1、計算機系統結構期末考試試卷（A）得分注：1、共100分，考試時間120分鐘。2、此試卷適用于計算機科學與技術本科專業。單選題：（10分，每題1分）1、."啟動I/O”指令是主要的輸入輸出指令，是屬于（ B ）A.目態指令B.管態指令C.目態、管態都能用的指令 D.編譯程序只能用的指令2、輸入輸出系統硬件的功能對 （B ）是透明的A.操作系統程序員B.應用程序員 C.系統結構設計人員D.機器語言程序設計員3、全相聯地址映象是指（A）A.任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置B.一個虛頁只裝進固定的主存實頁位置C.組之間固定，組內任何虛頁可裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入，組內是固定裝入

2、4、（ C ） 屬于MIMD系統結構A.各處理單元同時受一個控制單元的管理 B.各處理單元同時受同個控制單元送來的指令C.松耦合多處理機和多計算機系統 D. 陣列處理機5、多處理機上兩個程序段之間若有先寫后讀的數據相關，則（ B ）A.可以并行執行 B.不可能并行 C.任何情況均可交換串行D.必須并行執行6、計算機使用的語言是（B）A.專屬軟件范疇，與計算機體系結構無關B.分屬于計算機系統各個層次C.屬于用以建立一個用戶的應用環境D.屬于符號化的機器指令7、指令執行結果出現異常引起的中斷是（ C ）A.輸入/輸出中斷B.機器校驗中斷 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 C .段相聯 D .全相聯9、組相聯映象、LRU替換的Cache存儲器，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10、流水處理機對全局性相關的處理不包括（C）A.猜測法B.提前形成條件碼 C.加快短循環程序的執行D.設置相關專用通路得分評分人填空題:（20分，每題2分）1、數據通路寬度就是_數據總線上一次并行傳送的信息位數_。2、計算機仿真用 微程序 解釋，計算機模擬用 _機器語言解釋3、陣列處理機按存貯器的組成方式可分為兩種構形,分別為：分布式存儲器和集中共享式。4、

4、按弗林的觀點，計算機系統可分為 SISD、 SIMD、MISD和 MIMD 四大類5、浮點數尾數的下溢處理方法有：截斷法，舍入法，恒置1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兩種。7、具有相同“系統結構”（如指令系統相同）的計算機可以因為速度要求等因素 的不同而采用 計算機組成 。8 .在非線性流水線機器中，可能發生的數據相關有：先讀后寫相關，寫寫相關和先寫后讀相關。8、互連網絡的交換方法主要有線路交換、包交換、線路/包交換，SIMD互連網絡多采用 線交換，多處理機常采用包 交換。9 、 Cache存儲器寫操作時，只寫入 Cache,僅當需要塊替換時，

5、才將其寫回主 存，稱這種修改主存塊內容的方法為_寫回法。得分評分人簡答題：（40分，每題4分）1 .計算機系統結構研究的是什么？軟、硬件之間的功能分配以及對傳統機器級界面的確定。2 .計算機組成和計算機實現有什么關系？計算機組成指的是計算機系統結構的邏輯實現。計算機實現指的是計算機組成的物理實現。計算機組成和計算機實現關系密切，有人將它們和稱為計算機實現。3 .器件的發展對系統結構的影響？器件的發展改變了邏輯設計的傳統方法。器件的發展也使系統結構的“下移”速度加快。器件的發展還促進了算法、語言和軟件的發展。4 .解決計算機主存與 CPU的速度差對機器性能的影響，可采用哪些解決方法？設置Cach

6、e,采用并行主存系統5 .簡述設計RISC結構使用的基本技術。（1）按設計RISC的一般原則來設計 （2）邏輯實現上采用硬聯和微程序相結合 （3）設置 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移 （5）采用Cache （6）優化設計編譯系統6 .什么是軟件的可移植性 ？軟件不修改或只經少量修改就可由一臺機器移植到另一臺機器上運行7 .請解釋說明常用的 4種基本單級互聯網絡.立方體單級網絡，PM2I網絡，混洗交換單級網絡，蝶形單級網絡8 .什么是中斷響應次序和處理次序？中斷響應次序是在同時發生多個不同種類的中斷請求時，中斷響應硬件中排隊器所決定的響應次序.處理次序是各個中斷請求

7、實際被處理完畢的順序9 .請解釋存儲系統和存儲體系的區別.存儲系統是將多種不同工藝白存儲器組織在一起，但從邏輯上還不能成為一個整體而存儲體系就是從程序員角度來看，各種不同工藝的存儲器在邏輯上是一個整體.10 .請說明一次重疊中通用寄存器組相關的處理辦法處理辦法有推后讀和設置相關通路得分四計算題：(30分，每題6分)評分人1 .經統計，某機器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。請分別求出用等長碼，哈夫曼碼，只有兩種碼長的擴展操作碼的操作碼平均碼長。

8、等長碼碼長為4位，哈夫曼碼平均碼長為3. 3 8位，兩種碼長的擴展操作碼的操作碼平均碼長為3. 4位2 .設有兩個向量 C和D,各有4個元素，在圖中的靜態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。設每個流水線所經過的時間均苴TP和時間A tTP=7/ (15At )為A t ,而且流水線的輸出結果可以直接返回到輸入或暫存于相應的緩沖寄存器中, 延遲時間和功能切換所需要的時間都可以忽略不計。求：該流水線的實際吞吐率實際吞吐率3. 在一個 示。Y =32%5段的流水線處理機上需經 9拍才能完成一個任務，其預約表如下表所

9、(1)分別寫出延遲禁止表 F、初始沖突向量 C; (2)畫出流水線狀態轉移圖；(3)求出 最小平均延遲、調度最佳方案。拍號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 ,流水線狀態轉移圖最小平均延遲：3.5拍調度最佳方案(3,4)4.如果設一個系統有四個中斷級，中斷響應次序為1->2->3->4。現要求中斷處理次序改為1->4->3->2, (1)請畫出中斷級屏蔽位表。(2)如果在運行用戶程序的過程中同時發生了 1,2,3,4 級中斷，請畫出此程序運行過程示意圖。(3)如果在運行用戶程 序的過程中

10、同時發生了 2,3級中斷，而在3級中斷未處理完畢又發生了4級中斷,最后回到用戶程序時又同時發生了1,2級中斷，請畫出此程序運行過程示意圖。(1)中斷處理 嚶序級別中研班扉帳也1領2級3轂*鍛弟】級000n第2組1Q11第3坡131第i級I0Q0(3 )(2)中斷維海程序中斷 請求用戶程守5.計算多級立方體互連網絡。見圖N=8多級立方體互連網絡，求當輸入端級控制信號為S2S1S0=010時，輸入端為 0 1 2 3 4 5 6 7時，輸出端為： 23016745s0sis2計算機科學系計算機系統結構期末考試試卷（B卷）年級：專業： 班級：_ 學號：姓名：題號一二二四五總分簽名得分注：1、共100

11、分，考試時間120分鐘2、此試卷適用于計算機科學與技術本科專業。得分單選題：（10分，每題1分）評分11、A.哈夫曼編碼12、.計算機中優化使用的操作碼編碼方法是（ D ）B. ASCII 碼C. BCD 碼D. 擴展操作碼對系統程序員不透明的應當是（B）A. Cache存儲器B.虛擬存儲器C.指令緩沖寄存器 D.數據通路寬度13、 全相聯地址映象是指（A）A.任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置B.一個虛頁只裝進固定的主存實頁位置C.組之間固定，組內任何虛頁可裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入，組內是固定裝入14、 （ C ） 屬于MIMD系統結構A.各處理單元同時受一個控制單元的管理B.各

12、處理單元同時受同個控制單元送來的指令C.松耦合多處理機和多計算機系統D.陣列處理機15、 多處理機上兩個程序段之間若有先寫后讀的數據相關，則（ B ）A.可以并行執行 B.不可能并行 C.任何情況均可交換串行D.必須并行執行16、 系列機軟件必須保證（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，力爭向上兼容D.向后兼容，力爭向下兼容17、 指令執行結果出現異常引起的中斷是（ C ）A.輸入/輸出中斷B.機器校驗中斷 C.程序性中斷 D.外部中斷18、 在Cache存儲器中常用的地址映象方式是（ C ）A.全相聯映象 B .頁表法映象 C .組相聯映象 D .段頁表映象1

13、9、 組相聯映象、LRU替換的Cache存儲器，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20、 流水處理機對全局性相關的處理不包括（D）A.猜測法B.提前形成條件碼 C.加快短循環程序的執行D.設置相關專用通路得分21、 數據寬度就是 I / O設備取得I / O總線后所傳送數據的總1 。22、 計算機仿真用 微程序 一解釋，計算機模擬用 機器語言解釋23、 固件就是 一 種具有軟件功能的硬件。13、14、 按弗林的觀點，計算機系統可分為 SISDSIMD、MISD和 MIMD 四大類15、16、 浮點數尾數的下

14、溢處理方法有：截斷法，舍入法，恒置1法，查表舍入達。17、 實現軟件移植的基本技術有同一高級語言，采用系列機，模擬和仿真。18、 并行主存系統包括單體多字，多體單字和 多體多字交叉存儲蹌 。19、20、 在非線性流水線機器中，可能發生的數據相關有：先讀后寫相關，寫寫相關 和先寫后讀相關。21、22、 互連網絡的交換方法主要有線路交換、包交換、線路 /包交換，SIMD互連網絡多采用_線交換，多處理機常采用包交換。23、 Cache存儲器寫操作時，在寫入Cache的同時將其寫回主存， 稱這種修改主存塊內容的方法為_寫直達法。得分評分人簡答題：（40分，每題4分）5 .計算機系統結構研究的是什么？軟

15、、硬件之間的功能分配以及對傳統機器級界面的確定。6 .計算機組成設計要解決的問題是什么？在所希望能達到的性能和價格比的前提下，怎樣最佳、最合理地把各種設備和部件組織成為一臺計算機，以實現所確定的系統結構。7 .舉例說明幾種指令級高度并行的超級處理機？超標量處理機、超長指令字處理機、超流水線處理機 、超標量超流水線處理機8 .解決計算機主存與 CPU的速度差對機器性能的影響，可采用哪些解決方法？設置Cache,采用并行主存系統11 . CISC指令系統的含義？復雜指令系統計算機，即機器指令系統變得越來越龐雜，這就是所謂的CISC指令系統。12 .什么是軟件的可移植性 ？軟件不修改或只經少量修改就

16、可由一臺機器移植到另一臺機器上運行13 .請解釋說明常用的 4種基本單級互聯網絡.立方體單級網絡，PM2I網絡，混洗交換單級網絡，蝶形單級網絡14 .什么是并行性？只要在同一時刻或是在同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不同的工作，它們在時間上能相互重疊，都體現了并行性。 15.請解釋存儲系統和存儲體系的區別.存儲系統是將多種不同工藝的存儲器組織在一起，但從邏輯上還不能成為一個整體.而存儲體系就是從程序員角度來看，各種不同工藝的存儲器在邏輯上是一個整體.16.請說明一次重疊中通用寄存器組相關的處理辦法處理辦法有推后讀和設置相關通路得分評分人四計算題：（30分，每題6分）1.設一臺模型機有

17、7條指令，其使用頻度為：指令指令I1使用頻度0.03|II40.05I20.03|I50.15I30.04|I60.3I I70.4使用頻度H=222 .設有兩個向量 C和D,各有4個元素，在圖中的靜態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。設每個流水線所經過的時間均 為At,而且流水線的輸出結果可以直接返回到輸入或暫存于相應的緩沖寄存器中，其延遲時間和功能切換所需要的時間都可以忽略不計。求：該流水線的實際吞吐率TP和效率Y）。時間A t=32%3 .在一個5段的流水線處理機上需經9拍才能完成一個任務，其預約表如下表所示。（1）分別寫出延遲禁止表 F、初始沖突向量 C; （2）畫出流水線狀態轉移圖；（3）求出 最小平均延遲、調度最佳方案。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 ,流水線狀態轉移圖最小平均延遲：3.5拍調度最佳方案 （3 , 4 ）4 .若機器共有5級中斷，中斷響應優先次序為1一2一3一4一 5,現要求其實際的