计算机系统结构复习材料

1、计算机系统结构习题题型：选择20分：1分*20题填空20分：2分*10空名词10分：2分*5题,简答30分：6分*5题应用题20分：10分*2题第一章TOCo1-5hz计算机系统的多级层次结构从上到下的顺序分别是、以往对计算机系统的设计方法有设计和设计，它们分别适用于设计和设计。研究计算机系统结构的重点是，其主要目的是。计算机系统的3T性能目标是、。以软件为主实现的机器为，由硬件或固件实现的是。解决软件可移植的办法有、和。计算机中的两种信息流是和，计算机系统按流分类可分为、和。计算机系统结构主要指。为了提高CPU的利用率，有效的途径是、。计算机系统的主要软、硬件交界面特性包括、。11在系统结构

2、设计中，提高软件功能实现的比例会（）。A、提高解题速度C、提高系统的灵活性B、减少需要的存贮容量D、提高系统的性能价格比12对计算机系统结构透明的是（A、数据表示B、C、虚拟存贮器D、对汇编语言程序员透明的是（12对计算机系统结构透明的是（A、数据表示B、C、虚拟存贮器D、对汇编语言程序员透明的是（A、I/O方式中的DMA访问方式C、信息保护方式系列机软件应做到（）。A、向前兼容，并向上兼容C、向前兼容，并向下兼容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C、数据通路宽度）是否使用通道型I/O处理机VLSI技术（Verylargescaleintegration）B、浮点数

3、据表示D、程序性中断B、向后兼容，力争向上兼容D、向后兼容，力争向下兼容（）B、系统总线的组成D、存贮芯片的集成度不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）A、用统一的高级语言B、用统一的汇编语言C、模拟C、模拟D、仿真在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一级是（）A、L5（应用语言）级B、L2（操作系统）级C、L1（机器语言）级D、L0（微程序）级在计算机系统的多级层次结构中，单条指令功能最强的一级是（）A、L5（应用语言）级B、L2（操作系统）级C、L1（机器语言）级D、L0（微程序）级19.简述计算机系统设计中软硬件取舍3原则。答：1）在现有器件的条件下，系统要有较

4、高的性能价格比；2）不要不合理地限制各种组成、实现技术的采用；3）硬件的设计要考虑如何为软件提供更好的支持。20.软件和硬件在什么意义上是等效的，在什么意义上是不等效的。答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，但是，在性能、价格、实现的难易程度上却是各不相同的，硬件执行速度快,软件灵活性好。即软件和硬件在物理意义上是不等效的。参考答案:.应用语言级高级语言级汇编语言级操作系统级机器语言级微程序语言级。2.从上而下从下到上专用机通用机3.软、硬件交界面计算机系统的性能/价格比1TByte/s的1/O带宽4.1TFLOPS的计算能力1TByte的王存容量5.虚拟机实际机器6.统一咼级语言模拟仿真系列机

5、7.控制流数据流SISDSIMDMISDMIMD8.汇编语言程序员任务单一化操作重叠化吞吐匹配化程序多道化指令系统数据表示中断系统存储系统I/O系统第二章一、概念题1自定义数据表示中的两种类型是。向量数据的三要素，并由此可推出和浮点数的基值rm可对有影响。4最常用的数据表示是（）数据表示。A.定点B.浮点C.向量D.自定义5浮点数的精度主要由（）决定。A.基值rmB.尾数的位数C.补码阶D.阶的位数？TOCo1-5hz6规格化浮点数的尾数最高一位二进制数（）。A.一定为1B.一定为0C.任意D.不一定为17在浮点数的下溢处理中，下溢是。8按综合误差从小到大对浮点数下溢处理方法是。9哈夫曼编码的

6、核心是。10对于RISC机器（）A.指令编码不等长C.不能访问存储器浮点数的基值rm与（寻址方式多运算类指令只使用寄存器）无关。A.数的表示范围B.精度C.表示比eD.阶的位数寻址有面向、和等寻址方式。逻辑地址是指，程序在主存中的实际地址称为主存地址。基址寻址是对地址空间到地址空间变换的支持，以利于实现程序的设浮点数尾数为16位原码表示，初值=2FFFH，附加位=1，采用ROM查表法使用尾数低数处理的结果为H。O8位和附加位进行下溢尾尾数下溢处理中，实现最简单的是（）。A.截断法B.舍入法C.恒置“1”法D.查表舍入法尾数下溢处理中，平均误差可调节到零的是（）。A.截断法B.舍入法C.恒置“1

7、”法D.查表舍入法尾数下溢处理中，硬件量最大最复杂的是（）。A.截断法B.舍入法C.恒置“1”法D.查表舍入法支持动态地址再定位的寻址方式是（）。A.基址寻址B.间接寻址C.变址寻址D.直接寻址变址寻址的主要作用是（）。A.支持程序的动态再定位B.支持访存地址的越界检查支持向量、数组的运算寻址D.支持操作系统中的进程调度参考答案：1.标志符描述符2.基地址向量长度位移量起始地址有效向量长度3.数的个数数的范围精度稀密度4.7.指尾数右移过程中丢掉的溢出位8.查表舍入法、舍入法恒置1法截断法9.指令使用频度不同时米用不等长编码10.D11.D12.寄存器、堆栈或主存13.程序员编程用的地址物理1

8、4.逻辑物理动态冉定位15.2FFF16.A17.D18.D19.A20.C第四章、概念题和。两种，而对它们的启动方式又有和和。两种，而对它们的启动方式又有和存储管理中的地址映象方式有_并行主存中多体存储器的编址方式有两种。存储体系有两个分支，一个是，评价它的指标是和TOCo1-5hz而另一分支是，评价它的指标是和。常用的替换算法是，而实现此算法的方法有、。在存储体系中为扩充主存容量用，为提高访存速度用。存储器的总容量S是指（）。A、存储单元数B、存储器的地址线数CCPU访存空间大小7.并行主存系统（）。A必须有多个存储体C可以是一个存储体8虚拟存储器（）。A没有这种存储器C它是主存的部分D、

9、存放二进制总位数B、只需一个存储体D、不允许多个存储体B、它是种主一辅存体系结构D、它是一个辅存9.为扩充访存空间且具有高的性能价格比，采用（）。A、两级存储器B、增加主存容量C、多体存储器D、虚拟存储器采用组相联映象的cache存储器，为了提高等效访问速度应（A.增加主存容量（cache大小不变）C.增加cache的块数（块的大小不变）最容易实现的替换算法（）。A、FIFOB、LRUC、OPT为提高访存速度而又提高性能价格比，采用（A、引入cache存储器B引入虚拟存储器存储体系（、仅一种存储器存储系统（、仅一种存储器cache存储器是采用组相联映象的cache存储器，为了提高等效访问速度应

10、（A.增加主存容量（cache大小不变）C.增加cache的块数（块的大小不变）最容易实现的替换算法（）。A、FIFOB、LRUC、OPT为提高访存速度而又提高性能价格比，采用（A、引入cache存储器B引入虚拟存储器存储体系（、仅一种存储器存储系统（、仅一种存储器cache存储器是10.B.D.。减少组的大小（块的大小不变）减少块的大小（组的大小不变）、堆栈法。B、直接提高主存速度D、主存采用多体结构13.A14.A15.）。B、。B、任两种存储器C、无替换算法D、必须有映象结构至少有两种存储器。C、就是cacheD、就是主存A、存储体系B、非存储体系、处于主存内D、扩充主存容量与虚拟存贮器

11、的等效访问速度无关的是（）。A、页地址流B、页面调度策略C、主存的容量D、辅存的容量地址的映象是建立的对应关系，地址的变换是按建立的地址映象关系，由虚地址的过程。页面替换是发生于页面失效，同时又发生的时候。评价存贮器性能的基本要求是、和低价格。评价虚拟存贮器所用替换算法的好坏，主要是看主存率的高低，其次看算法是否易于，以及所需的辅助的多少。在存储体系中为扩充主存容量用Cache存储器。(x)在存储体系中为扩充主存容量用虚拟存储器。或：在存储体系中为提高主存速度用Cache存储器。(V)参考答案：全相联直接相联组相联段相联体内连续编址体间连续编址同步启动异步启动虚拟存储器命中率H存储空间利用率卩

12、Cache-主存体系命中率H和等效访问时间tARLU堆栈法比较对法虚拟存储器Cache-主存体系虚、实地址虚地址找到实地址页面争用大容量高速度命中实现软硬件名词解释：TOCo1-5hz系统结构：是对计算机系统中各级界面的划分、定义及其上下的功能分配。P2虚拟机器：以软件为主实现的机器。P2实际机器：以硬件或固件为主实现的机器。P2固件：是一种具有软件功能的硬件。P2翻译：是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。P2解释：是在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能，是通过对高级的机器级语言程序中

13、的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。P2透明性：指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到。P3计算机组成：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等。P3计算机实现：是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。P4软硬件逻辑上的等效性：软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成，只是性能、价格、实现的难易程度不同。P8简答：1、从使用语言的角度看，计算机可以分为哪6个层次？P1答：层次结构由高到低分别为应

14、用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。2、操作系统机器级的某些指令就用传统机器级的指令，这些指令可以用微程序直接解释实现，而不必有操作系统自己来实现。你认为这样做有哪些好处？答：这样做，可以加快操作系统中操作命令解释的速度，同时也节省了存放解释操作命令这部分解释程序所占的存储空间，简化了操作系统机器级的设计，也有利于减少传统机器级的指令条数。3、根据系统要有高的性价比原则，公式1OODs/V+1OOMsVCXDs/V+RXMs说明什么？公式106/V+100104XC/V+R说明什么？P9答：1OODs/V+1OOMsVCXDs/V+R

15、XMs说明只有在C和R的值较大时，这个不等式猜越能够成立。就是说，只有这个功能是经常要用的基本单元功能，才宜于用硬件实现，不要盲目地认为硬件实现的功能比例越大越好。106/V+100104XC/V+R说明由于C值一般总比100小，因此V值越大，这个不等式才越成立。即只有对产量大的计算机系统，增大硬件功能实现的比例才是适宜的。如果用硬件实现不能给用户带来明显的好处，产量仍较低，则系统是不会有生命力的。4、软、硬件取舍有哪三个基本原则？答：1、在现有器件的条件下，系统要有较高的性能价格比；2、不要不合理地限制各种组成、实现技术的采用；3、硬件的设计要考虑如何为软件提供更好的支持。5、Amdahl定

16、律说明了什么？P13答：Amdahl定律说明了1、性能提高量的递减规律，如果只对系统中的一部分进行性能改进，改进的越多，整体系统性能提高的增量却越小。2、改进好的高性能系统应是一个部分性能均能平衡地得到提高的系统，不能只是其中某一个功能部件性能的提高。6、什么是局部性规律，有哪些表现？P13答：局部性规律包括了时间上和空间上的两个局部性。时间上的局部性指的是最近的将来要用到的信息很可能就是现在正在使用的信息，这是因为程序存在着循环。空间上的局部性指的是最近的将来要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在程序位置上是邻近的，这是因为指令通常是顺序存放、顺序执行的，数据也通常是以向量、阵列、树、表等

17、形式簇聚地存放在一起。7、如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第1级的一条指令需Kns时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需要多少时间？答：执行第2、3、4级的一条指令各需KNns、(N*N)*Kns、(N*N*N)*Kns的时间。8有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍,即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？答：第

18、2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。9、采用哪种实现技术来求浮点数平方根FPSQR的操作对系统的性能影响较大。假设FPSQR操作占整个测试程序执行时间的20%。一种实现方法是采用FPSQR硬件，使FPSQR操作的速度加快到10倍。另一种实现方法是使所有浮点数据指令的速度加快，使FP指令的速度加快到2倍，还假设FP指令占整个执行时间的50%。请比较这两种设计方案。P13的比例。的比例。20倍，而系统运行某一程序的整体性能提高到10s某计算机系统采用浮点运算部原来的5倍(1试计算亥程序中浮设该程序中浮点操作所占的比例是SF有:SF有:0Q乂農/貂51.33/x=0.8/0.95=84.2%应用题1、哈夫曼编码一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%,25%,20%,10%,5%,3%和2%,要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。假设一台模型计算机共有7种不同的操作码，如果采用固定长操作码需要3位。已知各种操作码在程序中出现