计算机系统结构复习资料1

《计算机系统结构》复习资料

一、名词解释 1．计算机系统结构

2. 存储器带宽

3．云计算 4．缺页

5． 静态流水线

6．多核CPU

7．动态互连网络

8．动态流水线

1

二、选择题

1.对计算机系统结构，下列（）是透明的。 A.浮点数据表示 B.指令系统 C.访问方式保护 D.阵列运算部件

2. 假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段

微程序解释执行，则A称为（）。 A.仿真机 C.虚拟机

B.宿主机 D.目标机

3. 对汇编语言程序员，下列（）不是透明的。 A.中断字寄存器 B.乘法器 C.移位器

D.指令缓冲器

4. 在采用基准测试程序来测试评价机器的性能时，下列方法按照评价准

确性递增的顺序排列是（）。 （1）、实际的应用程序方法 （2）、核心程序方法

（3）、玩具基准测试程序（小测试程序） （4）、综合基准测试程序 A．（1）（2）（3）（4） C．（3）（4）（1）（2）

B.（2）（3）（4）（1） D.（4）（3）（2）（1）

5. 设主存和辅存的平均访问时间分别为10-6秒和10-2秒，若要使虚拟存储器的主存-辅存层平均时间达到10-4，问至少应保证主存访问命中率

为多少 ？

A）0.97 B）0.98 C）0.99 D）1 6. SIMD是指（） A.单指令流单数据流 C.多指令流单数据流

B.单指令流多数据流 D.多指令流多数据流

7. 下列那种存储设备不需要编址？ A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈

8. 按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于

（）级机器语言。 A.传统机器语言机器 C.汇编语言机器

B.操作系统机器 D.高级语言机器

9. 对输入输出系统的组织产生决定性影响的是哪些基本要求？ 1)异步性 2)同步性 3)分时性 4)实时性

2

5)设备相关性 6)设备无关性

C. 2,4,6

D. 1,3,5

A. 2,3,5 B. 1,4,6

10. 下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？ A.随机页面替换算法 B.先进先出替换算法

C.最久没有使用算法 D.最优替换算法

11. 为了提高向量处理机的性能，会采用一些特殊的技术，下面那一项不是提高向量处理机性能而采用的技术？ A.链接技术 B.向量递归技术 C.Cache缓存技术

D.稀疏矩阵的处理技术

12. 假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时间分别为?t、2?t和3?t，顺序执行n条指令至少需要花费的时间为： A.3n?t B.2n?t C.6n?t

D.n?t

13. 指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？ A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. huffman编码法 D. 以上编码都不是

14. 在早期冯〃诺依曼计算机特征中，机器以（）为中心。 A.存储器 B.输入输出设备 C.运算器

D.控制器

15. 按照Amdahl定律，假设将某系统的某一部件的处理速度加快到原来

的5倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的20%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高到原来的（）倍。 A.1/0.36 C.1/0.45

B.1/0.24 D.1/0.84

16.SISD是指（） A.单指令流单数据流 B.单指令流多数据流 C.多指令流单数据流 D.多指令流多数据流

17.对计算机系统结构，下列（）是透明的。 A.浮点数据表示 B.指令系统

C.访问方式保护

3

D.阵列运算部件

18.下列（）兼容方式对系列机来说是必须做到的。 A.向前兼容 B.向后兼容 C.向上兼容 D.向下兼容

19.假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时间分别为?t、2?t和3?t，顺序执行n条指令至少需要花费的时间为： A.3n?t B.2n?t C.6n?t

D.n?t

20. 一个二级虚拟存储器,CPU访问主存和辅存的平均时间分别为1μs和1ms.经实测,此虚存平均访问时间为100μs.下面那种方法不能够使得该平均值减小？ A.增加辅存的容量

B.采用较好的页面替换算法 C.增加主存的容量 D.选择合适的页面大小

21. 下述几个需要解决的问题中，那个是向量处理机所最需关心的？ A.计算机指令的优化技术

B.设计满足运算器带宽要求的存储器

C.如何提高存储器的利用率，增加存储器系统的容量 D.纵横处理方式的划分问题

22. RISC思想主要是基于什么样的目的？ A.减少指令的平均执行周期数 B.减少指令的复杂程度 C.减少硬件的复杂程度 D.便于编译器编写

23．一个二级虚拟存储器,CPU访问主存和辅存的平均时间分别为1μs和1ms.经实测,此虚存平均访问时间为100μs.下面那种方法不能够使得该平均值减小？

A） 选择合适的页面大小 B） 采用较好的页面替换算法 C） 增加主存的容量

D） 增加辅存的容量

24. 指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？

4

A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. huffman编码法 D. 以上编码都不是

25. x=-0.875×21，y=0.625×22,设尾数3位，符号位1位，阶码2位，阶符1位，通过补码运算求出z=x-y的二进制浮点规格化结果是 A.1011011 B.0111011 C.1001011 D.以上都不是

26．选择以下四个过程在通道工作过程中的正确顺序：

1）组织I/O操作

2）向CPU发中断请求 4）启动I/O通道

3）编制通道程序 A.1234 B.3412 C.4321 D.2314

27.早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：

A．数据表示范围小 B．单个需要的计算时钟周期多 C．编程困难 D．存储单元的利用率很低 28. 下图所示的时空图对应的处理机为： 指 令

I3 I2 I1 1 1 1 2 2 I6 I5 1 2 3 3 1 2 3 4 4

时钟周期

1 2 3 4 2 3 4 3 4 4 A. 标量处理机 B. 超标量处理机 C. 超流水处理机 D. 超标量超流水处理机 29. 软件和硬件在（ ）意义上市等效的。 A. 系统结构 B. 功能 C. 性能 D. 价格

5

30. 为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是（）。

A.该程序不应含有过多的I/O操作

B.该程序的大小不应该超过实际的内存容量 C.该程序应具有较好的局部性

D.该程序的指令相关不应过多

31.在计算机系统层次结构图中，下列四个级别机器由下到上应按（）排列： （1）、汇编语言机器 A.（2）（3）（4）（1）

（2）、微程序控制机器 （4）、操作系统机器 B.（2）（4）（3）（1）

（3）、传统机器语言机器

C.（3）（2）（1）（4） D.（1）（2）（3）（4） 32. 下列那种存储设备不需要编址？ A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 33. MIMD是指（） A.单指令流单数据流 C.多指令流单数据流

三. 计算题

1. 一条流水线连接图如下所示，画出100条指令连续通过该流水线的时

空图，并计算该流水线的加速比。（其中?t?1ns）

t=Δt

t=Δ3t

t=Δt

t=Δt

输入 S1 S2 S3 S4 输出

B.单指令流多数据流 D.多指令流多数据流

2. 主频为400MHz的微处理机，平均每条指令的执行时间为两个机器周

期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成，则当存储器为“零等待”时，

机器运行速度为多少MIPS。

3. 在下列不同类型的处理机上做向量运算：D=(A+B)*C，向量长度均为8，

每个周期的时间为10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。

1).SISD单处理机，有一个通用运算部件，每3个周期做完一次加法，或每4个周期做完一次乘法。

6

2).流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的3段，乘法经过其中的4段，每段的延迟时间均为一个周期。

3).向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用3段流水线，乘法器采用4段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。

4. 某计算机的Cache-主存层次采用组相联映象方式，块大小为128字节，Cache容量为64块，按4块分组,主存容量为4096块。那么主存地址共需几位？.

5. 假设一条指令的执行过程分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的时间分别为?t、?t和3?t。在下各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 1) 顺序执行方式。

2) “取指令”、“分析”和“执行”重叠。

6.试确定在下列3种计算机系统中，计算下列表达式所用时间

S???Ai?18i?Bi?

其中，加法需用30ns，乘法需用50ns。在SIMD和MIMD计算机中，数据由一个PE（计算单元）传送到另一个PE需要10ns，而在SISD计算机中数据传送时间可以忽略不计。在SIMD计算机中PE间以线性环方式互连（以单向方式传送数据）

1).具有一个通用PE的SISD计算机系统

2).具有一个加法器和一个乘法器的多功能部件的SISD计算机系统 3).具有8个PE的SIMD计算机系统

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7．在某个程序中，简单指令占80%,复杂指令占20%,在CISC机中简单指令执行需4个机器周期，复杂指令需要8个机器周期。在RISC机中简单指令执行需要1个周期，而复杂指令需要通过一串指令来实现,假定每条复杂指令平均需要14条简单指令。若该程序中需要执行的总的指令数为1,000,000, 一个机器周期时间是100ns,那么： 1).RISC机需执行的指令数多少？

2),CISC和RISC机的CPU时间分别是多少？ 3),RISC机对CISC机的加速比为多少？

《计算机系统结构》复习资料答案

一、名词解释

1．计算机系统结构

【答案】系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性，这里的程序设计者所看到的计算机属性是指为机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，是硬件子系统的概念性结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。 2. 存储器带宽 【答案】

存储器带宽为存储器在连续访问时的数据吞吐速率。带宽的单位通常是每秒钟传送的位数或字节数。 3．云计算

【答案】云计算是一种基于互联网的计算新方式，通过互联网上异构、自治的

服务为个人和企业用户提供按需即取的计算。 “云”同时也是对底层基础设施的一种抽象概念。

4．缺页 【答案】

缺页是指如果所需要的页面在PT（页表）中找不到，则报告缺页。缺页表

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示所访问的页面还没有装入主存储器中。 5． 静态流水线 【答案】

在同一时间内，多功能流水线中的各个功能段只能按照一种固定的方式连接，实现一种固定的功能。只有当按照这种连接方式工作的所有任务都流出流水线之后，多功能流水线才能重新连接，以实现其他功能。 6．多核CPU

【答案】多核CPU是将多个CPU核集成到单个芯片中，每个CPU核都是一个单独的处理器。每个CPU核可以有自己单独的Cache，也可以多个CPU核共享同一Cache。

7．动态互连网络

【答案】设置有源开关，可以根据需要借助控制信号对连接通路加以重新组合实现所要求通信模式的网络。 8．动态流水线

【答案】在同一时间内，多功能流水线的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。其中流水线中各个功能部件不能发生冲突。

二、选择题

1．D 2. D 3. A 4.D 5.C 6. B 7.D 8. A 9.D 10. D 11. D 12.C 13.C 14.C 15.D 16. A 17. D 18. B 19. C 20. A 21. B 22. A 23. D 24. C 25. A 26．D 27.D 28.D 29.B 30．C 31.A 32. D 33.D 三、计算题

1．

解：顺序执行的时间为T0＝6×100＝600ns

采用流水方式执行的时间为T1＝3×100＋6－1＝305ns 加速比S＝T0/T1=600/305=1.97

2．

空 间

1 1 1 1 2 2 2 3 ?? ?? n n n 2 3 3 ?? ?? n 3 0 1 2 3 4 5 6

时间(ns)

9

【答案】100 3. 解：

1)10ns×8×（3＋4）＝ 560ns，8次加法和8次乘法串行执行

2)10ns×（10＋11）＝ 210ns，流水线执行8次加法需要10个周期，流水线执行8次乘法需要11个周期 3)10ns×（7＋7）＝ 140ns，得到第1个结果需要7个周期，另外7个结果需要7个周期 4．

【答案】A（区号6+组号4+块号2+块内地址7） 5． 解：

1).顺序执行时每条指令用时=?t+?t+3?t=5?t，因此n条指令所需要的时间=5n*?t

2）第一条指令完成需要时间=?t+?t+3?t=5?t，由于一条指令的“取指令”和“分析”阶段和下一条指令的“执行”阶段重叠，因此，此后每3?t 完成一条指令，余下的n-1条指令用时(n-1)*3?t.因此n条指令所需要的时间=5?t+(n-1)*3?t=(3n+2)?t 6. 解：

1).30*8+50*7=590ns，

或者如果从初值1开始乘起，则为30*8+50*8=640 2).30*2+50*8=460ns

3).30+10+50+20+50+40+50=250ns 7． 解：

（1）3600000 （2）0.48s 0.36s （3）1.33

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