计算机系统结构期末考试试题及其答案.doc

计算机科学系计算机系统结构期末考试试卷（A卷）题号一二三四五总分签名得分注：1、共100分,考试时间120分钟。2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。得分一 单选题：(10分,每题1分)评分人1、 。启动I/O指令是主要的输入输出指令，是属于（ B ）A。目态指令 B。管态指令 C。目态、管态都能用的指令 D。编译程序只能用的指令2、 输入输出系统硬件的功能对(B ）是透明的A。操作系统程序员 B.应用程序员 C。系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员3、 全相联地址映象是指（A）A。任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B。一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入4、 （ C ) 属于MIMD系统结构A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B。各处理单元同时受同个控制单元送来的指令C。松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机5、 多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B )A.可以并行执行 B。不可能并行 C。任何情况均可交换串行 D。必须并行执行6、 计算机使用的语言是（B）A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次C。属于用以建立一个用户的应用环境 D。属于符号化的机器指令7、 指令执行结果出现异常引起的中断是（C )A.输入/输出中断 B。机器校验中断 C。程序性中断 D.外部中断8、 块冲突概率最高的Cache地址映象方式是（A ）A直接 B组相联 C段相联 D全相联9、 组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是（B )A增大块的大小 B增大主存容量 C增大组的大小 D增加Cache中的块数10、 流水处理机对全局性相关的处理不包括（C)A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通路得分二 填空题：(20分，每题2分）评分人1、 数据通路宽度就是 数据总线上一次并行传送的信息位数 。2、 计算机仿真用 微程序 解释，计算机模拟用 机器语言 解释3、 阵列处理机按存贮器的组成方式可分为两种构形,分别为： 分布式存储器 和 集中共享式 。4、 按弗林的观点，计算机系统可分为 SISD 、 SIMD 、 MISD 和 MIMD 四大类5、 浮点数尾数的下溢处理方法有: 截断法, 舍入法, 恒置1法, 查表舍入法 。6、 流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程_ 拆分_和瓶颈子过程_并联_ _两种。7、 具有相同“系统结构”（如指令系统相同）的计算机可以因为速度要求等因素的不同而采用 计算机组成 。8.在非线性流水线机器中， 可能发生的数据相关有： 先读后写相关 ， 写写相关 和 先写后读相关 。8、 互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换,SIMD互连网络多采用 线 交换,多处理机常采用 包 交换。9、 Cache存储器写操作时,只写入Cache,仅当需要块替换时，才将其写回主存,称这种修改主存块内容的方法为_写回法_。得分三 简答题：（40分，每题4分）评分人1 计算机系统结构研究的是什么?软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定.2 计算机组成和计算机实现有什么关系？计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现。计算机实现指的是计算机组成的物理实现。计算机组成和计算机实现关系密切, 有人将它们和称为计算机实现.3 器件的发展对系统结构的影响？器件的发展改变了逻辑设计的传统方法.器件的发展也使系统结构的“下移”速度加快。器件的发展还促进了算法、语言和软件的发展。4 解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪些解决方法？ 设置Cache， 采用并行主存系统5. 简述设计RISC结构使用的基本技术. （1）按设计RISC的一般原则来设计 (2）逻辑实现上采用硬联和微程序相结合 (3)设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口 （4)指令用流水和延迟转移 （5) 采用Cache (6）优化设计编译系统6. 什么是软件的可移植性?软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移植到另一台机器上运行7. 请解释说明常用的4种基本单级互联网络。立方体单级网络， PM2I网络， 混洗交换单级网络， 蝶形单级网络8. 什么是中断响应次序和处理次序？中断响应次序是在同时发生多个不同种类的中断请求时，中断响应硬件中排队器所决定的响应次序. 处理次序是各个中断请求实际被处理完毕的顺序。9. 请解释存储系统和存储体系的区别。存储系统是将多种不同工艺的存储器组织在一起, 但从逻辑上还不能成为一个整体. 而存储体系就是从程序员角度来看， 各种不同工艺的存储器在逻辑上是一个整体.10. 请说明一次重叠中通用寄存器组相关的处理办法.处理办法有推后读和设置相关通路得分四 计算题：（30分,每题6分）评分人1。 经统计， 某机器14条指令的使用频率分别为： 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.请分别求出用等长码, 哈夫曼码, 只有两种码长的扩展操作码的操作码平均码长.等长码码长为位，哈夫曼码平均码长为。位，两种码长的扩展操作码的操作码平均码长为。位2。 设有两个向量C和D，各有4个元素，在图中的静态双功能流水线上工作。其中，1-2-35组成加法流水线，1-4-5组成乘法流水线.设每个流水线所经过的时间均为t,而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求:该流水线的实际吞吐率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 时间t 实际吞吐率TP=7/（15t)=323。 在一个5段的流水线处理机上需经9拍才能完成一个任务，其预约表如下表所示。（1）分别写出延迟禁止表F、初始冲突向量C；（2)画出流水线状态转移图；（3)求出最小平均延迟、调度最佳方案.分别写出延迟禁止表F = 1， 5, 6, 8， 初始冲突向量C = 1 0 1 1 0 0 0 1 ，流水线状态转移图最小平均延迟： 3.5拍 调度最佳方案（,）4。 如果设一个系统有四个中断级，中断响应次序为1-234。现要求中断处理次序改为1-4-3-2， (1）请画出中断级屏蔽位表。（2） 如果在运行用户程序的过程中同时发生了1，2,3,4 级中断, 请画出此程序运行过程示意图。(3） 如果在运行用户程序的过程中同时发生了2,3级中断， 而在3级中断未处理完毕又发生了4级中断， 最后回到用户程序时又同时发生了1，2级中断, 请画出此程序运行过程示意图。（)()(）5。 计算多级立方体互连网络。 见图N=8多级立方体互连网络,求当输入端级控制信号为S2S1S0=010时，输入端为0 1 2 3 4 5 6 7时，输出端为： 23016745 . 计算机科学系计算机系统结构期末考试试卷(B卷）年级：专业： 班级： 学号： 姓名： 题号一二三四五总分签名得分注：1、共100分,考试时间120分钟。2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业.得分一 单选题：（10分,每题1分）评分人11、 . 计算机中优化使用的操作码编码方法是（ D )A。 哈夫曼编码 B。 ASCII码 C. BCD码 D. 扩展操作码12、 对系统程序员不透明的应当是( B ) A. Cache存储器 B。 虚拟存储器 C。 指令缓冲寄存器 D. 数据通路宽度13、 全相联地址映象是指(A）A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D。组间可任意装入,组内是固定装入14、 （ C ） 属于MIMD系统结构A。各处理单元同时受一个控制单元的管理 B。各处理单元同时受同个控制单元送来的指令C。松耦合多处理机和多计算机系统 D。阵列处理机15、 多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ）A。可以并行执行 B。不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行16、 系列机软件必须保证( 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，力争向上兼容 D。 向后兼容，力争向下兼容17、 指令执行结果出现异常引起的中断是(C )A。输入/输出中断 B.机器校验中断 C。程序性中断 D。外部中断18、 在Cache存储器中常用的地址映象方式是（C )A全相联映象 B页表法映象 C组相联映象 D段页表映象19、 组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是(B ）A增大块的大小 B增大主存容量 C增大组的大小 D增加Cache中的块数20、 流水处理机对全局性相关的处理不包括（D）A。猜测法 B.提前形成条件码 C。加快短循环程序的执行 D。设置相关专用通路得分二 填空题：（20分,每题2分）评分人10、 数据宽度就是 设备取得总线后所传送数据的总量 。11、 计算机仿真用 微程序 解释，计算机模拟用 机器语言 解释12、 固件就是 一种具有软件功能的硬件 。13、 按弗林的观点,计算机系统可分为 SISD 、 SIMD 、 MISD 和 MIMD 四大类14、 浮点数尾数的下溢处理方法有： 截断法， 舍入法， 恒置1法， 查表舍入法 。15、 实现软件移植的基本技术有同一高级语言，采用系列机,模拟和仿真。16、 并行主存系统包括 单体多字，多体单字和多体多字交叉存储器 .17、 在非线性流水线机器中， 可能发生的数据相关有： 先读后写相关 ， 写写相关 和 先写后读相关 。18、 互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换，SIMD互连网络多采用 线 交换，多处理机常采用 包 交换。19、 Cache存储器写操作时，在写入Cache的同时将其写回主存，称这种修改主存块内容的方法为_写直达法_.得分三 简答题：（40分，每题4分）评分人5 计算机系统结构研究的是什么？软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定。6 计算机组成设计要解决的问题是什么？在所希望能达到的性能和价格比的前提下，怎样最佳、最合理地把各种设备和部件组织成为一台计算机，以实现所确定的系统结构。7 举例说明几种指令级高度并行的超级处理机？超标量处理机 、超长指令字处理机 、超流水线处理机 、超标量超流水线处理机 8 解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪些解决方法？ 设置Cache， 采用并行主存系统11. CISC指令系统的含义? 复杂指令系统计算机，即机器指令系统变得越来越庞杂,这就是所谓的CISC指令系统.12. 什么是软件的可移植性?软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移植到另一台机器上运行13. 请解释说明常用的4种基本单级互联网络。立方体单级网络， PM2I网络， 混洗交换单级网络, 蝶形单级网络14. 什么是并行性？只要在同一时刻或是在同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作,它们在时间上能相互重叠，都体现了并行性。15. 请解释存储系统和存储体系的区别.存储系统是将多种不同工艺的存储器组织在一起， 但从逻辑上还不能成为一个整体. 而存储体系就是从程序员角度来看， 各种不同工艺的存储器在逻辑上是一个整体。16. 请说明一次重叠中通用寄存器组相关的处理办法。处理办法有推后读和设置相关通路得分四 计算题:(30分，每题6分）评分人1。 设一台模型机有7条指令，其使用频度为：指令 使用频度 指令 使用频度I1 0.03 | I4 0。05I2 0。03 I5 0.15I3 0。04 | I6 0。3 I7 0。42. 设有两个向量C和D，各有4个元素，在图中的静态双功能流水线上工作。其中,1-2-35组成加法流水线，145组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为t，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中,其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实际吞吐率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 时间t 实际吞吐率TP=7/（15t）=323。 在一个5段的流水线处理机上需经9拍才能完成一个任务，其预约表如下表所示.(1)分别写出延迟禁止表F、初始冲突向量C;（2)画出流水线状态转移图；(3)求出最小平均延迟、调度最佳方案。分别写出延迟禁止表F = 1， 5, 6， 8, 初始冲突向量C = 1 0 1 1 0 0 0 1 ，流水线状态转移图最小平均延迟: 3.5拍 调度最佳方案（，）4。 若机器共有5级中断，中断响应优先次序为l2345,现要求其实际的中断处理次序为l4523。(1) 设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位（令“1”对应于屏蔽，“0”对应于开放);（2） 若在运行用户程序时，同时出现第4、2级中断请求，而在处理第2级中断未完成 时,又同时出现第l、3、5级中断请求，请画出此程序运行过程示意图.中断处理程序级别中断级屏蔽位511111010001001115011005。 计算多级立方体互连网络。 见图N=8多级立方体互连网络,求当输入端级控制信号为S2S1S0=010时，输入端为0 1 2 3 4 5 6 7时，输出端为： 23016745 。计算机系统结构期末考试试卷A卷第 7 页 共 7 页