1、全国自考（计算机系统结构）模拟试卷 5 及答案与解析一、单项选择题1 计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，不包括 ( )（A）主存速度（B）控制流的组成（C）机器级内部的数据流（D）逻辑设计2 SIMD 是指 ( )（A）单指令流单数据流（B）单指令流多数据流（C）多指令流单数据流（D）多指令流多数据流3 按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于哪种机器语言( )（A）传统机器语言机器（B）操作系统机器（C）汇编语言机器（D）高级语言机器4 某档机器编制的软件，没有经过修改就能运行于比它高档的机器，属于 ( )（A）向前兼容（B）向下兼容（C）向上兼容（D）向后兼容5
2、 3 种寻址方式面向不包括 ( )（A）面向堆栈（B）面向寄存器（C）面向主存（D）面向外存6 实现软件移植的技术不包括的选项是 ( )（A）统一高级语言（B）采用系列机（C）统一汇编语言（D）模拟和仿真7 定长块宽度适合于哪种高速设备 ( )（A）打印机（B）输入机（C）磁盘（D）鼠标8 从计算机系统处理数据的角度出发，并行性等级从低到高可分为四级，最低级是 ( )（A）全并行（B）位并字串（C）位片串字并（D）位串字串9 平均码长最短的编码是 ( )（A）Unicode 编码（B）扩展编码（C）定长编码（D）哈夫曼编码10 通过并行性等级划分，流水线处理机属于 ( )（A）处理器操作并行（
3、B）指令、任务、作业并行（C）存储器操作并行（D）处理器操作步骤并行二、填空题11 应用程序语言经_成高级语言程序。12 微指令是由_直接执行。13 主存容量与编址方式的确定属于计算机系统结构，主存是否采用多体交叉属于_，主存器件的选定属于_。14 进行仿真的机器称为_，被仿真的机器称为_。15 指令系统编码格式有_、_和变长编码三种。16 资源重复最典型的例子是_，资源重复不仅可提高可靠性，而且可以进一步用多计算机或_来提高系统的速度性能。17 时间重叠是指在并行概念中引入_因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套_的各个部分，加快硬件_来赢得速度。18 自定要义数据表示包
4、括_和_两大类。19 操作级并行的阵列机，是按_流、_流和_性划分属(SIMD)类型的计算机。20 _指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到，它带来的好处是简化某级的设计，带来的不利是无法控制。三、简答题21 并行处理计算机除分布处理、MPP 和机群系统外，还有哪四种基本结构?它们各自解决的基本问题是什么?22 简述三种面向的寻址方式的关系。23 简述设计 RISC 的一般原则。24 简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。25 简述程序的动态再定位的思想。四、简单应用题25 计算机系统中有三个部件可以改进，这二个部件的部件加速比如下： 部件加速比 1=30 部件加速比 2=20 部件
5、加速比 3=1026 如果部件 1 和部件 2 的可改进比例为 30，那么当部件 3 的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到 10?27 如果三个部件的可改进比例分别为 30、30和 20，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?28 如果相对某个测试程序，三个部件的可改进比例分别为 20、20和 70，要达到最好改进效果，仅对一个部件改进时，要选择哪个部件?如果允许改进两个部件，又如何选择?28 具有 N=2n 个输人端的 Omega 网络，采用单元控制的方式。29 N 个输人端共有多少种不同的排列?30 该 Omega 网络通过一次可以实现的置换
6、有多少种是不同的?31 若 N=8，计算出一次通过能实现的置换数占全部排列数的百分比。五、综合应用题32 设有两个向量 C 和 D，各有 4 个元素，静态双功能流水线上工作。其中，1235 组成加法流水线，145 组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为t ，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实际吞吐率 Tp 和效率 。33 设某程序包含 5 个虚页，其页地址流为1，2，1，0，4，1，3，4，2，1，4，1。当使用 LRU 算法替换时，为获得最高的命中率，至少应分配给该程序几个实页?列出分配不同
7、实页时的命中率。全国自考（计算机系统结构）模拟试卷 5 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 A【试题解析】 计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计。2 【正确答案】 B【试题解析】 计算机系统分成单指令流单数据流 SISD、单指令流多数据流SIMD、多指令流单数据流 MISD 和多指令流多数据流 MIMD 四大类。3 【正确答案】 A【试题解析】 具体的计算机系统，其层次数的多少可以有所不同，可分为微程序机器、传统机器语言机器、操作系统机器、汇编语言机器、高级语言机器和应用语言机器。而算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于传统机器语言机器
8、。4 【正确答案】 C【试题解析】 向上(下) 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(低) 档的机器上。向前(后) 兼容指的是在按某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行于在它之前(后)投入市场的机器上。5 【正确答案】 D【试题解析】 多数计算机都将主存、寄存器、堆栈分类编址，分别面向主存、寄存器和堆栈的寻址方式。6 【正确答案】 C【试题解析】 实现软件移植的技术包括：统一高级语言、采用系列机、模拟和仿真。7 【正确答案】 C【试题解析】 定长块宽度适合于磁盘等高速设备，可以充分利用总线宽带。8 【正确答案】 D【试题解析】 从计算机系统中处理数据的角
9、度来看，并行性等级从低到高可分为4 级，分别是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。9 【正确答案】 D【试题解析】 哈夫曼编码是指令字最优的编码。最优编码指的是用最短的位数来表示操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字长最短。10 【正确答案】 D【试题解析】 处理器操作步骤并行典型的例子是流水线处理机。二、填空题11 【正确答案】 应用程序包 翻译【试题解析】 应用程序语言经应用程序包翻译成高级语言程序。12 【正确答案】 硬件【试题解析】 微指令是由硬件直接执行。13 【正确答案】 计算机组成 计算机实现【试题解析】 主存容量与编址方式的确定属于计算机系统结构，主存是否采用多体交义属于
10、计算机组成，主存器件的选定属于计算机实现。14 【正确答案】 宿主机 目标机【试题解析】 仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统，进行仿真的机器称为宿主机，被仿真的机器称为目标机。15 【正确答案】 混合编码 固定长编码【试题解析】 指令系统编码格式有混合编码、固定长编码和变长编码三种。16 【正确答案】 双工系统 机群系统【试题解析】 资源重复指在并行概念中引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能，其最典型的例子是双工系统，资源重复不仅可提高可靠性，而且可以进一步用多计算机或机群系统来提高系统的速度性能。17 【正确答案】 时间 硬件设备 周转【试题解析】 时间重叠是指在并行
11、概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度，其最典型的例子是指令内各操作步骤采用重叠流水。时间重叠基本上不必重复增加硬件设备就可以提高计算机系统的性能价格比。18 【正确答案】 数据描述符 标志符数据表示【试题解析】 自定义数据表示包括数据描述符和标志符数据表示两类。19 【正确答案】 指令 数据 多倍【试题解析】 操作级并行的阵列机，是按指令流、数据流及其多倍性划分属(SIMD)类型的计算机。20 【正确答案】 透明【试题解析】 透明指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到，它带来的好处是简化某级的设计，带来的不利是无
12、法控制。三、简答题21 【正确答案】 并行处理计算机还有四种结构：流水线计算机、阵列处理机、多处理机、数据流计算机。流水线计算机解决拥塞控制，冲突防止，分支处理，指令和数据的相关处理，流水线重组，中断处理，流水线调度以及作业顺序的控制等。阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计，存储器组织，数据在存储器中的分布算法，针对具体应用题目的高效并行算法等问题，尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环，避免相关。多处理机解决处理机间互连和存储器组织等，存储管理、资源分配、任务分解、系统死锁的防止、进程间的通信和同步、多处理机的调度、系统保护等，高效并行算法和并行语言的设计等问题。数据
13、流计算机主要研究合适的硬件组织和结构，数据流程序图，能高效并行执行数据流语言以及解决目前数据流机存在的某些问题。22 【正确答案】 3 种寻址方式各有特点但又不相互排斥。面向寄存器的寻址速度最快，但需增大寄存器的硬件开销。面向主存的寻址速度比面向寄存器的寻址速度慢，但可使用少量的寄存器。面向堆栈的寻址可减轻编译的负担，不用考虑寄存器的优化分配，很好地支持了程序的调用，可省去命令中的地址字段，但速度慢，甚至比面向主存的寻址慢。3 种面向的寻址不互相排斥。在同一系统结构中，应以一种面向的寻址为主，辅以其他面向的寻址，互相取长补短。例如，在堆栈型机器中，可增设面向寄存器的寻址方式；除直接访问栈顶外，
14、还能访问栈中任意单元；可增设硬堆栈或增设栈顶寄存器组来提高运算速度。23 【正确答案】 (1)确定指令系统时，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。24 【正确答案】 (1)时间重叠：
15、引入时间因素，是让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。(2)资源重复，是引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能。(3)资源共享，是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源，来提高其利用率，相应也就提高了系统的性能。25 【正确答案】 在硬件上设置基址寄存器和地址加法器。在程序不作变换直接装入主存的同时，装入主存的起始地址存入对应该道程序使用的基址寄存器中。程序执行时，只要通过地址加法器将逻辑地址加上基址寄存器的程序基址形成物理(有效)地址后去访存即可。四、简单应用题26 【正确答案】 S 1=30，S 2=20，S 3
16、=10，S N=10 F1=03，F 2=03，求 F3 的值。 其中 SN=11-(F 1+F2+F3)+F1S 1+F2S 2+F3S 3，则 F3=036。27 【正确答案】 S 1=30，S 2=20，S 3=10 F1=03，F 2=03，F 3=02 求不可加速部分执行时间与总执行时间的比值。 其中不可加速部分执行时间=1-(F 1+F2+F3)T0，总执行时间=T N， 则 SN=T0T N=11-(F 1+F2+F3)+F1S 1+F2S 2+F3S 3=408， 不可加速部分执行时间总执行时间=1-(F 1+F2+F3)T0T N=8128 【正确答案】 S 1=30，Ss=
17、20，S 3=10， F 1=02，F 2=03，F 3=02 仅对一个部件改进，改进部件 1；仅对两个部件改进，改进部件 1、2。29 【正确答案】 N 个输入共应有 N!种不同排列。30 【正确答案】 Omega 网络通过一次，可实现的置换数只能有 种是不同的。31 【正确答案】 N=8 时，一次通过 Omega 网络可实现的置换数为 84=4096 种，全部排列数应为 8!=40320 种，所以，一次通过 Omega 网络能实现的置换数占全部排列数的百分比为 409640320100=10 16。五、综合应用题32 【正确答案】 实际吞吐率Tp=7(15t) =3233 【正确答案】 分配不同实页时的命中率如下所示。n=1n=2 命中 命中n=3 命中 命中 命中 命中 命中n=4 命中 命中 命中 命中命中 命中n=5 命中 命中 命中命中命中命中 命中
