2019年4月高等教育自学考试计算机系统结构真题

2019年4月高等教育自学考试计算机系统结构真题(总分：100.00，做题时间：150分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：10.00)1.用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为（

）。

（分数：1.00）

A.编译

B.仿真

√

C.翻译

D.模拟解析：本题考查的是关于仿真的概念。2.从计算机信息加工的各个步骤和阶段的角度来看，并行性等级最低的是（

）。

（分数：1.00）

A.处理器操作步骤并行

B.存储器操作并行

√

C.处理器操作并行

D.指令、任务、作业并行解析：本题考查的是并行性的相关知识点。3.下列选项中属于高级数据表示的是（

）。

（分数：1.00）

A.向量

√

B.定点数

C.逻辑数

D.字符串解析：本题考查的是高级数据表示的概念。4.浮点数表示中，当阶值位数一定时，不会受到尾数进制影响的是（

）。

（分数：1.00）

A.精度

B.数符

√

C.范围

D.离散程度解析：本题考查的是浮点数的内容。5.下列属于总线标准的是（

）。

（分数：1.00）

A.吞吐率

B.速率

C.流量

D.电气

√解析：本题考查的是总线系统标准的知识点。6.浮点数系统使用的阶基rp=2，阶值位数p=2，尾数位数m=4，尾数基值rm=2时，在非负阶正尾数、规格化的情况下可表示的最小尾数是（

）。

（分数：1.00）

A.1/2

√

B.1/4

C.1/8

D.1/16解析：本题考查的是浮点数各种特性参数的一般式。7.总线按在系统中的位置分的级别数为（

）。

（分数：1.00）

A.3级

√

B.4级

C.5级

D.6级解析：本题考查的是总线分类的概念。总线按在系统中的位置分芯片级(CPU芯片内的总线)、板级(连接插件板内的各个组件，也称局部总线或内部总线)和系统级(系统间或主机与/O接]或设备之间的总线)等3级。8.Cache存储器是为了解决主存满足不了要求的性能指标是（

）。

（分数：1.00）

A.容量

B.价格

C.字长

D.速度

√解析：本题考查的是Cache的工作原理。高速缓冲(Cache)存储器是为弥补主存速度的不足，在处理机和主存之间设置一个高速、小容量的Cache，构成Cache主存存储层次，使之从CPU角度来看，速度接近于Cache，容量却是主存的。9.编号为0，1，…，15的16个处理器，当互连网络函数为Cube3时，13号处理器连接到的处理器的号数是（

）。

（分数：1.00）

A.3

B.4

C.5

√

D.6解析：本题考查的是互连网络Cube3函数的应用。10.通过通道互连实现通信，或通过消息传送系统交换信息的计算机系统是（

）。

（分数：1.00）

A.向量处理机

B.紧耦合多处理机

C.松耦合多处理机

√

D.标量处理机解析：本题考查的是多处理机的硬件结构。多处理机有紧耦合和松耦合两种不同的构型。

紧耦合多处理机：是通过共享主存实现处理机间通信的，其通信速率受限于主存频宽。

松耦合多处理机：松耦合多处理机中，每台处理机都有一个容量较大的局部存储器，用于存储经常用的指令和数据，以减少紧耦合系统中存在的访主存冲突。二、填空题(总题数：10，分数：20.00)11.计算机系统结构是对计算机系统中________的定义及其上下的________分配。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：各级界面；功能(顺序不能更改)）解析：本题考查的是计算机系统结构的定义。计算机系统结构是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配。12.计算机组成着眼于机器内部各事件的________与________、各部件的功能及各部件之间的联系。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：排序方式；控制机构(顺序不能更改)）解析：本题考查的是计算机组成的概念。计算机组成着眼于机器内部各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各部件之间的联系。13.数据表示表现在它有对计算机硬件识别和引用类型的数据进行操作的________和________。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：指令；运算部件(顺序不能更改)）解析：本题考查的是数据表示的概念。数据表示指的是能由计算机硬件识别和引|用的数据类型，表现在它有对这种数据类型的数据进行操作的指令和运算部件。14.可表示的浮点数规格化数的总个数应当是可表示________的个数与可表示________的个数的乘积。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：阶；尾数）解析：本题考查的是浮点数规格化数的概念。可表示的浮点数规格化数的总个数应当是可表示阶的个数与可表示尾数的个数的乘积。15.指令系统的设计包括指令________和指令________的设计。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：功能；格式）解析：本题考查的是指令系统的设计。指令系统的设计包括指令的功能(操作类型、寻址方式和具体操作内容)和指令格式的设计。16.指令系统的改进是以________原有指令系统为前提的，通过增加少量________新指令代替常用指令串。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：不删改；强功能(顺序不能更改)）解析：本题考查的是指令系统改进的知识点。指令系统的改进是以不删改原有指令系统为前提的，通过增加少量强功能新指令代替常用指令串。17.能并行读出多个CPU字的单体多字、________和________的交叉访问主存系统被称为并行主存系统。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：多体单字；多体多字）解析：本题考查的是并行主存系统的概念。能并行读出多个CPU字的单体多字和多体单字、多体多字的交叉访问主存系统被称为并行主存系统。18.信息在总线上的传送方法基本，上可分为________和________两种。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：同步；异步）解析：本题考查的是总线通信技术的概念。信息在总线上的传送方法基本上可分为同步和异步两种。19.按运算基本对象，并行算法可分为________型和________型两类。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：数值；非数值）解析：本题考查的是并行算法的定义。按运算基本对象，并行算法可分为数值型和非数值型两类。20.数据驱动的数据流方式中，数据令牌是一种表示某一________或________已准备就绪的标志。

（分数：2.00）填空项1:__________________

（正确答案：操作数；参数）解析：本题考查的是数据驱动的概念。数据令牌是种表示某一操作数或参数已准备就绪的标志。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述设计RISC的基本原则。

（分数：6.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：((1)确定指令系统时，只选择使用频度很高的指令，再增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其他功能的指令；

(2)减少指令系统所用寻址方式种类；

(3)让所有指令都在一个机器周期内完成；

(4)扩大通用寄存器数，尽量减少访存；

(5)大多数指令都用硬联控制实现，少数指令用微程序实现；

(6)通过精简指令和优化设计编译程序，简单、有效地支持高级语言。)解析：22.简述数组多路通道的数据传送方式原理。

（分数：6.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：((1)数组多路通道适合于连接多台磁盘等高速设备。

(2)数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后，才释放总线。

(3)释放总线后，通道再去选择下一台设备，再传送该设备K个字节。

(4)以成组方式轮流交叉地为多台高速设备服务。

(5)某台设备要想传送n个字节，就需要先后经[n/K]次申请总线。

(6)通过精简指令和优化设计编译程序，简单、有效地支持高级语言。)解析：23.简述总线控制的集中式独立请求方式的优点和缺点。

（分数：6.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：((1)优点：总线分配速度快；所有部件的总线请求同时送到总线控制器，不用查询；控制器可以使用程序可控的预订方式、自适应方式、循环方式或它们的混合方式灵活确定下一个使用总线的部件；能方便地隔离失效部件的请求。

(2)缺点：控制线数量过大，为控制N个设备必须有2N+1根控制线；且总线控制器要复杂很多。)解析：24.简述提高模m值，影响主存实际频宽的因素及结果。

（分数：6.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：((1)对模m交叉，若都是顺序取指，效率可提高到m倍；

(2)一旦出现转移，效率会下降；转移频率越高，并行主存系统效率下降越大；

(3)数据的顺序性比指令要差，实际的频宽带可能要低一些；

(4)工程实现上由于模m越大，存储器数据总线越长，总线上并联的负载越重，有时还不得不增加门的级数，会使传输延迟增加；

(5)因此提高模m值能提高主存系统的最大频宽，但主存的实际频宽并不随m值增大而线性提高，实际效率并不像所希望的那么高。)解析：25.简述归约机结构的特点。

（分数：6.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：((1)归约机应当是面向函数式语言，或以函数式语言为机器语言的非Neumann型机器；

(2)具有大容量物理存储器并采用大虚存容量的虚拟存储器，具备高效的动态存储分配和管理的软、硬件支持；

(3)处理部分应当是一种有多个处理器或多个处理机并行的结构形式；

(4)采用适合于函数式程序运行的多处理器(机)互连的结构，最好采用树形方式的互连结构或多层次复合的互连结构形式；

(5)尽量把运行各种的结点机紧靠该进程所需用的数据安排，并使运行时需相互通信的进程所占用的处理机也靠近，让各处理机的负荷平衡。)解析：四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)26.求向量D=A×(B+C)，各向量元素个数为N，参照CRAY-1方式分解为3条向量指令：①V3←存储器；访存取A送入V3寄存器②V2←V0+V1；B+C→K③V4←V2×V3；K×A→D当采用下列3种工作方式时，各需多少拍才能得到全部结果?(1)①、②和③串行执行；(2)①和②并行执行后，再执行③；(3)采用链接技术。

（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：(CRAY-1为向量运算提供了6个流水线单功能部件，浮点加的流水时间为6拍，浮点乘流水时间为7拍，存取数据用时为1拍。

)解析：27.考虑一个1000个字的程序，其访问虚存的地址流为16、9、136、156、332、480、503、868、916、999。若页面大小为200字，主存容量为400字，采用FIFO替换算法，请按访存的各个时刻写出其虚页地址流，计算主存命中率。

（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________

正确答案：(页面大小为200字，主存容量为400字，可知实存页数为2根据虚存的地址流，可得其虚页地址流为：

0,1,0,0,1,2,2,4,4,4

采用FIFO替换算法替换时的实际装入和替换过程如下表所示。

)解析：五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)现设流水线由5段组成，段号k分别为1~5，任务经过流水线总共需要9拍，其预约表如表所示。（分数：10）(1).写出延迟禁止表F、冲突向量C。（分数：3）__________________________________________________________________________________________

正确答案：(延迟禁止表F={1,4,5,8}。

冲突向量C=(10011001)。)解析：本题考查的是非线性流水线的调度。根据预约表可以很容易得出一个任务使用各段所需间隔的拍数(也称为延迟)。例如，1段相隔8拍，2段相隔1、4和5拍三种。所以延迟禁止表F={1,4,5,8}。可以用一个有N-1位的位向量来表示后续新任务间隔各种不同拍数送入流水线时，是否会发生功能段使用的冲突，称此位向量为冲突向量C。(2).画出流水线状态转移图。（分数：3）__________________________________________________________________________________________

正确答案：(流水线状态转移图如下图所示。

)解析：(3).求出最佳调度方案、最小平均延迟及流水线的最大吞吐率。（分数：4）__________________________________________________________________________________________

正确答案：(从状态转移图可看出，