计算机系统结构考试题型总结,《计算机系统结构》试题类型说明

《计算机系统结构》试题类型说明

单项选择题(每题2分，共10分)，多项选择题(每小题2分，共10分)，填空题(每题2分，共20分)，计算题(共3道题，

每题10分)，设计论述题(共2道题，每题15分)。

《计算机系统结构》模拟试题

一、单项选择题

1、计算机系统结构设计者所关心的是()所看到的的计算机结构。答案B

.首先排除C、D.然后A是关心计算机实现

A、硬件设计人员B、逻辑设计人员C、机器语言或汇编语言程序员D、高级语言程序员

2、解决软件移植最好的办法就是()。

答案是C,你想一想那么多程序员不懂计算机硬件照样不混得很开心，我想选C了吧？不过D也有点对。

A、采用模拟方法B、采用仿真的方法C、采用统一高级语言D、采用统一标准设计计算机结构

3、在浮点数表示中，尾数的位数多少主要影响()。答案：B,科学计数法想得起来吧？

A、表数范围B、表数精度C、表数效率D、运算实现容易程度

4、当浮点数的尾数基值为()时，其表数效率最高(假如不考虑隐藏位)。A,书上有的,P44

A、16B、8C、4D、2

5、在两个零地址空间情况下，编址方式是()。A,P58

A、通用寄存器独立编址，输入输出与存储器统一编址

B、通用寄存器与存储器统一编址，输入输出单独编址。

C、只考虑存储器和输入输出的编址。

D、输入输出与寄存器统一编址，存储器单独编址。

二、多项选择题(每题3分，共１5分)

(１)计算机系统结构、计算机组成和计算机实现的关系是：。BD,P5

A．计算机系统结构是计算机组成的逻辑实现B. 计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现C.计算机组成是计算机实现的物理实现 D.计算机实现是计算机组成的物理实现。

(2)关于超标量处理机和超流水线处理机说法正确的有：ABCD,P243,p244

A.超标量处理机是通过增加硬件资源为代价来换取处理机性能的。

B.超标量处理机采用的是空间并行性,超流水线处理机采用的是时间并行性

C.超流水线处理机则通过各硬件部件充分重叠工作来提高处理机性能。

D.超标量处理机在每个时钟周期的一开始就同时发射多条指令，而超流水线处理机则要把一个时钟周期平均分成多个流水线周期，每个流水线周期发射一条指令；

(3)在一个向量流水机中，假设向量操作速度为标量操作速度的10倍，给定一个原先用标量代码写的程序，为了使执行该程序的加速比分别达到4和6倍，则该程序中可向量化的代码的百分比是本题中：加速比=1/((1-x)+x/10),把加速比4和6分别代入公式，求出x：

A．83%B.90%c.93%D. 88%

E.

(4)关于四种消息寻径方式观点正确的有：答案A,C,p313

A．虫蚀寻径：每个结点的缓冲区较小，易于VLSI实现；较低的网络传输时延；通道共享性好，利用率高；易于实现选播和广播通信方式。

B. 线路交换占用物理通路的时间比较短。

C．虚拟直通的主要优点：通信延迟与结点数无关。主要缺点：每个结点需要有足够大的缓冲区来存储最大信息包。在最坏的情况下与存储转发方式的通信时延是一样的，经过的每个结点都发生阻塞，都需缓冲。

D．存储转发建立源结点到目的结点的物理通路开销很大，占用物理通路的时间长按照书P313,应该是线路交换的特点

(5)多处理机系统的特点有：B

DE,

A.多处理机的PE是固定的，采用屏蔽手段改变实际参加操作的PE数目错误，见p322,这里说的是"并行处理机"有这个特点

B．多处理机的并行性存在于指令外部.

C．多处理机仅一个CU，自然是同步的。错误，这是“并行处理机”的特点P346

D．多处理机用专门的指令来表示并发关系，一个任务开始执行时能够派生出与它并行执行的另一些任务，如果任务数多于处理机数，多余的任务进入排队器等待。

E．结构灵活

三、填空(每空1分，共20分)

(１)计算机系统结构的定义：。F10,定义2(用F表示是复习指导书，P表示教材)

(２)称为透明性，在一个计算机系统中，低层机器的属性往往对高层机器的程序员是的(透明，不透明)，计算机组成设计的内容，对传统机器程序员来讲一般是的(透明，不透明)。见F11

(3)输入输出系统的特点有：，和。异步性，实时性，与设备无关性，P156

(4)Cache存储系统的主要目的提高，虚拟存储系统的主要目的是，存储系统是软件和硬件技术结合实现的。存储系统的性能，增大存储系统的容量，？虚拟存储系统(书上没有找到)

(5)CISC的中文意义是.复杂指令计算机系统 ,F11

(6)某CACHE存储系统，T2=5T1，在命中率H为0.8的情况下，该存储系统的加速比是。1/(0.2+0.8/5)=1/0.36=2.78

(7)要根据向量运算的特点和向量处理机的类型选择向量的处理方式。向量的处理方式有三种：，，。横向处理方式，纵向，纵横P18，

(8)是指计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型，是由硬件实现的数据类型。数据表示，p38

(9)对于程序员，间址寻址方式和变址寻址方式的主要差别是：的操作数地址在主存

储器中，没有偏移量，的操作数地址由变址寄存器中的基地址加偏移量构成。间址，变址，P64

(10)存储系统的定义是.p98

向量处理是指.p254

四、计算题(重要)

1、用一台40MHz处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下：

指令类型指令数时钟周期数

整数运算480001

数据传送360002

浮点100002

控制传送60002

求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。(１0分)

2、用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算

,每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端和输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，画出流水线时空图，并计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。(１5分)

(特别重要)

1 2345678910 11 12 1314 15 16

功能段5

1

2

3

4

5

功能段4

1

2

3

4

5

功能段3

1

2

3

4

5

功能段2

1

2

3

4

5

功能段1

1

2

3

4

5

3、假设一个网络的频宽为10Mb/S，发送方开销为280us，接收方开销为330us。如果两台机器相距100米，现在要发送一个1000字节的消息给另一台机器，试计算总时延。如果两台机器相距1000公里，那么总时延为多大？(10分)

(特别重要)

3、试在含一个PE的SISD机和在含4个PE的且连接成一线性环的SIMD机上计算下列求内积的表达式。假定完成每次ADD操作需2个单元时间，完成每次MULTIPLY操作需4个单位时间，沿双向环在相邻PE间移数需1个单位时间。(特别重要，结合F8上的例题)

(1)SISD计算机上计算s需多少时间？(5分)

(2)SIMD计算机上计算s需多少时间？(5分)

(3)用SIMD机计算s相对于用SISD机计算的加速比是多少？(5分)

解： (1)在SISD计算机中计算s需要串行计算4次乘法和3次加法。

共需要时间：

(2)在SIMD计算机上计算采用如下的算法：首先，把向量中的4对元素尽量平均地分配到4个处理器中，每个处理器分配1对。

T(单位时间)

PE1

PE2

PE3

PE4

乘法

4

a1*b1

A2*b2

A3*b3

A4*b4

右移1次

1

→

A1*b1

A2*b2

→

A3*b3

A4*b4

加法2

a1*b1+A2*b2

A3*b3+A4*b4

右移2次

2

→

→

a1*b1+A2*b2

A3*b3+A4*b4

加法

2

共需要时间：11单位时间

(3)用SIMD机计算s相对于用SISD机计算的加速比是(22/11)=2

五、论述、设计题(特别重要，p122上的原题)

1、一个程序共有5个页面组成，程序执行过程中的页地址流如下：P1, P2, P1, P5, P4,

P1, P3, P4, P2, P4，假设分配给这个程序的主存储器共有3个页面。给出FIFO、LRU、OPT三种页面替换算法对这3页主存的使用情况，包括调入、替换和命中等。(15分)

2、一个处理机共有10条指令，各指令在程序中出现的概率如下表：(不太重要,p95原题，了解)

指令序号

出现的概率

Huffman编码法

2/8扩展编码法

3/7扩展编码法

I1

0．25

I2

0．20

I3

0．15

I4

0．10

I5

0．08

I6

0．08

I7

0．05

I8

0，04

I9

0．03

I10

0．02

操作码的平均长度

操作码的信息冗余量

(1)

计算这10条指令的操作码最短平均长度。公式见p67,不要计算，没意义

(2)

采用Huffman编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度及信息冗余量，把得到的结果填入上表中。公式见p67,不要计算，没意义

(3)采用2/8扩展编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度及信息冗余量，把得到的结果填入上表中。

(4)采用3/7扩展编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度及信息冗余量，把得到的结果填入上表中。