计算机系统结构试题.docx
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计算机系统结构试题
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1.在计算机系统结构设计中，提高硬件功能实现的比例可（ ）
A.提高硬件利用率B.提高系统的运行速度
C.减少需要的存储器容量D.提高系统的性能价格比
2.当浮点数尾数的基rm=8，尾数长度m=6时，可表示的规格化最小正尾数的值是（ ）
A.1／64B.0.125
C.0.25D.0.5
3.RISC采用重叠寄存器窗口技术，可以减少（ ）
A.绝大多数指令的执行时间B.目标程序的指令条数
C.程序调用引起的访存次数D.CPU访存的访问周期
4.通道程序执行结束时引起的中断是（ ）
A.I／O中断B.访管中断
C.程序性中断D.外部中断
5.主存故障引起的中断是（ ）
A.I／O中断B.程序性中断
C.机器校验中断D.外部中断
6.与全相联映象相比，组相联映象的优点是（ ）
A.成本低B.块冲突概率低
C.命中率高D.主存利用率高
7.静态流水线是指（ ）
A.功能不能改变的流水线
B.各段之间的连接是固定不变的流水线
C.可同时执行多种功能的流水线
D.同时只能完成一种功能的多功能流水线
8.BSP计算机属于（ ）
A.SISD计算机B.SIMD计算机
C.MISD计算机D.MIMD计算机
9.下列关于任务粒度的描述，正确的是（ ）
A.任务粒度的大小，会显著影响多处理机的性能和效率 B.任务粒度小，并行度高，则性能和效率高
C.任务粒度大，辅助开销小，则性能和效率高 D.任务粒度与计算机系统的应用无关
10.下列关于归约机的描述，错误的是（ ）
A.归约机不是VonNeumann型计算机 B.归约机是以函数式语言为机器语言的计算机
C.归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求 D.归约机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性
全国2008年4月高等教育自学考试
计算机系统结构试题
课程代码：
02325
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.系统程序员不透明的应当是（ ）
A.Cache存储器B.虚拟存储器
C.指令缓冲寄存器D.系列机各档不同的数据通路宽度
2.“从中间开始”设计的“中间”目前多数在（ ）
A.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间
B.传统机器语言机器级与微程序机器级之间
C.微程序机器级与汇编语言机器级之间
D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间
3.计算机中优化使用的操作码编码方法是（ ）
A.哈夫曼编码B.ASCII码
C.BCD码D.扩展操作码
4.指令执行结果出现异常引起的中断是（ ）
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
5.以下不属于堆栈型替换算法的是（ ）
A.近期最少使用算法B.近期最久未用过算法
C.先进先出算法D.页面失效频率算法
6.以下与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（ ）
A.页地址流B.页面调度策略
C.主存的容量D.辅存的容量
7.以下说法不正确的是（ ）
A.线性流水线是单功能流水线B.动态流水线是多功能流水线
C.静态流水线是多功能流水线D.动态流水线只能是单功能流水线
8.流水处理机对全局性相关的处理不包括（ ）
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
9.拓扑结构用多级立方体网络，二功能交换单元，级控制方式，这种网络称为（ ）
A.Omega网络B.交换网络
C.间接二进制n方体网络D.数据变换网络
10.能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（ ）
A.SIMDB.MISD
C.MIMDD.SISD
二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11.多机系统的耦合度可以分为最低耦合、___________耦合和___________耦合。
12.开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有时间重叠、___________和___________。
13.自定义数据表示包括___________数据表示和___________两类。
14.系统效率是否提高是引入数据表示的一条重要原则，它表现在是否减少了实现的___________和所需的___________。
15.在满足通道设计流量不低于设备工作时的最大流量时，为使微观上不丢失设备信息，可以加设___________或动态提高响应的___________来弥补。
16.Cache存储器若采用全相联映象规则，则主存中___________块都可映象装入到Cache中___________块的位置上。
17.流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程___________和瓶颈子过程___________两种。
18.流水有部件级、处理机级、系统级等不同等级，多个处理机之间的流水属于___________级流水，也称___________流水。
19.不同的多级互连网络，在所用的___________、拓扑结构和___________上各有不同。
20.多处理机的互连形式一般有总线形式、环形互连形式、___________形式、多端口存储器形式和___________形式等几种。
三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
21.简述多处理机要解决的主要技术问题（至少写出6个）。
22.总线控制方式有哪三种?
各需要增加几根用于总线控制的控制线?
并说明每种方式优先级的灵活性。
23.实现软件移植的途径有哪些?
各受什么限制?
24.什么是全排列网络?
实现全排列网络有哪两种方法?
25.解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪三种解决方法?
四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
26.求向量D=A*（B+C）,各向量元素个数均为6，参照CRAY-1方式分解为3条向量指令：
①
←存储器{访存取A送入
寄存器组}
②
←
{B+C→K}
③
←
*
{K*A→D}
当采用下列2种方式工作时各需多少拍才能得到全部结果?
（1）①和②并行执行完后，再执行③；
（2）采用链接技术。
（注：
CRAY-1方式启动访存1拍，访存6拍，打入寄存器组1拍，加法6拍，乘7拍）
27.Cache-主存存储层次中，主存有0～7共8块，Cache为4块，采用组相联映象。
假设Cache已先后访问并预取进了主存的第5、1、3、7块，现访存地址流又为1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6时：
（1）画出用LRU替换算法，Cache内各块的实际替换过程图，并标出命中时刻，其中Cache分为两组。
（2）求出在此期间的Cache命中率。
五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
28.
（1）要将浮点数尾数下溢处理成K—1位结果，则ROM表的单元数和字长各是多少?
并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。
（2）若3位数，其最低位为下溢处理前的附加位，现将其下溢处理成2位结果，设计使下溢处理平均误差接近于零的ROM表，以表明地址单元与其内容的关系。
29.并行处理机有16个处理单元，若用STARAN网互连，
（1）画出4级立方体互连网络拓扑结构图；
（2）要实现2传给F，标出各级交换开关的状态。
全国2008年7月高等教育自学考试
计算机系统结构试题
课程代码：
02325
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．对机器语言程序员透明的是（）
A．条件码寄存器B．中断字寄存器
C．通用寄存器D．主存地址寄存器
2．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）
A．模拟B．仿真
C．用统一汇编语言D．用统一高级语言
3．变址寻址的主要作用是（）
A．支持程序的动态再定位B．支持访存地址的越界检查
C．支持向量、数组的运算寻址D．支持操作系统中的进程调度
4．数据通路出错引起的中断是（）
A．外部中断B．输入／输出中断
C．程序性中断D．机器校验中断
5．页式虚拟存储管理中，实页冲突概率最低的地址映象方式是（）
A．直接映象B．全相联映象
C．组相联映象D．段相联映象
6．组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是（）
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
7．下列关于标量流水机的说法不正确的是（）
A．没有向量数据表示B．不能对向量数据进行运算
C．可对标量数据进行流水处理D．可以对向量、数组进行运算
8．流水机器对全局性相关的处理不包括（）
A．猜测法B．加快和提前形成条件码
C．设置相关专用通路D．加快短循环程序的处理
9．16个处理器编号为0～15，采用PM2+3单级网络互连，与13号处理器相连的处理器号是（）
A．5B．7
C．11D．14
10．在共享主存的多处理机中，为减少访问主存冲突，采用的方式一般是（）
A．虚拟存储器B．共享Cache存储器
C．用高速单体主存系统D．并行多体交叉主存系统
二、填空题（本大题共12小题，每空1分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11．“中间”指的是层次结构中的软硬交界面，目前多数是在___________与___________之间。
12．仿真和模拟的主要区别在于采用不同的语言进行解释。
仿真采用___________解释，其解释程序在控制存储器中，而模拟采用机器语言程序解释，其解释程序在___________中。
13．寻址方式在指令中的两种指明方式是用___________中的某些位指明和___________的部分专门设置寻址方式位字段指明。
14．在满足性能及所用通信类型的情况下，总线线数可通过采用线的功能组合、___________和___________来减少。
15．段页式虚拟存储器的内部地址映象表机构有___________和___________两部分。
16．替换算法的确定主要看是否有高的___________，也看算法是否便于实现，辅助软硬件成本是否低。
17．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___________。
18．流水机器处理中断的关键不在于如何缩短流水线的___________时间，而是如何处理好___________现场的保存和恢复。
19．ILLIACIV8×8的阵列中，任意两个处理单元之间通信的最短距离不会超过__________。
20．多处理机机间互连一般有总线、环形互连、___________、___________和开关枢纽等几种形式。
21．多处理机是指两台以上的处理机，在操作系统控制下通过共享的___________或输入／输出子系统或高速___________进行通讯的计算机系统。
22．沿资源重复技术途径发展的同构型多处理机系统的典型结构代表是___________处理机。
三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
23．简述在设计主存系统时，计算机系统结构、计算机组成、计算机实现各需要考虑的问题。
24．简述设计RISC结构使用的基本技术。
25．简述在现代计算机系统中，应如何考虑中断现场硬件状态的保存并说明理由。
26．简述流水线瓶颈子过程的概念并举例说明消除流水线瓶颈子过程的两种方法。
27．简述多处理机应解决的技术问题。
（至少写出其中的3个）
四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
28．浮点数表示，阶基rp=2，除阶符之外的阶码位数P=2，尾数基值rm=2，除尾符外的尾数二进位位数m=4，计算非负阶、规格化、正尾数时，
（1）可表示数的最小值和最大值；
（2）可表示数的总个数。
29．画出0~7号共8个处理器的三级混洗交换网络，在该图上标出实现将6号处理器数据播送给0~4号，同时将3号处理器数据播送给其余3个处理器时的各有关交换开关的控制状态。
五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
30．在一个4段的流水线处理机上需经7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、流水线的最大吞吐率及其调度时的最佳方案。
时钟
段号
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
S1
√
√
√
S2
√
√
S3
√
s4
√
√
31．设某虚拟存储器上运行的程序含5个虚页，其页地址流依次为4，5，3，2，5，1，3，2，5，1，3。
用LRU替换。
（1）用堆栈对该页地址流模拟一次，画出此模拟过程，并标出实页数为3，4，5时的命中
情况。
（2）为获得最高的命中率，应分配给该程序几个实页?
最高命中率是多少?
全国2009年4月高等教育自学考试
计算机系统结构试题
课程代码：
02325
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。
请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.下列对系统程序员不透明的是（）
A.乘法器B.先行进位链
C.指令缓冲器D.条件码寄存器
2.“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在（）
A.微程序机器级与汇编语言机器级之间
B.操作系统机器级与汇编语言机器级之间
C.传统机器语言机器级与微程序机器级之间
D.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间
3.计算机中优化使用的操作码编码方法是（）
A.BCD码B.ASCⅡ码
C.扩展操作码D.哈夫曼编码
4.通道程序执行结束后引起的中断是（）
A.外中断B.I／O中断
C.程序性中断D.机器校验中断
5.下列说法正确的是（）
A.Cache容量一般不大，命中率不会很高
B.Cache本身速度很快，但地址变换速度很慢
C.Cache芯片速度一般比CPU的速度慢数十倍
D.Cache存贮器查映象表和访问物理Cache其间可以流水，使速度与CPU匹配
6.与虚拟存贮器的等效访问速度无关的是（）
A.页地址流B.页表法映象
C.段页表映象D.组相联映象
7.“一次重叠”中消除“指令相关”最好的方法是（）
A.不准修改指令B.设相关专用通路
C.推后分析下条指令D.推后执行下条指令
8.下列CRAY-1的两条向量指令的执行方式，叙述正确的是（）
V1←V2+V3
V4←V1*V5
A.有源Vi冲突，只能串行
B.没有源Vi冲突，可以交换执行顺序
C.没有功能部件冲突，有Vi冲突，但可以链接
D.没有功能部件冲突和源Vi冲突，可以并行
9.ILLIACIV是一种（）
A.多处理机B.阵列处理机
C.流水线处理机D.指令重叠处理机
10.在多处理机上，两个程序段既能顺序串行、交换串行，又能并行，则这两个程序段之间必须是（）
A.只有数据相关B.只有源数据相关
C.只有数据反相关D.只有数据输出相关
二、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11.器件的发展是系统结构和组成技术发展的关键因素。
同一型号机器一般是先用_______或现场片实现，等机器成熟取得用户信任后，再改用______________实现。
12.提高计算机系统并行性的主要技术途径有时间重叠、_______和______。
13.自定义数据表示又分为带_______表示和_______两类。
14.尽管中断响应次序由硬件排队器固定好，但中断实际处理完的次序是可以通过_______修改各中断级处理程序的_______位，而动态改变。
15.程序在空间上的局部性主要是因为程序通常是_______地存贮和_______执行。
16.页式虚拟存贮器把_______空间和_______空间都机械等分成相同大小的页面。
17.按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能联接流水，可把流水线分为_______流水线和_______流水线。
18.推后“分析k+1”和设置“_______”是解决重叠方式相关处理的两种基本方法。
前者是以_______为代价，使设备基本上不增加。
19.N个结点的PM2I单级网络的最短距离为_______。
20.在多处理机上，有效计算的执行时间E与处理机机间的通讯辅助开销时间C的比值较小时，任务宜采用_______粒度。
21.智能机是具有智能的高性能计算机，有三个重要的组成部分，分别为______、_______和智能接口处理机。
三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
22.设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现各应考虑的问题。
23.简述设计RISC的一般原则。
24.CPU写Cache时，会发生Cache与主存的对应内容不一致的现象，简述解决这个问题的两种方法及各需要增加什么开销。
25.简述在流水机器中全局性相关的概念及处理全局性相关的方法。
26.简述全排列网络的概念及实现全排列网络的两种方法。
四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
27.浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时，
（1）可表示的最小尾数值；
（2）可表示的最大值；
（3）可表示的尾数个数。
28.有一个虚拟存贮器，主存有0～3四页位置，程序有0～7八个虚页，采用全相联映象和FIFO替换算法。
给出如下程序页地址流；2，3，5，2，4，0，1，2，4，6。
（1）假设程序的2，3，5页已先后装入主存的第3、2、0页位置，请画出上述页地址流工作过程中，主存各页位置上所装程序各页页号的变化过程图，标出命中时刻。
（2）求出此期间虚存总的命中率H。
五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
29.在多处理机上求解
x=a（b+c（d+e））+f（g+h·1）
利用减少树高来尽可能加快运算速度。
（1）画出在3台处理机上并行运算的树形流程图。
（2）当p=3时，求运算级数Tp，单处理机串行级数T1，加速比SP和效率EP的值。
30.有一个3段的单功能非线性流水线，预约表如下表所示。
（1）写出冲突向量，画冲突向量状态转移图并确定最佳调度方案。
（2）按最佳调度方案输入5个任务，画出流水的时空图，求出此时的吞吐率和效率。
时钟
段号
t1
t2
t3
t4
S1
√
√
S2
√
√
S3
√
全国2009年7月高等教育自学考试
计算机系统结构试题
课程代码：
02325
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.机器语言程序员看到的机器属性是（）
A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成
C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现
2.数据表示的含义是（）
A.数据所采用的数制和码制B.数据类型
C.浮点数的表示方式D.硬件能直接识别的数据类型
3.RISC执行程序的速度优于CISC的原因是（）
A.RISC的指令系统的指令数较少
B.程序在RISC上编译的目标程序较短
C.RISC的指令平均周期数较少
D.RISC只允许Load指令和Store指令访存
4.在配有通道的计算机系统中，用户程序需要输出时，引起的中断是（）
A.访管中断B.I/O中断
C.程序性中断D.外部中断
5.能实现指令、程序、任务级并行的计算机系统属于（）
A.SISDB.SIMD
C.MISDD.MIMD
6.采用Cache存储器主要是为了（）
A.扩大存储系统的容量
B.提高存储系统的速度
C.扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度
D.便于程序的访存操作
7.指令流水线属于（）
A.操作流水线B.部件级流水线
C.处理机级流水线D.系统级流水线
8.下列不属于向量处理方式的是（）
A.横向处理B.纵向处理
C.分组纵横处理D.超标量处理
9.下列浮点数尾数的下溢处理方法，相对较好的是（）
A.舍入法B.截断法
C.恒置“1”法D.查表法
10.下列关于数据流计算机的描述，错误的是（）
A.数据流计算机不是VonNeumann型计算机
B.数据流计算机不保存数组
C.数据流计算机采用数据驱动，执行的操作取决于输入数据的可用性
D.数据流计算机采用需求驱动，执行的操作取决于对数据的需求
二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11.实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、___________和___________。
12.按指令中包含的地址码的个数来分，指令可分为一地址指令、二地址指令、___________和___________。
13.在可表示浮点数的正数区间，规格化浮点数的最大正数值由___________的最大正数值与___________的最大正数值组合而成。
14.在程序控制输入输出方式中，由___________执行___________程序来完成输入输出工作。
15.在通道型I/O系统中，I/O系统的最大流量是___________，I/O系统的实际流量是___________。
16.二级存储系统的等效访问速度接近于第一存储器访问速度的依据是程序的局部性，它包括___________和___________两个方面。
17.异步流动流水线会出现顺序流动流水线不可能发生的___________相关和___________相关。
18.根据存储器的组织形式，并行处理机有两种类型的基本结构，分别是___________和___________。
19.多处理机机间互连一般采用___________、___________、交叉开关形式和多端口存储器形式等。
20.在智能机中，___________、___________和智能接口处理机是必不可少的3个重要组成部分。
三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
21.简述计算机系统Flynn分类法的分类角度及类别，并说明各类别的特征。
22.简述脉动阵列结构的特点。
23.简述中断响应和中断处理的软硬件功能是怎样进
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