2023年自考类计算机类(工学类)计算机系统结构历年高频考题带答案难题附详解

2023年自考类计算机类(工学类)计算机系统结构历年高频考题带答案难题附详解（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题黑钻版(共50题)1.从对指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的控制流方式、由数据驱动的______方式，按______驱动的归约方式和按模式驱动的匹配方式。2.存储器操作并行的典型例子是______A.阵列处理机B.并行存储器系统和相联处理机C.流水线处理机D.多处理机3.总线按用法可以分为______和______两类。4.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。5.在对Cache写操作时，以下关于写回法描述不正确的是______A.需要设置修改位B.需要少量缓冲器C.不需要缓冲器D.没有直达法可靠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.对系统程序员不透明的应当是______A.Cache存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器8.非线性流水线调度任务时要找出一个最小的一______，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。9.为同时解释相邻两条以上的指令，常用的控制方式是______和______。10.指令的动态调度是指在______和异常行为的情况下，通过硬件对______进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。11.阵列处理机有两种构形，差别主要在于哪项和互连网络的作用不同______A.存储器的组成方式B.存储器的数据分布C.存储器的响应速度D.存储器的容量大小12.模拟指用机器语言解释实现______，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟的机器称为______。13.简述实现软件移植的统一高级语言途径存在的问题。14.RISC的思想精华是______。15.主存实际频宽与模数m的关系是什么?出现这种现象的原因是什么?16.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。17.简述流水线技术的特点。18.流水线的特点是什么?19.与Cache存储器的等效访问速度无关的选项是______A.Cache的命中率B.辅存的容量C.Cache本身的容量D.Cache本身的速度20.多级立方体对各个交换开关的控制方式有级控制、______和______3种。21.区别不同指令集结构的主要因素是什么?根据这个主要因素可将指令集结构分为哪三类?22.流水线由4个功能部件组成，每个功能部件的延迟时间都为Δt，当输入10个数据后，等候5Δt又输入10个数据，如此周期性地工作，求此时流水线的吞吐率，并画出时空关系图。23.下列关于虚拟存储器的说法，正确的是______A.访问主存的命中率随页面增大而提高B.访问主存的命中率随页面增大而减少C.更换替换算法能提高命中率D.虚拟存储器很难达到主存的访问速度24.通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外，也可能存放形成访存操作数物理地址的______和______。25.某机指令字长16位，设只有单地址指令和双地址指令两类，假如每个地址字段为6位，并且双地址指令有x条，则单地址指令最多可以有多少条?26.二功能交换单元是指______A.直接和上播B.上播和下播C.直连和交换D.交换和下播27.并发性指两个或多个事件在哪时发生______A.不同时间段B.同一时刻C.不同时刻D.同一时间段28.先行控制器处理机结构：包括三个独立的______和四个______。29.不属于阵列处理机构形1的典型机器的是______A.MPPB.DAPC.DAP600D.BSP30.计算机系统结构是软件和______的交界面，是机器语言、汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的______的抽象。31.在页式虚拟存储器中，什么叫页面失效?什么叫页面争用?什么时候两者同时发生?什么时候两者不同时发生?32.计算机系统结构不包括______A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据表示33.______指的是指令按某种方式寻找到所需的操作数或信息。34.简单分析归约机和数据流机的异同。35.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，1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为Δt，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η。36.计算机系统结构也称______，指的是______的系统结构。37.通用寄存器组的相关有两种解决办法，分别是______和______。38.多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个______是一致的。39.______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。40.解决重叠相关处理的两种基本方法是推后______和设置______。41.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，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42.简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。43.在计算机系统中，采用高速缓存(Cache)的目的是______A.弥补主存容量不足B.弥补主存速度不足C.降低存储器系统价格D.降低存储器系统容量44.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?45.阵列处理机与流水线处理机相比，其特点是______A.并发性B.时间重叠C.资源不重复D.靠增大处理单元数来提高速度46.由霍纳法则给定表达式E=(a+b+c)+d(e+fg)，根据多处理机并行算法给运算加速，通过树形方法计算并行处理的处理机机数P、级别Tp、加速比Sp和设备利用率Ep。47.简述RISC技术方法。48.简述设计RISC结构的重叠寄存器窗口技术。49.简述带标志符数据表示方法，其优点是什么?50.高级语言程序经______的______成为汇编语言程序。第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：数据流

需求[考点]指令的控制方式[解析]计算机系统分为由控制驱动的控制流方式、由数据驱动的数据流方式、按需求驱动的规约方式和按模式驱动的匹配方式。2.参考答案：B[考点]并行存储器系统[解析]下面是必须记住的几个典型的例子：存储器操作并行的典型例子是并行存储器系统和相联处理机，处理机操作步骤并行的典型例子是流水线处理机，处理机操作并行的典型例子是阵列处理机，指令、任务、作业并行的典型例子是多处理机。3.参考答案：专用

非专用[考点]总线的分类[解析]总线按用法可以分为两类，分别是专用和非专用。4.参考答案：置换

均匀混洗

广播[考点]常见的数据路由的功能[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。5.参考答案：C[考点]Cache存储器的性能[解析]写回法需要少量缓冲器，用于暂存将要写回的块，使之不必等待替换块写回主存后才开始进行Cache存取。6.参考答案：C[考点]实现软件移植的技术[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。7.参考答案：D[考点]虚拟存储器的管理方式[解析]虚拟存储器对系统程序员不透明，对应用程序员透明。8.参考答案：循环周期

吞吐率[考点]非线性流水线调度[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。9.参考答案：重叠

流水[考点]重叠原理与一次重叠[解析]通过控制机构同时解释两条和多条的方式，可加快整个机器语言程序的解释。重叠和流水是其中常用的方式。10.参考答案：保持数据流

指令执行顺序[考点]指令系统[解析]指令的动态调度是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。它是由硬件在程序实际运行时实施的。11.参考答案：A[考点]阵列处理机的构形[解析]阵列处理机有两种构形，差别主要在于存储器的组成方式和互连网络的作用不同。12.参考答案：软件移植

虚拟机[考点]模拟[解析]模拟指用机器语言解释实现软件移植，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟的机器称为宿主机。13.参考答案：至今虽然有上百种高级语言，但没有一种是对各种应用通用的。

(1)不同的用途要求语言的语法、语义结构不同。

(2)人们对语言的基本结构看法不一。

(3)即使同一高级语言，在不同厂家的机器上也不能完全通用。

第四，人们不愿抛弃惯用的语言，不愿抛弃长期积累的、用原有语言编写且已被实践证明是正确的软件。14.参考答案：减少指令平均执行周期数(符合意思即可)[考点]RISC的设计思想[解析]RISC的设计思想就是要精简指令系统，其思想精华是减少指令平均执行周期数。15.参考答案：并行主存系统的实际频宽随模数m的增加会提高，但不是线性增加，随模数m增大，其实际频宽的增量越来越小。这是因为程序中的指令和数据并不是完全顺序放置和被访问的。程序会有转移，数据分布有一定的随机性。16.参考答案：时间

硬件设备

周转[考点]重叠原理[解析]时间重叠是指在并行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。17.参考答案：(1)流水线把一个处理过程分解为若干个子过程，每个子过程由一个专门的功能部件来实现。因此，流水线实际上是把一个大的处理功能部件分解为多个独立的功能部件，并依靠它们的并行工作来提高吞吐率。

(2)流水线中各段的时间应尽可能相等，否则将引起流水线堵塞和断流。

(3)流水线每一个功能部件的前面都要有一个缓冲寄存器，称为流水寄存器。

(4)流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不断地提供任务，才能充分发挥流水线的效率。

(5)流水线需要有通过时间和排空时间。在这两个时间段中，流水线都不是满负荷工作。18.参考答案：(1)流水线处理的任务必须是连续的。

(2)流水线中子任务应有一个专门的部件来实现。

(3)在流水线的功能部件之后，需要有一个用于保存本功能段执行结果的缓冲寄存器。

(4)流水线中各功能段执行时间应尽量相等。

(5)流水线需要有装入时间和排空时间。19.参考答案：B[考点]Cache存储器的访问速度[解析]Cache的命中率、Cache本身的速度和容量与Cache存储器的等效访问速度无关。20.参考答案：单元控制，部分级控制[考点]基本的多级互连网络[解析]控制方式是对各个交换开关进行控制的方式，以多级立方体网络为例，它可以有三种：级控制、单元控制、部分级控制。21.参考答案：区别不同指令集结构的主要因素是CPU中用来存储操作数的存储单元。据此可将指令系统结构分为堆栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。22.参考答案：按题意可得4个功能部件流水时的时空关系，如下图所示。

所以，按周期性工作时的流水线平均吞吐率为[考点]指令流水23.参考答案：D[考点]虚拟存储器的访问速度[解析]要想使虚拟存储器的访问速度接近于主存的访问速度并不容易。24.参考答案：变址值

基址值[考点]通用寄存器组相关的处理[解析]通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外，也可能存放形成访存操作数物理地址的变址值和基址值。25.参考答案：根据题意，双地址指令格式如下所示。

其操作码占了4位，这样，共有24=16种短操作码。现双地址指令有x条，已占用了4位操作码中16种组合中的x个码，所以剩下(16-x)个码均可用作扩展标志。

单地址指令的格式如下所示。

因此，(16-x)个扩展标志中的每一个码均可扩展出6位操作码来，所以，单地址指令最多可以有(16-x)×26条。[考点]指令系统26.参考答案：C[考点]交换开关含义[解析]交换开关有四种状态，分别是直连、交换、上播和下播。二功能交换单元为直连和交换，有全部四种功能的称为四功能交换。27.参考答案：D[考点]同时性和并发性[解析]同时性指两个或多个事件在同一时刻发生，并发性指两个或多个事件在同一时间段发生。28.参考答案：控制器

缓冲栈[考点]先行控制器处理机结构[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。29.参考答案：D[考点]阵列处理机的构形[解析]阵列处理机构形1的典型机器有MPP、DAP、DAP600，而BSP属于阵列处理机构形2。30.参考答案：硬件/固件

机器物理系统[考点]计算机系统结构的概念[解析]计算机系统结构也称计算机体系结构，指的是传统机器级的系统结构。它是软件和硬件/固件的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的机器物理系统的抽象。31.参考答案：要访问的虚页不在实主存中时，就发生页面失效。当页面调入主存，主存中的页面位置已全部被其他虚页占用了，称发生页面争用。当分配给程序的内存区已被全部占用后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。反之，发生页面争用，并不会发生页面失效。32.参考答案：A[考点]计算机系统结构的范畴[解析]机器工作状态、信息保护、数据表示均属于计算机系统结构范畴。33.参考答案：寻址方式[考点]指令的寻址方式[解析]寻址方式指的是指令按某种方式寻找到所需的操作数或信息。34.参考答案：归约机和数据流机一样都是基于数据流的计算机模型，只是其采用的驱动方式不同。数据流机是采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则是需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归约。35.参考答案：实际吞吐率TP=7/(15Δt)

η=32%[考点]指令流水36.参考答案：计算机系统结构

传统机器级[考点]计算机系统结构的概念[解析]计算机系统结构也称计算机体系结构，指的是传统机器级的系统结构。37.参考答案：推后分析

设置相关专用通路[考点]通用寄存器组的相关处理[解析]通用寄存器组的相关有两种解决办法，分别是推后分析和设置相关专用通路。38.参考答案：副本数据[考点]多Cache的一致性[解析]多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。39.参考答案：透明[考点]透明的概念[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，带来的不利是无法控制。40.参考答案：分析k+1，相关专用通路[考点]重叠方式的相关处理[解析]解决重叠相关处理的两种基本方法是推后分析k+1和设置相关专用通路。41.参考答案：B[考点]交换开关的开关状态[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42.参考答案：(1)软硬件设计分离和脱节是“由上往下”和“由下往上”设计的主要缺点，由此提出“由中间开始”设计。“中间”指的是层次结构中的软硬交界面，目前多数是在传统机器级与操作系统机器级之间。

(2)进行合理的软、硬件功能分配时，既要考虑能拿到的硬、器件，又要考虑可能的应用所需的算法和数据结构，先定义好这个交界面。确定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实现，同时还要考虑好硬件对操作系统、编译系统的实现提供些什么支持。然后由这个中间点分别往上、往下进行软件和硬件的设计。43.参考答案：B[考点]高速缓存Cache[解析]在计算机系统中，采用高速缓存Cache的目的是弥补主存速度不足。44.参考答案：第2级上等效程序需运行：(N/M)×K