计算机系统结构自考2002-2012真题及答案 - 图文

计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2002年4月高等教育自学考试

一、单项选择题(每小题1分，共10分)在每小题的四个备答案中有一个正确的答案，将正确答案的序号写

在题干后的括号内)

1.计算机使用的语言是( B )

A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 2.动态数据流机最突出的特点是使( C )

A.数据流令牌无标号 B.需要程序记数器来实现 C.令牌带上标号 D.同步由门(Latch)寄存器来实现 3.多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则( B )

A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 4.多处理机的各自独立型操作系统( D )

A.要求管理程序不必是可再入的 B.适合于紧耦合多处理机 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5.输入输出系统硬件的功能对( B )是透明的。

A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 6.“启动I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于( B )

A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 7.全相联地址映象是指( A )

A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置

C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 8.( C )属于MIMD系统结构。

A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机 D.阵列处理机

9.设16个处理器编号分别为0，1，2，?，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第( D )号处理机相联。

A.11 B.8 C.14 D.2

10.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( A )

A.可获得高的吞吐率和效率 B.流水线的效率和吞吐率恶化 C.出现瓶颈 D.可靠性提高 二、填空题(每空1分，共20分)

11.标志符与每个数据相连，合存于__同一存储单元_____，用于描述单个数据的___类型特征____。

12.总线仲裁算法有：静态优先级算法、固定时间片算法、__动态优先级_____算法和___先来先服务____算法。

13.计算机仿真用___微程序____解释，计算机模拟用___机器语言____解释。

14.按弗林(Michael J.Flynn)的观点，计算机系统可分为单指令流单数据流、__单指令流多数据流_____、多指令流单数据流和___多指令流多数据流____四大类。

15.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出___空间代价____，其次，要处理好指令之间可能存在的__关联_____。

16.与重叠机器一样，流水机器在遇到___转移____指令，尤其是___条件转移____指令时，效率也会显著下降。

17.超长指令字(VLIW)结构是将___水平型微码____和__超标量处理_____两者相结合。

18.互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换，SIMD互连网络多采用___线路____交换，多处理机常采用___包____交换。

19.数据流机采用___数据驱动____，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则采用___需求驱动____，执行的操作序列取决于对数据的要求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。

20.输入输出系统包括输入输出设备、设备___控制器____及与输入输出操作有关的__软硬_____件。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

三、改错题(每小题2分，共10分)(下列每小题划线部分A、B、C中有一处错误，请先写出错处，并在括

号中写出正确文字)

21.对操作码进行优化编码时，在了解每种指令在程序中出现的概率后，使用Huffman算 A B

法构造Huffman树，这样获得的Huffman编码是唯一的。( C错 改为“不是唯一的” ) C

22.多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写2种相关，以交换数据为目的时，则必须并行执行，读写要完全同步，允许顺序串行和交换串行。( C错 改为“不允许顺序串行和交换串行” ) A B C

23.计算机仿真适合在两种结构差距大的机器间运用。( B错 改为“差距不大” ) A B C

24.主存空间数相关是相间隔的两条指令之间出现对主存同一单元要求先写而后读的关联。 A B C ( A错 改为“相邻” )

25.由于Cache存贮器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache存贮器对应用 A

程序员是透明的，而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。( A错 改为“硬件” ) B C 四、简答题(每小题6分，共30分) 26.简述标志符数据表示的主要优点。

27.简述设计RISC结构用了哪些基本技术?

28.设Pi和Pj程序段都是一条语句，且Pi在Pj之前执行，试举出Pi和Pj间存在3种可能的数据相关。 29.简述控制驱动的控制流方式的特点?

30.模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么? 五、应用题(共30分)

31.(12分)假设某模型机共有7条指令，7条指令I1—I7使用的频度分别为：0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。

(1)利用Huffman算法，构造Huffman树，并给出Huffman编码和平均码长。 （2)给出Huffman扩展码编码。

32.(10分)多级混洗交换网络是如何组成的？它与间接二进制n立方体网络有何差异?并画出N=8时的多级混洗交换网络图。 33.(8分)设向量A和B各有4个元素在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A·B=

?aibi，其

i?14中1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。若假定流水线的各段所经过的时间均为△t=2.5，流水线输出可直接送回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略。求出吞吐率和加速比。

参考答案：

四、简答题(每小题6分，共30分)

26.答：(1)简化了指令系统和程序设计；(2)简化了编译程序；(3)便于实现一致性校验；(4)能由硬件自动变换数据类型；(5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。

27.答：(1)按RISC一般原则设计；(2)逻辑实现用硬联和微程序结合；(3)用重叠寄存器窗口(4)指令用

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流水和延迟转移；(5)优化设计编译系统。

28.答：(1)若Pi的左部变量在Pj的右部变量集内，且Pi必须取出Pi运算的结果来作为操作数，则称

Pi“数据相关”于Pi。

(2)若Pj的左部变量在Pi的右部变量集内，且当Pi未取用其变量的值之前，是不允许被Pj所改变，

则称Pi“数据反相关”于Pj。

(3)若Pi的左部变量也是Pj的右部变量，且Pj存入其算得的值必须在Pi存入之后，则称Pj“数据

输出相关”于Pi。

29.答：控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递；指令的执行顺序隐含于控制流中，可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理，指令执行顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所支配。

30.答：模拟与仿真的主要区别在于解释用的语言。仿真是用微程序解释，其解释程序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。 五、应用题(共30分) 31.

表 操作码的Huffman码及扩展操作码的编码 指令 频度（Pi） 操作码使用 OP长度（Li） 利用Huffman概念Huffman编码 的扩展操作码 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 0．35 0．25 0.20 0.10 0.04 0.03 0.03 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 2 3 5 5 5 5 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 OP长度（Li） 2 2 2 4 4 4 4 n-132.多级混洗交换网络由n级相同的网络组成，每一级都包含一个全混拓扑和随后一列2个四功能交换单

元，采用单元控制方式。多级混洗交换网络与间接二进制n方体网络只有两点差别：前者数据流向的级号顺序n-1,n-2,?，1，0，用四功能交换单元，后者数据流向相反，其级号顺序0，1,?,n-1,用二功能交换单元。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

33．实际吞吐率为=

77??18.7% 15?t15?2.5 因顺序方式所需时间为4?3?t?3?4?t?24?t， 因此加速比SP=24?t/15?t=1.6

全国2003年4月高等教育自学考试

一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分)

1.字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，这( C )

A.不存在并行性 B.有较高的并行性 C.已经开始出现并行性 D.是最高一级的并行性

2.全局性相关的处理不包括( A )

A.采取顺序流动 B.猜测法 C.采取延迟转移 D.加快短循环程序的处理

3.用户高级语言源程序中出现的读写(I/O)语句，到读写操作全部完成，需要通过____共同完成。( D ) A.编译系统和操作系统 B.I/O总线、设备控制器和设备

C.操作系统和I/O设备硬件 D.编译系统、操作系统软件和I/O总线，设备控制器、设备硬件等 4._____不属于计算机模拟的特点。( C )

A.用机器语言解释实现程序移植 B.灵活性大 C.提高速度 D.效率低 5.通道方式输入输出系统中，对优先级高的磁盘等高速设备，适合于连接( B )

A.字节多路通道 B.选择通道 C.数组多路通道 D.字节及数组多路通道 6.计算机系统中主存一辅存存储层次或Cache一主存存储层次常用的替换算法是( B ) A.随机算法 B.近期最少使用算法 C.先进后出算法 D.OPT算法 7.按照M·弗林对处理机并行性定义的分类原则，阵列机ILLIAC—IV是( B ) A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 8.数据流计算机是指( B )

A.计算机运行由数据控制 B.任何一条指令只要它所需要的数据可用时，即可执行 C.数据流水计算机 D.单指令多数据计算机

9.设16个处理器编号分别为0，1，2，?，15，用PM2-0互联函数时，第13号处理机与第____号处理机相联。( A )

A.12 B.9 C.11 D.5

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

10.流水线的技术指标不包括( A )

A.响应比 B.吞吐率 C.加速比 D.效率 二、填空题（每空1分，共20分）

11.数据表示是指__机器硬件______直接识别和引用的__数据类型______。 12.多处理机的互连通常采用的四种形式为：总线、环形互连、__交叉开关______或___多端口存储器_____。 13.解释是在低级机器级上用它的___一串语句_____或指令来仿真高级机器级上的一条指令或指令的功能，通过__高级机器语言程序______中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。 14.就其本质而言，并行性包含着___同时性_____和___并发性_____的二重含义。

15.若一次重叠方式解释指令仍达不到___速度_____要求时，可用同时解释___多条指令_____的流水方法。 16.指令相关、____访存数____相关和__通用寄存器组______相关等局部相关都是由于机器要同时解释的多条指令之间出现了对同一主存单元或寄存器要求“先写后读”。 17.典型的互连网络是由许多开关单元和互连线路组成，互连通路的路径选择是通过置定开关单元的__工作状态______来控制，这种置定可以有___集中_____或分布两种控制策略。

18.归约机和数据流机一样，都是基于_数据流_____的计算机模型，只是它们所采用的__驱动方式____不一样。

19.I/O设备取得I/O总线后，所传送的数据总量，称为__数据宽度______；数据通路宽度是数据总线的_物理宽度_______。

20.信息在主存—辅存存储层次间的传送是由__辅助软硬设备______来实现；信息在Cache—主存层次间的传送则由___A辅助硬件_____来实现。 三、改错题(每小题2分，共10分)

每小题有三处划线，其中仅有一处有错误，请指出错误并改正。若只指出错误不改正只给1分。 21.多处理机中，两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则不能并行，但任何情况下可以交换串行。

ABC （ C错 改为“在特殊情况下可以交换串行” ）

22.设某机有32个处理器，其编号为0,1,?31，用Shuffle(Shuffle)互联函数时，第11号处理器与

AB（ C错 改为“第13号处理器” ） 第26号处理器相联。

C23.中断响应就是允许其中断CPU现行程序的运行，转去对该请求进行预处理，如保存好运算的数据结果，AB调出中断服务程序，准备运行。

C（ B错 改为“断点及其现场” ）

24.由于Cache存储器的地址变换和块替换算法是全硬件实现的，则Cache存储器对系统程序员是

A不透明的，Cache对处理机和主存间的信息交换是透明的。

BC（ B错 改为“透明的” ） 25.分布系统以分布为特征，用真实处理机替代虚拟处理机，其并行性是属于并发性。

ACB（ C错 改为“同时性” ）

四、简答题(每小题6分，共30分) 26.简述使用多处理机的目的。 27.简述脉动阵列结构的特点。

28.简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系。

29.为解决不同系统结构的机器之间的软件移植，通常采用何种途径?并简述其过程。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

30.简述传统控制流机与数据流机的区别。 五、应用题(共30分)

31.(8分)设向量A和B各有4个元素，要在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A·B=

?a?bii?1bi。

其中1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。又假设每个流水线所经过的时间均为△t，流水线输出可直接返回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略，(1)求出流水线从开始流入到结果流出这段时间的实际吞吐率TP和效率η。(2)在什么情况下，流水线的效率和实际吞吐率较高?

32.(10分)在采用描述符方法取操作数的方法中，可以将描述符按树形联结来描述多维数组。请画图表示用描述符描述一个3×4的二维阵列的情况。

33.(12分)请分析如图所示的组相联地址变换的工作原理?说明组相联映象与全相联映象和直接映象有何关系?组相联映象有哪些主要优点?

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2004年4月高等教育自学考试

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1.就使用语言的角度而言，可将计算机系统看成是按功能划分的（ A ）组成的层次结构。 A.多个机器级 B.多个软件级 C.微程序级 D. 多个系统

2.依据Michael J.Flynn提出的按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类，阵列机ILLIA IV属于（ B ） A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 3.静态数据流计算机的显著特点是（ A ） A.数据令牌没加标号 B.数据令牌带上标号

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C.其同步由匹配部件实现 D.同步由门（Latch）寄存器来实现 4.Von Nenmann型计算机不具有的特点是（ C ） A.在程序计数器集中控制下 B.以控制流方式工作 C.以数据流驱动 D.指令是顺序执行的 5.多处理机的互连方式采用总线形式的优点是（ A ） A.硬件成本低且简单 B.适用于处理机机数较多的场合 C.有很高的潜在通信速率 D.不便于改变系统硬件设置 6.在23×23Delta网络中需要2×2交叉开关模块个数为（ B ） A.6 B.12 C.24 D.64

7.设16个处理器编号分别为0，1，3，?，15用Cube3互连函数时，第10号处理机与第（ D ）号处理机相连。 A.11 B.8 C.14 D.2

8.解释指令的流水线方式中，同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作称为（ D ） A.单功能流水线 B.部件级流水线 C.线性流水线 D.静态流水线 9.位片处理是指计算机采用（ C ）方式对数据进行处理。 A.字串位串 B.字串位并 C.字并位串 D.字并位并 10.松散耦合的机器之间实现互联的方式是通过（ C ） A.中间存储介质相互通信 B.共享主存储器 C.文件或数据集合一级进行相互通信 D.指令级并行相互通信 二、填空题（本大题共10小题，每空1分，共20分）

11.通用寄存器型机器对堆栈数据结构实现的支持是较差的，它表现为堆栈操作用的__机器指令数少_________，堆栈置于___存储器内________，访问堆栈的速度低。

12.MISD系统结构是指有n个处理单元，按___n条不同________指令的要求，对同一个数据流及其中间结果进行不同处理，一个处理单元的___输出________作为另一个处理单元的输入。

13.总线仲裁算法有：___静态优先级________算法、___固定时间片________算法、动态优先级算法和先来先服务算法。

14.从计算机系统中处理数据的并行性来看，并行性等级从高到低可分为全并行、___位串字并________、位并字串、___位串字串________。

15.流水线单处理机的性能改进主要通过如何对指令或操作流水功能部件进行分离和____细分_______，以及平衡好它们之间的___频带________。

16.按流水处理的级别可分为__部件级_________、处理机级和____系统级_______。

17.造成流水线断流除了编译形成的___目的程序________不能发挥流水结构的作用，或存储系统供不上为连续流动所需的指令和操作数以外，还因出现了__相关和中断_________。

18.解决重叠方式相关处理的两种基本方法是___推后分析k+1________和设置__相关专用通路_________。 19.依据机器内部对函数表达式所用存储方式的不同，把归约方式分成___串归约________和____图归约_____两类。

20.输入输出系统中，I/O处理机方式，又可分为___通道________方式和___外围处理机________方式两种。 三、改错题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）

21.在利用Huffman算法构造Huffman树的过程中，先将所研究的指令按使用频度 由小到大排序，每次选择其中最大的二个频度合并成一个频度做为它们二者之和的新结点。

A B C （ B错，改为“最小” ）

22.若计算机系统的体系结构和硬件设计使编写程序时需要了解系统的结构细节，则 A B

对程序设计而言，该计算机系统有透明性。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

（ ）

23.在流水线系统结构中，取指 分析和执行三部分是顺序进行的。

A B C

（ C错，改为“重叠进行的” ）

24.网络的拓扑结构指的是互连网入端可以实现连接的模式。

A B C

（ B错，改为“互联网络入、出端” ） 25.模m的并行主存系统中，主存实际频宽，能随模m值增大而线性提高。

A B C

（ B错，改为“不一定随模m” ） 四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 26.设计RISC应遵循哪些原则？

27.机群系统与传统的并行处理系统相比有哪些明显的优点？ 28.简述指令的顺序解释方式的优缺点。

29.简述统一高级语言的出发点、难点和发展前景。

30.虚拟存贮器为什么必须要替换算法？它解决什么问题？ 五、综合应用题（本大题共30分）

31.（10分）设某机阶值p为6位，尾数m是48位，阶符和数符不在其内，当尾数分别以2为基时，在非负阶、正尾数、规格化数情况下，求出其最大阶、阶的个数，最小尾数值、最大尾数值，可表示的最小数和最大数及可表示的规格化数的总个数。

32.（8分）顺序方式和重叠方式的各自定义和特点是什么？重叠方式如何解决流水线相关处理的。 33.（12分）下图是页式虚拟存贮器的地址变换示意图，试问： （1）为什么要增设快表？ （2）依据什么？

（3）按图示分析其工作过程？

C

B错，改为“不需要”

图中：U为用户标志，N?v为用户虚页号，nv为主存号，Nr、nr均为页内位移。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2004年7月高等教育自学考试

一、单项选择题

1.软件和固件的功能在逻辑上是( C )的。Page2 A.固件优于软件 B.不等价 C.等价 D.软件优于固件 2.( A )编写者看到的逻辑结构和功能能力就是计算机的外部特性。 A.操作系统 B.汇编语言程序 C.Windows NT D.微程序 3.RISC计算机的指令系统集类型是( C )。 A.堆栈型 B.累加器型 C.寄存器—寄存器型 D.寄存器-存储器型 4.主存储器的( A )要求属于外特性。 A.容量大小 B.速度 C.页面组织 D.带宽

5.在采用延迟转移技术时，在以下几种调度方法中，效果最好的是哪一种方法?( A )

A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中 B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中 C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中 D.在延迟槽中填入NOP空操作指令

6.设8个处理器编号分别为0，1，2?，7用Cube2互联函数时，第5号处理机与第( A )号处理机相联。 A.1 B.3 C.4 D.6

7.大型计算机和小型计算机的主要区别在于( A )。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

A.大型机运行速度比小型机快得多 B.大型机能够控制大量的外设

C.大型机具有图型终端和图形处理能力 D.大型机的外存管理能力超过小型机 8.在以下总线标准中，哪一种总线具有与设备和主机无关的高级命令系统?( C ) A.IDE B.AT C.SCSI D.PCI

9.在以下输入输出控制器的管理方式中，外设的工作速度对计算机性能影响最小的是( D )。 A.程序控制轮询方式 B.程序控制中断方式 C.直接存储器访问方式 D.I/O处理机方式 10.串行链接式总线的裁决算法是( B )。 A.固定时间片算法 B.静态优先级算法 C.动态优先级算法 D.先来先服务算法 二、填空题(每空2分，共20分)

1.早期的冯·诺依曼计算机系统结构是以运算器为中心，而后期的冯·诺依曼计算机系统结构是以__存储器____为中心。

2.精简指令系统设计思想是简单的指令能执行得更快以及指令系统只由 使用频度很高 的指令组成。 3.虚拟机：简单地说，一切用__编程语言（某一级语言）____的机器都称为虚拟机。计算机系统按功能可分为多层次结构，传统机器级以上的所有机器都称为虚拟机。

4.用户CPU时间取决于三个特征：__时钟周期时间长度____，每条指令所需时钟周期数CPI以及程序中总的指令数IN。

5.MIPS只适宜于评估标量机，不能用于评估向量机。而__MFLOPS____则比较适用于衡量向量机的性能。 6.基本数据类型一般包括__二进制位____及其位串、整数及自然数、实数(浮点数)、字符和布尔数等。 7.指令系统是指机器所具有的全部指令的集合，它反映了计算机所拥有的基本功能。它是___机器语言___程序员所看到的机器的主要属性之一。

8.指令的__解释方式____一般分为顺序、重叠、流水三种。

9.最大吞吐率Tpmax：指流水线达到__稳定状态____后可获得的吞吐率。

10. 先进流水调度方法中，__动态调度____不需要借助软件来对指令进行调度，而是利用硬件重新安排指令的顺序来减少流水的停顿。 三、简答题(每小题4分，共20分)

1.简单说明Flynn教授提出的分类的方法。Page25

2.要使流水线具有良好的性能。必须设法使流水线能畅通流动，但是在流水过程中会出现几种相关(也就是冲突的意思)。请说出主要的相关。Page140

3.衡量流水线处理机的性能主要指标是什么? Page136~139 4.简要说出全局性相关的处理的4种常用方法。Page144~146 5.简要说出采用RISC结构后可以带来的好处。Page58 四、简单应用(每小题6分，共24分)

1.已知流水线的四个功能部件和流水时间，画出流水线时空图。

2.已知单功能流水线的预约表如下，求出初始状态冲突向量。

3.假设高速缓存Cache的工作速度为主存的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多高的加速比Sp? 4.设一个实验性的RISC计算机，它的各类指令的平均CPI(每条指令的时钟周期数)值如下：寄存器-寄存器型指令为1个时钟周期；取/存指令为1.4个时钟周期；条件转移指令当转移发生和转移不发生时，分别

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

为2个和1.5个时钟周期；无条件转移指令为1.2个时钟周期。假定有60%的条件转移指令为转移时发生，且若在某个典型测试程序中各类指令所占的比例为：ALU指令46%，取/存指令37%，条件转移指令16%，无条件转移指令1% 。试计算在执行该测试程序时，其平均的CPI值为多少? 五、综合应用(每小题8分，共16分)

1.设某流水计算机中，进行向量计算的相关功能部件及流水次序如下所示，画出多功能静态流水的时空图。

(a)流水线的功能段 (b)浮点加、减法运算时的联接 (c)定点乘法运算时的联接 2.在页式管理虚拟存储器中，假定各页面按以下的顺序请求访问： 12 14 2 34 56 23 14 56 12 12 并且在主存中只能容纳4个页面，列出使用先进先出替换算法时，每一个页面调度操作后的主存中的页面，并指出操作状态。答案写入下表。 调度顺序 访问页面 主 存 页 面 操作状态 1 12 12 2 14 12 3 2 12 4 34 12 5 56 56 6 23 56 7 14 56 8 56 56 9 12 56 10 12 56 全国2005年4月高等教育自学考试

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 1.计算机系列化的优点不包括( C ) ．

A.有利于计算机的升级换代 B.便于组成多机系统和网络

C.同一系列内的软件一定是向下兼容的 D.在使用共同系统软件的基础上解决程序的兼容性 2.计算机的结构与组成不包括( A ) ．

A.操作系统 B.硬联逻辑 C.微程序控制 D.所有硬件和固件的功能 3.在流水线系统结构中，取指令、执行等操作是( D ) A.顺序 B.转移 C.中断 D.重叠

4.重叠机器局部相关的处理方法有两类：推后后续指令对相关单元的读和( C )

A.异步流动 B.采用顺序流动 C.设置相关直接通路 D.调整指令流动的顺序 5.在选择通道方式中，优先级高的磁盘等中高速设备，进行输入输出传送时，适合于采用的数据宽度是( C ) A.定长块 B.单字节 C.可变长块 D.单字加可变长块 6.替换算法要解决的问题是( C )

A.用户的虚页如何与主存的实页对应

B.如何用主存的实页号替代多用户的虚页号

C.当页面失效，选择主存中哪个页作为被替换的页

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

D.新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户 7.下列不是数据流计算特点的是( A ) ．

A.设置状态 B.没有指令计数器 C.没有变量的概念 D.操作结果不产生副作用 8.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是( B )

A.舍入法 B.截断法 C.恒置“1”法 D.ROM查表法

9.字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，其并行等级( A )

A.不存在并行性 B.较高的并行性 C.最高一级的并行性 D.已经开始出现的并行性 10.设16个处理器编号分别为0，1，2，?，15，用Cube0互联函数时，与第13号处理器机联的处理器是( C ) A.5号 B.9号 C.12号 D.12号

二、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20分)

11.多处理机程序并行性既存在于__指令____内部，也存在于__指令____外部。

12.一般的说，虚拟机器不一定全部由__软件____实现，有些操作也可用___固件或硬件___实现。 13.就流水线计算机而言，主要是通过__时间重叠____，让多个部件在时间上交错重叠地并行执运算和处理，以实现__时间上的并行____。

14.主存空间数相关是指__相邻两条指令____之间出现对主存同一单元要求__先写后读____的关联。 15.为提高流水线的__最大____吞吐率，首先要找出__瓶颈____，然后设法消除它。 16.阵列处理机主要通过___资源重复___实现空间上的并行；多处理机主要通过___资源共享___实现时间和空间上的异步并行。

17.动态数据流计算机最主要的特点是让令牌带上__标记____，使得在任意给定的时刻，数据流程序图任一条弧上允许出现多个带不同___标记___的令牌。

18.中断响应就是允许其中断CPU___现行程序___运行，转去对该请求进行预处理，包括保存好__断点和现场____，调出有关处理该中断服务程序，准备运行。

19.设多体单字低位交叉的存贮器，单体容量为I的m个分体，其Mj的编址模式为m×i+j,其中i=0,1,?，I-1;j=___0,1,2,...,m-1___，如m=4,M2体对应二进制地址码最低二位的状态为___10___。

20.自定义数据表示包括标志符数据表示和__数据描述符____两类，标志符应由编绎程序建立，对__高级语言____程序透明，以减轻应用程序员的负担。 三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分) 21.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。 22.RISC存在不足表现在哪些方面?

23.简述SIMD系统的互连网络的设计目标。

24.CPU写Cache时，会发生Cache与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法?各需要增加什么开销?

25.简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。

四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 26.试分析通过何种方法可以解决通用寄存器组数相关的问题?

27.某机器有5级中断，中断响应次序为1→2→3→4→5，现要求中断处理次序为2→3→1→5→4。 (1) 设计各级中断处理程序的中断屏蔽位的状态，令“0”为开放，“1”为屏蔽。(见下表) 中断处理 程序级别 第1级 第2级 第3级 第4级 第5级 中断级屏蔽位 1级 2级 15

3级 4级 5级

计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

(2)若在运行用户程序时，同时发生1、3级中断请求，而在1级中断服务未完成时，又发生2、3、4、5级中断，请画出处理机执行程序的全过程示意图(标出交换PSW的时间)。 五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 28.有表达式：a(b+cd+efg+h)

在多处理机上，要求利用减少树高的方法加速运算。 (1)画出并行算法的树形流程图；

(2)确定处理机机数P、单台处理机顺序(串行)运算级数T1、P台处理机的运算级数Tp、加速比Sp和效率Ep各值。

29.某虚拟存储器共8个页面，每页为1024个字，实际主存为4K个字，采用页表法进行地址映象。映象表的内容如下表所示。 实页号 3 1 2 3 2 1 0 0 装入位 1 1 0 0 1 0 1 0 (1)求出会发生页面失效的全部虚页号；

(2)求出虚地址为：0，3728，1023，1024，7800，6800的主存实地址。

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全国2005年7月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）

1．对于挂有速度较低而优先级较高的设备总线，适合于采用的数据宽度是（ B ） A．定长块 B．单字节 C．可变长块 D．单字加定长块

2．计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是（ D ）

A．传统机器级 B．高级语言机器级 C．应用语言机器级 D．汇编语言机器级 3．以下属于计算机系统结构的是（ C ）

A．主存的逻辑设计 B．主存应选定何种器件

C．确定是否需要乘法指令D．确定是否要用专门的高速乘法器实现乘法指令 4．从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为四级（ A ） A．指令内部——指令之间——进程之间——程序之间 B．指令之间——指令内部——进程之间——程序之间 C．进程之间——指令之间——指令内部——程序之间

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D．程序之间——进程之间——指令之间——指令内部 5．以下不是设计RISC的原则的是（ B ） ．

A．指令多用硬联控制实现 B．指令条数多，通常超过100条 C．指令寻址方式一般不超过两种 D．所有指令都在一个机器周期内完成 6．当采用异步流水时，不可能出现（ A ） ．

A．读读相关 B．写写相关C．先读后写相关 D．先写后读相关

7．8个处理器编号为0—7，当采用PM2+1单级网络互连时，与3号处理器相连的处理器号是（ D ） A．2 B．3 C．4 D．5 8．以下不属于多处理机操作系统类型的是（ A ） ．A．DOS操作系统 B．主从型操作系统 C．浮动型操作系统 D．各自独立型操作系统 9．以下不是脉动计算机的特点的是（ A ） ．

A．没有指令计数器 B．脉动阵列中所有PE能同时运算 C．结构简单、规整、适合用超大规模集成电路实现 D．与特定计算任务和算法密切相关，具有某种专用性

10．位片串字并，是指同对许多字的同一位（称位片）进行处理，这里（ D ）

A．不存在并行性 B．有较高的并行性 C．最高一级的并行性 D．已经开始进入并行处理领域 二、填空题（本大题共13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．系列机中向上兼容指的是按某档机器编制的软件，不加修改就能运行于比它 高 档的机器上。同一系列内的软件一般应做到 向上和向后 兼容。

12．实现软件移植的基本技术有统一高级语言、采用系列机、 模拟 和 仿真 。 13．多机系统的耦合度可以分为最低耦合、松散耦合和 紧密 耦合。Page23

14．引入数据表示的两条基本原则是：一是看系统的 效率 最否提高，二看数据表示的通用性和 利用 率是否提高。

15．存储器频宽Bm是指存储器可提供的 数据传送速率 。

16．中断系统软硬件功能分配实质是中断 响应 硬件和中断 处理程序 软件的功能分配。

17．虚拟存储器按映象算法不同，存储管理方式有段式、页式和 段页 等三种方法。

18．主存命中率受页地址流，页面调度策略， 页面大小 ， D 和分配给程序的页数（主存容量）等因素影响。

19．多处理机可以有同构型、异构型和 分布型 型三种。

20．并行（阵列）处理机主要实现的是 操作级并行 。

21．流水有部件、处理机、系统等不同等级，多个处理机之间的流水属 系统 级流水。 22．为了解决CPU写Cache时发生的Cache与主存的对应复本内容不一致，可以用 写回 法和 写直达 法，解决此问题。

23．衡量流水线性能的主要指标是流水线 吞吐率 和流水线 效率 。 三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 24．简述RISC结构所采用的基本技术。Page55~58 25．比较段式存储管理和页式存储管理的优缺点。

答：段式存储管理优点：支持了程序的模块化设计和并行编程的要求，缩短了程序的编制时间；各程序段的修改相互不会影响；便于多道程序共享主存中的某些段，从而可不必将它们在物理主存中重复存放；便于按逻辑意义实现存储器的访问方式保护。缺点：段表太大，其地址字段和段长字段都太长，查表进行地址变换的速度太慢；对主存各区域的存储管理十分麻烦；存储器内部的段零头浪费大，有时难以利用。

页式存储管理优点：所用映像表的硬件量少；地址变换的速度快；主存页内零头浪费小；主存空间的分配

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

和管理简便。缺点：不支持模块化程序设计和并行编程；程序修改不利；程序页面不能被多个程序所共享；页面是机械的分割；不能准确按逻辑意义进行访问方式保护。 26．简述重叠方式可能出现的几种相关和常用解决方法。Page127~131

27．计算机系统“由中间开始”设计，其“中间”指的是什么地方？这样设计的好处是什么？（见2005年4月题）

28．并行主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？指令流与数据流完全随机时，主存实际频宽与模块数m有什么关系？

答：并行主存系统的实际频宽随模数m的增加会提高，但不是线性增加，随模数m增大，其实际频宽的增量越来越小。这是因为程序中的指令和数据并不是完全顺序放置和被访问的。程序会有转移，数据分布有一定的随机性。如果指令流和数据流是完全随机的，主存的实际频宽将随m的增大，大致成平方根关系增大。

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 29．设中断级屏蔽位“1”对应开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下表：

中断处理 程序级别 1 2 3 4 中断级屏蔽位 1 0 1 1 1 2 0 0 0 0 3 0 1 0 1 4 0 1 0 0 （1）当中断响应次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么？

（2）如果想把中断处理顺序改为1→4→3→2，如何改变中断级屏蔽位？

30．设指令由取指、分析、执行三个子部件组成。每个子部件经过时间为Δt，连续执行12条指令。请分别画出在常规标量流水处理机及度m均为4的超标量处理机上工作的时空图。并计算超标量处理机对常规标量流水处理机的加速比Sp。

五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

31.经统计,某机14条指令的使用频度分别为: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。分别求出用等长码，Huffman码、只有两种码长的扩展操作码等3种编码方式的操作码平均码长。 32．在多处理机上求解 x=a(b+c(d+e))+f(g+h·e)

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）求p=3时，运算级数Tp，单处理机串行级数T1，加速比Sp和效率Ep的值。

全国2006年4月高等教育自学考试

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 1．对系统程序员不透明的应当是( A ) ．

A．虚拟寄存器 B．Cache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．在计算机系统设计中，比较好的方法是( D )

A．从上向下设计 B．从下向上设计C．从两头向中间设计 D．从中间开始向上、向下设计 3．程序员编写程序时使用的地址是( C )

A．有效地址 B．主存地址 C．逻辑地址 D．辅存实地址

4．浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾 数数值为( D )

A．1／2 B．15／16 C．1／256 D．255／256

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

21.归约机和数据流机都是基于数据流的计算模型，只是采用的驱动方式不同，数据流机是 采用______数据驱动______，归约机则是____需求驱动______。 三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分) 22.简述堆栈机器(堆栈数据表示)的特点。Page32

23.简述虚拟存储管理方式中段式存储管理的优缺点。见2005年7月

24.简述流水线瓶颈子过程的概念。假设有一个3段的指令流水线如题24图所示，画图说明消除流水线瓶颈子过程的两种方法。Page136-137

25.简述多处理机的操作系统中主从型操作系统的优缺点和适用场合。Page203 26.简述超标量处理机的工作方式和特点。Page154

四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

27.浮点数系统使用的阶基rp=2，阶值位数p=3，尾数基值rm=8，以rm为基的尾数位数m′=2，计算在非负阶、正尾数、规格化情况下的最小尾数值、最大尾数值、最大阶值、可表示数的最小值和最大值及可表示的数的个数。

28.编号为0~7的8个处理器，采用单级立方体互连网络互连， (1)写出所有各种单级立方体互连函数的表达式； (2)计算与5号处理器直接相连的处理器。

五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 29.设中断级屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如题29表所示：

题29表 中断处理程序级别 第1级 第2级 第3级 第4级 中断级屏蔽位 1级 0 1 1 1 2级 0 0 0 1 3级 0 1 0 1 4级 0 0 0 0 (1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么? (2)如果所有的中断处理都各需5个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。当机器正在运行用户程序时，同时发生第2、3级中断请求，经过3个单位时间，又同时发生第l、4级中断请求，请画出程序运行过程示意图。

30.某虚拟存储器共有6个页面，每页为512个字，实际主存为4个页，采用页表法进行地址映象，映象表的内容如题30—l表所示。

题30—1表 实页号 2 1 3 1 0 3 装入位 1 1 0 0 1 1 (1)列出会发生页面失效的全部虚页号； (2)按题30一2表第一列的虚地址计算、填写表中其它各项内容。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

题30—2表

虚地址 100 1600 600 1024 2600 2048 虚页号 页内位移 装入位 实页号 页内位移 实地址 2011年4月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） 1.下列属于计算机系统结构研究范畴的是( A )

A.指令系统的确定 B.可靠性技术 C.数据通路宽度 D.乘法器的物理实现 2.对机器语言程序员透明的是( D )

A.中断字寄存器 B.条件码寄存器 C.通用寄存器 D.乘法器

3.按弗林(Flynn)提出的计算机系统分类方法，阵列处理机属于( B ) A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD

4.下列四种浮点数尾数下溢处理方法中，平均误差可以调节的是( D ) A.截断法 B.舍入法 C.恒置“1”法 D.查表舍入法

5.非专用总线的总线控制方式采用集中式定时查询方式，若部件的数量N=8，则需要的控制线线数是( C ) （注：2??log2N?）

A.3 B.4 C.5 D.8

6.计算机系统中采用Cache存储器的主要目的是( B ) A.增大容量 B.提高速度 C.降低价格 D.既提高速度又降低价格 7.下列关于阵列处理机与流水线处理机特点的描述，不正确的是( B ) ．．．

A.阵列处理机利用并行性中的同时性，而流水线处理机利用的是时间重叠

B.阵列处理机提高速度主要靠缩短时钟周期，流水线处理机主要靠增大处理单元数 C.阵列处理机使用互连网络来确定处理单元间的连接，而流水线处理机则不是 D.与流水线处理机不同，阵列处理机的结构是和所采用的并行算法紧密联系的

8.编号为0、1、2、??、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用Cubeo互连函数时，与第9号处理器相连的处理器编号是( A ) A.8 B.10 C.11 D.12

9.编号为0、1、2、??、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用Shuffle互连函数时，与第7号处理器相连的处理器编号是( C ) A.10 B.12 C.14 D.15 10.阵列处理机主要实现( D )

A.程序段的并行 B.主存操作的并行 C.作业、任务间并行 D.操作级并行 二、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）

11.用______机器语言程序______解释实现软件移植的方法称为模拟；用_______微程序________直接解释另一种机器指令系统的方法称为仿真。

12.引入数据表示的原则，一看系统的效率是否提高，即是否减少了实现时间和___存储空间____，其次看其____通用性_____和利用率是否高。

13.主存物理地址是程序在主存中的实际地址，_____逻辑地址_____是程序员编程用的地址。 14.开发并行性的途径有______时间重叠______、____资源重复________和资源共享等。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

15.阵列处理机根据存储器的组成方式不同分为_______分布式________存储器的阵列处理机构形和______集中式共享______存储器的阵列处理机构形。

16.通过控制机构同时解释两条、多条机器指令可以加快机器语言程序的解释。其中________重叠_____和____流水________是常用的指令解释方式。

17.超标量处理机利用资源重复实现并行处理，超流水线处理则着重开发_____时间___________的并行性。 18.非专用总线的集中式总线控制方式有____串行链接________、定时查询和_____独立请求_______三种不同方式。

19.根据所用的存储映象算法，虚拟存储器管理方式主要有_____段式_______、页式和_______段页式______三种。

20.多处理机的操作系统有______主从型______、______各自独立型________和浮动型三类。 21.从语义上讲，数据流是基于______异步性______和_____函数性_______的一种计算模型。 三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）

22.简述寻址方式在指令中的两种指明方式，并说明它们的优缺点。 23.简述RISC的优缺点。

24.简述全排列网络的含义及实现全排列网络的两种方式。 25.简述对中断进行分级的原因以及分级方法。

26.简述机群系统与传统的并行处理系统相比所具有的优点。 四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

27.若指令的解释分取指、分析与执行3个阶段，每阶段的时间相应为t取指、t分析、t执行。分别写出采用以下解释方式，执行完100条指令所需时间的一般关系式；并计算当t取指=5、 t分析=3、t执行=2时的具体结果。 (1)顺序方式； (2)仅“执行k”，“分析k+1”，“取指k+2”重叠； (3)仅“执行k”与“取指k+1”重叠。 28.用霍纳法则给定的表达式如下： E=a(b+c(d+ef))+g

利用减少树高的办法加速运算，要求： (1)画出树形流程图；

(2)计算运算级数TP，处理机机数P、加速比SP和效率EP的值。 五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

29.某字节多路通道连接5台外设，数据传送速率分别如下表所示： 设备号 1 2 0.2 3 0.04 4 0.05 5 0.01 传送速率(MB/s) 0.1 (1)计算所有设备都工作时的通道实际最大流量；

(2)如果设计的通道工作周期使通道极限流量恰好与通道最大实际流量相等，以满足流量设计的基本要求，同时让传送速率越高的设备响应的优先级越高。从5台设备同时发出请求开始，画出此通道响应和处理各设备请求的时间示意图。

30.若主存有4个页，每页256个字，现有一个2008个字的程序，其访问虚存的地址流为40、80、534、580、180、800、2000、300、320、1560、1600，现采用FIFO算法进行页面替换。 (1)请按访存的各个时刻，画出页面替换过程模拟图并标出命中情况； (2)计算主存的命中率H。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2011年7月自学考试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)

1.在计算机系统结构设计中，提高硬件功能实现的比例可( B )

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( B ) A.1／64 B.0.125 C.0.25 D.0.5

3.RISC采用重叠寄存器窗口技术，可以减少( C ) 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 )

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( Ｃ )

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 )

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( Ｄ )

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

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

5．总线控制机构为解决N个部件使用总线时优先次序的裁决，采用集中式定时查询，需另 外增加控制线路根数为( D ) A．3 B．N+2 C．2N+l D．2+[log2N] 6．外部设备打印机适合于连接到( B )

A．选择通道 B．字节多路通道 C．数组多路通道 D．任意一种通道 7．下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的应当是( D )

A．更换替换算法能提高命中率 B．访主存命中率随主存容量增大而提高 C．访主存命中率随页面大小增大而提高

D．在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率 8．CRAY-1的流水线是( C )

A．多条单功能流水线 B．一条单功能流水线 C．一条多功能流水线 D．多条多功能流水线 9．多级混洗交换网络又称为( B )

A．移数网络 B．Omega网络 C．STARAN网络 D．数据交换网络 10．多处理机主要实现的是( A )

A．任务级并行 B．指令级并行C．操作级并行 D．操作步骤的并行 二、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20分)

11．我们说以软件为主实现的机器为__虚拟机器 ____，以区别由硬件或___固件____实现的实际机器。 12．计算机系统的3T性能目标是__1 TFLOPS _____的计算能力、___l Tbyte___的主存容量和1Tbyte／s的I／O带宽。

13．引入数据表示的两条基本原则是：一看系统的效率有否提高；二看数据表示的___通用___性和____利

用____率是否高。

l4．中断系统软硬件功能分配实质是中断___响应____硬件和中断__处理程序____软件的功能分配。

15．虚拟存储器主要是为解决主存___容量___满足不了要求发展出来的，Cache存储器是为解决主存___

速度__满足不了要求发展出来的。

16．Cache存储器采用组相联的映象规则是组间___直接____映象，组内各块间___全相联__映象。

17．流水有部件、处理机、系统等不同等级，多个处理机之间的流水属____系统___级流水，也称____宏

___流水。

18．根据流水线中各功能段之间是否有反馈回路，可把流水线分为____线性__流水和____非线性__流水。 19．阵列机开发并行性的途径是__资源重复____，是利用并行性中的__同时___性。

20．从对执行程序或指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的_____控制流___方式和由数据驱

动的___数据流_____方式。

三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 21．器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响？

22．按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？ 23．主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？ 24．在“一次重叠”的机器中，“一次重叠”的含义是什么？并指出在这种机器中会出现哪些相关？ 25．简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 26．向量D=A*（B+C），各向量元素个数均为N，根据CRAY-1方式分解为3条向量指令：

①V3←存储器 {访存取A送入V3寄存器} ②V2←V0+V1 {B+C→K} ③V4←V2*V3 {K+A→D}

当采用下述三种方式工作时，各需要多少拍才能得到全部结果？ （1）①、②、③串行执行；

（2）①和②并行执行完后，再执行③； （3）采用链接技术。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

（注意：在CRAY-1处理机上，启动存储器、启动流水线功能部件、数据打入寄存器都各需要1拍的延迟时间，加法、访存为6拍，乘法为7拍。）

27．某程序包含5个虚页，其页地址为4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3。当使用LRU法替换时，

为获得最高的命中率，至少应分配给该程序几个实页？其可能的最高命中率为多少？ 五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 28．设中断屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下：

中断处理 程序级别 第1级 第2级 第3级 第4级 中断级屏蔽位 1级 0 1 1 1 2级 0 0 0 0 3级 0 1 0 1 4级 0 1 0 0 （1）当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么？

（2）如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。当

机器正在运行用户程序时，同时发生第2、3级中断请求，经过二个单位时间，又同时发生第1、4级中断请求，试画出程序运行过程示意图。 29．用霍纳法则给定的表达式如下：

E=a(b+c(d+e(f+gh)))

利用减少树高的办法加速运算，要求 （1）画出树形流程图；

（2）确定运算级数TP，处理机机数P、加速比SP和效率EP等的值。 答案：

三、21．器件的发展对逻辑设计方法的影响：(1)由逻辑化简改成着眼于采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩短设计周期，提高系统效能,尽量采用存贮逻辑和通用器件；(2)由全硬设计改成采用微汇编、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化设计。

22．按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统的思路有：(1)通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进；(2)如何增设专用操作系统的新指令；(3)把操作系统中频繁使用的，对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现；(4)发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。

23．并行主存系统的实际频宽随模数m的增加会提高，但不是线性增加，随模数m增大，其实际频宽的增量越来越小。这是因为程序中的指令和数据并不是完全顺序放置和被访问的。程序会有转移，数据分布有一定的随机性。

24．“一次重叠”是指将指令的解释分为“分析”和“执行”两个阶段，任何时刻都只是“执行K”与“分析K+1”在时间上重叠，也就是让指令分析部件与指令执行部件同时处理相邻的两条指令。在“一次重叠”机器中，会出现的相关主要有：指令相关；主存空间数相关；通用寄存器组相关等。

25．哈夫曼压缩概念的基本思想是，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)，而对出现概率较低的，允许用较长的位数(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的缩短。

四、26．(1)①、②、③3条向量指令顺序串行执行，全部执行完所需的时间是 7+N+7+N+8+N=22+3N(拍)

(2)向量指令①和②并行执行完后，再执行向量指令③，全部执行完所需要的时间是7+N+8+N=15+2N(拍)

(3)采用链接技术，只能是让向量指令①和②并行，再与向量指令③链接，全部执行完所需要的时间是1+6+1+8+N=16+N(拍)

27．用堆栈对面地址流处理一次的过程见下表所示，

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

从表中可以看出，使用LRU替换算法替换，对该程序至少应分配4个实页。如果只分配3个实页，其页命中率只有2／12，太低；而分配实页数多于4页后，其页命中率不会再有提高，所以，分配给该程序4个实页即’可，其最高命中率为 三H=7／12=0．583=58．3％

五、28．(1)当中断响应优先次序为l→2→3→4时，中断处理(完)的次序为1→3→2→4. (2)由题意，其CPU运行程序的过程示意图如下图所示。此为1个单位时间。

29．(1)E=a(b+e(d+e(f+gh)))

上式E=ace(f+gh)+a(b+cd)其树型流程图见下图，

由于同一层的节点数未超过3，故适合于用3台处理机并行处理。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2006年7月高等教育自学考试

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1.计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（ C ） A.汇编语言机器级——操作系统机器级——高级语言机器级 B.汇编语言机器级——应用语言机器级——高级语言机器级 C.微程序机器级——传统机器语言机器级——汇编语言机器级 D.传统机器语言机器级——高级语言机器级——汇编语言机器级 2.计算机系统结构不包括（ D ） ．

A.主存速度 B.数据表示 C.信息保护 D.机器工作状态 3.系列机软件应做到（ 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，力争向上兼容 D.向后兼容，力争向下兼容

4.浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为（ C ） A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.0.015625 5.支持动态地址再定位的寻址方式是（ A ） A.基址寻址 B.间接寻址 C.变址寻址 D.直接寻址 6.指令执行结果出现异常引起的中断是（ C ）

A.外中断 B.I/O中断 C.程序性中断 D.机器校验中断

7.用于虚拟存贮器页面替换，且为堆栈型的算法是（ D ） A.随机法 B.比较对法 C.相联目录表法 D.近期最久未用法 8.静态流水线是指（ D ）

A.只是一种功能的流水线 B.功能不能改变的流水线

C.可同时执行多种功能的多功能流水线D.同时只能完成一种功能的多功能流水线 9.STARAN网络是一种（ A ）

A.多级立方体网络 B.单级立方体网络 C.单级PM2I网络 D.多级混洗交换网络 10.能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属于（ B ） A.MISD B.MIMD C.SIMD D.SISD

二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

11.开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有____同时______性和___并发_______性二重含义。 12.实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、____模拟______和____仿真______。 13.为了使不超过主存字宽度的各种长度信息都只需要一个主存周期即可访问到，就需要让信息在主存中按_____整数边界_____存贮，但当长度不同的信息依次存放在主存中时，会带来_____存储空间_____的浪费。Page43

14.输入输出系统的发展经历了3个阶段，相应对应于3种方式，即程序控制I/O方式、_____直接存储器访问_____方式和____I/O处理机______方式。

15.存贮器速度性能可用存贮器____频宽Bm____衡量，它是单位时间里存贮器所能传送的___信息位数或字节数____。

16.页面替换是发生在_____主存已满_____，同时又发生_____页面失效_____的时候。

17.解决重叠和流水中的操作数相关，不外乎是______推后分析k+1____法和设置_____相关专用通路_____法两种基本方法。 18.让任务（指令）流出流水线的顺序保持与流入流水线的顺序一致，称为___顺序_______流动方式或称___同步_______流动方式。

19.数据流机有两种不同的方式，一种是采用____数据驱动______的数据流方式，另一种是采用___需求驱动______的数据流方式。

20.多机系统的耦合度可以分为最低耦合、______松散____耦合和____紧密______耦合。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 21.简述软硬件功能分配的基本原则。Page8

22.简述复杂指令系统（CISC）存在的问题。Page54

23.为了解决主存与CPU之间的速度差，有哪些方法可以解决？Page86

24.为处理流水机器的全局性相关，可以加快或提前形成转移指令所需的条件码，那么可从哪两方面考虑？举例说明。Page146

25.简述使用多处理机的主要目的。Page182

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

26.如果通道在数据传送期中，选择设备需9.8μs，传送一个字节数据需0.2μs。

（1）某低速设备每隔500μs发出一个字节数据传送请求，问至多可接几台这种低速设备？（2）对于如下A~F这6种高速设备，要求字节传送的间隔时间如下表所示。若一次通信传送的字节数不少于1024字节，问哪些设备可以挂在此通道上？哪些则不能？ 设备 发申请间隔（μs） A 0.2 B 0.25 C 0.5 D 0.19 E 0.4 F 0.21 27.画出8个处理单元互连的3级混洗交换网络；标出使5号处理单元的数据播送给0、2、4、6号，同时，4号处理单元播送给1、3、5、7号处理单元时，各有关交换开关单元控制状态。 五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

28.Cache-主存存贮层次中，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，现访存块地址流又为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。

29.某模型机有9条指令，其使用频度为ADD（加）：30%，SUB（减）：24%，JOM（按负转移）：6%，STO（存）：7%，JMP（转移）：7%，SHR（右移）：2%，CIL（循环左移）：3%，CLA（清加）：20%，STP（停机）：1%。

（1）根据使用频度，不考虑其它要求，设计出全Huffman操作码，并计算其平均码长； （2）设计优化实用的操作码形式，并计算操作码的平均码长。

全国2007年4月高等教育自学考试

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（ D ）

A．编译程序解释 B．编译程序翻译 C．汇编程序解释 D．汇编程序翻译 2．系列机软件必须保证（ 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，力争向上兼容 D．向后兼容，力争向下兼容

3．浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（ A ） A．56个 B．63个 C．64个 D．84个

4．在IBM370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（ C ） A．“执行”指令 B．“程序调用”指令 C．“比较与交换”指令 D．“测试与置定”指令 5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误的是（ C ） ．．A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线 B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线 C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线 D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线 6．磁盘外部设备适合于连接到（ B ） A．字节多路通道 B．数组多路通道或选择通道 C．选择通道或字节多路通道 D．数组多路通道或字节多路通道

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面失效。当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其它虚页占用时，就会发生页面争用。

当分配给程序的内存区已被全部占用之后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。反之，发生页面失效，并不会发生页面争用。

24．流水机器的中断处理有哪两种方法？各有什么优缺点？答：流水机器的中断处理有不精确断点法和精确断点法两种。

不精确断点法的还处是控制简单，缺点是不利于程序的排错。

精确断点法好处是中断现场准确对应于发出中断的指令，有利于程序的排错，但不利于之处是需要

有大量的后挼寄存器，硬件花费大。

25．多处理机的并行性表现在哪些方面？开发多处理机的并行性有哪些途径？

答：多处理机主要要实现作业之间，程序段之间，任务之间的并行，也可包含有指令级、指令内部各微操

作之间的并行。

多处理机的并行性可利用并行算法、并行程序设计语言、并行编译、并行操作系统以及指令、硬件等多

种途径来开发和实现

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 26．（注：与07年4月26题相似）

27．若系统要求主存实际频宽至少为8MB/s，采用模m多体交叉存取，但实际频宽只能达到最大频宽的

0.55倍。

（1）现设主存每个分体的存取周期为2μs，宽度为8个字节，则主存模数m（取2的整数幂）应取多少

才能满足要求？

（2）若主存每个分体的存储周期为2μs，宽度为2个字节，则主存模数m（取2的整数幂）应取多少才

能满足需求？

五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 28．课后练习 48页第八题 29．（与09年4月30题相似）

全国2008年4月自学考试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) 1.系统程序员不透明的应当是（ B ） ．

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 ）

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（ D ） 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（ C ） 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（ C ） ．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（ D ） ．．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（ D ） ．

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（ D ） ．

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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（ B ） 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（ C ） A.SIMD B.MISD C.MIMD D.SISD

二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

11.多机系统的耦合度可以分为最低耦合、__松散__耦合和_____紧密______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、____资源重复_______和____资源共享_______。

13.自定义数据表示包括_____标志符______数据表示和____数据描述符_______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____实现时间_______和所需的____存储空间_______。

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____一

定容量的缓冲器_______或动态提高响应的_____优先级______来弥补。Page79

16.Cache存储器若采用全相联映象规则，则主存中____任意一_______块都可映象装入到Cache中____任

意一_______块的位置上。

17.流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程____再细分____和瓶颈子过程____重复设置多套瓶颈段_______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____系统_______级流水，也称____宏_______流水。

19.不同的多级互连网络，在所用的____交换开关_______、拓扑结构和_____控制方式______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、_____交叉开关_____形式、多端口存储器形式和____开关枢纽结构_______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)。Page183

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。

Page64-66

23.实现软件移植的途径有哪些?各受什么限制?Page11-14

24.什么是全排列网络?实现全排列网络有哪两种方法? 见11年4月评分标准

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?Page86 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： ①V3←存储器 {访存取A送入V3寄存器组} ②V2←V0?V1 {B+C→K} ③V4←V2*V3 {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。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

(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月自考计算机系统结构试卷

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 1．对机器语言程序员透明的是（ D ） 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（ C ） 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（ C ）

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（ D ）

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( B ) 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( B ) 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( B )

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( C ) 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 ) A．5 B．7 C．11 D．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( D ) 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）

11．“中间”指的是层次结构中的软硬交界面，目前多数是在___传统机器级______与____操作系统机器级_______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____微程序_______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____控制存储器______中。 13．寻址方式在指令中的两种指明方式是用____占用操作码_______中的某些位指明和_____地址码______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、______编码_____和_____并/串——串/并转换______来减少。

15．段页式虚拟存储器的内部地址映象表机构有_____段表______和___页表________两部分。

16．替换算法的确定主要看是否有高的____命中率_______，也看算法是否便于实现，辅助软硬件成本是否低。Page97

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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______写回法_____。

18．流水机器处理中断的关键不在于如何缩短流水线的____断流_______时间，而是如何处理好_____断点______现场的保存和恢复。 19．ILLIAC IV 8×8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______7____。

20．多处理机机间互连一般有总线、环形互连、_____交叉开关______、____多端口存储器_______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_____主存______或输入／输出子系统或高速____通讯网络_______进行通讯的计算机系统。Page182

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___并行（阵列）________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。Page4 24．简述设计RISC结构使用的基本技术。Page55-58

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。Page73

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。Page136-137 27．简述多处理机应解决的技术问题。(至少写出其中的3个) page183 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 S1 S2 S3 s4 t1 √ t2 √ t3 √ t4 √ √ t5 √ t6 √ t7 √

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月自考计算机系统结构试卷

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 1.下列对系统程序员不透明的是( D ) ．

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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( D )

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( D )

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( B )

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( D )

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( C ) ．

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 )

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( C ) 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.ILLIAC IV是一种( B )

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( B ) 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)

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__通用片 _____或现场片实现，等机器成熟取得用户信任后，再改用_____用户片 _________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、__资源重复 ___和__资源共享 ___。 13.自定义数据表示又分为带____标志符数据 ___表示和____数据描述符 ___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__系统软件（操作系统） _____修改各中断级处理程序的____中断级屏蔽 ___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___顺序 ____地存贮和____顺序 ___执行。 16.页式虚拟存贮器把____主存 ___空间和__程序_____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____静态 ___流水线和___动态 ____流水线。

18.推后“分析k+1”和设置“___相关专用通路 ____”是解决重叠方式相关处理的两种基本方法。前者是以____降低速度 ___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___??log2N? ____。 ?2??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_____粗 __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__知识库 ____、__推理机 _____和智能接口处理机。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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。Page 4

23.简述设计RISC的一般原则。Page55

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。见2005年4月评分标准

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。Page144-146 26.简述全排列网络的概念及实现全排列网络的两种方法。见11年4月评分标准 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 S1 S2 S3

全国2009年7月自考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) 1.机器语言程序员看到的机器属性是( C ) 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( D ) 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( B )

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t1 √ t2 √ t3 √ √ t4 √ 计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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 ) 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( D ) A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 6.采用Cache存储器主要是为了( B ) 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( C )

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( D )

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( D ) 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( D )

A.数据流计算机不是Von Neumann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)

11.实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、_____模拟_____和_____仿真______。

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、____三地址指令_______和______零地址指令_____。 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_____阶码______的最大正数值与_____尾数______的最大正数值组合而成。

14.在程序控制输入输出方式中，由____CPU_______执行___控制________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_____通道极限流量______，I/O系统的实际流量是_____通道实际流量______。

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______时间局部性_____和____空间局部性_______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_____先写后读______相关和___写——写________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____分布式存储器_______和______集中式共享存储器_____。

19.多处理机机间互连一般采用____总线形式_______、______环形互连形式_____、交叉开关形式和多端口

存储器形式等。

20.在智能机中，____知识库机____、____推理机_____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。Page25 22.简述脉动阵列结构的特点。Page208

23.简述中断响应和中断处理的软硬件功能是怎样进行分配的，并说明依据。Page73

24.设指令由取指、分析、执行和存结果四个子部件组成，每个子部件经过时间为△t，连续执行12条指令。画出在度m为3的超标量处理机上工作的时空图。Page154

25.画出具有集中式共享存储器的阵列处理机的基本构形。Page161 四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

26.有一条4段（S1~S4）组成的数据处理流水线如下图所示：其中，S1、S2和S3的执行时间为△t，S4的执

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

行时间为3△t

(1)画出连续处理4个数据的处理过程的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。

(2)采用瓶颈段细分方法对瓶颈段S4进行改造，画出改造后的流水线和连续处理4个数据的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。

27.在多处理机上求表达式E=a+bx+cx2+dx3,利用减少树高来尽可能加快运算速度。Page191

（1） 画出在3台处理机上并行运算的树形流程图。

（2） P=3时，求运算级数TP、单处理机级数T1、加速比SP和效率EP。

五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 28.有一个Cache存储器，主存有8块（0~7），Cache有4块（0~3），采用组相联映象，组内块数为2块。

采用LRU替换算法。

（1） 画出主存地址和Cache地址的格式，并指出各字段的长度。

（2） 某程序运行过程中，访问的主存地址流为：1，2，4，1，3，7，0，1，2，5，4，6，4，7，2，

说明该程序访存对Cache的块位置的使用情况，并计算Cache命中率。

29.设有一个4级立方体网络，从网络输入端到输出端的开关级依序为K0、K1、K2和K3，

网络输入端和输出端的编号均为0~15。

（1） 写出4组4元交换+1组16元交换的变换图像。 （2） 写出网络的互连函数和级控制信号。

答案

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。 答：单指令流单数据流：单处理器计算机

单指令流多数据流：阵列处理机 相联处理机

多指令流单数据流：处理机间的鸿留水 和 脉动阵列流水机 多指令流多数据流：作业，任务，指令，数组全面并行的多机系统。 22.简述脉动阵列结构的特点。

答：1.结构简单，规整，模块化强，可扩充性好，适合大规模集成电路。

2.PE间通信距离短，数据流和控制流的设计简单规整。 3.所有PE同时运算，具有极高的并行性。

4.脉动阵列结构的构型与特定计算任务和算法密切相关，对VLSI不利。 23.简述中断响应和中断处理的软硬件功能是怎样进行分配的，并说明依据。

1.中断相应要求快，一般用硬件实现。 2.中断处理过程一般用软件，也可用硬件。

3.中断响应过程中现场的保存和恢复用硬件实现，以保证响应速度；另一部分现场用软件实现，提高灵活性。 24.设指令由取指、分析、执行和存结果四个子部件组成，每个子部件经过时间为△t，连续执行12条指令。画出在度m为3的超标量处理机上工作的时空图。

25.画出具有集中式共享存储器的阵列处理机的基本构形。 四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

26.有一条4段（S1~S4）组成的数据处理流水线如下图所示：其中，S1、S2和S3的执行时间为△t，S4的执行时间为3△t (1)画出连续处理4个数据的处理过程的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。

(2)采用瓶颈段细分方法对瓶颈段S4进行改造，画出改造后的流水线和连续处理4个数据的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20

28.有一个Cache存储器，主存有8块（0~7），Cache有4块（0~3），采用组相联映象，组内块数为2块。采用LRU替换算法。画出主存地址和Cache地址的格式，并指出各字段的长度。

某程序运行过程中，访问的主存地址流为：1，2，4，1，3，7，0，1，2，5，4，6，4，7，2，说明该程序访存对Cache的块位置的使用情况，并计算Cache命中率。

29.设有一个4级立方体网络，从网络输入端到输出端的开关级依序为K0、K1、K2和K3，

网络输入端和输出端的编号均为0~15。写出4组4元交换+1组16元交换的变换图像。写出网络的互连函数和级控制信号。

互联函数 cube2+cube3 控制信号1100

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2010年4月自学考试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)

1．在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( C )

A．提高解题速度 B．减少需要的存储器容量 C．提高系统的灵活性 D．提高系统的性能价格比 2．浮点数表示的尾数的基rm=16，尾数长度p=8，可表示的规格化最大正尾数的值是( D ) A．1／256 B．1／2 C．15／16 D．255／256 3．下列数据存储空间为隐含寻址方式的是( D )

A．CPU中的通用寄存器 B．主存储器C．I／O接口中的寄存器 D．堆栈

4．当计算机系统执行通道程序完成输入输出工作时，执行通道程序的是( B ) A．CPU B．通道C．CPU和通道 D．指定的外设 5．下列有关中断的叙述正确的是( A ) A．中断响应的次序是由硬件决定的 B．中断处理的次序是由硬件决定的 C．中断处理的次序是不可改的 D．中断响应的次序是可灵活改变的 6．与虚拟存储器的等效访问速度无关的是( D ) ．．A．访存页地址流 B．页面替换算法 C．主存的容量 D．辅存的容量 7．非线性流水线的特征是( B )

A．一次运算中使用流水线中的多个功能段 B．一次运算中多次使用流水线中的某些功能段 C．流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同

D．流水线的各功能段在不同的运算中可以有不同的连接 8．属于集中式共享存储器结构的SIMD计算机是( B ) A．ILLIAC IV B．BSP C．CM-2 D．MP-1 9．指令执行结果出现异常而引起的中断是( A )

A．程序性中断 B．I／O中断 C．机器校验中断 D．外部中断 10．下列关于脉动阵列机的描述，错误的是( C ) ．．

A．脉动阵列机是由一组内部结构相同的处理单元构成的阵列 B．脉动阵列机结构简单、规整，模块化强，可扩充性好 C．脉动阵列机不适用于要求计算量大的信号／图像的处理

D．脉动阵列机各PE间数据通信距离短、规则，使数据流和控制流的设计、同步控制等均简单、规整 二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

11．使用多处理机的主要目的是用多个处理机____并发_____执行多个任务来提高_____解题速度_____。 12．指令的操作码优化编码方法有_____哈夫曼编码_____和____扩展编码______。

13．在可表示浮点数的负数区间，规格化浮点数的最大负数值由尾数的_____最大负数值_____与阶码的_____最小负数值_____组合而成。

14．输入输出系统的发展经历了三个阶段，对应于三种方式，即____程序控制I/O______、直接存储器访问(DMA)及_____I/O处理机_____方式。

15．若TS是通道的设备选择时间，TD是通道传送一个字节数据的传送时间，P为通道连接的外设台数，n为每台外设需要传送的字节数，那么，字节多路通道完成数据传送的时间Tbyte=_____（Ts+Td）pn_____，选择通道完成数据传送的时间Tselect=___(Ts/n+Td)pn_____。

16．Cache存储器系统是由_____Cache_____和_____主存_____构成的二级存储系统。

17．解释一条机器指令的微操作可归并成取指令、_____分析指令_____和_____执行指令_____三个部分。 18．分布式存储器结构的并行处理机的每个处理单元PE都有自己的____局部______存储器，只能被_____

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

本处理单元_____直接访问。

19．程序员编程用的地址是_____逻辑地址_____，主存物理地址是程序在主存中的____实际地址______。 20．根据对数据令牌处理方式的不同，可以把数据流计算机的结构分成____静态_____和____动态___两类。 三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分) 21．简述实现软件移植的统一高级语言途径存在的问题。 22．简述设计RISC结构采用的基本技术。

23．设某系统的中断源的中断请求优先级分为4级，从高到低为l、2、3、4。设中断级屏蔽位为“1”，对应屏蔽；中断级屏蔽位为“0”，对应开放。要求中断处理次序与中断响应次序相同，请给出各级中断处理程序中断级屏蔽位的设置。(要求：先进行文字说明，再画出中断级屏蔽位表)

24．设指令由取指、分析、执行和存结果四个子部件组成，每个子部件经过时间为?t，连续执行12条指令。画出在度m为3的超流水线处理机上工作的时空图。

25．画出ILLIAC IV处理单元的互连结构，用PUi表示第i个处理单元(i=0，l，…，63)。 四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

26．设有一条3段流水线，各段执行时间依次为△t、3△t和△t。

(1)分别计算连续输入3条指令和连续输入30条指令时的实际吞吐率和效率。

(2)将瓶颈段细分为3个独立段，各子段执行时间均为At，分别计算改进后的流水线连续输入3条指令和连续输入30条指令时的实际吞吐率和效率。 (3)比较(1)和(2)的结果，给出结论。

27．在多处理机上，给定表达式为：E=a(b+c(d+e(f+gh)))，利用减少树高来尽可能加快运算速度，求 (1)画出在3台处理机上并行运算的树形流程图。

(2)当处理机数P=3时，确定运算级数Tp、单处理机级数T1、加速比SP和效率EP的值。 五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 28．一个由高速缓冲存储器与主存储器组成的二级存储系统，已知主存容量为1M字，高速缓存容量为32K字。采用组相联地址映象与变换，缓存共分8组，主存与缓存的块的大小均为64字。 (1)画出主存与缓存的地址格式，说明各字段名称与位数。

(2)假设缓存的存取周期为20ns，命中率为0.95，采用缓存后的加速比要达到10，计算主存的存取周期。 29．具有N=2n个输入端的omega网络，采用单元控制。 (1)N个输出端总共有多少种不同的排序?以N=3为例说明。

(2)限定只能用omega网络一次，可以实现多少种输入端与输出端不发生冲突的不同置换连接? (3)N=8时，计算omega网络只使用一次能实现的置换连接数占全部可能的置换连接数的百分比。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

全国2010年7月自学考试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) 1.指令系统的确定属于( A )

A.计算机系统结构 B.计算机组成 C.计算机实现 D.计算机应用 2.对系统程序员不透明的是( C ) ．．．

A.系列机各档不同的数据通路宽度 B.Cache存储器 C.程序状态字 D.指令缓冲寄存器 3.按弗林(Flynn)提出的计算机系统分类方法，多处理机属于( D ) A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD

4.在多数机器中，浮点数的阶码采用的进制是( A ) A.二进制 B.八进制 C.十进制 D.十六进制

5.非专用总线的总线控制方式采用集中式独立请求方式，则每增加一个部件需增加的控制线数量是( B ) A.1 B.2 C.4 D.8

6.以下替换算法中，不属于堆栈型替换算法的是( A ) ．．．

A.先进先出算法 B.近期最少使用算法 C.近期最久未用过算法 D.优化替换算法 7.指令间“一次重叠”是指( B )

A.任何时候只是“取指k+1”与“分析k”重叠 B.任何时候只是“分析k+1”与“执行k”重叠 C.“取指k+2”、“分析k+1”与“执行k”重叠

D.若“分析k+1”比“执行k”提前结束，则“执行k+1”可与“执行k”重叠 8.多处理机主要实现( D )

A.指令级并行 B.操作级并行 C.主存操作的并行 D.作业、任务间并行

9.编号为0、1、2、?、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用Shuffle互连函数时，与第5号处理器相连的处理器编号是( C ) A.8 B.9 C.10 D.11

10.在智能机中，必不可少的组成部分不包括( B ) ．．．A.知识库机 B.通道处理机 C.推理机 D.智能接口处理机 二、填空题(本大题共11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、不填均不得分。

11.用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为____模拟_____；用微程序直接解释另一种机器指令系统实现软件移植的方法称为______仿真_______。

12.引入数据表示的原则，一是看系统实现软件移植的效率是否提高，即是否减少了___实现时间____和存储空间，其次是看其通用性和______利用率______是否高。

13.逻辑地址是程序员编程用的地址，主存_____物理地址_____是程序在主存中的实际地址。

14.指令格式优化指的是如何用最短的位数来表示指令的______操作信息_______和_______地址信息_______，使程序中指令的平均字长最短。

15.以IBM370系统为例，中断一般可以分成_____机器校验中断_____、访管中断、程序性中断、外部中断、_______输入/输出中断_______、重新启动中断几类。Page70

16.输入输出系统有3种方式，即程序控制I／O、______直接存储器访问（DMA）_________和_______I/O处理机_______方式。

17.向量的流水处理方式有横向(水平)处理、____纵向（垂直）处理____和__分组纵横处理__。 18.存储器的速度可用访问时间、______存储周期_______和频宽描述。

19.流水线按处理的级别可以分为部件级、______处理机级______和____系统级________。

20.与流水线处理机相比，阵列处理机利用的是______资源重复______，而不是时间重叠；利用并行性中的______同时____，而不是并发性。

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