系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試題及答案..

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試卷（A）得分注：1、共100分，考試時(shí)間120分鐘。2、此試卷適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。單選題：（10分，每題1分）1、."啟動(dòng)I/O”指令是主要的輸入輸出指令，是屬于（ B ）A.目態(tài)指令B.管態(tài)指令C.目態(tài)、管態(tài)都能用的指令 D.編譯程序只能用的指令2、輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對(duì) （B ）是透明的A.操作系統(tǒng)程序員B.應(yīng)用程序員 C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員D.機(jī)器語言程序設(shè)計(jì)員3、全相聯(lián)地址映象是指（A）A.任何虛頁都可裝入主存中任何實(shí)頁的位置B.一個(gè)虛頁只裝進(jìn)固定的主存實(shí)頁位置C.組之間固定，組內(nèi)任何虛頁可裝入任何實(shí)頁位置D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入

2、4、（ C ） 屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A.各處理單元同時(shí)受一個(gè)控制單元的管理 B.各處理單元同時(shí)受同個(gè)控制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)系統(tǒng) D. 陣列處理機(jī)5、多處理機(jī)上兩個(gè)程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān)，則（ B ）A.可以并行執(zhí)行 B.不可能并行 C.任何情況均可交換串行D.必須并行執(zhí)行6、計(jì)算機(jī)使用的語言是（B）A.專屬軟件范疇，與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)無關(guān)B.分屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)層次C.屬于用以建立一個(gè)用戶的應(yīng)用環(huán)境D.屬于符號(hào)化的機(jī)器指令7、指令執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)異常引起的中斷是（ C ）A.輸入/輸出中斷B.機(jī)器校驗(yàn)中斷 C.程序性中斷 D.外部中斷8、塊沖突概率最高的 Cache

3、地址映象方式是（A ）A.直接 B .組相聯(lián) C .段相聯(lián) D .全相聯(lián)9、組相聯(lián)映象、LRU替換的Cache存儲(chǔ)器，不影響 Cache命中率的是（B ）A.增大塊的大小 B .增大主存容量 C .增大組的大小D .增加Cache中的塊數(shù)10、流水處理機(jī)對(duì)全局性相關(guān)的處理不包括（C）A.猜測(cè)法B.提前形成條件碼 C.加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D.設(shè)置相關(guān)專用通路得分評(píng)分人填空題:（20分，每題2分）1、數(shù)據(jù)通路寬度就是_數(shù)據(jù)總線上一次并行傳送的信息位數(shù)_。2、計(jì)算機(jī)仿真用 微程序 解釋，計(jì)算機(jī)模擬用 _機(jī)器語言解釋3、陣列處理機(jī)按存貯器的組成方式可分為兩種構(gòu)形,分別為：分布式存儲(chǔ)器和集中共享式。4、

4、按弗林的觀點(diǎn)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為 SISD、 SIMD、MISD和 MIMD 四大類5、浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法有：截?cái)喾?，舍入法，恒?法，查表舍入法 _06、流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過程拆分和瓶頸子過程并聯(lián)兩種。7、具有相同“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”（如指令系統(tǒng)相同）的計(jì)算機(jī)可以因?yàn)樗俣纫蟮纫蛩?的不同而采用 計(jì)算機(jī)組成 。8 .在非線性流水線機(jī)器中，可能發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)有：先讀后寫相關(guān)，寫寫相關(guān)和先寫后讀相關(guān)。8、互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路/包交換，SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用 線交換，多處理機(jī)常采用包 交換。9 、 Cache存儲(chǔ)器寫操作時(shí)，只寫入 Cache,僅當(dāng)需要塊替換時(shí)，

5、才將其寫回主 存，稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為_寫回法。得分評(píng)分人簡(jiǎn)答題：（40分，每題4分）1 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的是什么？軟、硬件之間的功能分配以及對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)界面的確定。2 .計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)有什么關(guān)系？計(jì)算機(jī)組成指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)關(guān)系密切，有人將它們和稱為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。3 .器件的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響？器件的發(fā)展改變了邏輯設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法。器件的發(fā)展也使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的“下移”速度加快。器件的發(fā)展還促進(jìn)了算法、語言和軟件的發(fā)展。4 .解決計(jì)算機(jī)主存與 CPU的速度差對(duì)機(jī)器性能的影響，可采用哪些解決方法？設(shè)置Cach

6、e,采用并行主存系統(tǒng)5 .簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)RISC結(jié)構(gòu)使用的基本技術(shù)。（1）按設(shè)計(jì)RISC的一般原則來設(shè)計(jì) （2）邏輯實(shí)現(xiàn)上采用硬聯(lián)和微程序相結(jié)合 （3）設(shè)置 大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口（4）指令用流水和延遲轉(zhuǎn)移 （5）采用Cache （6）優(yōu)化設(shè)計(jì)編譯系統(tǒng)6 .什么是軟件的可移植性 ？軟件不修改或只經(jīng)少量修改就可由一臺(tái)機(jī)器移植到另一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行7 .請(qǐng)解釋說明常用的 4種基本單級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò).立方體單級(jí)網(wǎng)絡(luò)，PM2I網(wǎng)絡(luò)，混洗交換單級(jí)網(wǎng)絡(luò)，蝶形單級(jí)網(wǎng)絡(luò)8 .什么是中斷響應(yīng)次序和處理次序？中斷響應(yīng)次序是在同時(shí)發(fā)生多個(gè)不同種類的中斷請(qǐng)求時(shí)，中斷響應(yīng)硬件中排隊(duì)器所決定的響應(yīng)次序.處理次序是各個(gè)中斷請(qǐng)求

7、實(shí)際被處理完畢的順序9 .請(qǐng)解釋存儲(chǔ)系統(tǒng)和存儲(chǔ)體系的區(qū)別.存儲(chǔ)系統(tǒng)是將多種不同工藝白存儲(chǔ)器組織在一起，但從邏輯上還不能成為一個(gè)整體而存儲(chǔ)體系就是從程序員角度來看，各種不同工藝的存儲(chǔ)器在邏輯上是一個(gè)整體.10 .請(qǐng)說明一次重疊中通用寄存器組相關(guān)的處理辦法處理辦法有推后讀和設(shè)置相關(guān)通路得分四計(jì)算題：(30分，每題6分)評(píng)分人1 .經(jīng)統(tǒng)計(jì)，某機(jī)器14條指令的使用頻率分別為：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。請(qǐng)分別求出用等長(zhǎng)碼，哈夫曼碼，只有兩種碼長(zhǎng)的擴(kuò)展操作碼的操作碼平均碼長(zhǎng)。

8、等長(zhǎng)碼碼長(zhǎng)為4位，哈夫曼碼平均碼長(zhǎng)為3. 3 8位，兩種碼長(zhǎng)的擴(kuò)展操作碼的操作碼平均碼長(zhǎng)為3. 4位2 .設(shè)有兩個(gè)向量 C和D,各有4個(gè)元素，在圖中的靜態(tài)雙功能流水線上工作。其中，1->2->3->5組成加法流水線，1->4->5組成乘法流水線。設(shè)每個(gè)流水線所經(jīng)過的時(shí)間均苴TP和時(shí)間A tTP=7/ (15At )為A t ,而且流水線的輸出結(jié)果可以直接返回到輸入或暫存于相應(yīng)的緩沖寄存器中, 延遲時(shí)間和功能切換所需要的時(shí)間都可以忽略不計(jì)。求：該流水線的實(shí)際吞吐率實(shí)際吞吐率3. 在一個(gè) 示。Y =32%5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng) 9拍才能完成一個(gè)任務(wù)，其預(yù)約表如下表所

9、(1)分別寫出延遲禁止表 F、初始沖突向量 C; (2)畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(3)求出 最小平均延遲、調(diào)度最佳方案。拍號(hào)行分別寫出延遲禁止表 F = 1, 5, 6, 8, 初始沖突向量 C = 1 0 1 1 0 0 0 1 ,流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖最小平均延遲：3.5拍調(diào)度最佳方案(3,4)4.如果設(shè)一個(gè)系統(tǒng)有四個(gè)中斷級(jí)，中斷響應(yīng)次序?yàn)?->2->3->4?，F(xiàn)要求中斷處理次序改為1->4->3->2, (1)請(qǐng)畫出中斷級(jí)屏蔽位表。(2)如果在運(yùn)行用戶程序的過程中同時(shí)發(fā)生了 1,2,3,4 級(jí)中斷，請(qǐng)畫出此程序運(yùn)行過程示意圖。(3)如果在運(yùn)行用戶程 序的過程中

10、同時(shí)發(fā)生了 2,3級(jí)中斷，而在3級(jí)中斷未處理完畢又發(fā)生了4級(jí)中斷,最后回到用戶程序時(shí)又同時(shí)發(fā)生了1,2級(jí)中斷，請(qǐng)畫出此程序運(yùn)行過程示意圖。(1)中斷處理 嚶序級(jí)別中研班扉帳也1領(lǐng)2級(jí)3轂*鍛弟】級(jí)000n第2組1Q11第3坡131第i級(jí)I0Q0(3 )(2)中斷維海程序中斷 請(qǐng)求用戶程守5.計(jì)算多級(jí)立方體互連網(wǎng)絡(luò)。見圖N=8多級(jí)立方體互連網(wǎng)絡(luò)，求當(dāng)輸入端級(jí)控制信號(hào)為S2S1S0=010時(shí)，輸入端為 0 1 2 3 4 5 6 7時(shí)，輸出端為： 23016745s0sis2計(jì)算機(jī)科學(xué)系計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末考試試卷（B卷）年級(jí)：專業(yè)： 班級(jí)：_ 學(xué)號(hào)：姓名：題號(hào)一二二四五總分簽名得分注：1、共100

11、分，考試時(shí)間120分鐘2、此試卷適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。得分單選題：（10分，每題1分）評(píng)分11、A.哈夫曼編碼12、.計(jì)算機(jī)中優(yōu)化使用的操作碼編碼方法是（ D ）B. ASCII 碼C. BCD 碼D. 擴(kuò)展操作碼對(duì)系統(tǒng)程序員不透明的應(yīng)當(dāng)是（B）A. Cache存儲(chǔ)器B.虛擬存儲(chǔ)器C.指令緩沖寄存器 D.數(shù)據(jù)通路寬度13、 全相聯(lián)地址映象是指（A）A.任何虛頁都可裝入主存中任何實(shí)頁的位置B.一個(gè)虛頁只裝進(jìn)固定的主存實(shí)頁位置C.組之間固定，組內(nèi)任何虛頁可裝入任何實(shí)頁位置D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入14、 （ C ） 屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A.各處理單元同時(shí)受一個(gè)控制單元的管理B.各

12、處理單元同時(shí)受同個(gè)控制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)D.陣列處理機(jī)15、 多處理機(jī)上兩個(gè)程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān)，則（ B ）A.可以并行執(zhí)行 B.不可能并行 C.任何情況均可交換串行D.必須并行執(zhí)行16、 系列機(jī)軟件必須保證（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，力爭(zhēng)向上兼容D.向后兼容，力爭(zhēng)向下兼容17、 指令執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)異常引起的中斷是（ C ）A.輸入/輸出中斷B.機(jī)器校驗(yàn)中斷 C.程序性中斷 D.外部中斷18、 在Cache存儲(chǔ)器中常用的地址映象方式是（ C ）A.全相聯(lián)映象 B .頁表法映象 C .組相聯(lián)映象 D .段頁表映象1

13、9、 組相聯(lián)映象、LRU替換的Cache存儲(chǔ)器，不影響 Cache命中率的是（B ）A.增大塊的大小 B .增大主存容量 C .增大組的大小 D .增加Cache中的塊數(shù)20、 流水處理機(jī)對(duì)全局性相關(guān)的處理不包括（D）A.猜測(cè)法B.提前形成條件碼 C.加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D.設(shè)置相關(guān)專用通路得分21、 數(shù)據(jù)寬度就是 I / O設(shè)備取得I / O總線后所傳送數(shù)據(jù)的總1 。22、 計(jì)算機(jī)仿真用 微程序 一解釋，計(jì)算機(jī)模擬用 機(jī)器語言解釋23、 固件就是 一 種具有軟件功能的硬件。13、14、 按弗林的觀點(diǎn)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為 SISDSIMD、MISD和 MIMD 四大類15、16、 浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的下

14、溢處理方法有：截?cái)喾?，舍入法，恒?法，查表舍入達(dá)。17、 實(shí)現(xiàn)軟件移植的基本技術(shù)有同一高級(jí)語言，采用系列機(jī)，模擬和仿真。18、 并行主存系統(tǒng)包括單體多字，多體單字和 多體多字交叉存儲(chǔ)蹌 。19、20、 在非線性流水線機(jī)器中，可能發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)有：先讀后寫相關(guān)，寫寫相關(guān) 和先寫后讀相關(guān)。21、22、 互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路 /包交換，SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用_線交換，多處理機(jī)常采用包交換。23、 Cache存儲(chǔ)器寫操作時(shí)，在寫入Cache的同時(shí)將其寫回主存， 稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為_寫直達(dá)法。得分評(píng)分人簡(jiǎn)答題：（40分，每題4分）5 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的是什么？軟

15、、硬件之間的功能分配以及對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)界面的確定。6 .計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要解決的問題是什么？在所希望能達(dá)到的性能和價(jià)格比的前提下，怎樣最佳、最合理地把各種設(shè)備和部件組織成為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。7 .舉例說明幾種指令級(jí)高度并行的超級(jí)處理機(jī)？超標(biāo)量處理機(jī)、超長(zhǎng)指令字處理機(jī)、超流水線處理機(jī) 、超標(biāo)量超流水線處理機(jī)8 .解決計(jì)算機(jī)主存與 CPU的速度差對(duì)機(jī)器性能的影響，可采用哪些解決方法？設(shè)置Cache,采用并行主存系統(tǒng)11 . CISC指令系統(tǒng)的含義？復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，即機(jī)器指令系統(tǒng)變得越來越龐雜，這就是所謂的CISC指令系統(tǒng)。12 .什么是軟件的可移植性 ？軟件不修改或只經(jīng)少量修改就

16、可由一臺(tái)機(jī)器移植到另一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行13 .請(qǐng)解釋說明常用的 4種基本單級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò).立方體單級(jí)網(wǎng)絡(luò)，PM2I網(wǎng)絡(luò)，混洗交換單級(jí)網(wǎng)絡(luò)，蝶形單級(jí)網(wǎng)絡(luò)14 .什么是并行性？只要在同一時(shí)刻或是在同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作，它們?cè)跁r(shí)間上能相互重疊，都體現(xiàn)了并行性。 15.請(qǐng)解釋存儲(chǔ)系統(tǒng)和存儲(chǔ)體系的區(qū)別.存儲(chǔ)系統(tǒng)是將多種不同工藝的存儲(chǔ)器組織在一起，但從邏輯上還不能成為一個(gè)整體.而存儲(chǔ)體系就是從程序員角度來看，各種不同工藝的存儲(chǔ)器在邏輯上是一個(gè)整體.16.請(qǐng)說明一次重疊中通用寄存器組相關(guān)的處理辦法處理辦法有推后讀和設(shè)置相關(guān)通路得分評(píng)分人四計(jì)算題：（30分，每題6分）1.設(shè)一臺(tái)模型機(jī)有

17、7條指令，其使用頻度為：指令指令I(lǐng)1使用頻度0.03|II40.05I20.03|I50.15I30.04|I60.3I I70.4使用頻度H=222 .設(shè)有兩個(gè)向量 C和D,各有4個(gè)元素，在圖中的靜態(tài)雙功能流水線上工作。其中， 1->2->3->5組成加法流水線，1->4->5組成乘法流水線。設(shè)每個(gè)流水線所經(jīng)過的時(shí)間均 為At,而且流水線的輸出結(jié)果可以直接返回到輸入或暫存于相應(yīng)的緩沖寄存器中，其延遲時(shí)間和功能切換所需要的時(shí)間都可以忽略不計(jì)。求：該流水線的實(shí)際吞吐率TP和效率Y）。時(shí)間A t=32%3 .在一個(gè)5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個(gè)任務(wù)，其預(yù)約表如下表所示。（1）分別寫出延遲禁止表 F、初始沖突向量 C; （2）畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；（3）求出 最小平均延遲、調(diào)度最佳方案。分別寫出延遲禁止表 F = 1, 5, 6, 8, 初始沖突向量 C = 1 0 1 1 0 0 0 1 ,流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖最小平均延遲：3.5拍調(diào)度最佳方案 （3 , 4 ）4 .若機(jī)器共有5級(jí)中斷，中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?一2一3一4一 5,現(xiàn)要求其實(shí)際的