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计算机体系结构复习资料
模拟试题一
课程名称计算机系统结构 适用班级：
考试时间 120 分钟 班级 学号 姓名
题 号
一
二
三
四
五
六
成绩
满 分
20
10
8
10
32
20
100
得 分
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。
在每小题的四个备选答案中选出一个符合题意的，并将其前面的序号填在题后的括号内。
）
1.按Flynn分类法，处理机ILLIACIV属于（ ）。
①SISD ②SIMD ③MISD ④MIMD
2.设通道数据传送期选择一次设备的时间为TS，传送一个字节的时间为TD，则传送n个字节的选择通道，其极限流量等于（ ）。
①1/（TS+TD） ②1/（TS+n·TD） ③n/（TS+TD） ④n/（TS+n·TD）
3.对系统程序员不透明的应当是（ ）。
①Cache存储器 ②数据通路的宽度 ③指令缓冲寄存器 ④虚拟存储器
4.内页表是一个单值的地址映射表，映射地址是（ ）。
①从寄存器到主存 ②从主存到寄存器
③从物理地址到虚拟地址 ④从虚拟地址到物理地址
5.建立存储层次体系依据的原理是（ ）。
①性价比原理 ②总体成本原理 ③局部性原理 ④全局性原理
6.在Cache块替换算法中，下述哪种说法是错误的（ ）。
①直接映象产生块失效时，无需进行选择即可直接替换
②全相联映象产生块失效时，可使用随机算法
③组相联映象产生块失效时，也可使用随机算法
④全相联和组相联解决块失效时都不能采用随机算法
7.流水机器对全局性相关的处理不包括（ ）。
①设置相关专用通路 ②猜测法 ③提前形成条件码 ④加快短循环程序的执行
8.通过设置多条流水线，在同一个时钟周期内同时发射多条指令并产生多个结果的流水线称为（ ）。
①超标量流水线 ②超流水流水线 ③多流水线 ④超标量超流水流水线
9.16个处理器用单级互连网络互连，将9号处理器连到13号处理器，可用（ ）。
①Cube3 ②PM2+2 ③PM2-2 ④Shuffle
10.以下两条向量指令只能串行执行的是（ ）。
①V1<----存储器 ②V2<----V0+V1 ③V2<----V0+V1 ④V2<----V0+V1
V3<----V1+V2 V5<----V3*V4 V5<----V3+V4 V5<----V2*V3
二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。
把答案填在题中横线上。
）
1.计算机系统结构是计算机系统的软、硬件的分界面；计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的 。
2.开发并行性是为了并行处理，并行性有二重含义，即同时性和 性。
3.某选择通道连接4台外设，其数据传送速率分别为500KB/s、400KB/s、350KB/s、250KB/s，则此选择通道的实际最大流量为 KB/s。
4.Cache存储器更新主存的策略有二种，即写回法和 。
5.假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得的加速比为 。
6.解决通用寄存器相关的方法有两种，即推后相关单元的读和设置 。
7.若多功能流水线各功能段同时可按不同运算或功能联接工作，则称此流水线为 流水线。
8.在有8个处理器的混洗交换网络中，若要使第0号处理器与第7号处理器相连，需要经过2次混洗和 次交换。
9.向量的处理方式有三种，即：
横向处理方式、纵向处理方式和 处理方式。
10.多处理机有紧耦合和 两种基本构型。
三、名词解释（本大题共4小题，每小题2分，共8分）
1.RISC
2.实页冲突
3.流水线的效率
4.四功能交换开关
四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。
下列命题你认为正确的在题后括号内打“√”，错误的打“×”。
）
1.数据通路的宽度属于计算机组成设计的具体内容之一。
（ ）
2.多体交叉存储器对系统程序员是透明的。
（ ）
3.在虚拟存储器中，每道程序都有自己的内页表。
（ ）
4.采用组相联映象、LRU替换算法的“Cache-主存”存储层次，发现等效访问速度不高，若增大主存的容量，则一定可以提高等效访问速度。
（ ）
5.采用Huffman编码的操作码平均码长一定比扩展操作码的平均码长短。
（ ）
6.选择通道一般用于连接低速外设。
（ ）
7.FIFO替换算法属于堆栈型替换算法。
（ ）
8.动态流水线的实际吞吐率和设备利用率比静态流水线的高。
（ ）
9.多级混洗交换网络又称Omega网络。
（ ）
10.STARAN交换网络使用二功能交换单元，采用部分级控制。
（ ）
五、计算题（本大题共4小题，每小题8分，共32分）
1.用一台40MHZ处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下：
指令类型
指令数
时钟周期数
整数运算
45000
1
数据传送
32000
2
浮点
15000
2
控制传送
8000
2
求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。
2.某机有10条指令，其使用频度分别为0.01，0.15，0.12，0.07，0.08，0.13，0.15，0.03，0.17，0.09。
（1）求用等长操作码编码的平均码长； （2分）
（2）构造Huffman树； （2分）
（3）按Huffman树写出每条指令操作码的Huffman编码，并计算其平均码长；（4分）
3.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，其预约表如下所示，分别写出延迟禁止表、冲突向量，画出流水线的状态图，并求出最小平均延迟、流水线的调度方案。
若按此调度方案输入6个任务，求实际吞吐率TP。
4.在CRAY-1向量处理机上，Vi为向量寄存器，设向量长度均为32，所用浮点功能执行部件的执行时间分别为：
加法需6拍，乘法需7拍，从存储器读数需6拍，求倒数近似值需14拍，打入寄存器及启动功能部件（包括存储器）各需1拍。
问如下指令组中的哪些指令可以链接执行？
哪些可以并行执行？
计算指令组中全部指令执行完所需的拍数。
V0<---存储器
V2<---1/V1
V4<---V1+V2
V5<---V3*V4
六、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
1.假设在一个采用组相联映象的Cache存储器中，Cache的容量为1KB，要求Cache的每一块在一个主存周期内能从主存取得。
主存采用模32交叉，每个分体的宽度为64位，主存的总容量为4MB。
采用按地址访问存储器构成的相联目录表，实现主存地址到Cache地址的变换，并约定采用2个外相等比较电路。
（1）请设计主存地址格式和Cache地址格式，并标出各段的位数；
（2）若替换算法采用LRU算法，对于如下主存块地址流：
1、4、1、4、7、1、9、4、27、7，如主存中内容一开始未装入Cache中，请列出随时间变化Cache中各块的使用状况，求出此期间Cache的块命中率。
2.编号分别为0、1、2、……、7的8个处理器之间要求按下列配对通信：
（5、0），（4、1），（7、2），（6、3）。
试选择所用互连网络类型、控制方式，并画出该互连网络的拓扑结构和各级交换开关状态图。
《计算机系统结构》试卷参考答案
一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）
1.② 2.④ 3.④ 4.④ 5.③ 6.④ 7.① 8.① 9.② 10.③
二、填空题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）
1.物理实现 2.并发性
3.500 4.写直达法
5.3.57 6.相关专用通路
7.动态 8.3
9.纵横 10.松耦合
三、名词解释（本大题共4小题，每小题2分，共8分）
1.RISC----精简指令系统计算机。
2.实页冲突----指两个以上的虚页想要进入主存中同一个页面位置的现象。
3.流水线的效率----是指流水线的设备利用率。
4.四功能交换开关----具有直连、交换、上播和下播四种功能的交换开关称为四功能交换开关。
四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。
）
1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6.× 7.× 8.√ 9.√ 10.×
五、计算题（本大题共4小题，每小题8分，共32分）
1.
（1）有效CPI为：
1×0.45+2×0.32+2×0.15+2×0.08=1.55CPI
（2）MIPS速率为：
1/1.55×40=25.8MIPS
（3）程序的执行时间为:
100000×1.55/（40×106）=0.003875s=3875us
2.
（1）用等长操作码编码的平均码长为4位； （2分）
（2）构造Huffman树如下：
（根据Huffman树的构造情况得1--2分，此小题总共2分）
说明：
Huffman树的构造不唯一。
（3）按Huffman树写出每条指令操作码的Huffman编码为：
指令
使用频度
Huffman编码
I1
0.01
11111
I2
0.03
11110
I3
0.07
1110
I4
0.08
101
I5
0.09
100
I6
0.12
110
I7
0.13
011
I8
0.15
010
I9
0.17
001
I10
0.17
000
（Huffman编码占2分）
（说明：
Haffman编码根据Huffman树的构造不同，对应的编码也不相同）
Huffman编码的平均码长为：
（2分）
3.延迟禁止表F={1，3，4，8}； （1分）
冲突向量C=10001101； （1分）
流水线的状态图如下：
（共3分）
最小平均延迟为3.5拍； （1分）
调度方案为（2，5）； （1分）
实际吞吐率TP=6/（25拍）。
（1分）
4. 向量指令：
V0<----存储器
V2<----1/V1 可以并行执行 （2分）
向量指令：
V4<----V1+V2
V5<----V3*V4 可以链接执行 （2分）
计算指令组中全部向量指令所花的时间为：
六、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
1.
（说明：
主存地址格式中区号字段占1分，主存地址格式和Cache地址格式中的组号、块号、块内地址各占1分，共4分）
（2） （以下每一步为0.5分，共5分）
Cache的块命中率为：
H=4/10=0.4 （最后计算命中率占1分）
2.由处理器号所要求的配对传送关系转成处理器二进制编号的配对关系，分别为：
（5、0）是（101，000）
（4、1）是（100，001）
（7、2）是（111，010）
（6、3）是（110，011）
由以上可以看出，二进制编号为P2P1P0的处理器与的P2P1P0处理器配对交换数据。
因此选用互连网络的类型为：
多级立方体互连网络； （2分）
控制方式为：
级控制。
（2分）
该互连网络的拓扑结构和各级交换开关状态图如下：
（以上互连网络的网络拓扑结构每级占1分，共3分）
（每级的开关状态说明占1分，共3分）
说明：
每级的开关状态可直接标在交换开关上，也可用文字说明，均算正确。
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