计算机系统结构自考真题及答案.docx
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计算机系统结构自考真题及答案
全国2002年4月高等教育自学考试
一、单项选择题（每小题1分，共10分）在每小题的四个备答案中有一个正确的答案，将正确答案的序号写在题干后的括号内）
1.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
2.动态数据流机最突出的特点是使（C）
A.数据流令牌无标号B.需要程序记数器来实现C.令牌带上标号D.同步由门（Latch）寄存器来实现
3.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
4.多处理机的各自独立型操作系统（D）
A.要求管理程序不必是可再入的B.适合于紧耦合多处理机C.工作负荷较平衡D.有较高的可靠性
5.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
6.“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
7.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.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入
8.（C）属于MIMD系统结构。
A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令
C.松耦合多处理机和多计算机D.阵列处理机
9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第（D）号处理机相联。
A.11B.8C.14D.2
10.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则（A）
A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高
二、填空题（每空1分，共20分）
11.标志符与每个数据相连，合存于__同一存储单元_____，用于描述单个数据的___类型特征____。
12.总线仲裁算法有：
静态优先级算法、固定时间片算法、__动态优先级_____算法和___先来先服务____算法。
13.计算机仿真用___微程序____解释，计算机模拟用___机器语言____解释。
14.按弗林（MichaelJ.Flynn）的观点，计算机系统可分为单指令流单数据流、__单指令流多数据流_____、多指令流单数据流和___多指令流多数据流____四大类。
15.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出___空间代价____，其次，要处理好指令之间可能存在的__关联_____。
16.与重叠机器一样，流水机器在遇到___转移____指令，尤其是___条件转移____指令时，效率也会显著下降。
17.超长指令字（VLIW）结构是将___水平型微码____和__超标量处理_____两者相结合。
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___线路____交换，多处理机常采用___包____交换。
19.数据流机采用___数据驱动____，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则采用___需求驱动____，执行的操作序列取决于对数据的要求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。
20.输入输出系统包括输入输出设备、设备___控制器____及与输入输出操作有关的__软硬_____件。
三、改错题（每小题2分，共10分）（下列每小题划线部分A、B、C中有一处错误，请先写出错处，并在括号中写出正确文字）
21.对操作码进行优化编码时，在了解每种指令在程序中出现的概率后，使用Huffman算
AB
法构造Huffman树，这样获得的Huffman编码是唯一的。
（C错改为“不是唯一的”）
C
22.多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写2种相关，以交换数据为目的时，则必须并行执行，读写要完全同步，允许顺序串行和交换串行。
（C错改为“不允许顺序串行和交换串行”）
ABC
23.计算机仿真适合在两种结构差距大的机器间运用。
（B错改为“差距不大”）
ABC
24.主存空间数相关是相间隔的两条指令之间出现对主存同一单元要求先写而后读的关联。
ABC
（A错改为“相邻”）
25.由于Cache存贮器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache存贮器对应用
A
程序员是透明的，而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。
（A错改为“硬件”）
BC
四、简答题（每小题6分，共30分）
26.简述标志符数据表示的主要优点。
27.简述设计RISC结构用了哪些基本技术?
28.设Pi和Pj程序段都是一条语句，且Pi在Pj之前执行，试举出Pi和Pj间存在3种可能的数据相关。
29.简述控制驱动的控制流方式的特点?
30.模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么?
五、应用题（共30分）
31.（12分）假设某模型机共有7条指令，7条指令I1—I7使用的频度分别为：
0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。
（1）利用Huffman算法，构造Huffman树，并给出Huffman编码和平均码长。
（2）给出Huffman扩展码编码。
32.（10分）多级混洗交换网络是如何组成的？
它与间接二进制n立方体网络有何差异?
并画出N=8时的多级混洗交换网络图。
33.（8分）设向量A和B各有4个元素在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A·B=
，其中1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。
若假定流水线的各段所经过的时间均为△t=2.5，流水线输出可直接送回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略。
求出吞吐率和加速比。
参考答案：
四、简答题（每小题6分，共30分）
26.答：
（1）简化了指令系统和程序设计；
（2）简化了编译程序；（3）便于实现一致性校验；（4）能由硬件自动变换数据类型；（5）支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；（6）为软件调试和应用软件开发提供了支持。
27.答：
（1）按RISC一般原则设计；
（2）逻辑实现用硬联和微程序结合；（3）用重叠寄存器窗口（4）指令用流水和延迟转移；（5）优化设计编译系统。
28.答：
（1）若Pi的左部变量在Pj的右部变量集内，且Pi必须取出Pi运算的结果来作为操作数，则称Pi“数据相关”于Pi。
（2）若Pj的左部变量在Pi的右部变量集内，且当Pi未取用其变量的值之前，是不允许被Pj所改变，则称Pi“数据反相关”于Pj。
（3）若Pi的左部变量也是Pj的右部变量，且Pj存入其算得的值必须在Pi存入之后，则称Pj“数据输出相关”于Pi。
29.答：
控制驱动的控制流方式的特点是：
通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递；指令的执行顺序隐含于控制流中，可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理，指令执行顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所支配。
30.答：
模拟与仿真的主要区别在于解释用的语言。
仿真是用微程序解释，其解释程序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。
模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。
仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。
五、应用题（共30分）
31.
表操作码的Huffman码及扩展操作码的编码
指令
频度（Pi）
操作码使用
Huffman编码
OP长度（Li）
利用Huffman概念的扩展操作码
OP长度（Li）
I1
0．35
0
1
00
2
I2
0．25
10
2
01
2
I3
0.20
110
3
10
2
I4
0.10
11100
5
1100
4
I5
0.04
11101
5
1101
4
I6
0.03
11110
5
1110
4
I7
0.03
11111
5
1111
4
32.多级混洗交换网络由n级相同的网络组成，每一级都包含一个全混拓扑和随后一列2n-1个四功能交换单元，采用单元控制方式。
多级混洗交换网络与间接二进制n方体网络只有两点差别：
前者数据流向的级号顺序n-1,n-2,…，1，0，用四功能交换单元，后者数据流向相反，其级号顺序0，1,…,n-1,用二功能交换单元。
33．实际吞吐率为=
因顺序方式所需时间为4
，
因此加速比SP=24
=1.6
全国2003年4月高等教育自学考试
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。
每小题1分，共10分）
1.字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，这（C）
A.不存在并行性B.有较高的并行性C.已经开始出现并行性D.是最高一级的并行性
2.全局性相关的处理不包括（A）
A.采取顺序流动B.猜测法C.采取延迟转移D.加快短循环程序的处理
3.用户高级语言源程序中出现的读写（I/O）语句，到读写操作全部完成，需要通过____共同完成。
（D）
A.编译系统和操作系统B.I/O总线、设备控制器和设备
C.操作系统和I/O设备硬件D.编译系统、操作系统软件和I/O总线，设备控制器、设备硬件等
4._____不属于计算机模拟的特点。
（C）
A.用机器语言解释实现程序移植B.灵活性大C.提高速度D.效率低
5.通道方式输入输出系统中，对优先级高的磁盘等高速设备，适合于连接（B）
A.字节多路通道B.选择通道C.数组多路通道D.字节及数组多路通道
6.计算机系统中主存一辅存存储层次或Cache一主存存储层次常用的替换算法是（B）
A.随机算法B.近期最少使用算法C.先进后出算法D.OPT算法
7.按照M·弗林对处理机并行性定义的分类原则，阵列机ILLIAC—IV是（B）
A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD
8.数据流计算机是指（B）
A.计算机运行由数据控制B.任何一条指令只要它所需要的数据可用时，即可执行
C.数据流水计算机D.单指令多数据计算机
9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15，用PM2-0互联函数时，第13号处理机与第____号处理机相联。
（A）
A.12B.9C.11D.5
10.流水线的技术指标不包括（A）
A.响应比B.吞吐率C.加速比D.效率
二、填空题（每空1分，共20分）
11.数据表示是指__机器硬件______直接识别和引用的__数据类型______。
12.多处理机的互连通常采用的四种形式为：
总线、环形互连、__交叉开关______或___多端口存储器_____。
13.解释是在低级机器级上用它的___一串语句_____或指令来仿真高级机器级上的一条指令或指令的功能，通过__高级机器语言程序______中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
14.就其本质而言，并行性包含着___同时性_____和___并发性_____的二重含义。
15.若一次重叠方式解释指令仍达不到___速度_____要求时，可用同时解释___多条指令_____的流水方法。
16.指令相关、____访存数____相关和__通用寄存器组______相关等局部相关都是由于机器要同时解释的多条指令之间出现了对同一主存单元或寄存器要求“先写后读”。
17.典型的互连网络是由许多开关单元和互连线路组成，互连通路的路径选择是通过置定开关单元的__工作状态______来控制，这种置定可以有___集中_____或分布两种控制策略。
18.归约机和数据流机一样，都是基于_数据流_____的计算机模型，只是它们所采用的__驱动方式____不一样。
19.I/O设备取得I/O总线后，所传送的数据总量，称为__数据宽度______；数据通路宽度是数据总线的_物理宽度_______。
20.信息在主存—辅存存储层次间的传送是由__辅助软硬设备______来实现；信息在Cache—主存层次间的传送则由___A辅助硬件_____来实现。
三、改错题（每小题2分，共10分）
每小题有三处划线，其中仅有一处有错误，请指出错误并改正。
若只指出错误不改正只给1分。
21.多处理机中，两个程序段之间若有
的数据相关，则
，但
。
（C错改为“在特殊情况下可以交换串行”）
22.设某机有32个处理器，
，
互联函数时，第11号处理器与
相联。
（C错改为“第13号处理器”）
23.中断响应就是允许其中
，转去对该请求进行预处理，如保存好
，
，准备运行。
（B错改为“断点及其现场”）
24.由于Cache存储器的地址变换和块替换算法是
的，则Cache存储器对系统程序员是
，Cache对处理机和主存间的信息交换是
。
（B错改为“透明的”）
25.分布系统以
为特征，用
替代虚拟处理机，其并行性是属于
。
（C错改为“同时性”）
四、简答题（每小题6分，共30分）
26.简述使用多处理机的目的。
27.简述脉动阵列结构的特点。
28.简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系。
29.为解决不同系统结构的机器之间的软件移植，通常采用何种途径?
并简述其过程。
30.简述传统控制流机与数据流机的区别。
五、应用题（共30分）
31.（8分）设向量A和B各有4个元素，要在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A·B=
。
其中1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。
又假设每个流水线所经过的时间均为△t，流水线输出可直接返回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略，
（1）求出流水线从开始流入到结果流出这段时间的实际吞吐率TP和效率η。
（2）在什么情况下，流水线的效率和实际吞吐率较高?
32.（10分）在采用描述符方法取操作数的方法中，可以将描述符按树形联结来描述多维数组。
请画图表示用描述符描述一个3×4的二维阵列的情况。
33.（12分）请分析如图所示的组相联地址变换的工作原理?
说明组相联映象与全相联映象和直接映象有何关系?
组相联映象有哪些主要优点?
32
全国2004年4月高等教育自学考试
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
1.就使用语言的角度而言，可将计算机系统看成是按功能划分的（ A ）组成的层次结构。
A.多个机器级B.多个软件级C.微程序级D.多个系统
2.依据MichaelJ.Flynn提出的按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类，阵列机ILLIAIV属于（ B ）
A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD
3.静态数据流计算机的显著特点是（ A ）
A.数据令牌没加标号B.数据令牌带上标号
C.其同步由匹配部件实现D.同步由门（Latch）寄存器来实现
4.VonNenmann型计算机不具有的特点是（ C ）
A.在程序计数器集中控制下B.以控制流方式工作
C.以数据流驱动D.指令是顺序执行的
5.多处理机的互连方式采用总线形式的优点是（ A ）
A.硬件成本低且简单B.适用于处理机机数较多的场合
C.有很高的潜在通信速率D.不便于改变系统硬件设置
6.在23×23Delta网络中需要2×2交叉开关模块个数为（ B ）
A.6B.12C.24D.64
7.设16个处理器编号分别为0，1，3，…，15用Cube3互连函数时，第10号处理机与第（ D ）号处理机相连。
A.11B.8C.14D.2
8.解释指令的流水线方式中，同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作称为（ D ）
A.单功能流水线B.部件级流水线C.线性流水线D.静态流水线
9.位片处理是指计算机采用（ C ）方式对数据进行处理。
A.字串位串B.字串位并C.字并位串D.字并位并
10.松散耦合的机器之间实现互联的方式是通过（ C ）
A.中间存储介质相互通信B.共享主存储器
C.文件或数据集合一级进行相互通信D.指令级并行相互通信
二、填空题（本大题共10小题，每空1分，共20分）
11.通用寄存器型机器对堆栈数据结构实现的支持是较差的，它表现为堆栈操作用的__机器指令数少_________，堆栈置于___存储器内________，访问堆栈的速度低。
12.MISD系统结构是指有n个处理单元，按___n条不同________指令的要求，对同一个数据流及其中间结果进行不同处理，一个处理单元的___输出________作为另一个处理单元的输入。
13.总线仲裁算法有：
___静态优先级________算法、___固定时间片________算法、动态优先级算法和先来先服务算法。
14.从计算机系统中处理数据的并行性来看，并行性等级从高到低可分为全并行、___位串字并________、位并字串、___位串字串________。
15.流水线单处理机的性能改进主要通过如何对指令或操作流水功能部件进行分离和____细分_______，以及平衡好它们之间的___频带________。
16.按流水处理的级别可分为__部件级_________、处理机级和____系统级_______。
17.造成流水线断流除了编译形成的___目的程序________不能发挥流水结构的作用，或存储系统供不上为连续流动所需的指令和操作数以外，还因出现了__相关和中断_________。
18.解决重叠方式相关处理的两种基本方法是___推后分析k+1________和设置__相关专用通路_________。
19.依据机器内部对函数表达式所用存储方式的不同，把归约方式分成___串归约________和____图归约_____两类。
20.输入输出系统中，I/O处理机方式，又可分为___通道________方式和___外围处理机________方式两种。
三、改错题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）
21.在利用Huffman算法构造Huffman树的过程中，先将所研究的指令按使用频度
由小到大排序，每次选择其中最大的二个频度合并成一个频度做为它们二者之和的新结点。
ABC
（B错，改为“最小”）
22.若计算机系统的体系结构和硬件设计使编写程序时需要了解系统的结构细节，则
AB
对程序设计而言，该计算机系统有透明性。
C
（B错，改为“不需要”）
23.在流水线系统结构中，取指分析和执行三部分是顺序进行的。
ABC
（C错，改为“重叠进行的”）
24.网络的拓扑结构指的是互连网入端可以实现连接的模式。
ABC
（B错，改为“互联网络入、出端”）
25.模m的并行主存系统中，主存实际频宽，能随模m值增大而线性提高。
ABC
（B错，改为“不一定随模m”）
四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
26.设计RISC应遵循哪些原则？
27.机群系统与传统的并行处理系统相比有哪些明显的优点？
28.简述指令的顺序解释方式的优缺点。
29.简述统一高级语言的出发点、难点和发展前景。
30.虚拟存贮器为什么必须要替换算法？
它解决什么问题？
五、综合应用题（本大题共30分）
31.（10分）设某机阶值p为6位，尾数m是48位，阶符和数符不在其内，当尾数分别以2为基时，在非负阶、正尾数、规格化数情况下，求出其最大阶、阶的个数，最小尾数值、最大尾数值，可表示的最小数和最大数及可表示的规格化数的总个数。
32.（8分）顺序方式和重叠方式的各自定义和特点是什么？
重叠方式如何解决流水线相关处理的。
33.（12分）下图是页式虚拟存贮器的地址变换示意图，试问：
（1）为什么要增设快表？
（2）依据什么？
（3）按图示分析其工作过程？
图中：
U为用户标志，
为用户虚页号，nv为主存号，Nr、nr均为页内位移。
全国2004年7月高等教育自学考试
一、单项选择题
1.软件和固件的功能在逻辑上是（C）的。
Page2
A.固件优于软件B.不等价C.等价D.软件优于固件
2.（A）编写者看到的逻辑结构和功能能力就是计算机的外部特性。
A.操作系统B.汇编语言程序C.WindowsNTD.微程序
3.RISC计算机的指令系统集类型是（C）。
A.堆栈型B.累加器型C.寄存器—寄存器型D.寄存器-存储器型
4.主存储器的（A）要求属于外特性。
A.容量大小B.速度C.页面组织D.带宽
5.在采用延迟转移技术时，在以下几种调度方法中，效果最好的是哪一种方法?
（A）
A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中
C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中D.在延迟槽中填入NOP空操作指令
6.设8个处理器编号分别为0，1，2…，7用Cube2互联函数时，第5号处理机与第（A）号处理机相联。
A.1B.3C.4D.6
7.大型计算机和小型计算机的主要区别在于（A）。
A.大型机运行速度比小型机快得多B.大型机能够控制大量的外设
C.大型机具有图型终端和图形处理能力D.大型机的外存管理能力超过小型机
8.在以下总线标准中，哪一种总线具有与设备和主机无关的高级命令系统?
（C）
A.IDEB.ATC.SCSID.PCI
9.在以下输入输出控制器的管理方式中，外设的工作速度对计算机性能影响最小的是（D）。
A.程序控制轮询方式B.程序控制中断方式C.直接存储器访问方式D.I/O处理机方式
10.串行链接式总线的裁决算法是（B）。
A.固定时间片算法B.静态优先级算法C.动态优先级算法D.先来先服务算法
二、填空题（每空2分，共20分）
1.早期的冯·诺依曼计算机系统结构是以运算器为中心，而后期的冯·诺依曼计算机系统结构是以__存储器____为中心。
2.精简指令系统设计思想是简单的指令能执行得更快以及指令系统只由使用频度很高的指令组成。
3.虚拟机：
简单地说，一切用__编程语言（某一级语言）____的机器都称为虚拟机。
计算机系统按功能可分为多层次结构，传统机器级以上的所有机器都称为虚拟机。
4.用户CPU时间取决于三个特征：
__时钟周期时间长度____，每条指令所需时钟周期数CPI以及程序中总的指令数IN。
5.MIPS只适宜于评估标量机，不能用于评估向量机。
而__MFL
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