1、计算机系统结构自考题模拟 7 及答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.处理机操作步骤并行的典型例子是_（分数：1.00）A.阵列处理机B.并行存储器系统和相联处理机C.流水线处理机D.多处理机2.对系统程序员不透明的应当是_（分数：1.00）A.Cache 存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器3.计算机组成设计不考虑_（分数：1.00）A.专用部件设置B.功能部件的集成度C.控制机构的组成D.缓冲技术4.多级混洗交换网络又叫作_（分数：1.00）A.移数网络B.STARAN 网络C.数据交换网
2、路D.Omega 网络5.软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例不会_（分数：1.00）A.提高解题速度B.提高硬件利用率C.提高硬件成本D.减少所需存储器用量6.二功能交换单元是指_（分数：1.00）A.直接和上播B.上播和下播C.直连和交换D.交换和下播7.共享主存的多处理机中，为减少访问主存冲突，采用的方式一般为_（分数：1.00）A.并行多体交叉主存系统B.虚拟存储器C.共享 Cache 存储器D.用高速单体主存系统8.脉动阵列式处理机系统具有_（分数：1.00）A.多个相同的排成阵列结构的 CPUB.多个不同的排成阵列结构的处理机C.多个相同的排成阵列结构的处理机D.最适合完成累加和
3、求解9.设置相关专用通路的方法不适合于_（分数：1.00）A.变址寄存器一次相关B.变址寄存器二次相关C.通用寄存器相关D.主存空间数相关10.不能确定集中式总线优先次序的方式的是_（分数：1.00）A.独立请求B.串行链接C.定时查询D.并行链接二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.传统机器语言机器级，是用 1 程序来 2 机器指令。 （分数：2.00）12.计算机系统结构也称 1，指的是 2 的系统结构。 （分数：2.00）13. 1 指器件的用户只能用，不能改变器件内部功能， 2 指用户可根据需要改变器件内部功能， 3 指专门按用户要求生产的高集成度 VLSI 器件
4、。 （分数：2.00）14.多指令流出技术，在每个 1 流出的指令条数不固定，依 2 的具体情况而定，但有个上限。 （分数：2.00）15.对称式共享存储器多处理 SMP 一般由几十个 1 构成，各处理器共享一个集中式的 2，这个主存相对于各处理器的关系是对称的。 （分数：2.00）16.多处理机中，当共享数据进入 Cache，就可能出现多个处理器的 Cache 中都有同一存储器块的副本，要保证多个 1 是一致的。 （分数：2.00）17.为同时解释相邻两条以上的指令，常用的控制方式是 1 和 2。 （分数：2.00）18.流水的 1 指的是把子过程进一步细分，流水的 2 可理解为在多个处理机
5、之间流水。 （分数：2.00）19. 1 的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在 2 期间进行代码调度和优化的。 （分数：2.00）20.从对指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的控制流方式、由数据驱动的 1 方式，按 2 驱动的归约方式和按模式驱动的匹配方式。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.区别不同指令集结构的主要因素是什么?根据这个主要因素可将指令集结构分为哪三类? （分数：6.00）_22.简述流水线技术的特点。 （分数：6.00）_23.用什么方法可以提高向量处理机的性能? （分数：6.
6、00）_24.简述 Tomasulo 算法的基本思想。 （分数：6.00）_25.替换算法有哪几种?各有什么优缺点? （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)某字节交叉多路通道连接 6 台设备，其数据传输速率如下表所示。 设备号 1 2 3 4 5 6 传输速率(bit/ms) 50 50 40 25 25 10 （分数：9.99）(1).计算每台设备传输数据两次请求的时间间隔。（分数：3.33）_(2).当所有设备同时要传输数据时，求其对通道要求的总流量 f bit 。（分数：3.33）_(3).让通道以极限流量 f maxbit =f bit 的工作周期工作，求通
7、道的工作周期 T。（分数：3.33）_某一个系统有 4 个中断级，中断级屏蔽位“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表所示。 级屏蔽位 中断处理 程序级别 1 2 3 4 1 0 0 0 0 2 1 0 1 1 3 1 0 0 0 4 1 0 1 0 （分数：10.00）(1).当中断响应优先次序为 1234 时，其中断处理次序是什么?（分数：5.00）_(2).如果所有的中断处理都各需要 3 个单位时间，当正在运行主程序时，同时发生 2、3 级中断请求，过两个单位时间又同时有 1、4 级中断请求，试画出中断响应处理时空图。（分数：5.00）_五、综合应用题
8、(总题数：2，分数：20.00)在多处理机上求解 X=A(B+C(D+E)+F(G+H1)，利用减少树高来尽可能加快运算速度。（分数：10.00）(1).画出在 3 台处理机上并行运算的树形流程图。（分数：5.00）_(2).求 P=3 时，运算级数 T P 、单处理机串行级数 T l 、加速比 S P 和效率 E P 的值。（分数：5.00）_在某个程序中，简单指令占 80%，复杂指令占 20%，在 CISC 机中简单指令执行需 4 个机器周期，复杂指令执行需 8 个机器周期。RISC 机中简单指令执行只要 1 个机器周期，而复杂指令要通过一串指令来实现。假定复杂指令平均需要 14 条简单指
9、令，即需要 14 个周期，若该程序中需要执行的总指令数为1000000，T C 为 100ms，那么：（分数：10.00）(1).RISC 机需执行的指令数为多少?（分数：5.00）_(2).CISC 和 RISC 机的 CPU 时间分别为多少?（分数：5.00）_计算机系统结构自考题模拟 7 答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.处理机操作步骤并行的典型例子是_（分数：1.00）A.阵列处理机B.并行存储器系统和相联处理机C.流水线处理机 D.多处理机解析：考点 流水线的主要性能 解析 流水线处理机是处理机操作步骤并行的典型
10、例子。2.对系统程序员不透明的应当是_（分数：1.00）A.Cache 存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器 解析：考点 虚拟存储器的管理方式 解析 虚拟存储器对系统程序员不透明，对应用程序员透明。3.计算机组成设计不考虑_（分数：1.00）A.专用部件设置B.功能部件的集成度 C.控制机构的组成D.缓冲技术解析：考点 计算机组成与系统结构的区别 解析 计算机组成设计包含专用部件设置、控制机构的组成、缓冲技术等，而功能部件的集成度属于系统结构的范畴。4.多级混洗交换网络又叫作_（分数：1.00）A.移数网络B.STARAN 网络C.数据交换网路D.Omega
11、网络 解析：考点 多级混洗网络 解析 Omega 网络又称为多级混洗网络。5.软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例不会_（分数：1.00）A.提高解题速度B.提高硬件利用率 C.提高硬件成本D.减少所需存储器用量解析：考点 软硬件取舍的基本原则 解析 提高硬件功能不是以提高硬件利用率为目的，常常是为了降低硬件的使用频率。6.二功能交换单元是指_（分数：1.00）A.直接和上播B.上播和下播C.直连和交换 D.交换和下播解析：考点 交换开关含义 解析 交换开关有四种状态，分别是直连、交换、上播和下播。二功能交换单元为直连和交换，有全部四种功能的称为四功能交换。7.共享主存的多处理机中，为减少访
12、问主存冲突，采用的方式一般为_（分数：1.00）A.并行多体交叉主存系统 B.虚拟存储器C.共享 Cache 存储器D.用高速单体主存系统解析：考点 多处理机存储系统 解析 共享主存的多处理机中，为减少访问主存冲突，采用的方式一般为并行多体交叉主存系统。8.脉动阵列式处理机系统具有_（分数：1.00）A.多个相同的排成阵列结构的 CPUB.多个不同的排成阵列结构的处理机C.多个相同的排成阵列结构的处理机 D.最适合完成累加和求解解析：考点 脉动阵列式处理机原理 解析 脉动阵列结构是由一组处理单元 PE 构成的阵列，每个 PE 的内容结构相同。脉动阵列结构简单、规整、模块化强、可扩充性好。9.设
13、置相关专用通路的方法不适合于_（分数：1.00）A.变址寄存器一次相关B.变址寄存器二次相关C.通用寄存器相关D.主存空间数相关 解析：考点 相关专用通路 解析 设置相关专用通路的方法适合于变址寄存器一次相关、变址寄存器二次相关和通用寄存器相关等。10.不能确定集中式总线优先次序的方式的是_（分数：1.00）A.独立请求B.串行链接C.定时查询D.并行链接 解析：考点 总线控制方式 解析 优先次序的确定可以有串行链接、定时查询和独立请求三种不同的方式，也可以是它们的结合。二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.传统机器语言机器级，是用 1 程序来 2 机器指令。 （分数：2
14、.00）解析：微指令解释 考点 计算机系统机构层次 解析 传统机器语言机器级，是用微指令程序来解释机器指令。12.计算机系统结构也称 1，指的是 2 的系统结构。 （分数：2.00）解析：计算机系统结构传统机器级 考点 计算机系统结构的概念 解析 计算机系统结构也称计算机体系结构，指的是传统机器级的系统结构。13. 1 指器件的用户只能用，不能改变器件内部功能， 2 指用户可根据需要改变器件内部功能， 3 指专门按用户要求生产的高集成度 VLSI 器件。 （分数：2.00）解析：非用户片现场片用户片 考点 非用户片、现场片和用户片的概念 解析 非用户片指其功能由器件厂生产时定死，器件的用户只能
15、用，不能改变器件内部功能。现场片指用户可根据需要改变器件内部功能。用户片指专门按用户要求生产的高集成度 VLSI 器件。14.多指令流出技术，在每个 1 流出的指令条数不固定，依 2 的具体情况而定，但有个上限。 （分数：2.00）解析：时钟周期代码 考点 超标量技术 解析 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定，依代码的具体情况而定，但有个上限。15.对称式共享存储器多处理 SMP 一般由几十个 1 构成，各处理器共享一个集中式的 2，这个主存相对于各处理器的关系是对称的。 （分数：2.00）解析：处理器物理存储器 考点 集中式共享多处理机 解析 对称式共享存储器多处理 S
16、MP 一般由几十个处理器构成，各处理器共享一个集中式的物理存储器，这个主存相对于各处理器的关系是对称的。16.多处理机中，当共享数据进入 Cache，就可能出现多个处理器的 Cache 中都有同一存储器块的副本，要保证多个 1 是一致的。 （分数：2.00）解析：副本数据 考点 多 Cache 的一致性 解析 多处理机中，当共享数据进入 Cache，就可能出现多个处理器的 Cache 中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。17.为同时解释相邻两条以上的指令，常用的控制方式是 1 和 2。 （分数：2.00）解析：重叠流水、 考点 重叠原理与一次重叠 解析 通过控制机构同时解释两
17、条和多条的方式，可加快整个机器语言程序的解释。重叠和流水是其中常用的方式。18.流水的 1 指的是把子过程进一步细分，流水的 2 可理解为在多个处理机之间流水。 （分数：2.00）解析：向下扩展向上扩展 考点 流水的分类 解析 向下扩展指的是把子过程进一步地细分，向上扩展指的是多个处理机间的流水。19. 1 的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在 2 期间进行代码调度和优化的。 （分数：2.00）解析：指令编译 考点 指令的静态调度 解析 指令的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中，而是在编
18、译期间进行代码调度和优化的。20.从对指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的控制流方式、由数据驱动的 1 方式，按 2 驱动的归约方式和按模式驱动的匹配方式。 （分数：2.00）解析：数据流需求 考点 指令的控制方式 解析 计算机系统分为由控制驱动的控制流方式、由数据驱动的数据流方式、按需求驱动的规约方式和按模式驱动的匹配方式。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.区别不同指令集结构的主要因素是什么?根据这个主要因素可将指令集结构分为哪三类? （分数：6.00）_正确答案：()解析：区别不同指令集结构的主要因素是 CPU 中用来存储操作数的存储单元。据此可将指令系统结构分为堆
19、栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。22.简述流水线技术的特点。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)流水线把一个处理过程分解为若干个子过程，每个子过程由一个专门的功能部件来实现。因此，流水线实际上是把一个大的处理功能部件分解为多个独立的功能部件，并依靠它们的并行工作来提高吞吐率。 (2)流水线中各段的时间应尽可能相等，否则将引起流水线堵塞和断流。 (3)流水线每一个功能部件的前面都要有一个缓冲寄存器，称为流水寄存器。 (4)流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不断地提供任务，才能充分发挥流水线的效率。 (5)流水线需要有通过时间和排空时间。在这两个时间段中，流水线都不是满
20、负荷工作。23.用什么方法可以提高向量处理机的性能? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)设置多个功能部件，使它们并行工作。 (2)采用连接技术，加快一串向量指令的执行。 (3)采用循环开采技术，加快循环的处理。 (4)采用多处理机系统，进一步提高性能。24.简述 Tomasulo 算法的基本思想。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：核心思想：记录和检测指令相关，操作数一旦就绪就立即执行，把发生 RAW 冲突的可能性减小到最低；通过寄存器换名来消除 WAR 冲突和 WAW 冲突。寄存器换名是通过保留站来实现，它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作数。 基本思想：只要操作数有效
21、，就将其取到保留站，避免指令流出时才到寄存器中取数据，这就使得即将执行的指令从相应的保留站中取得操作数，而不是从寄存器中。指令的执行结果也是直接送到等待数据的其他保留站中去。因而，对于连续的寄存器写，只有最后一个才真正更新寄存器中的内容。一条指令流出时，存放操作数的寄存器名被换成为对应于该寄存器保留站的名称(编号)。25.替换算法有哪几种?各有什么优缺点? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)随机法，这种方法随机地选择被替换的块。其优点是简单，易于用硬件实现，但这种方法没有考虑 Cache 过去被使用的情况，反映不了程序的局部性，所以命中率比较低。 (2)先进先出法 FIFO(Fir
22、st-In-First-Out)，这种方法选择最早调入的块作为被替换的块。其优点也是容易实现。它虽然利用了同一组中各块进入 Cache 的先后顺序这一“历史”信息，但还是不能正确地反映程序的局部性，因为最先进入的块也可能是经常被调用的块。 (3)最近最少使用法 LRU(Least Recently Used)，这种方法是选用最近使用次数最少的块作为被替换的块。但由于其实现比较复杂，现在实际上实现的 LRU 都只是选择最久没有被访问的块。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)某字节交叉多路通道连接 6 台设备，其数据传输速率如下表所示。 设备号 1 2 3 4 5 6 传输速率(bit/
23、ms) 50 50 40 25 25 10 （分数：9.99）(1).计算每台设备传输数据两次请求的时间间隔。（分数：3.33）_正确答案：()解析：设备 16 两次请求的时间间隔(s)为：20，20，25，40，40，100。(2).当所有设备同时要传输数据时，求其对通道要求的总流量 f bit 。（分数：3.33）_正确答案：()解析：总流量(3).让通道以极限流量 f maxbit =f bit 的工作周期工作，求通道的工作周期 T。（分数：3.33）_正确答案：()解析：通道的工作周期某一个系统有 4 个中断级，中断级屏蔽位“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
24、蔽位设置如下表所示。 级屏蔽位 中断处理 程序级别 1 2 3 4 1 0 0 0 0 2 1 0 1 1 3 1 0 0 0 4 1 0 1 0 （分数：10.00）(1).当中断响应优先次序为 1234 时，其中断处理次序是什么?（分数：5.00）_正确答案：()解析：中断处理的次序是 1342。(2).如果所有的中断处理都各需要 3 个单位时间，当正在运行主程序时，同时发生 2、3 级中断请求，过两个单位时间又同时有 1、4 级中断请求，试画出中断响应处理时空图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：中断响应处理时空图如下所示。 五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)在多处理机
25、上求解 X=A(B+C(D+E)+F(G+H1)，利用减少树高来尽可能加快运算速度。（分数：10.00）(1).画出在 3 台处理机上并行运算的树形流程图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：将表达式展开成 AB+ACD+ACEF+GH，依题意，要有高吞吐率，先计算乘法运算，再算加，流水时空图如下所示。 (2).求 P=3 时，运算级数 T P 、单处理机串行级数 T l 、加速比 S P 和效率 E P 的值。（分数：5.00）_正确答案：()解析：由流水时空图可知，完成全部运算的时间为 24t 吞吐率 效率 在某个程序中，简单指令占 80%，复杂指令占 20%，在 CISC 机中简单指
26、令执行需 4 个机器周期，复杂指令执行需 8 个机器周期。RISC 机中简单指令执行只要 1 个机器周期，而复杂指令要通过一串指令来实现。假定复杂指令平均需要 14 条简单指令，即需要 14 个周期，若该程序中需要执行的总指令数为1000000，T C 为 100ms，那么：（分数：10.00）(1).RISC 机需执行的指令数为多少?（分数：5.00）_正确答案：()解析：RISC 指令数=100000080%+100000020%14 =800000+2800000=3600000(2).CISC 和 RISC 机的 CPU 时间分别为多少?（分数：5.00）_正确答案：()解析：CISC 的 CPU 时间=100000080%4+100000020%8 =3200000+1600000=4800000 周期 =4800000100ns RISC 的 CPU 时间=100000080%+100000020%14 =800000+2800000=3600000 周期 =3600000100ns 考点 指令系统
