计算机体系结构期末复习题及答案

第一题题1．是指（B）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2．下列那种存储设备不需要编址？D通用寄存器主存储器输入输出设备堆栈3．按照计机统次构，算术算逻运和位等指令属A）级机器语。A、传统器语言机器B、统机器C、汇编言机器

D语言机器4．计机系只有定点数据达，此件结构可以很朴。是这样的系统明显的缺陷，面哪一个不是的缺陷：B．数据达范围小．单个要的计算时钟期多．编程难．存储元的运用率很低7．下面个页面替换算事实上是不可实现的？DA）随机面替换算法先进先出替换算法最久没有使用算法最优替换算法9．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最佳CA.固定长度编码扩展编码法huffman编码法以上编码都不是10．在初期冯·诺依曼计算机特性中，机器以）为中心。A、存储器入输出设备C、运算器

B、输D、控制器1.RISC计算机的指令系统集类型是C)。A.堆栈型B.累加器型C.寄存器—寄存器型D.寄存器-存储器型2、相联存储器的访问方式是(D)。．先进先出顺序访问．按地址访问．无地址访问．按内容访问3、假设—条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每—段分别只有—个部件可供使用，并且执行时间分别为、2Δt和3Δt，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为C)。（假设“取指令”、“分析”和“执行”可重叠，并假设足够大）A．6nΔtB．2nΔtC．3nΔtD．nΔt6下列计算机不属于RISC计算机的（C．SUN：UltraSPARC．IBM：PowerPC620．IBM：PC/XT．DEC：ALPHA211647、哪一点不是RISC的特点？（D）减少指令的平均执行周期数重视编译优化技术减少指令和寻址方式的种类增长指令的功能8、哪种兼容方式对系列机来说是必须规定做到的？（B）A.向前兼容B.向后兼容C.向上兼容D.向下兼容9、在计算机系统中，表征系统运营状态的部件是D)。．程序计数器．累加计数器．中断计数器．程序状态字(PSW)10、储读速越，位成本越，储量小。决一题的重要法采()。．Cache．并存器．多存体结构D．缓冲技术1．计算机系统结构的层次结构按照由高到低的顺序是A）。高级语言机器级、汇编语言机器级，传统机器语言机器级、微程序机器级高级语言机器级，应用语言机器级、汇编语言机器级、微程序机器级应用语言机器级、传统语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级应用语言机器级，操作语言机器级，微程序机器级、传统机器语言机器级2．机器内浮点数都包含阶码和尾数两部分，其中尾数的位数重要影响A）。A、能表达数的精度B、能表达数的范围C、能表达数的范围和精度D、能表达数在数轴上分布的离散程序3．RISC的含义是（C）。ReducedInstructionSystemComputerReproducedInstructionSetComputerReducedInstructionSetComputerReproducedInstructionSystemComputer4．推出系列机的新机器，不能更改的是（A）。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8．与全相联映象相比，组相联映象的优点是（）Ａ、目录表小Ｂ、比较对法Ｃ、命中率高Ｄ、主存运用率高10．线性流水，在每段通过的时间相等的情况下，流水线的效率与（）成正比。A、

任务数B、流水线段数C、吞吐率D、排空时间1.相应用程序员不透明的是(D)。A．先行进位链法器C．指令缓冲器件码寄存器2.以下说法中，不对的)。软、硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会A．提高解题速度B．提高硬件运用率C．提高硬件成本D．减少所需的存储器用量4.数据表达的含义是（D）。A．表达数据所采用的数制和码制B．数据类型C．浮点数的表达方式D．硬件能直接辨认的数据类型6.在不同类中断事件优先级中，(D)不受中断屏蔽的控制。A．中断按键B．外部中断C．I/O中断D．访管中断7.与虚拟存储器的等效访问速度无关的是）。A．访存页地址流B．页面替换算法C．主存的容量D．辅存的容量8.页是()单位，由()划分，它的长度()。DA．逻辑，系统，定长B．逻辑，用户，不定长C．物理，用户，不定长D．物理，系统，定长1.某个时期投入市场的机器上编制的软件用修改就可运营在比它之后投入市场的机器上，这被称为(D)。A．向上兼容B．向下兼容C．向前兼容D．向后兼容2.信息按整数边界存储的优点是（A）。A．访存速度快约主存单元C．指令字的规整化化4.按地址映的冲概从到的序C）。A.全相联映像直映、相映像、全相联像C.直接映像、相映、相映像像、直接像5.衡量流水线重性指是(D。A.流水线容量水线长短C.流水线规模水线吞吐和效率2．并行解发展通过(D)径形成了分布解决系统。A．提高主频叠反复享3.系列机软件必须保证（，一般应做到软件的向上兼容。A、向上兼容容容容1．对机器言程序员透明的是（）。A．中断字存地址寄存器用寄存器码按照的分类，PⅡ的指令采用的是（31模型，而前的高性能服务器与超级算机则大多属于（32）类。（31）、（32）A．B．SIMDC．MISDD．MIMD例题析按照的分类，计算机可为、SIMD、MISD和共。PⅡ中开采用技术，引进了一些新通用指令，虽然使用了单指令，整上PⅡ属于类。当前的高能服务器与超级计算机大多解决器多务解决并行解决，上于。例题31）A（32）D第二题题1行仿真工作的机器称为宿主机仿真的机器称_____目的机________。Cache存储器写保护时，只写入，仅当需块替换时，才将其写回主存，称这种修改方法为______写回法_________法。一般中断是在_____每条指令的尾部______解决的页失效是立即解决的。1．提高计算机系统并行性的重要技术途径有时间重叠、

资源反复和资源共享。4．在存贮器中，CPU每次写的同时，也写入主存，称这种更新主存块内容的方法为达。2．计算机组成是计算机体系结构的逻辑

实现。计算机实现是计算机组成的

物理

实现。3主存-辅存”层次的目的是为了填补主存性；“Cache-主存”层次的目的是为了填补主存速

的局限度

的局限性。4．从计算机体系结构的发展来看，初期的计算机是以器为中心的系统结构，而近代的是以

运算存储器

为中心的系统结构。6计算机体系结构设计和分析中最经常使用的三条基本原则是率原则阿摩达尔定律和理。7．Amdahl定律表白系统的速

部改和速。9．一条指令最需要期，分是期、期/有效计算期、器和写回期。10率是在结的量。

时间内11．在达成定的率率。

最大12．按照同一时间内各段之间的连接方式来分，流水线可分为水线和

静态流水线。13.流水线中的相关有相关、数据相关和控制相关。1.并行性涉及同时性和

并发

性二重含义。5.解决通用寄存器数相关的办法有

推后法

和相关专用通路。2.计算机系统的性能目的是1TFLOPS计算能力，主存客量和1TBYTE的I/O带宽。4.浮点数阶码位数影响数的可表达范围

大小，尾数的位数影响数的可表达精度

大小。5.在满足系统性能和总线流量的前提下可以采用总线的功能组合、

并/串-串/并转换、码等方式来减少总线的线数。8.段页式虚拟存贮器的内部地址映象表机构有和表两部分。

信息编段

表9.在m段组成的流水线中设各段通过的时间不同则在连续完毕任务时流水线的效率为。10.全局相关指已进入流水线的

转移指令

和其后续指令之间的相关。1．中断响应时间是指_______从发出中断请求到进入中断解决程序这段时间_______。3对于计算机系结构计算机组成和计算机个来_____算机组成____于机器内各序方式_____算机系统结构_______于对统机器的拟，______计算机于序设计。．中断系统的软硬件功能分派事实上就是在件和软件之间的功能分派。据宽度是指在量。7．评价存贮器性能的基本规定是大容量、度和低价格。

中断响应硬中断解决程序期间所传送的数据总高速8．程序的局部性涉及和空间

时间上的局部性上的局部性9．在“一次重叠”解释时，第指令需要等第条指令执行后才干形成，称此时发生了

指令相关。10．中断屏蔽不能改变中断响应的优先顺序，但是可以动态改变中断解决程序顺序。一、题1．可以说向后兼容是系列机的主线特性。（√）3．在数据描述符中，描述符与数据分开存放，重要用于描述单个数据的特性。（×）．为了动态调节中断解决程序实际执行完的顺序，需要在中断级请求源和中断响应排队器的入口端之间加设中断屏蔽字寄存器和相应的控制门电路。（√）．页面失效请求可以在每条指令执行到末尾时检，以在此时是调页。（×）．Cache存贮器等效速度不到于第一级的，可以Cache容量解决。√）．于寄存器相关，“一次相”，“次关”。（×）1．(√的发是动机系向发动。3．(×)由RISC简了指令系，因此，上目的程序比上目的程序要短一些，程序运营的间就会少一些。5.(√)专用总的总线数多，统流量大，I/O系不宜用专用总线。8．√)存储采用单体单字，还是多交叉并行存取，对系统结设计应是透的。10.(×)从软功能分派看，静态流水把功能承担较多地加到硬上，而动态水线则较多地到软件上，以提高流水的能。3．×)在集式期查询方式中共享总线的部件都有各自一对"总线请求"和"总线准"线。4．×)页面效请求可以在每条指令行到末尾时检测，以便在时看是否调。3、若未命中应程序挂起，同时调块。（）5、要将子过程进一细分，就可以使流水吞吐率一步提高。（×）．统是否设浮点算指令，对计算机系统结是透明的。（）．址寻动再定，寻址支持序的（）存寻在储中是流的基，每点有一从结点一中间点到目结。一一中间结时一面存，的点的可使用，再将一结点。1．机机指在一的有的系统结构，有同和的系同的机器系机方可在同统结构的各机器间件。5．MIPSMIPS==6．MFLOPS=7Mi11

13

他14带宽带宽续访问数据吞吐速宽常秒钟数或字节数15Amdahl律：统对某部件或某执行取采了改善统性提高与因素关（1）善分频或占执比例关（）改善部分采改善措施比改措施前性提倍关：速比：善部分频或占总执行比例改善部分改前性与善性（善部分性提高倍）1.关—指叠执也许变指令读/写操顺序2分）得读写操顺不于们非顺序（2分）导数据关2.程局性理——程序执访问地不随对聚（3分）；簇涉及指令数部（分）CPI——指令时钟数（perInstruction）（4分）。并行性含同时性和并发性.是指在同一时刻或同一时间间隔内完毕两种以上性质相同或不同的工作。组相联映象：主存中的每一块只能映象到中唯一一个特定块的位置,即第i块映象到Cache中物理地址应为mod2ncb块的位置上。6.

模拟:用一种机器语言解释另一种机器语言的方式仿真:用微机解释机器语言的方式。（4分）17、Flynn分类法：计算机系统结构的一种分类方法．按照同时执行的指令流与数据流在系统中的数目，将系统结构分为：单指令单数据流，SIMD多指令流多数据流，MISD多指令流单数据流，MIMD指令流多数据流。18、物理地址cache存储系统：物理地址存储系统是指cache、主存、磁盘这三个存储器分别构成"cache-主存"和主存-磁盘"两个存储系统19、非阻塞网络：非阻塞网络逻辑上的交叉开关网络除非存在不同输入端口向同一输出端口发送消息，否则消息通信将不会阻塞。请描述存储器访问的时间局部性和空间局部性，并讲述其因素。时间上的局部性指的是最近的将来要用到的信息很也许是现在正在使用的信息，这重要是由程序的和的。空间上的局部性指的是最近的将来要用到的信息很也许与现在正在使用的信息在空间上是相或相近的重要是由指令通是序执行的和数据是存的。15、述流的特流程由多个相联系的程组成，每个程为流的"或""。流的时序程。13、述计算机的分式存储器与存储器的。SIMD计算机的分式存储器与存储器的相同存在联网络。不同式在内存方中的多并行存储器通网络与解单相在分内存方中每个解单的地存储器解单的地存储器，解决单元之间的数据通过数据寻径网络完毕。15、程序中有哪两类相关，分别可以采用什么方法来解决？(1)数据相关数据相关指在执行本条指令的过程中假如用到的指令操作数变址偏移量等是前面指令的执行结果则必须等待前面的指令执行完毕并把结果写到主存或通用寄存器中之后，本条指令才干开始执行。可以采用设立专用数据通路、延迟执行等方法来解决数据相关。(2)控制相关控制相关指由条件分支指令转子程序指令中断等引起的相关可以采用静态分支预测技术、动态分支预测技术、提前形成条件码等来解决控制相关。14、简述超标量解决机的特点超标量解决机一般具有多于一条的流水线台m度的超标量解决机可同时发射m条指令，指令的发射等待时间为个时钟，指令的并行度为。12、数据类型、数据表达和数据结构之间的关系是什么？在设计一个计算机系统时，拟定数据表达的原则重要有哪几个？型多，文、、、列、、、、数数、等。据表的是计机件可以，可以指系统用的数类型。结构的向系统件，面向要解的种据类型数型的结结构之间的系，并相的算法。拟定哪数据类用数表达来的原则重要一程序的时间是CPU主存器之的通量是种数据表的通用和用。件重要径有哪？存在什么？用于什么采用系机方法在具相同统结构机器间件移，一般是个的机器采用拟的法在同统结的机器间相件，于用的令用方以提算度于用于用的指则用拟方来。采用统的方法可决结构同或完同机器的软件移植但是统一级语语的标化很重要难以短期内解决。1．设计器可采的基本技术有哪些？设计机器的基本技术设计器的一原则来精选和优化计指令系统逻辑上采用硬联合电路为主适当辅以微程控制在设立大量寄存器采用重叠寄器组的窗口指令采用重叠流水的方式解释采用延迟转移；化设计质量的编译程序。19．简计算机系统设计中软件取舍原则。在现有件的条下，系统要有较高性能价比；不要不理地限各种组成、实现技的采用；硬件的计要考如何为软件提供更的支持。2.简述构的设原则。存器

选取使频率最的指令，并补充一最有用指令；每条指的功能尽也许简朴，并在个机器期内完毕；所有指长度均同；只有和指令存器，指令操均寄以简朴的方支持高级语言。3.解决水结构相方有些？

流水化能流4.组相联相同量的率可结：用组相联Cache一能来性能上的提？为？不一组联中率的提是以长中为价的组相联要长路。11、一流水如下所，条指流的，并计算该流水线的加速比。（其中）参考答案：顺序执行的时间为＝6×100＝600ns采用流水方式执行的时间为＝3×99+6=303加速比＝T0/T1＝600/303=1.98双输入端的加、乘双功能静态流水线有、2、3、4四个子部件，延时分别为Δt,2Δt,，“加”由1→2→4成，“乘”由1→3→4组成输出可直接返回输入或锁存。现执行

画出流水时空图，标出流水线入端数据变化情况。求运算所有完毕所需的时间和流水线效率。（3）将细分重画出时空图计流时和效率。部件①②③④⑤⑥

结果输入a1a2a3a4a1+b1a2+b2a3+