計算機系統結構年月真題

0232520137

1、【單選題】下列各項中能夠直接執行微指令的是

匯編程序

編譯程序

A:

硬件

B:

固件

C:

答D:案：C

解析：參考1.1中圖1-1計算機系統的多級層次結構中，最下層微程序機器級，微指令由

硬件直接執行。

2、【單選題】下列各項中對應用程序員不透明的是

先行進位鏈

乘法器

A:

指令緩沖器

B:

條件碼寄存器

C:

答D:案：A

解析：進位鏈是傳遞進位的邏輯電路。先行進位即高位進位和低位進位同時產生的進位。

先行進位有兩種，一種是組內并行，組間串行進位鏈，另一種是組內并行,組間并行進位

鏈，又稱并行進位。因此，應用程序員在編寫程序時要考慮超出范圍即溢出時如何計算，

這時要根據先行進位鏈的設計來決定，因此不透明。其他對應用程序員都透明，也就是程

序員管不到，也看不見。

3、【單選題】在相同的機器字長和尾數位數的情況下，浮點數尾數基值取小，可使浮點數

運算過程中數的精度損失降低

數在數軸上的分布變密

A:

可表示數的范圍增大

B:

可表示數的個數增多

C:

答D:案：B

解析：

浮點數的一般格式如下：浮點數可表示實數域中的值范圍如下所示：

浮點數尾數基值取小，意味著圖中的rm取小，即進制變小，那么1）可表

示的范圍變小，C錯誤2）可表示的個數變少，D錯誤3）數在軸上的分布變得緊密，B正

確4）可表示的精度更高，A錯誤5）運算中的精度損失越高6）運算速度變低。對應教材

2.1.4節，建議找一個例子，如16進制和2進制，進行對比分析，比較容易理解。

4、【單選題】IBM370的I/O處理機采用的方式是

程序控制I/O方式

DMA方式

A:

外圍處理機方式

B:

通道方式

C:

答D:案：D

解析：通道處理機是IBM公司首先提出來的一種I/O處理機方式，曾被廣泛用于

IBM360/370等系列機上。參考3.4.2節

5、【單選題】磁盤外部設備適合連接于

數組多路通道或選擇通道

字節多路通道或選擇通道

A:

數組多路通道或字節多路通道

B:

字節多路、數組多路通道或選擇通道

C:

答D:案：A

解析：一個設備控制器可控制多個同類的設備，只要這些設備是輪流正作的。通道處理器

中只運行輸入輸出控制程序。每個通道可以連接多個外圍設備，根據數據傳送方式，通道

可分成字節多路通道、選擇通道和數組多路通道三種類型。1)選擇通道對于高速的設備，

如磁盤等，要求較高的數據傳輸速度。對于這種高速傳輸，通道難以同時對多個這樣的設

備進行操作，只能一次對一個設備進行操作。這種通道稱為選擇通道，它與設備之間的傳

輸一直維持到設備請求的傳輸完成為止，然后為其他外圍設備傳輸數據。選擇通道的數據

寬度是可變的，通道中包含一個保存輸入輸出數據傳輸所需的參數寄存器。參數寄存器包

括存放下一個主存傳輸數據存放位置的地址和對傳輸數據計數的寄存器。選擇通道的輸入

輸出操作啟動之后，該通道就專門用于該設備的數據傳輸直到操作完成。選擇通道的缺點

是設備申請使用通道的等待時間較長。2)數組多路通道（又稱成組多路通道）數組多路通

道以數組(數據塊)為單位在若干高速傳輸操作之間進行交叉復用。這樣可減少外設申請使

用通道時的等待時間。數組多路通道適用于高速外圍設備，這些設備的數據傳輸以塊為單

位。通道用塊交叉的方法，輪流為多個外設服務。當同時為多臺外設傳送數據時，每傳送

完一塊數據后選擇下一個外設進行數據傳送，使多路傳輸并行進行。數組多路通道既保留

了選擇通道高速傳輸的優點，又充分利用了控制性操作的時間間隔為其它設備服務，使通

道的功能得到有效發揮，因此數組多路通道在實際系統中得到較多的的應用。特別是對于

磁盤和磁帶等一些塊設備，它們的數據傳輸本來就是按塊進行的。而在傳輸操作之前又需

要尋找記錄的位置，在尋找的期間讓通道等待是不合理的。數組多路通道可以先向一個設

備發出一個尋找的命令，然后在這個設備尋找期間為其他設備服務。在設備尋找完成后才

真正建立數據連接，并一直維持到數據傳輸完畢。因此采用數組多路通道可提高通道的數

據傳輸的吞吐率。3)字節多路通道字節多路通道用于連接多個慢速的和中速的設備，這些

設備的數據傳送以字節為單位。每傳送一個字節要等待較長時間，如終端設備等。因此，

通道可以以字節交叉方式輪流為多個外設服務，以提高通道的利用率。這種通道的數據寬

度一般為單字節。它的操作模式有兩種：字節交叉模式和猝發模式。在字節交叉模式中，

通道操作分成較短的段。通道向準備就緒的設備進行數據段的傳輸操作。傳輸的信息可由

一個字節的數據以及控制和狀態信息構成。通道與設備的連接時間是很短的。如果需要傳

輸的數據量比較大，則通道轉換成猝發的工作模式。在猝發模式下，通道與設備之間的傳

輸一直維持到設備請求的傳輸完成為止。通道使用一種超時機制判斷設備的操作時間(即

邏輯連接時間)，并決定采用哪一種模式。如果設備請求的邏輯連接時間大于某個額定的

值，通道就轉換成猝發模式，否則就以字節交叉模式工作。字節多路通道和數組多路通道

都是多路通道，在一段時間內可以交替地執行多個設備的通道程序，使這些設備同時工

作。但兩者也有區別，首先數組多路通道允許多個設備同時工作，但只允許一個設備進行

傳輸型操作，而其他設備進行控制型操作；而字節多路通道不僅允許多個路同時操作；而

且允許它們同時進行傳輸型操作。其次，數組多路通道與設備之間的數據傳送的基本單位

是數據塊，通道必須為一個設備傳送完一個數據塊以后才能為別的設備傳送數據塊，而字

節多路通道與設備之間的數據傳送基本單位是字節。通道為一個設備傳送一個字節之后，

又可以為另一個設備傳送一個字節，因此各設備與通道之間的數據傳送是以字節為單位交

替進行的。

6、【單選題】Cache存儲器應用最廣泛的地址映像方式是

全相聯映像

直接映像

A:

組相聯映像

B:

段頁表映像

C:

答D:案：C

解析：Cache地址映像方式有：全相聯、直接相聯、組相聯全相聯硬件成本太高太復雜，

直接相聯簡單但沖突很大，實際Cache都采用多路組相聯方式。磁盤到主存的地址映像方

式有：頁式、段式、段頁式

7、【單選題】下列關于標量流水機的說明不正確的是

可對標量數據進行流水處理

不能對向量數據進行運算

A:

沒有向量數據表示

B:

C:

可以對向量、數組進行運算

答D:案：B

解析：標量流水機:超標量將一條指令分成若干個周期處理以達到多條指令重疊處理,從而

提高cpu部件利用率的技術。可以用于向量數據的表示和流水處理以及標量、數組的運

算。

8、【單選題】多混洗交換網絡又稱為

移數網絡

STARAN網絡

A:

數據交換網絡

B:

omega網絡

C:

答D:案：D

解析：omega網絡稱為多混洗交換網絡；STARAN網絡多級立方體網絡

9、【單選題】在共享主存的多處理機中，為減少訪主存沖突，一般采用的方式是

并行多體交叉主存系統

虛擬存儲器

A:

共享Cache存儲器

B:

高速單主存系統

C:

答D:案：A

解析：使用并行多體交叉主存系統可以更好的提高主存訪問速度，也能滿足多個處理機并

行訪問主存。而B、C、D是一些優化技術，但對于多處理機沒有專門優化。

10、【單選題】IBM360/91屬于

向量流水機

標量流水機

A:

陣列流水機

B:

并行流水機

C:

答D:案：B

解析：參考5.2.3標量流水機中圖5-26，屬于典型的標量流水線

11、【問答題】實現軟件移植的主要途徑有統一高級語言、系列機、______和______。

答案：模擬、仿真

解析：實現軟件移植的主要途徑有1）統一高級語言2）系列機3）模擬、仿真參考1.4.1

節

12、【問答題】計算機系統層次結構中各機器級的實現主要靠______或______，或者是這兩

者的結合。

答案：翻譯、解釋

解析：所謂解釋程序是高級語言翻譯程序的一種，它將源語言(如BASIC)書寫的源程序作

為輸入，解釋一句后就提交計算機執行一句，并不形成目標程序。就像外語翻譯中的“口

譯”一樣，說一句翻一句，不產生全文的翻譯文本。這種工作方式非常適合于人通過終端

設備與計算機會話，如在終端上打一條命令或語句，解釋程序就立即將此語句解釋成一條

或幾條指令并提交硬件立即執行且將執行結果反映到終端，從終端把命令打入后，就能立

即得到計算結果。這的確是很方便的，很適合于一些小型機的計算問題。但解釋程序執行

速度很慢，例如源程序中出現循環，則解釋程序也重復地解釋并提交執行這一組語句，這

就造成很大浪費。翻譯是把高級語言(如FORTRAN、COBOL、Pascal、C等)源程序作為輸

入，進行翻譯轉換，產生出機器語言的目標程序，然后再讓計算機去執行這個目標程序，

得到計算結果。翻譯程序工作時，先分析，后綜合，從而得到目標程序。所謂分析，是指

詞法分析和語法分析；所謂綜合是指代碼優化，存儲分配和代碼生成。為了完成這些分析

綜合任務，編譯程序采用對源程序進行多次掃描的辦法，每次掃描集中完成一項或幾項任

務，也有一項任務分散到幾次掃描去完成的。下面舉一個四遍掃描的例子：第一遍掃描做

詞法分析；第二遍掃描做語法分析；第三遍掃描做代碼優化和存儲分配；第四遍掃描做代

碼生成。

13、【問答題】數據結構要通過______變換成機器所具有的各種數據表示實現，數據表示是

數據結構的______。

答案：軟件映像、實現

解析：數據結構要通過軟件映像，變換成計算機中所具有的各種數據表示來實現的。參考

2.1.1節

14、【問答題】尋址方式在指令中的兩種指明方式是______指明和______指明。

答案：占用操作碼中的某些位來、在地址碼部分專門設置尋址方式位字段

解析：一種方式是占用操作碼中的某些位來指明。另一種方式是不占用操作碼，而是在地

址碼部分專門設置選址方式位字段指明。

15、【問答題】總線通信中，采用何種數據寬度與總線上各設備的特點、所用總線______和

______有關。

答案：控制方式、通信技術

解析：數據通路寬度是數據總線的物理寬度，即一個時鐘周期所傳送的信息量。采用何種

數據寬度，與總線上各設備的特點、所用總線控制方式和通信技術有關。參考3.3.4（1）

節

16、【問答題】Cache存儲器不但對______程序員是透明的，對______程序員也是透明的。

答案：應用、系統

解析：Cache存儲器由硬件來進行管理，對所有程序員都是透明的。

17、【問答題】頁面替換算法的確定主要看主存是否有高的______，也要看______是否便于

實現，輔助軟硬件成本是否低。

答案：命中率、算法

解析：要保證較高命中率才能保障系統效率，同時要盡量讓算法實現成本或代價較低。

18、【問答題】解決指令k和k+l重疊方式中操作數相關的兩種基本方法是：______和

______。

答案：加入停頓周期（加入氣泡Stall，推后K+1），定向技術（增加定向路徑，

bypass）

解析：（1）有操作數相關，就加入停頓周期（加入氣泡Stall，推后K+1），這樣會造成

性能損失（2）有操作數相關，可以通過增加定向路徑，將產生的數據直接送到需要處來

解決。

19、【問答題】消除流水線瓶頸的方法有______和______兩種。

答案：細分瓶頸段，重復設置瓶頸段

解析：

20、【問答題】不同的多級互連網絡，在所用的交換開關、______和______上各有不同。

答案：控制方式、拓撲結構

解析：互連網絡具有三大要素，即結點間互連拓撲（包含連接通路）、開關元件和控制方

式。在不同的系統中，開關元件所處的物理位置可能是不同的。在采用集中式結構的系統

中，互連網絡可以是一個獨立的部件，由一組開關元件構成，位于被連接的處理機或功能

部件結點之間，在一定的控制方式作用下，按照互連拓撲的要求建立結點間的各條連接通

路，以實現各個結點對的相互通信。

21、【問答題】簡述軟件移植采用統一高級語言途徑的方法和存在的問題。

答案：（1）不同的用途要求語言的語法語義的結構不同（2）人們對基本語言的結構看法

不一（3）即使同一種高級語言在不同廠家的機器上也不能完全通用（4）受習慣視力的

阻撓人們不愿意拋棄慣用的語言因為熟悉有經驗也不愿意拋棄長期積累的用原有的編寫

已被實踐證明是正確的軟件

22、【問答題】簡述設計RISC應遵循的一般原則。

答案：RISC（精簡指令集計算機）遵循的一般原則包括：(1)確定指令系統時，只選擇使

用頻度很高的那些指令，在此基礎上增加少量能有效支持操作系統和高級語言實現及其他

功能的最有用的指令，讓指令的條數大大減少，一般不超過100條。(2)大大減少指令系

統可采用的尋址方式的種類，一般不超過兩種。簡化指令的格式，使之也限制在兩種之

內，并讓全部指令都具有相同的長度。(3)讓所有指令都在一個機器周期內完成。(4)擴

大通用寄存器的個數，一般不少于32個寄存器，以盡可能減少訪存操作，所有指令中只

有存(STORE)、取(LOAD)指令才可訪存，其他指令的操作一律都在寄存器間進行。(5)為提

高指令執行速度，大多數指令都采用硬聯控制實現，少數指令采用微程序實現。(6)通

過精簡指令和優化設計編譯程序，以簡單有效的方式來支持高級語言的實現。

23、【問答題】簡述集中式定時查詢方式的總線分配過程。

答案：

24、【問答題】簡述陣列處理機和多處理機在程序并行性方面的差別。

答案：(1)陣列處理機主要是針對向量、數組處理，實現向量指令操作級的并行，是開發

并行性中的同時性。多處理機實現的則是更高一級的作業或任務間的并行，是開發并行性

中的并發性。(2)程序并行性方面不同：陣列處理機是操作級并行，是并行性的同時性；

多處理機是作業、程序、任務級的并行，同時包含指令內部操作間的并行，是并行性的并

發性。

25、【問答題】簡述數據流計算機存在的問題。

答案：(1)數據流機主要目的是為了提高操作級并行的開發水平，但如果題目本身數據相

關性很強，內含并行性成分不多時，就會導致數據流機的效率反而不如傳統的VonNeumann

型機器的高。(2)在數據流機器中為了給數據建立標記并識別和處理該標記，需要花費較

多的輔助開銷和較大的存貯空間(可能比Neumann型的要大出2至3倍)。(3)數據流機

不保存數組。(4)數據流語言的變量代表數值而不是存貯單元位置，使程序員無法控制

存貯分配。為了能有效地回收不用的存貯單元，就增大了編譯程序設計的難度。(5)專門

適合于數據流機用的互連網絡的設計較困難，而且，對數據流機的輸入/輸出尚待完善。

(6)數據流機沒有程序計數器，給診斷和維護帶來困難。因此，數據流計算機難以批量生

產，仍需進一步改進。參考8.1.4節

26、【問答題】若機器共有5級中斷，中斷響應優先次序為1→2→3→4→5，現要求其實際

的