2019年4月高等教育自學(xué)考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)真題

2019年4月高等教育自學(xué)考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)真題(總分：100.00，做題時(shí)間：150分鐘)一、單項(xiàng)選擇題(總題數(shù)：10，分?jǐn)?shù)：10.00)1.用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)的方法稱為（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.編譯

B.仿真

√

C.翻譯

D.模擬解析：本題考查的是關(guān)于仿真的概念。2.從計(jì)算機(jī)信息加工的各個(gè)步驟和階段的角度來看，并行性等級最低的是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.處理器操作步驟并行

B.存儲器操作并行

√

C.處理器操作并行

D.指令、任務(wù)、作業(yè)并行解析：本題考查的是并行性的相關(guān)知識點(diǎn)。3.下列選項(xiàng)中屬于高級數(shù)據(jù)表示的是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.向量

√

B.定點(diǎn)數(shù)

C.邏輯數(shù)

D.字符串解析：本題考查的是高級數(shù)據(jù)表示的概念。4.浮點(diǎn)數(shù)表示中，當(dāng)階值位數(shù)一定時(shí)，不會受到尾數(shù)進(jìn)制影響的是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.精度

B.數(shù)符

√

C.范圍

D.離散程度解析：本題考查的是浮點(diǎn)數(shù)的內(nèi)容。5.下列屬于總線標(biāo)準(zhǔn)的是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.吞吐率

B.速率

C.流量

D.電氣

√解析：本題考查的是總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的知識點(diǎn)。6.浮點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)使用的階基rp=2，階值位數(shù)p=2，尾數(shù)位數(shù)m=4，尾數(shù)基值rm=2時(shí)，在非負(fù)階正尾數(shù)、規(guī)格化的情況下可表示的最小尾數(shù)是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.1/2

√

B.1/4

C.1/8

D.1/16解析：本題考查的是浮點(diǎn)數(shù)各種特性參數(shù)的一般式。7.總線按在系統(tǒng)中的位置分的級別數(shù)為（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.3級

√

B.4級

C.5級

D.6級解析：本題考查的是總線分類的概念。總線按在系統(tǒng)中的位置分芯片級(CPU芯片內(nèi)的總線)、板級(連接插件板內(nèi)的各個(gè)組件，也稱局部總線或內(nèi)部總線)和系統(tǒng)級(系統(tǒng)間或主機(jī)與/O接]或設(shè)備之間的總線)等3級。8.Cache存儲器是為了解決主存滿足不了要求的性能指標(biāo)是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.容量

B.價(jià)格

C.字長

D.速度

√解析：本題考查的是Cache的工作原理。高速緩沖(Cache)存儲器是為彌補(bǔ)主存速度的不足，在處理機(jī)和主存之間設(shè)置一個(gè)高速、小容量的Cache，構(gòu)成Cache主存存儲層次，使之從CPU角度來看，速度接近于Cache，容量卻是主存的。9.編號為0，1，…，15的16個(gè)處理器，當(dāng)互連網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為Cube3時(shí)，13號處理器連接到的處理器的號數(shù)是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.3

B.4

C.5

√

D.6解析：本題考查的是互連網(wǎng)絡(luò)Cube3函數(shù)的應(yīng)用。10.通過通道互連實(shí)現(xiàn)通信，或通過消息傳送系統(tǒng)交換信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是（

）。

（分?jǐn)?shù)：1.00）

A.向量處理機(jī)

B.緊耦合多處理機(jī)

C.松耦合多處理機(jī)

√

D.標(biāo)量處理機(jī)解析：本題考查的是多處理機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)。多處理機(jī)有緊耦合和松耦合兩種不同的構(gòu)型。

緊耦合多處理機(jī)：是通過共享主存實(shí)現(xiàn)處理機(jī)間通信的，其通信速率受限于主存頻寬。

松耦合多處理機(jī)：松耦合多處理機(jī)中，每臺處理機(jī)都有一個(gè)容量較大的局部存儲器，用于存儲經(jīng)常用的指令和數(shù)據(jù)，以減少緊耦合系統(tǒng)中存在的訪主存沖突。二、填空題(總題數(shù)：10，分?jǐn)?shù)：20.00)11.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中________的定義及其上下的________分配。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：各級界面；功能(順序不能更改)）解析：本題考查的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各級界面的定義及其上下的功能分配。12.計(jì)算機(jī)組成著眼于機(jī)器內(nèi)部各事件的________與________、各部件的功能及各部件之間的聯(lián)系。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：排序方式；控制機(jī)構(gòu)(順序不能更改)）解析：本題考查的是計(jì)算機(jī)組成的概念。計(jì)算機(jī)組成著眼于機(jī)器內(nèi)部各事件的排序方式與控制機(jī)構(gòu)、各部件的功能及各部件之間的聯(lián)系。13.數(shù)據(jù)表示表現(xiàn)在它有對計(jì)算機(jī)硬件識別和引用類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的________和________。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：指令；運(yùn)算部件(順序不能更改)）解析：本題考查的是數(shù)據(jù)表示的概念。數(shù)據(jù)表示指的是能由計(jì)算機(jī)硬件識別和引|用的數(shù)據(jù)類型，表現(xiàn)在它有對這種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的指令和運(yùn)算部件。14.可表示的浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化數(shù)的總個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)是可表示________的個(gè)數(shù)與可表示________的個(gè)數(shù)的乘積。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：階；尾數(shù)）解析：本題考查的是浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化數(shù)的概念?？杀硎镜母↑c(diǎn)數(shù)規(guī)格化數(shù)的總個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)是可表示階的個(gè)數(shù)與可表示尾數(shù)的個(gè)數(shù)的乘積。15.指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括指令________和指令________的設(shè)計(jì)。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：功能；格式）解析：本題考查的是指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括指令的功能(操作類型、尋址方式和具體操作內(nèi)容)和指令格式的設(shè)計(jì)。16.指令系統(tǒng)的改進(jìn)是以________原有指令系統(tǒng)為前提的，通過增加少量________新指令代替常用指令串。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：不刪改；強(qiáng)功能(順序不能更改)）解析：本題考查的是指令系統(tǒng)改進(jìn)的知識點(diǎn)。指令系統(tǒng)的改進(jìn)是以不刪改原有指令系統(tǒng)為前提的，通過增加少量強(qiáng)功能新指令代替常用指令串。17.能并行讀出多個(gè)CPU字的單體多字、________和________的交叉訪問主存系統(tǒng)被稱為并行主存系統(tǒng)。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：多體單字；多體多字）解析：本題考查的是并行主存系統(tǒng)的概念。能并行讀出多個(gè)CPU字的單體多字和多體單字、多體多字的交叉訪問主存系統(tǒng)被稱為并行主存系統(tǒng)。18.信息在總線上的傳送方法基本，上可分為________和________兩種。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：同步；異步）解析：本題考查的是總線通信技術(shù)的概念。信息在總線上的傳送方法基本上可分為同步和異步兩種。19.按運(yùn)算基本對象，并行算法可分為________型和________型兩類。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：數(shù)值；非數(shù)值）解析：本題考查的是并行算法的定義。按運(yùn)算基本對象，并行算法可分為數(shù)值型和非數(shù)值型兩類。20.數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流方式中，數(shù)據(jù)令牌是一種表示某一________或________已準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志。

（分?jǐn)?shù)：2.00）填空項(xiàng)1:__________________

（正確答案：操作數(shù)；參數(shù)）解析：本題考查的是數(shù)據(jù)驅(qū)動的概念。數(shù)據(jù)令牌是種表示某一操作數(shù)或參數(shù)已準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志。三、簡答題(總題數(shù)：5，分?jǐn)?shù)：30.00)21.簡述設(shè)計(jì)RISC的基本原則。

（分?jǐn)?shù)：6.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)確定指令系統(tǒng)時(shí)，只選擇使用頻度很高的指令，再增加少量能有效支持操作系統(tǒng)、高級語言實(shí)現(xiàn)及其他功能的指令；

(2)減少指令系統(tǒng)所用尋址方式種類；

(3)讓所有指令都在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成；

(4)擴(kuò)大通用寄存器數(shù)，盡量減少訪存；

(5)大多數(shù)指令都用硬聯(lián)控制實(shí)現(xiàn)，少數(shù)指令用微程序?qū)崿F(xiàn)；

(6)通過精簡指令和優(yōu)化設(shè)計(jì)編譯程序，簡單、有效地支持高級語言。)解析：22.簡述數(shù)組多路通道的數(shù)據(jù)傳送方式原理。

（分?jǐn)?shù)：6.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)數(shù)組多路通道適合于連接多臺磁盤等高速設(shè)備。

(2)數(shù)組多路通道在每選擇好一臺設(shè)備后，要連續(xù)傳送完固定K個(gè)字節(jié)的成組數(shù)據(jù)后，才釋放總線。

(3)釋放總線后，通道再去選擇下一臺設(shè)備，再傳送該設(shè)備K個(gè)字節(jié)。

(4)以成組方式輪流交叉地為多臺高速設(shè)備服務(wù)。

(5)某臺設(shè)備要想傳送n個(gè)字節(jié)，就需要先后經(jīng)[n/K]次申請總線。

(6)通過精簡指令和優(yōu)化設(shè)計(jì)編譯程序，簡單、有效地支持高級語言。)解析：23.簡述總線控制的集中式獨(dú)立請求方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

（分?jǐn)?shù)：6.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)優(yōu)點(diǎn)：總線分配速度快；所有部件的總線請求同時(shí)送到總線控制器，不用查詢；控制器可以使用程序可控的預(yù)訂方式、自適應(yīng)方式、循環(huán)方式或它們的混合方式靈活確定下一個(gè)使用總線的部件；能方便地隔離失效部件的請求。

(2)缺點(diǎn)：控制線數(shù)量過大，為控制N個(gè)設(shè)備必須有2N+1根控制線；且總線控制器要復(fù)雜很多。)解析：24.簡述提高模m值，影響主存實(shí)際頻寬的因素及結(jié)果。

（分?jǐn)?shù)：6.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)對模m交叉，若都是順序取指，效率可提高到m倍；

(2)一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，效率會下降；轉(zhuǎn)移頻率越高，并行主存系統(tǒng)效率下降越大；

(3)數(shù)據(jù)的順序性比指令要差，實(shí)際的頻寬帶可能要低一些；

(4)工程實(shí)現(xiàn)上由于模m越大，存儲器數(shù)據(jù)總線越長，總線上并聯(lián)的負(fù)載越重，有時(shí)還不得不增加門的級數(shù)，會使傳輸延遲增加；

(5)因此提高模m值能提高主存系統(tǒng)的最大頻寬，但主存的實(shí)際頻寬并不隨m值增大而線性提高，實(shí)際效率并不像所希望的那么高。)解析：25.簡述歸約機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

（分?jǐn)?shù)：6.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)歸約機(jī)應(yīng)當(dāng)是面向函數(shù)式語言，或以函數(shù)式語言為機(jī)器語言的非Neumann型機(jī)器；

(2)具有大容量物理存儲器并采用大虛存容量的虛擬存儲器，具備高效的動態(tài)存儲分配和管理的軟、硬件支持；

(3)處理部分應(yīng)當(dāng)是一種有多個(gè)處理器或多個(gè)處理機(jī)并行的結(jié)構(gòu)形式；

(4)采用適合于函數(shù)式程序運(yùn)行的多處理器(機(jī))互連的結(jié)構(gòu)，最好采用樹形方式的互連結(jié)構(gòu)或多層次復(fù)合的互連結(jié)構(gòu)形式；

(5)盡量把運(yùn)行各種的結(jié)點(diǎn)機(jī)緊靠該進(jìn)程所需用的數(shù)據(jù)安排，并使運(yùn)行時(shí)需相互通信的進(jìn)程所占用的處理機(jī)也靠近，讓各處理機(jī)的負(fù)荷平衡。)解析：四、簡單應(yīng)用題(總題數(shù)：2，分?jǐn)?shù)：20.00)26.求向量D=A×(B+C)，各向量元素個(gè)數(shù)為N，參照CRAY-1方式分解為3條向量指令：①V3←存儲器；訪存取A送入V3寄存器②V2←V0+V1；B+C→K③V4←V2×V3；K×A→D當(dāng)采用下列3種工作方式時(shí)，各需多少拍才能得到全部結(jié)果?(1)①、②和③串行執(zhí)行；(2)①和②并行執(zhí)行后，再執(zhí)行③；(3)采用鏈接技術(shù)。

（分?jǐn)?shù)：10.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(CRAY-1為向量運(yùn)算提供了6個(gè)流水線單功能部件，浮點(diǎn)加的流水時(shí)間為6拍，浮點(diǎn)乘流水時(shí)間為7拍，存取數(shù)據(jù)用時(shí)為1拍。

)解析：27.考慮一個(gè)1000個(gè)字的程序，其訪問虛存的地址流為16、9、136、156、332、480、503、868、916、999。若頁面大小為200字，主存容量為400字，采用FIFO替換算法，請按訪存的各個(gè)時(shí)刻寫出其虛頁地址流，計(jì)算主存命中率。

（分?jǐn)?shù)：10.00）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(頁面大小為200字，主存容量為400字，可知實(shí)存頁數(shù)為2根據(jù)虛存的地址流，可得其虛頁地址流為：

0,1,0,0,1,2,2,4,4,4

采用FIFO替換算法替換時(shí)的實(shí)際裝入和替換過程如下表所示。

)解析：五、綜合應(yīng)用題(總題數(shù)：2，分?jǐn)?shù)：20.00)現(xiàn)設(shè)流水線由5段組成，段號k分別為1~5，任務(wù)經(jīng)過流水線總共需要9拍，其預(yù)約表如表所示。（分?jǐn)?shù)：10）(1).寫出延遲禁止表F、沖突向量C。（分?jǐn)?shù)：3）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(延遲禁止表F={1,4,5,8}。

沖突向量C=(10011001)。)解析：本題考查的是非線性流水線的調(diào)度。根據(jù)預(yù)約表可以很容易得出一個(gè)任務(wù)使用各段所需間隔的拍數(shù)(也稱為延遲)。例如，1段相隔8拍，2段相隔1、4和5拍三種。所以延遲禁止表F={1,4,5,8}?？梢杂靡粋€(gè)有N-1位的位向量來表示后續(xù)新任務(wù)間隔各種不同拍數(shù)送入流水線時(shí)，是否會發(fā)生功能段使用的沖突，稱此位向量為沖突向量C。(2).畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。（分?jǐn)?shù)：3）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下圖所示。

)解析：(3).求出最佳調(diào)度方案、最小平均延遲及流水線的最大吞吐率。（分?jǐn)?shù)：4）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(從狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可看出，