1、计算机系统结构自考题模拟 6及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为_ a位并字串 b全并行 c位串字串 d位串字并（分数：1.00）A.cadbB.cabdC.acdbD.acbd2.下列说法中不正确的是_（分数：1.00）A.软件设计费用比软件重复生产费用高B.硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现C.硬件的生产费用比软件的生产费用高D.硬件的设计费用比软件的设计费用低3.推出系列机的新机器，不能更改的是_（分数：1.00）A.原有指令的寻址方式和操作码
2、B.系统总线的组成C.数据通路宽度D.存储芯片的集成度4.定时器中断属于下列哪一种中断_（分数：1.00）A.程序性中断B.访管中断C.外部中断D.输入/输出中断5.下列哪一项不是浮点数尾数下溢的处理方法_（分数：1.00）A.截断法B.舍入法C.查表进“1”法D.恒置“1”法6.比起全相联映像，组相联映像的优点是_（分数：1.00）A.块冲突概率低B.主存利用率高C.地址变换速度快D.Cache空间利用率高7.输入机、打印机等设备适合采用哪种数据密度_（分数：1.00）A.单字B.单字加定长块C.定长块D.可变长块8.多级互连网络中如果令居于上方的都用 i表示，居于下方的都用 j表示，以下四
3、种开关错误的是_（分数：1.00）A.直连，即 i入连 i出，j 入连 j出B.上播，即 j入连 i出和 j出，i 入悬空C.交换，即 i入连 j出，j 入连 i出D.下播，即 j入连 i出和 j出，i 入悬空9.下列哪一个选项不属于多处理机的种类_（分数：1.00）A.同构型B.独立型C.异构型D.分布型10.不是脉动阵列结构具有的特点的是_（分数：1.00）A.结构简单、规整，模块化强B.PE间数据通信距离短、规则C.脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法无关D.脉动阵列中所有 PE能同时运算，具有极高的计算并行性二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.高级语言程序经
4、1 的 2 成为汇编语言程序。 （分数：2.00）12.目前 M0由 1 实现，M1 用 2 实现，M2 到 M5大多用软件实现。以 3 为主实现的机器称为虚拟机。 （分数：2.00）13.除了分布处理、MPP 和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机、阵列处理机、 1、 2 四种不同的结构。 （分数：2.00）14.总线按用法可以分为 1 和 2 两类。 （分数：2.00）15.解决重叠和流水中的操作数相关，大多是推后法和设置 1 两种基本方法。 （分数：2.00）16.RISC的思想精华是 1。 （分数：2.00）17.全局性相关是指已经进入流水线的 1 和 2 之间
5、的相关。 （分数：2.00）18.在紧耦合多处理机中，对各处理机来说，有 1 和 2 两种。 （分数：2.00）19.单级互连网络有三种，分别是 1、 2 和 3 单级网络。 （分数：2.00）20.多处理机间连接一般有总线、交叉开关、 1、 2 或蠕虫穿洞寻径网络等几种形式。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.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。 （分数：6.00）_22.实现软件移植的途径有哪些?各受什么限制? （分数：6.00）_23.解决计算机主存与 CPU的速度差对机器
6、性能的影响，可采用哪三种解决方法? （分数：6.00）_24.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? （分数：6.00）_25.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? （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)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：（分数：10.00）(1).画出树形流程图。（分数：5.00）_(2).计算运算级数 T P 、处理机机数 P、加速比 S P 和效率 E P 的值。（分数：5.00）_有一台阵列机有 8个处理单元互连，现在将(0，7
7、)，(1，6)，(2，5)，(3，4)，(4，3)，(5，2)，(6，1)，(7，0)配对通信。（分数：10.00）(1).写出该功能函数。（分数：5.00）_(2).用 3级立方体网络实现该功能函数，画出拓扑结构图，并标出开关状态。（分数：5.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)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。（分数：10.00）(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。（分
8、数：5.00）_(2).计算主存的命中率 H。（分数：5.00）_有 4段流水线，各段经过时间依次为 t、3t、t、t。（分数：10.00）(1).计算在连续输入 10条指令时的吞吐率和效率。（分数：5.00）_(2).将第 2段分解成 3个子段，每个子段都为 t，计算连续输入 10条指令时的吞吐率和效率。（分数：5.00）_计算机系统结构自考题模拟 6答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为_ a位并字串 b全并行 c位串字串 d位串字并（分数：1.00）A.cadb
9、B.cabdC.acdbD.acbd解析：考点 并行性的等级 解析 从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为：位串字串、位并字串、位串字并、全并行。2.下列说法中不正确的是_（分数：1.00）A.软件设计费用比软件重复生产费用高B.硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现C.硬件的生产费用比软件的生产费用高D.硬件的设计费用比软件的设计费用低 解析：考点 软件发展对系统结构的影响 解析 一般说来软件设计费用比软件重复生产费用高，硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现，硬件的生产费用比软件的生产费用高。3.推出系列机的新机器，不能更改的是_（分数：1.00）
10、A.原有指令的寻址方式和操作码 B.系统总线的组成C.数据通路宽度D.存储芯片的集成度解析：考点 指令系统 解析 不管是新机器还是旧机器，其原有指令的寻址方式和操作码是不能修改的。4.定时器中断属于下列哪一种中断_（分数：1.00）A.程序性中断B.访管中断C.外部中断 D.输入/输出中断解析：考点 中断分类 解析 外部中断来自计算机外部，它包括各种定时器中断、外部信号中断及中断键中断，外部信息号中断主要用于其他计算机和系统的联系。5.下列哪一项不是浮点数尾数下溢的处理方法_（分数：1.00）A.截断法B.舍入法C.查表进“1”法 D.恒置“1”法解析：考点 浮点数尾数的下溢处理方法 解析 浮
11、点数尾数下溢的处理方法有截断法、舍入法、查表舍入法、恒置“1”法。6.比起全相联映像，组相联映像的优点是_（分数：1.00）A.块冲突概率低B.主存利用率高C.地址变换速度快D.Cache空间利用率高 解析：考点 全相联、组相联地址映像规则 解析 全相联映像法的优点是块冲突概率最低，Cache 的空间利用率最高。组相联映像既能减少块冲突概率，提高 Cache空间利用率，又能使地址映像机构及地址变换速度比全相联的简单和快速。7.输入机、打印机等设备适合采用哪种数据密度_（分数：1.00）A.单字 B.单字加定长块C.定长块D.可变长块解析：考点 数据宽度 解析 输入机和打印机都为低速设备8.多级
12、互连网络中如果令居于上方的都用 i表示，居于下方的都用 j表示，以下四种开关错误的是_（分数：1.00）A.直连，即 i入连 i出，j 入连 j出B.上播，即 j入连 i出和 j出，i 入悬空 C.交换，即 i入连 j出，j 入连 i出D.下播，即 j入连 i出和 j出，i 入悬空解析：考点 交换开关的开关状态 解析 四种开关状态或连接方式中，上播指的是 i 入 连 i 出 和 j 出 ，j 入 悬空9.下列哪一个选项不属于多处理机的种类_（分数：1.00）A.同构型B.独立型 C.异构型D.分布型解析：考点 多处理机的种类 解析 多处理机的种类有三种，分别是同构型、异构型和分布型。10.不是
13、脉动阵列结构具有的特点的是_（分数：1.00）A.结构简单、规整，模块化强B.PE间数据通信距离短、规则C.脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法无关 D.脉动阵列中所有 PE能同时运算，具有极高的计算并行性解析：考点 脉冲动阵列结构的特点 解析 脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法密切相关，具有某种专用性，限制了应用范围。二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.高级语言程序经 1 的 2 成为汇编语言程序。 （分数：2.00）解析：编译程序 翻译 考点 软件发展对计算机系统结构的影响 解析 高级语言程序经编译程序翻译成汇编语言程序。12.目前 M0由 1 实现，M1 用
14、 2 实现，M2 到 M5大多用软件实现。以 3 为主实现的机器称为虚拟机。 （分数：2.00）解析：硬件 微程序(固件)软件 考点 计算机系统层次 解析 目前 M0由硬件实现，M1 用微程序(固件)实现，M2 到 M5大多用软件实现。以软件为主实现的机器称为虚拟机。虚拟机不一定全用软件实现，有些操作也可用固件或硬件实现。13.除了分布处理、MPP 和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机、阵列处理机、 1、 2 四种不同的结构。 （分数：2.00）解析：多处理机 数据流计算机 考点 多处理机的分类 解析 除了分布处理、MPP 和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征
15、可分为流水线计算机、阵列处理机、多处理机、数据流计算机四种不同的结构。14.总线按用法可以分为 1 和 2 两类。 （分数：2.00）解析：专用 非专用 考点 总线的分类 解析 总线按用法可以分为两类，分别是专用和非专用。15.解决重叠和流水中的操作数相关，大多是推后法和设置 1 两种基本方法。 （分数：2.00）解析：相关专用通路 考点 通用寄存器组相关处理 解析 推后法和和设置相关专用通路这两种基本方法通常用来解决重叠和流水中的操作数相关。16.RISC的思想精华是 1。 （分数：2.00）解析：减少指令平均执行周期数(符合意思即可) 考点 RISC 的设计思想 解析 RISC 的设计思想
16、就是要精简指令系统，其思想精华是减少指令平均执行周期数。17.全局性相关是指已经进入流水线的 1 和 2 之间的相关。 （分数：2.00）解析：转移指令 其后续指令 考点 全局性的相关处理 解析 全局性相关指的是已进入流水线的转移指令(尤其是条件转移指令)和其后续指令之间的相关。18.在紧耦合多处理机中，对各处理机来说，有 1 和 2 两种。 （分数：2.00）解析：同构对称型 异构非对称型 考点 多处理机的硬件结构 解析 紧耦合多处理机有两种构形，分别是同构对称型、异构非对称型。19.单级互连网络有三种，分别是 1、 2 和 3 单级网络。 （分数：2.00）解析：立方体 PM2I 混洗交换
17、 考点 基本的单级互连网络 解析 三种单级互连网络有立方体、PM2I 和混洗交换单级网络。20.多处理机间连接一般有总线、交叉开关、 1、 2 或蠕虫穿洞寻径网络等几种形式。 （分数：2.00）解析：环形互连 多端口存储器 考点 机间互连形式 解析 多处理机的互连一般采用总线、交叉开关、环形互连、多端口存储器或蠕虫穿洞寻径网络等几种形式。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.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。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)回写法：CPU 只写入 Cache不写入主存
18、，仅当 Cache块替换时，才先写回主存后再替换。这种方法要求对每个 Cache块增加一个修改位的资源开销。 (2)写直达法：CPU 每次写 Cache的同时，也通过直接通路写入主存。这种方法要增加写主存的时间开销。22.实现软件移植的途径有哪些?各受什么限制? （分数：6.00）_正确答案：()解析：软件移植的途径主要有：统一高级语言，设计系列机，模拟与仿真。 (1)统一高级语言，可以解决结构相同或完全不同的机器间的软件移植，从长远看是方向，但目前难以解决，只能作相对统一。 (2)系列机，只能实现同一系列内的软件兼容，虽然允许发展变化，但兼容的约束反过来会阻碍系统结构取得突破性的进展。 (3
19、)模拟与仿真，模拟灵活，可实现不同系统问的软件移植，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。23.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? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)在 CPU中设置通用寄存器，让运算直接在 CPU的通用寄存器中进行，减少与主存的等效速度。 (2)采用存储器的多体交叉并行存取来提高主存的等效速度。 (3)采用 Cache存储器。24.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? （分数：6.00）_正
20、确答案：()解析：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。25.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? （分数：6.00）_正确答案：()解析：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
21、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。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)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：（分数：10.00）(1).画出树形流程图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：对于单处理机处理，T 1 =6，改正 E=a(b+cd)+acef+g，树形流程图如下所示。 (2).计算运算级数 T P 、处理机机数 P、加速比 S P 和效率 E P 的值。（分数：5.00）_正确答案：()解析：考点 多处理机的实现有一台阵列机有 8个处理单元互连，现在将(0，7)，(1，6)，(
22、2，5)，(3，4)，(4，3)，(5，2)，(6，1)，(7，0)配对通信。（分数：10.00）(1).写出该功能函数。（分数：5.00）_正确答案：()解析：Cube(zyx)=000111(0，7) 001110(1，6) 010101(2，5) 01100(3，4) 100011(4，3) 101010(5，2) 110001(6，1) 111000(7，0)(2).用 3级立方体网络实现该功能函数，画出拓扑结构图，并标出开关状态。（分数：5.00）_正确答案：()解析：拓扑结构图如下所列。 五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)若主存有 4个页，每页 256个字，现有一个 2
23、008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。（分数：10.00）(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。（分数：5.00）_正确答案：()解析：页面替换过程模拟图如下所示。 (2).计算主存的命中率 H。（分数：5.00）_正确答案：()解析：命中率 H=5/11=0.45考点 页面替换有 4段流水线，各段经过时间依次为 t、3t、t、t。（分数：10.00）(1).计算在连续输入 10条指令时的吞吐率和效率。（分数：5.00）_正确答案：()解析：根据公式 t 1 =t，t 2 =3t，t 3 =t，t 4 =t 瓶颈段的执行时间为 3t，n=10，代入公式 (2).将第 2段分解成 3个子段，每个子段都为 t，计算连续输入 10条指令时的吞吐率和效率。（分数：5.00）_正确答案：()解析：t 1 =t，t 21 =t，t 22 =t，t 23 =t，t 3 =t，t 4 =t 瓶颈段的执行时间为 t，n=10，代入公式
