计算机体系结构试题

1、计算机体系结构试题 计算机体系结构试题篇一：计算机体系结构试题 计算机体系结构试题及答案 1、计算机高性能发展受益于：(1)电路技术的发展；(2)计算机体系结构技术的发展。 2、层次结构：计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。第六级：应用语言虚拟机 -第五级：高级语言虚拟机 -第四级：汇编语言虚拟机 -第三级：操作系统虚拟机 -第二级：机器语言(传统机器级) -第一级：微程序机器级。 3、计算机体系结构：程序员所看到的计算机的属性，即概括性结构与功能特性。 4、透明性：在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。 5、A

2、mdahl提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。 6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定，也就是指令集的设计，该界面之上由软件的功能实现，界面之下由硬件和固件的功能来实现。 7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现；计算机实现是计算机系统的物理实现。8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系？ 答：一种体系结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系结构包括对组织与实现的研究。 9、系列机：是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 10、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各机器，而且它们

3、所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。 11、兼容机：不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。 12、向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。 13、当今计算机领域市场可划分为：服务器、桌面系统、嵌入式计算 三大领域。 14、摩尔定律：集成电路密度大约每两年翻一番。 15、定量分析技术基础（1）性能的评测：（a）响应时间：从事件开始到结束之间的时间；计算机完成某一任务所花费的全部时间。（b）流量：单位时间内所完成的工作量。（c）假定两台计算机 x、y；x比 y快意思为：对于给定任务，x的响应时间比y少。x的性能是y的几倍是指：响应时间x /响应时间y = n，响应时间与性能

4、成反比。 16、大概率事件优先原则：（基本思想）对于大概率事件（最常见的事件），赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。 17、Amdahl定律：加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。系统加速比 =总执行时间（改进前）/总执行时间（改进后）= ? 18、Amdahl定律推论：如果仅仅对计算机中的一部分做性能改进，则改进越多，系统获得的效果越小。如果只针对整个任务的一部分进行优化，那么多获得的加速比不大于1 /（1-可改进比例）。 19、cpu性能：Cpu时间 =总时钟周期数 /时钟频率 Cpi =总时钟周期数 / ic（cpi：平均每条指令的

5、时钟周期数；ic：执行过程当中的指令条数。） Cpu性能公式：总cpu时间 = cpi ic /时钟(本文来自：Www.JIaoShI 教 师 联 盟网:计算机体系结构试题)频率 其中：cpi反映了计算机实现技术、计算机指令集的结构和计算机组织；Ic反映了计算机指令集的结构和编程技术；时钟频率：反映了计算机实现技术，生产工艺和计算机组织。 20、并行性：是指在同一时刻或是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同工作。 第二章 1、根据cpu内部存储单元类型对指令集结构进行分类，一般可分为堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构。 2、通用寄存器型指令集机

6、进一步细分为3种类型： 寄存器-寄存器型（R-R）、寄存器-存储器型（R-M）、存储器-寄存器型。 3、寻址方式：（1）寄存器寻址：例：ADD R4, R3 含义：RegsR4-RegsR4+RegsR3 （2）立即值寻址：例：ADD R4,3含义：RegsR4-RegsR4+3 （3）偏移寻址：例：ADD R4, 100(R1)含义：RegsR4+Mem100+RegsR1 （4）寄存器间接寻址：例：ADD R4, (R1)含义：RegsR4-RegsR4+MemRegsR1 （5）索引寻址：例：ADD R3, (R1+R2)含义：RegsR3-RegsR3+MemRegsR1+RegsR2

7、 （6）直接寻址或绝对寻址：例：ADD R1, (1001)含义：RegsR1-RegsR1+Mem1001 （7）存储器间接寻址：例：ADD R1,a(R3)含义：RegsR1-RegsR1+MemMemRegsR3（8）自增寻址：例：ADD R1, (R2)+含义：RegsR1-RegsR1+MemRegs （9）自减寻址 （10）缩放寻址 4、指令集结构的功能设计： 指令集结构中操作的分类 操作类型 （1）算术与逻辑运算算术和逻辑运算：加、减、与、或等 （2）数 LOAD/STORE （3）控制 支、跳转、过程调用和返回、自陷等 （4） 操作系统调用、虚拟存储器管理。 （5） 浮点加、减

8、等操作 （6）据十实例 传系浮进整数的输分统点制计算机体系结构试题篇二：计算机体系结构试题汇总 计算机系统结构 姓名： 学号： 一、简答题（每小题10分，共20分） 1 简述使用物理地址进行DMA存在的问题，及其解决办法。 2 从目的、技术途径、组成、分工方式、工作方式等5个方面对同构型多处理机和异构型多处理机做一比较（列表）。 二、（60分）现有如下表达式： Y a X 其中：X和Y是两个有64个元素的32位的整数的向量，a为32位的整数。假设在存储器中，X和Y的起始地址分别为1000和5000，a的起始地址为6000。 1请写出实现该表达式的MIPS代码。 2假设指令的平均执行时钟周期数为

9、5，计算机的主频为500 MHz，请计算上述MIPS代码（非流水化实现）的执行时间。 3将上述MIPS代码在MIPS流水线上（有正常的定向路径、分支指令在译码段被解析出来）执行，请以最快执行方式调度该MIPS指令序列。注意：可以改变操作数，但不能改变操作码和指令条数。画出调度前和调度后的MIPS代码序列执行的流水线时空图，计算调度前和调度后的MIPS代码序列执行所需的时钟周期数，以及调度前后的MIPS流水线执行的加速比。 4根据3的结果说明流水线相关对CPU性能的影响。 三、（20分）请分析I/O对于性能的影响有多大？假设： 1 I/O操作按照页面方式进行，每页大小为16 KB，Cache块大

10、小为64 B；且对应新页的地址不在Cache中；而CPU不访问新调入页面中的任何数据。 2 Cache中95%被替换的块将再次被读取，并引起一次失效；Cache使用写回方法，平均50%的块被修改过；I/O系统缓冲能够存储一个完整的Cache块。 3 访问或失效在所有Cache块中均匀分布；在CPU和I/O之间，没有其他访问Cache的干扰；无I/O时，每1百万个时钟周期中，有15,000次失效；失效开销是30个时钟周期。如果替换块被修改过，则再加上30个周期用于写回主存。计算机平均每1百万个周期处理一页。 试题二 计算机系统结构 姓名： 学号： 一、名词解释（每题3分，共15分） 1. Cac

11、he 2:1 经验规则 2. 计算机体系结构 3. 同构型多处理机 4. 通道处理机 5. 堆栈型机器 二、填空（每空1分，共20分) 1. 设计I/O系统的三个标准是（ ）、（ ）和（ ）。 2. 存储器层次结构设计技术的基本依据是程序的（ ）。 3. 相联度越高，（ ）失效就越少；（ ）失效不受Cache容量的影响，但（ ）失效却随着容量的增加而减少。 4. 在虚拟存储器中，一般采用（）地址映象方法和（ ）更新策略。 5. 计算机系统中提高并行性的技术途径有（ ）、（ ）和（ ）三种。在高性能单处理机的发展中，起主导作用的是（ ）。 6. 在处理机中，若指令序列完成的顺序总是与它们开始执行

12、的顺序保持一致，则只可能出现（）相关,否则就有可能出现（）、（）和（）相关。 7. 对向量的处理有（）方式、（ ）方式、（ ）方式。 三、简答题（每题6分，共24分） 1. 任写出三种Cache的优化技术，并简述其基本思想。 2. 在指令集结构设计中，应该考虑哪些主要问题？ 3. 数据相关有哪几种类型？解决数据相关有哪些主要方法？ 4. 试以系列机为例，说明计算机体系结构、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。 四、计算题 1. 给定以下的假设，试计算直接映象Cache和两路组相联Cache的平均访问时间以及CPU的性能。由计算结果能得出什么结论？ （1） 理想Cache情况下的CPI为2.0

13、，时钟周期为2 ns，平均每条指令访存 1.4次。 （2） 两者Cache容量均为128 KB，块大小都是32字节。 （3） 组相联Cache中的多路选择器使CPU的时钟周期增加了10%。 （4） 这两种Cache的失效开销都是80 ns。 （5） 命中时间为1个时钟周期。 （6） 128 KB直接映象Cache的失效率为1.0%，128 KB两路组相联Cache的失效率为0.7%。（15分） 2. 计算机系统字长64位，包含三个选择通道和一个多路通道，每个选择通道上连接了两台磁盘机和三台磁带机，多路通道上连接了了两台行式打印机，两台读卡机、10台终端，假定各设备的传输率如下：磁盘机：600

14、KBps，磁带机：200 KBps，行打机：6.6 KBps，读卡机：1.2 KBps，终 端：1 KBps。计算该计算机系统的最大I/O数据传输率。（6分） 3. 某计算机系统采用浮点运算部件后使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行一程序的整体性能提高到原来的10倍，试计算该程序中浮点操作所占的比例。（5分） 4. 动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图所示： 其中，s1、s4、s5、s6组成乘法流水线，s1、s2、s3、s6组成加法流水线，各个功能段时间为：s1、s3、s4、s6为t，s2、s5为2t，假设该流水线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够地缓冲寄存器，若以最快的

15、方式用该流水计算：（AiBi）（其中i1.4，为连乘符号） （1）画出其处理过程的时空图。 （2）计算其实际的吞吐率和效率。（15分） 试题三 计算机系统结构 姓名： 学号： 一、名词解释（每题3分，共15分） 8. Victim Cache11. 透明性 9. RAID 12. 向量处理机 10. 累加器型机器 二、填空（每空1分，共20分) 1. Cache失效可以分为（ ）、（ ）和（ ）三种。 2. 说出三种对计算机发展非常关键的实现技术:( ) 、 ( )和( ) 。 3. 2:1 Cache经验规则是指大小为N的（ ）Cache的失效率约等于大小为N/2的（ ）Cache的失效率。

16、 4. 单机和多机系统中并行性发展的技术途径有：（ ）、（ ）和（ ）。 5. 通道分为（）通道、（）通道和（）通道三种类型。 6. 在处理机中，若指令序列完成的顺序总是与它们开始执行的顺序保持一致，则只可能出现（）相关，否则就有可能出现（）、（）和（）相关。 7. 输入/输出系统包括（）和（）。 三、简答题（每题6分，共24分） 1. 任写出三种降低Cache失效开销的方法，并简述其基本思想。 2. 指令集结构设计中表示寻址方式的主要方法有哪些？简述这些方法的优缺点。 3. 软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？ 4. 造成流水线“断流”的主要原因是哪三种相关？简述三种相关的基本思

17、想。 四、计算题 1. 在伪相联中，假设在按直接映象找到的位置处没有发现匹配，而在另一个位置才找到数据（伪命中）需要2个额外的周期；直接映象的命中时间为1个时钟周期，两路组相联的命中时间为1.2个时钟周期，直接映象情况下失效开销为80个时钟周期，当Cache容量为64 KB时，直接映象的失效率为1.4%，两路组相联的失效率为1%，问：直接映象、两路组相联和伪相联这三种组织结构中，哪一种速度最快？ （15分） 2. 将计算机系统中某一功能的处理速度加快15倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的30%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？（5分） 3. 计算机A和计算机B具有

18、相同的指令系统。执行同一个程序时，计算机A的时钟周期为1 ns，CPI为2.0，计算机B的时钟周期为2 ns，CPI为1.2。请问执行这个程序时，哪台计算机更快？（6分） 4. 动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图： 其中，s1、s4、s5、s6组成乘法流水线，s1、s2、s3、s6组成加法流水线，各个功能段时间为：s1、s3、s4、s6为t，s2、s5为2t，假设该流水线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够地缓冲寄存器，若以最快的方式用该流水计算：?AiBi i?14 （1） 画出时空图。 （2） 计算实际的吞吐率、加速比和效率。（15分）计算机体系结构试题篇三：计算机体系结构题

19、库目 录 一、填空题 . 1 二、判断题 . 56 三、名词解释 . 110 四、简答题 . 143 五、计算题 . 180 说明： 1、判断题中答案内容，“”表示正确，”表示错误。 一、填空题 - 1、试题序号：001 2、题型：填空 3、难度级别：2 4、知识点：1.1 引论 5、分值：1.5 6、所需时间：1分钟 7、试题关键字：性能增长 8、试题内容：在计算机诞生的头25年中，计算机性能增长相对缓慢。在这个过程中，制造技术和（ ）同时发挥着作用。 9、答案内容：体系结构 10、评分细则：1.5分/空 - 1、试题序号：002 2、题型：填空 3、难度级别：2 4、知识点：1.1 引论

20、5、分值：1.5 6、所需时间：1分钟 7、试题关键字：性能增长 8、试题内容：在计算机诞生的头25年中，计算机性能增长相对缓慢。在这个过程中，（ ）和体系结构同时发挥着作用。 9、答案内容：制造技术 10、评分细则：1.5分/空 - 1、试题序号：003 2、题型：填空 3、难度级别：1 4、知识点：1.1 引论 5、分值：3分 6、所需时间：2分钟 7、试题关键字：计算机性能增长 8、试题内容：目前，计算机性能增长达到每年50%以上，其中包括器件技术在内的（ ）提供其中约8%，其余约42%的部分主要依靠（ ）发展的支持。 9、答案内容：计算机制造技术 计算机体系结构 10、评分细则：1.5

21、分/空 - 1、试题序号：004 2、题型：填空 3、难度级别：3 5、分值：1.5分 6、所需时间：1分钟 7、试题关键字：通用计算机设计 8、试题内容：如何采用先进的计算机体系结构和生产技术，制造出具有（ ）的计算机系统，是所有通用计算机设计的共同目标。 9、答案内容：高性价比 10、评分细则：1.5分/空 - 1、试题序号：005 2、题型：填空 3、难度级别：1 4、知识点：1.2 计算机体系结构的概念 5、分值：3分 6、所需时间：2分钟 7、试题关键字： 多级层次结构 8、试题内容：从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，其中，第2级是（ ），第3级是（ ）。 9、答案内容：机器语言或传统机器级 操作系统虚拟机 10、评分细则：1.5分/空 - 1、试题序号：006 2、题型：填空 3、难度级别：1 4、知识点：1.2 计算机体系结构的概念 5、分值：3分 6、所需时间：2分钟 7、试题关键字：多级层次结构 8、试题内容：从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，其中，第1级是（ ），第4级是（ ）。 9、答案内容：微程序虚拟机 汇编语言虚拟机 10、评分细则：1.5分/空 - 1、试题序号：007 2、题型：填空 3、难度级别：1