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.高级数据表示的引入的基本原则是：一是看系统的______是否提高，二是看引入数据表示后其通用性和______是否高。2.编号为0-15的16个处理器，互连函数采用Shuffle单级互连网络互连，则与11号处理器连接的处理器号为______A.6B.7C.8D.93.简述SIMD系统的互连网络的设计目标。4.在多处理机系统中，两个程序段既能顺序串行、交换串行，又能并行，则这两个程序段之间的关系是______A.只有数据反相关B.只有源数据相关C.只有数据输出相关D.只有数据相关5.流水的______指的是把子过程进一步细分，流水的______可理解为在多个处理机之间流水。6.在运算器内部，浮点减的流水属于______A.处理器级B.元件级流水C.系统级D.部件级流水7.指令系统的设计包括对______和______的设计。8.互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有______、______和循环表示法。9.流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占______之比，也称流水线设备的______。10.ILLIACIV属于______A.流水线处理机B.阵列处理机C.指今重叠处理机D.多处理机11.下列关于归约机的描述，错误的是______A.归约机不是冯·诺依曼型计算机B.归约机是以函数式语言为机器语言的计算机C.归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求D.归约机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性12.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。13.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14.实现软件移植的主要技术有统一高级语言、______、______和仿真。15.指令系统编码格式有______、______和变长编码三种。16.从流水线各功能段之间是否有反馈回路来判断，可以把流水线分为______A.线性流水线和非线性流水线B.静态流水线和动态流水线C.单功能流水线和多功能流水线D.标量流水机和向量流水机17.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18.简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。19.简述数据表示和数据结构之间的关系及引入高级数据表示的基本原则。20.FORK语句的形式为______，其中______为新进程开始的标号。21.一条流水线连接图如下所示，画出200条指令连续通过该流水线的时空图，并计算该流水线的加速比。(其中Δt=1ns)

22.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。23.解释一条机器指令的微操作不包括哪个部分______A.执行B.分析C.取指令D.中断24.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?25.什么是Cache?它是如何组织的?26.下列关于多处理机的描述有错误的选项是______A.有两台以上处理机B.共享I/O子系统C.协同工作D.独立操作系统27.软件的______指的是软件不修改或基本上不修改就可以由一台机器移到另一台机器上运行，同一软件可应用于不同的环境。28.N个处理单元的混洗交换网络中，最远的两个人、出端的二进制编号是______和______，其最大距离为2log2N-1。29.简述如果要设计一套超长指令机系统，必须遵循的主要准则。30.数组多路通道适合于连接多台______速设备，通道“数据宽度”为______。31.ILLLIAC-IV阵列处理机中，PE之间所用的互连函数是______A.PM2±0和PM2±3B.Cube0和Cube1C.ShuffleD.PM2±232.STARAN网络属于______A.单级立方体网络B.多级立方体网络C.单级PM2I网络D.多级混洗交换网络33.从计算机执行程序的角度看，并行性等级由低到高可分为______、______、任务或进程间和作业或程序间四级。34.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35.为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出______A.瓶颈B.任务数C.结果数D.以上三个都不是36.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。37.在输入/输出系统经历的三种方式中，中断驱动属于______A.程序查询B.DMAC.程序控制I/OD.I/O处理机38.静态流水线指的是______A.只有一种功能的流水线B.同时只能完成一种功能的多功能流水线C.功能不能改变的流水线D.可同时执行多种功能的流水线39.Cache存储器的性能主要取决于命中率的高低，下列与命中率无关的是______A.主存容量B.替换算法C.块的大小D.采用组相联时组的大小40.浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失______，可表示数的精度______。41.简述器件的发展对系统结构和组成的影响。42.实现一维数组步距为2i的无传输，只要存储器模数m与变址跳距______，存储器访问就能够无冲突地进行。43.采用组相联映像的Cache存储器，可用于地址变换的方法是______A.目录表法B.比较对法C.页表法D.堆栈法44.设置相关专用通路的方法不适合于______A.变址寄存器一次相关B.变址寄存器二次相关C.通用寄存器相关D.主存空间数相关45.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______。46.向量处理机是有向量数据表示的处理机，分向量流水处理机和______两类。47.属计算机系统结构考虑的是______A.主存采用MOS还是TTLB.主存采用多体交叉还是单体C.主存容量和编址方式D.主存频宽的确定48.简述程序的动态再定位的思想。49.页式虚拟存储器中，影响命中率的因素除______外，还有地址流、______大小、主存容量等。50.脉动阵列式处理机系统具有______A.多个相同的排成阵列结构的CPUB.多个不同的排成阵列结构的处理机C.多个相同的排成阵列结构的处理机D.最适合完成累加和求解第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：效率，利用率[考点]引入数据表示的原则[解析]高级数据表示的引入的基本原则是：一是看系统的效率是否提高；二是看引入数据表示后其通用性和利用率是否高。2.参考答案：B[考点]混洗交换单级网络[解析]16个处理单元间的全混连接。可以看出，其连接规律是把全部按编码顺序排列的处理单元从当中分为数目相等的两半，前一半和后一半在连接至出端时正好一一隔开。所以11对应的是7。3.参考答案：(1)结构不要过分复杂，以降低成本。

(2)互连要灵活，以满足算法和应用的需要。

(3)处理单元间信息交换所需传输步数要尽可能少，以提高速度性能。

(4)能用规模单一的基本构件组合而成，或者经多次通过或者经多级连接来实现复杂的互连，使模块性好，以便于用VLSI实现并满足系统的可扩充性。4.参考答案：B[考点]程序并行性的分析[解析]两个程序段之间若没有任何相关或仅有源数据相同时，可以并行、顺序串行和交换串行。5.参考答案：向下扩展

向上扩展[考点]流水的分类[解析]向下扩展指的是把子过程进一步地细分，向上扩展指的是多个处理机间的流水。6.参考答案：D[考点]流水方式的基本概念[解析]部件级流水是指构成部件内的各个子部件的流水，如运算器内浮点数的加减。7.参考答案：指令的功能

指令的格式[考点]指令的设计和优化[解析]指令系统的设计包括对指令的功能(操作类型、寻址方式和具体操作内容)和指令的格式的设计。8.参考答案：输入输出对应表示法

函数表示法[考点]互连网络应抉择的几个问题[解析]互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有输入/输出对应表示法、函数表示法和循环表示法。9.参考答案：整个运行时间

时间利用率[考点]流水线的效率[解析]流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占整个运行时间之比，也称流水线设备的时间利用率。10.参考答案：B[考点]阵列处理机[解析]ILLIACIV是一种阵列处理机。11.参考答案：D[考点]归约机的概念[解析]归约机是以函数式语言为机器语言的计算机，或以函数式语言为机器语言的非归约冯·诺依曼型计算机，其内部结构应不同于冯·诺依曼型计算机。12.参考答案：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。13.参考答案：D[考点]并行性的等级划分[解析]处理器操作步骤并行典型的例子是流水线处理机。14.参考答案：采用系列机

模拟[考点]软件移植[解析]实现软件移植的主要技术有统一高级语言、采用系列机、模拟和仿真。15.参考答案：混合编码

固定长编码[考点]指令系统[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。16.参考答案：A[考点]流水线的分类方法[解析]从流水线中各功能段之间是否有反馈回路的角度，可以把流水线分为线性流水线和非线性流水线。17.参考答案：A[考点]计算机系统的层次结构[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。18.参考答案：(1)时间重叠：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。19.参考答案：(1)数据表是反映了各种数据元素或信息单元之间的结构关系，数据结构要通过软件映像变换成机器所具有的各种数据表示来实现。不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性上的不同。数据结构和数据表示是软件和硬件的交界面。

(2)引入高级数据表示的基本原则：一是看系统效率是否有显著提高，包括实现时间和存储空间是否有显著减少；二是看引入这种数据表示的通用性和利用率是否提高。20.参考答案：FORK

m,m[考点]并行语言与并行编译[解析]FORK和JOIN语句在不同计算机上有不同的表示形式。FORK语句的形式为FORKm，其中m为开始的新进程标号。21.参考答案：时空图如下所示。顺序执行的时间为t0=6×200=1200ns

采用流水方式执行的时间为t1=3×200+6-1=605ns

加速比S=t0/t1=1200/605=1.98[考点]指令流水22.参考答案：实际吞吐率TP=7/(15Δt)

η=32%[考点]指令流水23.参考答案：D[考点]指令系统[解析]解释一条机器指令的微操作有取指令、分析、执行。24.参考答案：第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。[考点]计算机系统等级25.参考答案：如果把程序在一段时间内集中访问的部分数据存放在高速的存储器中，访问存储器的平均时间就可以大大减少，从而减少程序的执行时间，这种高速、小容量的存储器就是Cache。Cache放在CPU与主存的中间，访问时间通常是主存的1/4到1/10。在层次化的存储器系统中，它是速度最快的存储器。Cache的基本思想是把程序执行时最频繁访问的指令和数据存放在速度较高的Cache存储器中，使得访存的平均时间接近于Cache的访问时间，而存储的容量则是主存的容量。Cache存储器的容量尽管很小，但是由于访存的局部性规律，绝大部分对存储器的访问数据都可以在Cache中发现，实际上不需要到主存中寻找，所以访存的平均时间可以接近Cache的访问时间。26.参考答案：D[考点]多处理机的定义[解析]多处理机是指有两台以上的处理机，共享I/O子系统，机间经共享主存或高速通信网络通信，在统一操作系统控制下，协同求解。27.参考答案：可移植性[考点]软件发展对系统结构的影响[解析]软件的可移植性指的是软件不修改或只经过少量修改就可由一台机器移到另一台机器上运行，同一软件可应用于不同的环境。28.参考答案：全“0”，全“1”[考点]多级混洗交换网络[解析]N个处理单元的混洗交换网络中，最远的两个人、出端的二进制编号是全“0”和全“1”，其最大距离为2log2N-1。29.参考答案：如果要设计一套超长指令机系统，则必须遵循的主要准则是：

(1)单一的控制器，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令。

(2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件。

(3)含有大量的数据通路和功能部件，由于编译在编译时间已考查可能出现的数据相关，故控制硬件较简单。

(4)在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。30.参考答案：高

定长块[考点]通道处理机的工作原理[解析]数组多路通道适合连接多台磁盘等高速设备。31.参考答案：A[考点]混洗交换单级网络[解析]Shuffle函数不是可逆函数，是PE之间所用的互连函数。32.参考答案：B[考点]多级立方体网络[解析]多级立方体网络有STARAN网。33.参考答案：指令内部，指令之间[考点]并行性的级别[解析]从计算机执行程序的角度看，并行性等级由低到高可分为指令内部、指令之间、任务或进程间和作业或程序间四级。34.参考答案：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。35.参考答案：A[考点]标量流水线的主要性能[解析]为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出瓶颈，然后没法消除此瓶颈。36.参考答案：双工系统

机群系统[考点]并行性的开发[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。37.参考答案：C[考点]输入/输出系统[解析]输入/输出系统的发展经历了3个阶段，相对应于3种方式，即程序控制I/O(包括全软件的、程序查询的、中断驱动的)、直接存储器访问(DMA)及I/O处理机方式。38.参考答案：B[考点]静态流水线含义[解析]静态流水线是指在某一时间内各段只能按一种功能连接流水，只有等流水线全部流空后，才能切换成按另一种功能连接流水。动态流水线的各功能段在同一时间内可按不同运算或功能连接。39.参考答案：A[考点]Cache存储器性能[解析]评价Cache存储器的性能主要是看命中率的高低，而命中率与块的大小、块的总数(即Cache的总容量)、采用组相联时组的大小(组内块数)、替换算法和地址流的簇聚性等有关。40.参考答案：减小，下降[考点]系列机的采用[解析]浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失减小，可表示数的精度下降。41.参考答案：器件的发展推动系统结构与组成技术的发展，同样