集合體A.能存儲(chǔ)和執(zhí)行相應(yīng)語言程序的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.硬件和微程序（固件）C.軟件和固件D.軟件和硬件11、對(duì)匯編語言程序員透明的是（）A.I/O方式中的DMA訪問B.浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示C.訪問方式保護(hù)D.程序性中斷12、計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)不考慮（）A.專用部件設(shè)置B.功能部件的集成度C.控制機(jī)構(gòu)的組成D.緩沖技術(shù)13、屬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮的是（）A.主存采用MOS還是TTLB.主存采用多體交叉還是單體C.主存容量和編址方式D.主存頻寬的確定14、從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上講，機(jī)器語言程序員所看到的機(jī)器屬性是（）A.計(jì)算機(jī)軟件所要完成的功能B.計(jì)算機(jī)硬件的全部組成C.編程要用到的硬件組織D.計(jì)算機(jī)各部件的硬件實(shí)現(xiàn)。15、“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二、填空題16、Amdahl定律定義了用加速比來衡量改進(jìn)措施對(duì)________提高的程度。加速比S的定義為________17、系列機(jī)軟件兼容必須做到向________兼容，盡可能爭(zhēng)取向________兼容。18、先行控制（Look-ahead）技術(shù)的關(guān)鍵是緩沖技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)，以及這兩者的相結(jié)合，通過對(duì)________和數(shù)據(jù)流的預(yù)處理和緩沖，能夠盡量使________和________獨(dú)立地工作，并始終處于忙碌狀態(tài)。19、實(shí)現(xiàn)程序移植的主要途徑有統(tǒng)一高級(jí)語言、系列機(jī)、________和________20、在一般標(biāo)量流水線處理機(jī)中，通常把一條指令的執(zhí)行過程分解為取指令、________和________、寫回結(jié)果4級(jí)流水線，每一級(jí)的執(zhí)行時(shí)間為個(gè)基本時(shí)鐘周期。21、頁面替換是發(fā)生于頁面失效，同時(shí)又發(fā)生________的時(shí)候。22、評(píng)價(jià)地址碼個(gè)數(shù)不同的4種指令的優(yōu)缺點(diǎn)的主要標(biāo)準(zhǔn)是________和________23、Cache存貯器對(duì)應(yīng)用程序員是________的。對(duì)系統(tǒng)程序員是________的（填“透明”或“不透明”）24、多計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)中的通信模式有________和________25、基于存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器的向量指令是指________來自________，兩種結(jié)或把而且把操作后的結(jié)果直接寫入存儲(chǔ)器。三、判斷題26、重疊寄存器窗口技術(shù)是RISC最關(guān)鍵的技術(shù)。（）27、總線仲裁算法有：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)算法、固定時(shí)間片算法、動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法和先來先去服務(wù)算法。（）28、對(duì)概率不等的事件用Huffman編碼，其具體編碼不唯一，但平均碼長肯定是唯一的，且是最短的。（）29、多處理機(jī)中，兩個(gè)程序段之間若同時(shí)有先寫后讀和先讀后寫2種相關(guān)，以交換數(shù)據(jù)為目的時(shí)，則必須并行執(zhí)行，讀寫要完全同步，允許順序串行和交換串行。（）30、S2MP主要解決的問題是當(dāng)前小規(guī)模共享存儲(chǔ)多處理器系統(tǒng)在可擴(kuò)展性上的瓶頸問題。（）31、分布系統(tǒng)以分布為特征，用真實(shí)處理機(jī)替代虛擬處理機(jī)，其并行性是屬于并發(fā)性。（）32、單功能流水線只能完成一種固定功能。（）33、時(shí)間是衡量計(jì)算機(jī)性能的主要標(biāo)準(zhǔn)。（）34、指令間的讀寫相關(guān)是全局相關(guān)。（）35、在一種機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)另一種機(jī)器的指令系統(tǒng)，采用模擬方法比采用仿真方法更快捷。（）四、名詞解釋36、存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)：37、兼容機(jī)：38、結(jié)點(diǎn)度：39、處理機(jī)級(jí)流水線：40、單功能流水線：41、組相聯(lián)映象：五、簡(jiǎn)答題42、指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容有哪些？43、指令的執(zhí)行可采用順序執(zhí)行、重疊執(zhí)行和流水線三種方式，它們的主要區(qū)別是什么？各有何優(yōu)缺點(diǎn)。44、表示尋址方式的主要方法有哪些？簡(jiǎn)述這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)。45、降低Cache失效率有哪幾種方法？簡(jiǎn)述其基本思想。46、簡(jiǎn)述RISC指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。六綜合題47、11、根據(jù)需要展開下面的循環(huán)并進(jìn)行指令調(diào)度，直到?jīng)]有任何延遲。指令的延遲如表4.4。LOOP: L.D F0,0(R1) MUL.D F0,F0,F2 L.D F4,0(R2) ADD.D F0,F0,F4 S.D F0,0(R2) DSUBI R1,R1,#8 DSUBI R2,R2,#8 BNEZ R1,LOOP48、假設(shè)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的I/O處理時(shí)間占10%，當(dāng)其CPU性能改進(jìn)為原來的100倍，而I/O性能僅改進(jìn)為原來的2倍時(shí)，系統(tǒng)總體性能會(huì)有什么樣的變化？49、設(shè)某個(gè)字節(jié)多路通道的設(shè)備選擇時(shí)間Ts為9.8μs，傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間TD為0.2μs。若某種低速外設(shè)每隔500μs發(fā)出一次傳送請(qǐng)求，那么，該通道最多可連接多少臺(tái)這種外設(shè)？50、一個(gè)字節(jié)多路通道連接有6臺(tái)設(shè)備，它們的數(shù)據(jù)傳輸率如下表所示。設(shè)備名稱D1D2D3D4D5D6數(shù)據(jù)傳輸速率（B/ms）505040252510（1）計(jì)算該通道的實(shí)際工作流量。（2）若通道的最大流量等于實(shí)際工作流量，求通道的工作周期Ts+TD。

參考答案一、選擇題1、【答案】A2、【答案】A3、【答案】B4、【答案】D5、【答案】C6、【答案】B7、【答案】D8、【答案】C9、【答案】D10、【答案】A11、【答案】A12、【答案】B13、【答案】C14、【答案】C15、【答案】B二、填空題16、【答案】系統(tǒng)性能，Sn=To/Tn17、【答案】后上18、【答案】指令流指令分析部件指令執(zhí)行部件19、【答案】模擬仿真20、【答案】譯碼執(zhí)行21、【答案】頁面爭(zhēng)用22、【答案】定長操作碼、Huffman編碼23、【答案】透明透明24、【答案】單播模式選播模式廣播模式25、【答案】參加運(yùn)算操作的向量存儲(chǔ)器三、判斷題26、【答案】錯(cuò)27、【答案】對(duì)28、【答案】對(duì)29、【答案】錯(cuò)30、【答案】對(duì)31、【答案】錯(cuò)32、【答案】對(duì)33、【答案】對(duì)34、【答案】錯(cuò)35、【答案】錯(cuò)四、名詞解釋36、答：馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)。其基本點(diǎn)是指令驅(qū)動(dòng)。程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，機(jī)器一旦啟動(dòng)，就能按照程序指定的邏輯順序執(zhí)行這些程序，自動(dòng)完成由程序所描述的處理工作。37、答：由不同公司廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。38、答：指互連網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)所連接的邊數(shù)（通道數(shù)）。39、答：又稱指令流水線。它是把指令的執(zhí)行過程按照流水方式進(jìn)行處理，即把一條指令的執(zhí)行過程分解為若干個(gè)子過程，每個(gè)子過程在獨(dú)立的功能部件中執(zhí)行。40、答：?jiǎn)喂δ芰魉€指流水線的各段之間的連接固定不變、只能完成一種固定功能的流水線。41、答：主存中的每一塊可以放置到Cache中唯一的一組中任何一個(gè)地方（Cache分成若干組，每組由若干塊構(gòu)成）。五、簡(jiǎn)答題42、答：(1)指令集功能設(shè)計(jì)：主要有RISC和CISC兩種技術(shù)發(fā)展方向；(2)尋址方式的設(shè)計(jì)：設(shè)置尋址方式可以通過對(duì)基準(zhǔn)程序進(jìn)行測(cè)試統(tǒng)計(jì)，察看各種尋址方式的使用頻率，根據(jù)適用頻率設(shè)置必要的尋址方式。(3)操作數(shù)表示和操作數(shù)類型：主要的操作數(shù)類型和操作數(shù)表示的選擇有：浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類型、整型數(shù)據(jù)類型、字符型、十進(jìn)制數(shù)據(jù)類型等等。(4)尋址方式的表示：可以將尋址方式編碼于操作碼中，也可以將尋址方式作為一個(gè)單獨(dú)的域來表示。(5)指令集格式的設(shè)計(jì)：有變長編碼格式、固定長度編碼格式和混合型編碼格式3種。43、答：（1）指令的順序執(zhí)行是指指令與指令之間順序串行。即上一條指令全部執(zhí)行完后，才能開始執(zhí)行下一條指令。優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，節(jié)省設(shè)備。缺點(diǎn)：執(zhí)行指令的速度慢，功能部件的利用率低。（2）指令的重疊指令是在相鄰的指令之間，讓第k條指令與取第k+l條指令同時(shí)進(jìn)行。重疊執(zhí)行不能加快單條指令的執(zhí)行速度，但在硬件增加不多的情況下，可以加快相鄰兩條指令以及整段程序的執(zhí)行速度。與順序方式相比，功能部件的利用率提高了，控制變復(fù)雜了。（3）指令的流水執(zhí)行是把一個(gè)指令的執(zhí)行過程分解為若干個(gè)子過程，每個(gè)子過程由專門的功能部件來實(shí)現(xiàn)。把多個(gè)處理過程在時(shí)間上錯(cuò)開，依次通過各功能段，每個(gè)子過程與其它的子過程并行進(jìn)行。依靠提高吞吐率來提高系統(tǒng)性能。流水線中各段的時(shí)間應(yīng)盡可能相等44、答：表示尋址方式有兩種常用的方法：（1）將尋址方式編于操作碼中，由操作碼在描述指令的同時(shí)也描述了相應(yīng)的尋址方式。這種方式譯碼快，但操作碼和尋址方式的結(jié)合不僅增加了指令的條數(shù)，導(dǎo)致了指令的多樣性，而且增加了CPU對(duì)指令譯碼的難度。（2）為每個(gè)操作數(shù)設(shè)置一個(gè)地址描述符，由該地址描述符表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼較慢，但操作碼和尋址獨(dú)立，易于指令擴(kuò)展。45、答：常用的降低Cache失效率的方法有下面幾種：（1）增加Cache塊大小。增加塊大小利用了程序的空間局部性。（2）增加Cache的容量。（3）提高相聯(lián)度，降低沖突失效。（4）偽相聯(lián)Cache，降低沖突失效。當(dāng)對(duì)偽相聯(lián)Cache進(jìn)行訪問時(shí)，首先是按與直接映象相同的方式進(jìn)行訪問。如果命中，則從相應(yīng)的塊中取出所訪問的數(shù)據(jù)，送給CPU，訪問結(jié)束。如果不命中，就將索引字段的最高位取反，然后按照新索引去尋找“偽相聯(lián)組”中的對(duì)應(yīng)塊。如果這一塊的標(biāo)識(shí)匹配，則稱發(fā)生了“偽命中”。否則，就訪問下一級(jí)存儲(chǔ)器。（5）硬件預(yù)取技術(shù)。在處理器提出訪問請(qǐng)求前預(yù)取指令和數(shù)據(jù)。（6）由編譯器控制的預(yù)取，硬件預(yù)取的替代方法，在編譯時(shí)加入預(yù)取的指令，在數(shù)據(jù)被用到之前發(fā)出預(yù)取請(qǐng)求。（7）編譯器優(yōu)化，通過對(duì)軟件的優(yōu)化來降低失效率。（8）“犧牲”Cache。在Cache和其下一級(jí)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)通路之間增設(shè)一個(gè)全相聯(lián)的小Cache，存放因沖突而被替換出去的那些塊。每當(dāng)發(fā)生不命中時(shí)，在訪問下一級(jí)存儲(chǔ)器之前，先檢查“犧牲”Cache中是否含有所需的塊。如果有，就將該塊與Cache中某個(gè)塊做交換，把所需的塊從“犧牲”Cache調(diào)入Cache。46、答：（1）選取使用頻率最高的指令，并補(bǔ)充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成；（3）所有指令長度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才訪問存儲(chǔ)器，其它指令操作均在寄存器之間進(jìn)行；（5）以簡(jiǎn)單有效的方式支持高級(jí)語言。六綜合題47、解：將循環(huán)展開兩次，進(jìn)行指令調(diào)度，即可以消除延遲，代碼如下：LOOP：L.D F0，0（R1）L.D F10，-8（R1）MUL.D F0，F(xiàn)0，F(xiàn)2MUL.D F10，F(xiàn)10，F(xiàn)2L.D F4，0（R2）L.D F14，-8（R2）ADD.D F0，F(xiàn)0，F(xiàn)4ADD.D F10，F(xiàn)10，F(xiàn)14DSUBI R1，R1，16S.D 0（R2），F(xiàn)0DSUBI R2，R2，16BNEZ R1，LO