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

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)材料PAGE5-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)習(xí)題題型：選擇20分：1分*20題填空20分：2分*10空名詞10分：2分*5題，簡(jiǎn)答30分：6分*5題應(yīng)用題20分：10分*2題第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)從上到下的順序分別是、、、、、。以往對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)，它們分別適用于設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)。研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)是，其主要目的是。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的3T性能目標(biāo)是、、。以軟件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器為，由硬件或固件實(shí)現(xiàn)的是。解決軟件可移植的辦法有、、和。計(jì)算機(jī)中的兩種信息流是和，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按流分類(lèi)可分為、、和。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要指。為了提高CPU的利用率，有效的途徑是、、、。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要軟、硬件交界面特性包括、、、浮點(diǎn)數(shù)的基值rm與（）無(wú)關(guān)。A.數(shù)的表示范圍B.精度C.表示比eD.階的位數(shù)尋址有面向、和等尋址方式。邏輯地址是指，程序在主存中的實(shí)際地址稱(chēng)為主存地址?；穼ぶ肥菍?duì)地址空間到地址空間變換的支持，以利于實(shí)現(xiàn)程序的。設(shè)浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)為16位原碼表示，初值=2FFFH，附加位=1，采用ROM查表法使用尾數(shù)低8位和附加位進(jìn)行下溢尾數(shù)處理的結(jié)果為H。尾數(shù)下溢處理中，實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的是()。A．截?cái)喾˙．舍入法C．恒置“1”尾數(shù)下溢處理中，平均誤差可調(diào)節(jié)到零的是()。A．截?cái)喾˙．舍入法C．恒置“1”尾數(shù)下溢處理中，硬件量最大最復(fù)雜的是()。A．截?cái)喾˙．舍入法C．恒置“1”支持動(dòng)態(tài)地址再定位的尋址方式是()。A．基址尋址B．間接尋址C．變址尋址D．直接尋址變址尋址的主要作用是()。A．支持程序的動(dòng)態(tài)再定位B．支持訪存地址的越界檢查C．支持向量、數(shù)組的運(yùn)算尋址D．支持操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度參考答案：標(biāo)志符描述符基地址向量長(zhǎng)度位移量起始地址有效向量長(zhǎng)度數(shù)的個(gè)數(shù)數(shù)的范圍精度稀密度A5.B6.D指尾數(shù)右移過(guò)程中丟掉的溢出位查表舍入法、舍入法恒置1法截?cái)喾?。指令使用頻度不同時(shí)采用不等長(zhǎng)編碼D11.D寄存器、堆?；蛑鞔娉绦騿T編程用的地址物理邏輯物理動(dòng)態(tài)再定位2FFFA17.D18.D19.A20.C第四章一、概念題存儲(chǔ)管理中的地址映象方式有_________、_________、_________和_________。并行主存中多體存儲(chǔ)器的編址方式有_________、_________兩種，而對(duì)它們的啟動(dòng)方式又有_________和_________兩種。存儲(chǔ)體系有兩個(gè)分支，一個(gè)是_________，評(píng)價(jià)它的指標(biāo)是_________和_________；而另一分支是_________，評(píng)價(jià)它的指標(biāo)是_________和_________。常用的替換算法是_________，而實(shí)現(xiàn)此算法的方法有_________、_________。在存儲(chǔ)體系中為擴(kuò)充主存容量用_________，為提高訪存速度用_________。存儲(chǔ)器的總?cè)萘縎是指（）。A、存儲(chǔ)單元數(shù)B、存儲(chǔ)器的地址線數(shù)C、CPU訪存空間大小D、存放二進(jìn)制總位數(shù)并行主存系統(tǒng)（）。必須有多個(gè)存儲(chǔ)體B、只需一個(gè)存儲(chǔ)體C、可以是一個(gè)存儲(chǔ)體D、不允許多個(gè)存儲(chǔ)體虛擬存儲(chǔ)器（）。沒(méi)有這種存儲(chǔ)器B、它是種主—輔存體系結(jié)構(gòu)C、它是主存的部分D、它是一個(gè)輔存為擴(kuò)充訪存空間且具有高的性能價(jià)格比，采用（）。A、兩級(jí)存儲(chǔ)器B、增加主存容量C、多體存儲(chǔ)器D、虛擬存儲(chǔ)器采用組相聯(lián)映象的cache存儲(chǔ)器，為了提高等效訪問(wèn)速度應(yīng)（）。A.增加主存容量（cache大小不變）B.減少組的大小（塊的大小不變）C.增加cache的塊數(shù)（塊的大小不變）D.減少塊的大?。ńM的大小不變）最容易實(shí)現(xiàn)的替換算法（）。A、FIFOB、LRUC、OPTD、堆棧法為提高訪存速度而又提高性能價(jià)格比，采用（）。引入cache存儲(chǔ)器B、直接提高主存速度引入虛擬存儲(chǔ)器D、主存采用多體結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)體系（）。A、僅一種存儲(chǔ)器B、任兩種存儲(chǔ)器C、無(wú)替換算法D、必須有映象結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)（）。A、僅一種存儲(chǔ)器B、至少有兩種存儲(chǔ)器C、就是cacheD、就是主存cache存儲(chǔ)器是（）。存儲(chǔ)體系B、非存儲(chǔ)體系C、處于主存內(nèi)D、擴(kuò)充主存容量與虛擬存貯器的等效訪問(wèn)速度無(wú)關(guān)的是()。A、頁(yè)地址流B、頁(yè)面調(diào)度策略C、主存的容量D、輔存的容量地址的映象是建立的對(duì)應(yīng)關(guān)系，地址的變換是按建立的地址映象關(guān)系，由虛地址的過(guò)程。頁(yè)面替換是發(fā)生于頁(yè)面失效，同時(shí)又發(fā)生的時(shí)候。評(píng)價(jià)存貯器性能的基本要求是、和低價(jià)格。評(píng)價(jià)虛擬存貯器所用替換算法的好壞，主要是看主存率的高低，其次看算法是否易于，以及所需的輔助的多少。在存儲(chǔ)體系中為擴(kuò)充主存容量用Cache存儲(chǔ)器。（×）在存儲(chǔ)體系中為擴(kuò)充主存容量用虛擬存儲(chǔ)器?；颍涸诖鎯?chǔ)體系中為提高主存速度用Cache存儲(chǔ)器。（√）參考答案：全相聯(lián)直接相聯(lián)組相聯(lián)段相聯(lián)體內(nèi)連續(xù)編址體間連續(xù)編址同步啟動(dòng)異步啟動(dòng)虛擬存儲(chǔ)器命中率H存儲(chǔ)空間利用率μCache-主存體系命中率H和等效訪問(wèn)時(shí)間tARLU堆棧法比較對(duì)法虛擬存儲(chǔ)器Cache-主存體系D7.C8.B9.D10.C11.A12.A13.D14.B15.A16.D虛、實(shí)地址虛地址找到實(shí)地址頁(yè)面爭(zhēng)用大容量高速度命中實(shí)現(xiàn)軟硬件名詞解釋?zhuān)合到y(tǒng)結(jié)構(gòu)：是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各級(jí)界面的劃分、定義及其上下的功能分配。P2虛擬機(jī)器：以軟件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。P2實(shí)際機(jī)器：以硬件或固件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。P2固件：是一種具有軟件功能的硬件。P2翻譯：是先用轉(zhuǎn)換程序?qū)⒏咭患?jí)機(jī)器級(jí)上的程序整個(gè)地變換成低一級(jí)機(jī)器級(jí)上等效的程序，然后再在低一級(jí)機(jī)器級(jí)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。P2解釋?zhuān)菏窃诘图?jí)機(jī)器級(jí)上用它的一串語(yǔ)句或指令來(lái)仿真高級(jí)機(jī)器級(jí)上的一條語(yǔ)句或指令的功能，是通過(guò)對(duì)高級(jí)的機(jī)器級(jí)語(yǔ)言程序中的每條語(yǔ)句或指令逐條解釋來(lái)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。P2透明性：指的是客觀存在的事物或?qū)傩詮哪硞€(gè)角度看不到。P3計(jì)算機(jī)組成：是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)，包括機(jī)器級(jí)內(nèi)部的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。P3計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)：是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)，包括處理機(jī)、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，器件、模塊、插件、底板的劃分與連接，專(zhuān)用器件的設(shè)計(jì)，微組裝技術(shù)，信號(hào)傳輸，電源、冷卻及整機(jī)裝配技術(shù)等。P4軟硬件邏輯上的等效性：軟件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用軟件模擬完成，只是性能、價(jià)格、實(shí)現(xiàn)的難易程度不同。P8簡(jiǎn)答：1、從使用語(yǔ)言的角度看，計(jì)算機(jī)可以分為哪6個(gè)層次？P1答：層次結(jié)構(gòu)由高到低分別為應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)、高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)、匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)、傳統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)和微程序機(jī)器級(jí)。2、操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)的某些指令就用傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)的指令，這些指令可以用微程序直接解釋實(shí)現(xiàn)，而不必有操作系統(tǒng)自己來(lái)實(shí)現(xiàn)。你認(rèn)為這樣做有哪些好處？答：這樣做，可以加快操作系統(tǒng)中操作命令解釋的速度，同時(shí)也節(jié)省了存放解釋操作命令這部分解釋程序所占的存儲(chǔ)空間，簡(jiǎn)化了操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)的設(shè)計(jì)，也有利于減少傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)的指令條數(shù)。3、根據(jù)系統(tǒng)要有高的性?xún)r(jià)比原則，公式100Ds/V+100Ms＜C×Ds/V+R×Ms說(shuō)明什么？公式106/V+100<104×C/V+R說(shuō)明什么？P9答：100Ds/V+100Ms＜C×Ds/V+R×Ms說(shuō)明只有在C和R的值較大時(shí)，這個(gè)不等式猜越能夠成立。就是說(shuō)，只有這個(gè)功能是經(jīng)常要用的基本單元功能，才宜于用硬件實(shí)現(xiàn)，不要盲目地認(rèn)為硬件實(shí)現(xiàn)的功能比例越大越好。106/V+100<104×C/V+R說(shuō)明由于C值一般總比100小，因此V值越大，這個(gè)不等式才越成立。即只有對(duì)產(chǎn)量大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，增大硬件功能實(shí)現(xiàn)的比例才是適宜的。如果用硬件實(shí)現(xiàn)不能給用戶(hù)帶來(lái)明顯的好處，產(chǎn)量仍較低，則系統(tǒng)是不會(huì)有生命力的。4、軟、硬件取舍有哪三個(gè)基本原則？答：1、在現(xiàn)有器件的條件下，系統(tǒng)要有較高的性能價(jià)格比；2、不要不合理地限制各種組成、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的采用；3、硬件的設(shè)計(jì)要考慮如何為軟件提供更好的支持。5、Amdahl定律說(shuō)明了什么？P13答：Amdahl定律說(shuō)明了1、性能提高量的遞減規(guī)律，如果只對(duì)系統(tǒng)中的一部分進(jìn)行性能改進(jìn)，改進(jìn)的越多，整體系統(tǒng)性能提高的增量卻越小。2、改進(jìn)好的高性能系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)部分性能均能平衡地得到提高的系統(tǒng)，不能只是其中某一個(gè)功能部件性能的提高。6、什么是局部性規(guī)律，有哪些表現(xiàn)？P13答：局部性規(guī)律包括了時(shí)間上和空間上的兩個(gè)局部性。時(shí)間上的局部性指的是最近的將來(lái)要用到的信息很可能就是現(xiàn)在正在使用的信息，這是因?yàn)槌绦虼嬖谥h(huán)。空間上的局部性指的是最近的將來(lái)要用到的信息很可能與現(xiàn)在正在使用的信息在程序位置上是鄰近的，這是因?yàn)橹噶钔ǔＪ琼樞虼娣?、順序?zhí)行的，數(shù)據(jù)也通常是以向量、陣列、樹(shù)、表等形式簇聚地存放在一起。7、如有一個(gè)經(jīng)解釋實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)，可以按功能劃分成4級(jí)。每一級(jí)為了執(zhí)行一條指令需要下一級(jí)的N條指令解釋。若執(zhí)行第1級(jí)的一條指令需Kns時(shí)間，那么執(zhí)行第2、3、4級(jí)的一條指令各需要多少時(shí)間？答：執(zhí)行第2、3、4級(jí)的一條指令各需KNns、(N*N)*Kns、(N*N*N)*Kns的時(shí)間。8、有一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可按功能分成4級(jí)，每級(jí)的指令互不相同，每一級(jí)的指令都比其下一級(jí)的指令在效能上強(qiáng)M倍，即第i級(jí)的一條指令能完成第i-1級(jí)的M條指令的計(jì)算量?，F(xiàn)若需第i級(jí)的N條指令解釋第i+1級(jí)的一條指令，而有一段第1級(jí)的程序需要運(yùn)行Ks，問(wèn)在第2、3和4級(jí)上一段等效程序各需要運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間？答：第2級(jí)上等效程序需運(yùn)行：(N/M)*Ks。第3級(jí)上等效程序需運(yùn)行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4級(jí)上等效程序需運(yùn)行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。9、采用哪種實(shí)現(xiàn)技術(shù)來(lái)求浮點(diǎn)數(shù)平方根FPSQR的操作對(duì)系統(tǒng)的性能影響較大。假設(shè)FPSQR操作占整個(gè)測(cè)試程序執(zhí)行時(shí)間的20%。一種實(shí)現(xiàn)方法是采用FPSQR硬件，使FPSQR操作的速度加快到10倍。另一種實(shí)現(xiàn)方法是使所有浮點(diǎn)數(shù)據(jù)指令的速度加快，使FP指令的速度加快到2倍，還假設(shè)FP指令占整個(gè)執(zhí)行時(shí)間的50%。請(qǐng)比較這兩種設(shè)計(jì)方案。P1310、某計(jì)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(lái)的20倍，而系統(tǒng)運(yùn)行某一程序的整體性能提高到原來(lái)的5倍，試計(jì)算該程序中浮點(diǎn)操作所占的比例。設(shè)該程序中浮點(diǎn)操作所占的比例是x 有：∴x=0.8/0.95=84.2%應(yīng)用題1、哈夫曼編碼（1）一臺(tái)模型機(jī)共有7條指令，各指令的使用頻率分別為35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，要求操作碼的平均長(zhǎng)度最短，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)操作碼的編碼，并計(jì)算所設(shè)計(jì)操作碼的平均長(zhǎng)度。（2）假設(shè)一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)共有7種不同的操作碼，如果采用固定長(zhǎng)操作碼需要3位。已知各種操作碼在程序中出現(xiàn)的概率分別為45%，30%，15%，5%，3%，1%和1%，計(jì)算采用Huffman編