1、全国自考（计算机系统结构）模拟试卷 3 及答案与解析一、单项选择题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（A）cadb（B） cabd（C） acdb（D）acbd2 下列说法中不正确的是 ( )（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 ( )（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4 定时器中断属于下列哪
2、一种中断 ( )（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 ( )（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 ( )（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 ( )（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，以下四种开关错误的是 ( )（A）直连，即 i 入 连 i 出 ，j 入 连 j 出（B）上播，
3、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 ( )（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 ( )（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、填空题11 确定指令系统中是否要设乘法指令属于_，乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于_。12 从计
4、算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为存储器操作并行，处理机操作步骤并行，_操作并行和_之间。13 先行控制器处理机结构：包括三个独立的_和四个_。14 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或_相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用程序员是_的。15 在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、_和_。16 非线性流水线调度任务时要找出一个最小的_，按照周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的_和效率最高。17 根据计算机所用归约方式的不同，分为_和_两类。18 互连函数表示互连网络的出端号和
5、入端号的_对应关系，其表示方法有_、_和循环表示法。19 常见的数据路由(或互连函数)的功能有循环、_、_、超立方体路由功能、_和传播。20 始终只让第 K+1 条指令的 “分析”与第 K 条指令的“执行”在时间上重叠的方式叫做_。三、简答题21 简述设计 RISC 的基本原则。22 中断分为几类? 并解释为什么要中断分类。 (以 IBM 370 为例说明)23 并行性有哪些不同的等级?24 当浮点数尾数基值减小时，对机器数的表示会产生哪些影响?25 设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现各应考虑的问题。四、简单应用题26 一条流水线连接图如下所示，画出
6、200 条指令连续通过该流水线的时空图，并计算谚流水线的加速比。(其中 t=1ns)27 rm=8，在不包括符号位在内的 p=3、m=3 且非负阶、正尾数、规格化条件下，分别计算最小尾数值、最大尾数值、可表示的最小值、可表示的最大值。五、综合应用题27 存下列不同类型的处理机上做向量运算：D=(A+B)C，向量长度均为 4，每个周期的时间为 10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。28 SISD 单处理机，有一个通用运算部件，每 3 个周期做完一次加法，或每 4 个周期做完一次乘法。29 流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的 3 段，乘法经过其中的 4 段，每段的延
7、迟时间均为一个周期。30 向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用 3 段流水线，乘法器采用4 段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。30 某 4 段的流水处理机需要 7 拍才能完成某一个工作，其预约表如下所示。31 写出延迟禁止表、冲突向量。32 画出流水线状态转移图。33 求出最小平均延迟和最大吞吐率及调度方案。全国自考（计算机系统结构）模拟试卷 3 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 A【试题解析】 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 【正确答案】 D【试题解析】 一般说来软件设计费用比软件
8、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 【正确答案】 A【试题解析】 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 【正确答案】 C【试题解析】 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 【正确答案】 C【试题解析】 浮点数尾数下溢的处理方法有截断法、舍入法、查表舍人法、恒置“1”法。6 【正确答案】 D【试题解析】 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 Cach
9、e 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 【正确答案】 A【试题解析】 输入机和打印机都为低速设备8 【正确答案】 B【试题解析】 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 【正确答案】 B【试题解析】 多处理机的种类有三种，分别是同构型、异构型和分布型。10 【正确答案】 C【试题解析】 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、填空题11 【正确答案】 计算机系统结构 计算机组成【试题解析】 确定指令系统中是否要设乘法指令属于计算机系统结构，乘法指令是用专门的高速乘法器实
10、现还是用加法器实现属于计算机组成，乘法器和加法一移位器的物理实现属于计算机实现。12 【正确答案】 处理机 作业或程序【试题解析】 从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为存储器操作并行，处理机操作步骤并行，处理机操作并行和作业或程序之间。13 【正确答案】 控制器 缓冲栈【试题解析】 先行控制器处理机结构包括三个独立的控制器和四个缓冲栈。其中三个控制器为：存储控制器、指令控制器、运算控制器。四个缓冲栈为：先行指令缓冲栈、线性读数缓冲栈、现行操作栈、后行写数栈。14 【正确答案】 软件与硬件 透明【试题解析】 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软件与硬
11、件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用程序员是透明的，并且以应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。15 【正确答案】 循环展开技术 换名技术【试题解析】 在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、循环展开技术和换名技术。16 【正确答案】 循环周期 吞吐率【试题解析】 非线性流水线调度任务时要找出一个最小的循环周期，按照周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高。17 【正确答案】 串归约机 图归约机【试题解
12、析】 根据计算机内部对函数表达式所用存储方式的不同，将规约方式分成串规约和图规约。18 【正确答案】 输入输出 对应表示法 函数表示法【试题解析】 互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有输入输出对应表示法、函数表示法和循环表示法。19 【正确答案】 置换 均匀混洗 广播【试题解析】 常见的数据路由(或互连函数)的功能有：(1)循环；(2)置换；(3) 均匀混洗；(4)超立方体路由功能；(5) 广播和传播。20 【正确答案】 一次重叠【试题解析】 指令分析部件和指令执行部件任何时候都只有相邻两条指令在重叠解释的方式为“一次重叠”。三、简答题21 【正确答案】 (1)确定
13、指令系统时，只选择使用频度很高的那些指令，再增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其他功能的指令，大大减少指令条数，使之一般不超过 100 条；(2)减少指令系统所用寻址方式的种类，一般不超过两种；(3)让所有的指令都在一个机器周期内完成；(4)扩大通用寄存器数，一般不少于 32 个，尽量减少访存，只有存取指令访存；(5)为提高指令执行速度，大多数指令都用硬联控制实现，少数指令才用微程序实现；(6)通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。22 【正确答案】 IBM 370 将中断分成六类，它们是机器校验、管理程序调用、程序性、外部、输入输出、重新启动。为处理一个中断请
14、求，要调出相应的中断处理程序，如果中断源数量少，则可用中断系统硬件直接形成相应中断服务程序入口。但对大中型多用途机器，中断源数目很多，若为每个中断源单独形成入口，不仅硬件实现难，代价大，而且在中断处理上没有必要。因为不少中断源性质比较接近，可归成几类，这样可以对每类给定一个中断服务程序人口，再由软件分支转入相应中断处理部分，这样可以大大简化中断处理程序人口地址形成硬件。23 【正确答案】 (1)从计算机系统中执行程序的角度看，并行性等级由低到高，分别是指令内各微操作之间的并行，多条指令之间的并行，多个任务或进程之间的并行以及多个作业或程序之间的并行等。(2)从计算机系统处理数据的角度看，并行性
15、等级由低到高，分别是位串字串(串行单处理机，无并行性)、位并字串(传统并行单处理机)、位片串字并和全并行等。(3)从计算机信息加工步骤和阶段的角度看，并行性等级又有存储器操作并行(并行存储器、相联处理机)，处理器操作步骤并行(流水线处理机)，处理器操作并行(阵列处理机)，指令、任务、作业间的全面并行(多处理机、分布处理系统、计算机网络)等。24 【正确答案】 (1)数的可表示范围变小。(2)可表示数的总个数减少。(3)数在数轴上的分布变密。(4)机器数的精度提高。(5)运算过程中的精度损失增大。(6)运算速度有所降低。25 【正确答案】 (1)系统结构设计考虑是否要设置乘法指令。(2)计算机组
16、成设计考虑是否要配詈高速的乘法器。(3)计算机实现考虑的是组成高速乘法器或加法器、移位器的器件集成度、类型、数量以及微组装技术。四、简单应用题26 【正确答案】 时空图如下所示。顺序执行的时间为 t0=6200=1200 ns 采用流水方式执行的时间为 t1=3200+6-1=605 ns 加速比 s=t0t 1=1200605=19827 【正确答案】 m=m log2rm=33=1 最小尾数值 =18=0125 最大尾数值=1-18=78=0 875 可表示的最小值 r =18=0125 可表示的最大值=85(78)=28672五、综合应用题28 【正确答案】 10 ns4(3+4)=28
17、0 ns，4 次加法和 4 次乘法串行执行。29 【正确答案】 10 ns(6+7)=130 ns，流水线执行 4 次加法需要 6 个周期，流水线执行 4 次乘法需要 7 个周期。30 【正确答案】 10 ns(7+3)=100 ns，得到第 1 个结果需要 7 个周期，另外 3 个结果需要 3 个周期。31 【正确答案】 禁止向量：(2，4，6)，初始冲突向量：(101010)。32 【正确答案】 流水线状态转移图如下所示。33 【正确答案】 简单循环 平均延迟(1， 7) 4(3， 5) 4(3， 7) 5(3， 5，7) 5(5， 7) 6(5， 3) 4(5， 3，7) 5(5) 5(7) 7最小平均延迟 4 拍最大吞吐率 14最佳调度方案(1，7) 、(3，5) 、(5，3)
