计算机系统结构自考2002-2015真题及答案(02325-历年试题全带答案)

1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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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.11B.8C.14D.210.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 禁止坐卧标志下载饮用水保护区标志下载桥隧标志图下载上坡路安全标志下载地理标志专用标志下载 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(MichaelJ.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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 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。2三、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AB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”)C22.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”)ABC23.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”)ABC24.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。ABC(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”)BC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=，其abiii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3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Huffman编码OP长度（Li）利用Huffman概念的扩展操作码OP长度（Li）I10．3501002I20．25102012I30.201103102I40.1011100511004I50.0411101511014I60.0311110511104I70.031111151111432.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2n-1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。433．实际吞吐率为=71571525187%t..因顺序方式所需时间为4，33424ttt因此加速比SP=24=1.6tt/15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.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD8.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)5A.12B.9C.11D.510.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的数据相关，则，但。A先写后读B不能并行C行任何情况下可以交换串（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，，互联函数时，第11号处理器与A31,1,0其编号为Buffle)Shuffle(Sh用相联。（C错改为“第13号处理器”）C26号处理器第23.中断响应就是允许其中，转去对该请求进行预处理，如保存好ACPU现行程序的运行断，，准备运行。B运算的数据结果C调出中断服务程序（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的，则Cache存储器对系统程序员是A全硬件实现，Cache对处理机和主存间的信息交换是。B不透明的C透明的（B错改为“透明的”）25.分布系统以为特征，用替代虚拟处理机，其并行性是属于。A分布B真实处理机C并发性（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。628.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。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=。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b1iiiba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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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?78329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MichaelJ.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ILLIAIV属于（　B　　）A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD3.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C.其同步由匹配部件实现D.同步由门（Latch）寄存器来实现4.VonNenmann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.6B.12C.24D.647.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.11B.8C.14D.28.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10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。ABC（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AB对程序设计而言，该计算机系统有透明性。C（B错，改为“不需要”）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。ABC（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。ABC（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。ABC（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。1132.（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？图中：U为用户标志，为用户虚页号，nv为主存号，Nr、nr均为页内位移。vN1213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。Page2A.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.WindowsNTD.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.1B.3C.4D.67.大型计算机和小型计算机的主要区别在于(A)。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 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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.IDEB.ATC.SCSID.PCI9.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。142.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。Page252.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。Page1403.衡量流水线处理机的性能主要指标是什么?Page136~1394.简要说出全局性相关的处理的4种常用方法。Page144~1465.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。15(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：1214234562314561212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12345678910访问页面1214234562314561212主12121212565656565656存页面操作状态全国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169.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)中断级屏蔽位中断处理程序级别1级2级3级4级5级第1级第2级第3级第4级第5级(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)17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。实页号装入位3111203021100100(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。1819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20D．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．2B．3C．4D．58．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。Page2314．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。Page55~5825．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21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。Page127~13127．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：中断级屏蔽位中断处理程序级别123410000210113100041010（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．1／2B．15／16C．1／256D．255／2565．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22外增加控制线路根数为(D)A．3B．N+2C．2N+lD．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__1TFLOPS_____的计算能力、___lTbyte___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。（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23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：中断级屏蔽位中断处理程序级别1级2级3级4级第1级0000第2级1011第3级1000第4级1010（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，24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。25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.0.5B.0.25C.0.125D.0.0156255.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.MISDB.MIMDC.SIMDD.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。Page4314.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。26三、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。Page822.简述复杂指令系统（CISC）存在的问题。Page5423.为了解决主存与CPU之间的速度差，有哪些方法可以解决？Page8624.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。Page14625.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