2020年度計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考真題模擬及答案02325歷年試題全帶答案

計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考真題及答案02325歷年試題全帶答案全國4月高等教育自學(xué)考試ー、單項選擇題（每小題1分,共10分）在每小題的四個備答案中有一個正確的答案,將正確答案的序號寫在題干后的括號內(nèi)）.計算機使用的語言是（B）A,專屬軟件范疇,與計算機體系結(jié)構(gòu)無關(guān)B,分屬于計算機系統(tǒng)各個層次C.屬于用以建立一個用戶的應(yīng)用環(huán)境 D.屬于符號化的機器指令.動態(tài)數(shù)據(jù)流機最突出的特點是使（C）A,數(shù)據(jù)流令牌無標(biāo)號B.需要程序記數(shù)器來實現(xiàn)C.令牌帶上標(biāo)號D,同步由門（Latch）寄存器來實現(xiàn).多處理機上兩個程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān),則（B）A,能夠并行執(zhí)行B,不可能并行C.任何情況均可交換串行D.必須并行執(zhí)行.多處理機的各自獨立型操作系統(tǒng)（D）A,要求管理程序不必是可再入的B.適合于緊耦合多處理機C.工作負(fù)荷較平衡D.有較高的可靠性.輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對（B）是透明的。A,操作系統(tǒng)程序員B.應(yīng)用程序員C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員D.機器語言程序設(shè)計員.“啟動I/O”指令是主要的輸入輸出指令,是屬于（B）A.目態(tài)指令B.管態(tài)指令C.目態(tài)、管態(tài)都能用的指令D.編譯程序只能用的指令7.全相聯(lián)地址映象是指（A）A.任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置B.ー個虛頁只裝進固定的主存實頁位置C.組之間是固定的,而組內(nèi)任何虛頁能夠裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入,組內(nèi)是固定裝入8.（C）屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。A?各處理單元同時受同一個控制單元的管理B,各處理單元同時接受同一個控制單元送來的指令C.松耦合多處理機和多計算機 D.陣列處理機.設(shè)16個處理器編號分別為0,1,2, 15用Cubes互聯(lián)函數(shù)時,第10號處理機與第（D）號處理機相聯(lián)。A.llB.8 C.14 D.2.若輸入流水線的指令既無局部性相關(guān),也不存在全局性相關(guān),貝リ（A）A.可獲得高的吞吐率和效率B.流水線的效率和吞吐率惡化C.出現(xiàn)瓶頸D.可靠性提高二、填空題（每空1分,共20分）11.標(biāo)志符與每個數(shù)據(jù)相連,合存于一同一存儲單元,用于描述單個數(shù)據(jù)的ー類型特征一〇資料僅供參考.總線仲裁算法有:靜態(tài)優(yōu)先級算法、固定時間片算法、ー動態(tài)優(yōu)先級算法和一先來先服務(wù)ー算法。.計算機仿真用ー微程序ー解釋,計算機模擬用ーー機器語言ー解釋。.按弗林(MichaelJ.Flynn)的觀點,計算機系統(tǒng)可分為單指令流單數(shù)據(jù)流、ー單指令流多數(shù)據(jù)流、多指令流單數(shù)據(jù)流和一多指令流多數(shù)據(jù)流ー四大類。.要實現(xiàn)兩條指令在時間上重疊解釋,首先需要付出_ー空間代價ー一，其次,要處理好指令之間可能存在的ー關(guān)聯(lián)〇.與重疊機器ー樣,流水機器在遇到ーーー轉(zhuǎn)移ーーーー指令,特別是一條件轉(zhuǎn)移ー指令時,效率也會顯著下降。.超長指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)是將一一水平型微碼ーーー和ーー超標(biāo)量處理 兩者相結(jié)合。.互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路/包交換,SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用ーーー線路交換,多處理機常采用ーーー包ーーーー交換。.數(shù)據(jù)流機釆用ーーー數(shù)據(jù)驅(qū)動ーーーー,執(zhí)行的操作序列取決于輸入數(shù)據(jù)的可用性;歸約機則采用一需求驅(qū)動—,執(zhí)行的操作序列取決于對數(shù)據(jù)的要求,對數(shù)據(jù)的需求又來源于函數(shù)式程序設(shè)計語言對表示式的歸納。.輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出設(shè)備、設(shè)備ーーー控制器資料僅供參考ー及與輸入輸出操作有關(guān)的—軟硬件。三、改錯題（每小題2分,共10分）（下列每小題劃線部分A、B、C中有一處錯誤,請先寫出錯處,并在括號中寫出正確文字）.對操作碼進行優(yōu)化編碼時,在了解每種指令在程序中出現(xiàn)的概率后,使用Huffman算AB法構(gòu)造Huffman樹,這樣獲得的Huffman編碼是唯一的。（C錯改為“不是唯一的”）C.多處理機中,兩個程序段之間若同時有先寫后讀和先讀后寫2種相關(guān),以交換數(shù)據(jù)為目的時,則必須并行執(zhí)行,讀寫要完全同步,允許順序串行和交換串行。（C錯改為“不允許順序串行和交換串行”）A BC.計算機仿真適合在兩種結(jié)構(gòu)差距大的機器間運用。（B錯改為“差距不大”）A B C.主存空間數(shù)相關(guān)是相圓隔的兩條指令之間出現(xiàn)對主存同一單元要求先寫而后讀的關(guān)聯(lián)。資料僅供參考B C（A錯改為“相鄰” ）.由于Cache存貯器的地址變換和塊替換算法是用軟性實現(xiàn)的,因此Cache存貯器對應(yīng)用A程序員是透明的,而且Cache對處理機和主存間的信息交往也是透明的。（A錯改為“硬件”）BC四、簡答題（每小題6分,共30分）.簡述標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示的主要優(yōu)點。.簡述設(shè)計RISC結(jié)構(gòu)用了哪些基本技術(shù)?.設(shè)P和Pj程序段都是一條語句,且Pi在巧之前執(zhí)行,試舉出P和巧間存在3種可能的數(shù)據(jù)相關(guān)。.簡述控制驅(qū)動的控制流方式的特點?.模擬與仿真的主要區(qū)別和適合場合是什么?五、應(yīng)用題（共30分）.（12分）假設(shè)某模型機共有7條指令,7條指令L—b使用的頻度分另リ為:0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。⑴利用Huffman算法,構(gòu)造Huffman樹,并給出Huffman編碼和平均碼長。（2）給出Huffman擴展碼編碼。資料僅供參考.（10分）多級混洗交換網(wǎng)絡(luò)是如何組成的?它與間接二進制n立方體網(wǎng)絡(luò)有何差異?并畫出N=8時的多級混洗交換網(wǎng)絡(luò)圖。.（8分）設(shè)向量A和B各有4個元素在下圖所示的靜態(tài)雙功能流水線上計算向量點積A?B二;山,其中If2f3f5組成加法流水線,If4-5組成乘法流水線。若假定流水線的各段所經(jīng)過的時間均為△t=2.5,流水線輸出可直接送回輸入或暫存于相應(yīng)緩沖寄存器中,其延遲時間和功能切換所需的時間都可忽略。求出吞吐率和加速比。ヽ41 參考答案:四、簡答題（每小題6分,共30分）.答:（1）簡化了指令系統(tǒng)和程序設(shè)計;（2）簡化了編譯程序;（3）便于實現(xiàn)一致性校驗;（4）能由硬件自動變換數(shù)據(jù)類型;（5）支持?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)與數(shù)據(jù)類型無關(guān)的要求;（6）為軟件調(diào)試和應(yīng)用軟件開發(fā)提供了支持。.答:⑴按RISC一般原則設(shè)計；（2）邏輯實現(xiàn)用硬聯(lián)和微程序結(jié)合；（3）用重疊寄存器窗口（4）指令用流水和延遲轉(zhuǎn)移；（5）優(yōu)化設(shè)計編譯系統(tǒng)。.答:（1）若Pi的左部變量在Pj的右部變量集內(nèi),且Pi必須取出Pi運算的結(jié)果來作為操作數(shù),則稱Pi“數(shù)據(jù)相關(guān)”于Pi。(2)若Pj的左部變量在Pi的右部變量集內(nèi),且當(dāng)Pi未取用其變量的值之前,是不允許被Pj所改變,則稱Pi“數(shù)據(jù)反相關(guān)”于丹。(3)若Pi的左部變量也是Pj的右部變量,且Pj存入其算得的值必須在Pi存入之后,則稱Pj“數(shù)據(jù)輸出相關(guān)”于Pi。.答:控制驅(qū)動的控制流方式的特點是:經(jīng)過訪問共享存儲單元讓數(shù)據(jù)在指令之間傳遞;指令的執(zhí)行順序隱含于控制流中,能夠顯式地使用專門的控制操作符來實現(xiàn)并行處理,指令執(zhí)行順序受程度計數(shù)器的控制,即受控制令牌所支配。.答:模擬與仿真的主要區(qū)別在于解釋用的語言。仿真是用微程序解釋,其解釋程序存在控制存儲器中,而模擬是用機器語言程序解釋,其解釋程序存在主存中。模擬靈活,可實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的軟件移植,但結(jié)構(gòu)差異太大時,效率、速度會急劇下降。仿真在速度上損失小,但不靈活,只能在差別不大的系統(tǒng)之間使用,否則效率也會過低且難以仿真,需與模擬結(jié)合オ行。五、應(yīng)用題(共30分)31.

亠ア yrr平均碼長=2pl="痛圖Huffman樹表操作碼的Huffman碼及擴展操作碼的編碼指令頻度(Pi)操作碼使用Huffman編碼0P長度(Li)利用Huffman概念的擴展操作碼0P長度(Li)110.3501002120.25102012130.201103102L0.1011100511004150.0411101511014160.03111105111040.031111151111432.多級混洗交換網(wǎng)絡(luò)由n級相同的網(wǎng)絡(luò)組成,每ー級都包含一個全混拓?fù)浜碗S后一列2日個四功能交換單元,采用單元控制方式。多級混洗交換網(wǎng)絡(luò)與間接二進制方體網(wǎng)絡(luò)只有兩點差別:前者數(shù)據(jù)流向的級號順序nT,n-2,…，L0J用四功能交換單元,后者數(shù)據(jù)流向相反,其級號順序0,1,…,n-1,用二功能交換單元。33.實際吞吐率為=￡=又」、=18.7%因順序方式所需時間為4x3At+3x4At=24At,因此加速比SP=24At/15At6全國4月高等教育自學(xué)考試一、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中,選出一個正確答案,并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題1分,共10分)L字串位并是指同時對ー個字的所有位進行處理,這(C)A,不存在并行性 B,有較高的并行性C已經(jīng)開始出現(xiàn)并行性 D,是最高ー級的并行性.全局性相關(guān)的處理不包括（A）A.采取順序流動 B.猜測法 C.采取延遲轉(zhuǎn)移 D.加快短循環(huán)程序的處理.用戶高級語言源程序中出現(xiàn)的讀寫（I/O）語句,到讀寫操作全部完成,需要經(jīng)過ー一共同完成。（D）A.編譯系統(tǒng)和操作系統(tǒng) B.DO總線、設(shè)備控制器和設(shè)備C.操作系統(tǒng)和I/O設(shè)備硬件 D,編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)軟件和I/O總線,設(shè)備控制器、設(shè)備硬件等.不屬于計算機模擬的特點。（C）A,用機器語言解釋實現(xiàn)程序移植 B,靈活性大C.提高速度 D.效率低.通道方式輸入輸出系統(tǒng)中,對優(yōu)先級高的磁盤等高速設(shè)備,適合于連接（B）A.字節(jié)多路通道 B,選擇通道 C.數(shù)組多路通道 D.字節(jié)及數(shù)組多路通道.計算機系統(tǒng)中主存ー輔存存儲層次或Cacheー主存存儲層次常見的替換算法是（B）A,隨機算法 B,近期最少使用算法 C.先進后出算法 D.OPT算法.按照M?弗林對處理機并行性定義的分類原則,陣列機ILLIAC—IV是（B）資料僅供參考A.SISD B.SIMD C.MISDD.MIMD.數(shù)據(jù)流計算機是指（B）A.計算機運行由數(shù)據(jù)控制 B.任何一條指令只要它所需要的數(shù)據(jù)可用時,即可執(zhí)行C.數(shù)據(jù)流水計算機 D.單指令多數(shù)據(jù)計算機.設(shè)16個處理器編號分別為0,1,2, 15,用PMz-o互聯(lián)函數(shù)時,第13號處理機與第一號處理機相聯(lián)。（A）A.12 B.9 C.11D.5.流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括（A）A.響應(yīng)比 B.吞吐率 C.加速比D.效率二、填空題（每空1分,共20分）.數(shù)據(jù)表示是指ー機器硬件直接識別和引用的ー數(shù)據(jù)類型 〇.多處理機的互連一般釆用的四種形式為:總線、環(huán)形互連、—交叉開關(guān)或ー多端口存儲器〇.解釋是在低級機器級上用它的一ー串語句或指令來仿真高級機器級上的一條指令或指令的功能,經(jīng)過一高級機器語言程序中的每條語句或指令逐條解釋來實現(xiàn)的技術(shù)。.就其本質(zhì)而言,并行性包含著一同時性和一并發(fā)性的二重含義。.若一次重疊方式解釋指令仍達不到ーー速度要求時,可用同時解釋一多條指令的流水方法。.指令相關(guān)、ー訪存數(shù)一相關(guān)和一通用寄存器組相關(guān)等局部相關(guān)都是由于機器要同時解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對同一主存單元或寄存器要求“先寫后讀”。.典型的互連網(wǎng)絡(luò)是由許多開關(guān)單元和互連線路組成,互連通路的路徑選擇是經(jīng)過置定開關(guān)單元的—工作狀態(tài)來控制,這種置定能夠有一ー集中或分布兩種控制策略。.歸約機和數(shù)據(jù)流機ー樣,都是基于ー數(shù)據(jù)流的計算機模型,只是它們所采用的ー驅(qū)動方式ー不ー樣。19.1/0設(shè)備取得I/O總線后,所傳送的數(shù)據(jù)總量,稱為—數(shù)據(jù)寬度;數(shù)據(jù)通路寬度是數(shù)據(jù)總線的一物理寬度〇.信息在主存ー輔存存儲層次間的傳送是由一輔助軟硬設(shè)備來實現(xiàn);信息在Cache一主存層次間的傳送則由一A輔助硬件來實現(xiàn)。三、改錯題（每小題2分,共10分）每小題有三處劃線,其中僅有一處有錯誤,請指出資料僅供參考錯誤并改正。若只指出錯誤不改正只給1分。.多處理機中,兩個程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān),ATOC\o"1-5"\h\z貝リ不能并行，但任何情況下可以交換串行〇B C（c錯改為“在特殊情況下能夠交換串行” ）.設(shè)某機有32個處理器,其編號為〇丄…31,用Shuffle（Shuffle）互聯(lián)函A B數(shù)時,第!I號處理器與第26號處理器相聯(lián)。（ C錯改C為“第13號處理器” ）.中斷響應(yīng)就是允許其中斷cpu現(xiàn)行程序的運行,轉(zhuǎn)去對該請求進行預(yù)處理,如保存好運算的數(shù)據(jù)結(jié)果,調(diào)出中斷服務(wù)程序,準(zhǔn)備\o"CurrentDocument"B C運行。（ B錯改為“斷點及其現(xiàn)場” ）.由于Cache存儲器的地址變換和塊替換算法是全硬件實現(xiàn)的,則Cache存儲器對系統(tǒng)程序員是不透明的,Cache對處理機和主存間的信息交換是邂睡。C（ B錯改為“透明.分布系統(tǒng)以細為特征,用真實處理機替代虛擬處理機,其A B并行性是屬于并發(fā)性〇C（ C錯改為“同時性” ）四、簡答題（每小題6分,共30分）26.簡述使用多處理機的目的。27.簡述脈動陣列結(jié)構(gòu)的特點。.簡述計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實現(xiàn)三者的相互關(guān)系。.為解決不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間的軟件移植,一般采用何種途徑?并簡述其過程。.簡述傳統(tǒng)控制流機與數(shù)據(jù)流機的區(qū)別。五、應(yīng)用題（共30分）.（8分）設(shè)向量A和B各有4個元素,要在下圖所示的靜態(tài)雙功能流水線上計算向量點積A?B=ia,.bi〇其中l(wèi)-2f3-5組成加法流水線,1-4-5組成乘法流水線。又假設(shè)每個流水線所經(jīng)過的時間均為△3流水線輸出可直接返回輸入或暫存于相應(yīng)緩沖寄存器中,其延遲時間和功能切換所需的時間都可忽略,（1）求出流水線從開始流入到結(jié)果流出這段時間的實

際吞吐率tp和效率n〇⑵在什么情況下,流水線的效率和實際吞吐率較高?.（10分）在采用描述符方法取操作數(shù)的方法中,能夠?qū)⒚枋龇礃湫温?lián)結(jié)來描述多維數(shù)組。請畫圖表示用描述符描述ー個3X4的二維陣列的情況。.（12分）請分析如圖所示的組相聯(lián)地址變換的工作原理?說明組相聯(lián)映象與全相聯(lián)映象和直接映象有何關(guān)系?組相聯(lián)映象有哪些主要優(yōu)點?組相聯(lián)地址變換的ー種實現(xiàn)方式圖中:nd為區(qū)號,q為組號,ぐ為組內(nèi)塊號,j為塊內(nèi)地址単體4字隨機存儲器が個單元四、簡答題本大題共5小題,毎小地6分,共30分。.(1)用多臺處理機進行多任務(wù)處理,提高協(xié)同求解一個大而変雜問題的速度;(2)依靠冗余的處理機及其重組來提髙系統(tǒng)的可靠性、適應(yīng)性和可用性。.(1)結(jié)構(gòu)藺單,規(guī)整,模塊化強,可擴充性好,非常適合用超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)。(2)PE間數(shù)據(jù)通信距離短、規(guī)則,使數(shù)據(jù)流和控制流的設(shè)計、同步控制均簡單規(guī)整。(3)脈動陣列中所有PE能同時運算,具有極高的計算并行性,可通過流水費得很高的運算效率和呑吐率。輸入數(shù)據(jù)能被多個處理單元重復(fù)使用,大大減輕了陣列與外界I/O通信量,降低對系統(tǒng)主存和!/O系統(tǒng)頻寬的要求。(4)脈動陣列結(jié)構(gòu)的構(gòu)形與特定計算任務(wù)和算法密切相關(guān),具有某種專用性,限制r"應(yīng)用范隊這對VLSI是不利的。.結(jié)構(gòu)、組成、實現(xiàn)三者互不相同,但又相互影響:相同結(jié)構(gòu)(如指令系統(tǒng)相同)的計算機,可以因速度不同而采用不同的組成c同樣,ー種組成可有多種不同的實現(xiàn),反過來,組成也會影響結(jié)構(gòu),微程序控制就是ー個典型的例子。通過改變控制存儲器中的微程序就M改變系統(tǒng)的機器指令,改變結(jié)構(gòu)c如果沒有組成技術(shù)的進歩,結(jié)構(gòu)的進展是不可能的。正因為如此,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須結(jié)合應(yīng)用考慮,為軟件和算法的實現(xiàn)提供更多更好的支持,同時考慮可能采用和準(zhǔn)備采用的組成技術(shù)。組成設(shè)計上面決定于結(jié)構(gòu),下面受限于實現(xiàn)技術(shù)。然而它們是可以實現(xiàn)折裏權(quán)衡的。結(jié)構(gòu)、組成和實現(xiàn)所包含的具體內(nèi)容隨不同時期及不同的計算機系統(tǒng)有差異。在某些系統(tǒng)中作為結(jié)構(gòu)的內(nèi)容,在另一些系統(tǒng)中可能是組成和實現(xiàn)的內(nèi)容。軟件的硬化和硬件的軟化都反映了這一事實。.為實現(xiàn)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間的軟件移植,就必須做到在ー種機器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)另ー種機器的指令系統(tǒng),即另ー種機器語ヨ。 例如,要求原在B機器上運行的應(yīng)用軟件,能夠移植到有不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的A機器上,根據(jù)層次結(jié)構(gòu)的概念可把B機器的機器語言看成是在A機器的機器語言級上的一個虛擬機器語言,在A機器上用虛擬概念來實現(xiàn)B機器的指令系統(tǒng)。.數(shù)據(jù)流驅(qū)動的數(shù)據(jù)流機不同于傳統(tǒng)控制駆動的控制流機。傳統(tǒng)控制流機是通過訪冋共享存儲単元讓數(shù)據(jù)在各個指令之間傳遞,指令執(zhí)行順序隱含在控制流中,受程序計數(shù)器即控制令牌支配。 數(shù)據(jù)流機沒有共享變量的概念,不共享存儲的數(shù)據(jù).指令執(zhí)行順序只受指令中數(shù)據(jù)的相關(guān)性制約。數(shù)據(jù)是以表示某一操作數(shù)或參數(shù)已準(zhǔn)備就緒的數(shù)據(jù)令牌直接在指令之間傳遞。數(shù)據(jù)流機主要研究合適的硬件組織和結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)流程序圖.能高效并行執(zhí)行的數(shù)據(jù)流語言以及解決目前數(shù)據(jù)流機存在的問題“

五、應(yīng)用題共30分。.(1)先應(yīng)選擇適合f靜態(tài)流水線工作的算法使完成向量點積A、B所用的時間最短。本題可先連續(xù)計算所X瓦、奧XレゆXb3gX&4個乘法,然后功能切換,按((冉Xb|+IX卜)+(旳Xb,+&Xbj)經(jīng)過3次加法來求得最后的結(jié)果。在15個At時間內(nèi)流傳7個結(jié)果,其實際吞吐率TP為7/(15綠),,而順序方式所需時間為4x3&+3x4綠=24加,該流水線的ワ=3x4&線的ワ=3x4&I4x3*5xl5At=32%,(2)當(dāng)連續(xù)流動的任務(wù)數(shù)n值較大時,流水線的效率可接近1,實際吞吐率也可接近于最大呑吐率。陣列描述符3X4二維陣列A33.（1）圖中的組相聯(lián)地址變換原理是先由q在グ組中選出一組,對該組再用“+S’進行相聯(lián)査技,若在2?行中査不到相符的，表示主存詼塊不在Q&e中?,如果査到有相符的,則科表中相應(yīng)的S拼上q和、就是訪冋ホ卜的地址。（2）當(dāng)組相聯(lián)映象中里內(nèi)的塊數(shù)大到等于Cache的塊數(shù)（即S=%）時,就成了全相聯(lián)映象,而當(dāng)S值小到只有ー塊（即無S字段）時,就變成了直接映象。因此全相聯(lián)映象和直接映象只是組相聯(lián)映象的兩個極端。（3）組相聯(lián)映象既能渡少塊沖臾概率，振高0che空間利用率,又能使地址映象機構(gòu)及地址變換速度比全相聯(lián)的面單且快速，此外它比全相聯(lián)映象成本低，而性能可接近于全相展映象,所以得到廣匯的應(yīng)用。全國4月高等教育自學(xué)考試ー、單項選擇題（本大題共10小題,每小題1分,共10分）L就使用語言的角度而言,可將計算機系統(tǒng)看成是按功能劃分的（A）組成的層次結(jié)構(gòu)。A.多個機器級 B,多個軟件級 C,微程序級D.多個系統(tǒng).依據(jù)MichaelJ.Flynn提出的按指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性對計算機系統(tǒng)分類,陣列機ILLIAIV屬于（B）A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD.靜態(tài)數(shù)據(jù)流計算機的顯著特點是（A）A.數(shù)據(jù)令牌沒加標(biāo)號 B.數(shù)據(jù)令牌帶上標(biāo)號C.其同步由匹配部件實現(xiàn) D.同步由門（Latch）寄存器來實現(xiàn).VonNenmann型計算機不具有的特點是（C）資料僅供參考A.在程序計數(shù)器集中控制下 B,以控制流方式工作C.以數(shù)據(jù)流驅(qū)動 D.指令是順序執(zhí)行的.多處理機的互連方式采用總線形式的優(yōu)點是（A）A.硬件成本低且簡單 B.適用于處理機機數(shù)較多的場合C.有很高的潛在通信速率 D.不便于改變系統(tǒng)硬件設(shè)置.在23X23Delta網(wǎng)絡(luò)中需要2X2交叉開關(guān)模塊個數(shù)為（B）A.6 B.12 C.24 D.64.設(shè)16個處理器編號分別為〇,1,3,…，15用Cubes互連函數(shù)時,第10號處理機與第（D）號處理機相連。A.llB.8 C.14 D.2.解釋指令的流水線方式中,同一時間內(nèi),流水線的各段只能按同一種功能的連接方式工作稱為（D）A,單功能流水線 B.部件級流水線 C線性流水線D.靜態(tài)流水線.位片處理是指計算機采用（C）方式對數(shù)據(jù)進行處理。A.字串位串 B.字串位并 C.字并位串D.字并位并資料僅供參考.松散耦合的機器之間實現(xiàn)互聯(lián)的方式是經(jīng)過（C）A.中間存儲介質(zhì)相互通信 B,共享主存儲器C.文件或數(shù)據(jù)集合一級進行相互通信 D.指令級并行相互通信二、填空題（本大題共10小題,每空1分,共20分）1L通用寄存器型機器對堆棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的支持是較差的,它表現(xiàn)為堆棧操作用的ー機器指令數(shù)少,堆棧置于一存儲器內(nèi),訪問堆棧的速度低。.MISD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指有n個處理單元,按—n條不同指令的要求,對同一個數(shù)據(jù)流及其中間結(jié)果進行不同處理,ー個處理單元的ー輸出作為另ー個處理單元的輸入。.總線仲裁算法有:—靜態(tài)優(yōu)先級算法、固定時間片算法、動態(tài)優(yōu)先級算法和先來先服務(wù)算法。.從計算機系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的并行性來看,并行性等級從高到低可分為全并行、一位串字并、位并字串、一位串字串〇.流水線單處理機的性能改進主要經(jīng)過如何對指令或操作流水功能部件進行分離和一細分,以及平衡好它們之間的—ー頻帶。.按流水處理的級別可分為一部件級、處理機級和一一系統(tǒng)級〇.造成流水線斷流除了編譯形成的一目的程序不能發(fā)揮流水結(jié)構(gòu)的作用,或存儲系統(tǒng)供不上為連續(xù)流動所需的指令和操作數(shù)以外,還因出現(xiàn)了ー相關(guān)和中斷〇.解決重疊方式相關(guān)處理的兩種基本方法是一推后分析k+1和設(shè)置ー相關(guān)專用通路〇.依據(jù)機器內(nèi)部對函數(shù)表示式所用存儲方式的不同,把歸約方式分成一串歸約和_—圖歸約兩類。.輸入輸岀系統(tǒng)中,I/O處理機方式,又可分為一通道方式和一外圍處理機方式兩種。三、改錯題（本大題共5小題,每小題2分,共10分）21.在利用Huffman算法構(gòu)造Huffman樹的過程中,先將所研究的指令按使用頻度由小到大排序,每次選擇其中最大的二個頻度合并成一個頻度做為它們二者之和的新結(jié)點。A BC（B錯,改為“最小”

）.若計算機系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計使編寫程序時需要了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)細節(jié),則資料僅供參考A. B對程序設(shè)計而言,該計算機系統(tǒng)有透明性。C（B錯,改為“不需要”）.在流水線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,取指分析和執(zhí)行三部分是順序進行的。AB C（C錯,改為“重疊進行的”）.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是互連網(wǎng)入端能夠?qū)崿F(xiàn)連接的模式。AB C（B錯,改為“互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)入、出端”）.模m的并行主存系統(tǒng)中,主存實際頻寬,能隨模m值增大而線性提高。A BC（B錯,改為“不一定隨模m”）四、簡答題（本大題共5小題,每小題6分,共30分）.設(shè)計RISC應(yīng)遵循哪些原則?資料僅供參考.機群系統(tǒng)與傳統(tǒng)的并行處理系統(tǒng)相比有哪些明顯的優(yōu)點?.簡述指令的順序解釋方式的優(yōu)缺點。.簡述統(tǒng)一高級語言的出發(fā)點、難點和發(fā)展前景。.虛擬存貯器為什么必須要替換算法?它解決什么問題?五、綜合應(yīng)用題（本大題共30分）.（10分）設(shè)某機階值p為6位,尾數(shù)m是48位,階符和數(shù)符不在其內(nèi),當(dāng)尾數(shù)分別以2為基時,在非負(fù)階、正尾數(shù)、規(guī)格化數(shù)情況下,求出其最大階、階的個數(shù),最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值,可表示的最小數(shù)和最大數(shù)及可表示的規(guī)格化數(shù)的總個數(shù)。.（8分）順序方式和重疊方式的各自定義和特點是什么?重疊方式如何解決流水線相關(guān)處理的。.（12分）下圖是頁式虛擬存貯器的地址變換示意圖,試問:（1）為什么要增設(shè)快表?（2）依據(jù)什么?（3）按圖示分析其工作過程?圖中:U為用戶標(biāo)志,N［為用戶虛頁號,“為主存號,Nr、”均為頁內(nèi)位移。覆、前答題（本大?共5小??毎小盤6分,共30分）.（1）確定指令系統(tǒng)時,只選擇使用頻度很高的那些指令,再増加少量能有效支持操作系統(tǒng)、高級語言實現(xiàn)及其它功能的指令,大大!*少指令條數(shù),使之一般不超過100條。（I分）（2）減少指令系統(tǒng)所用尋址方式種類.一般不超過兩腫。前化指令的格式限制在2種之內(nèi),并讓全部指令都是相同長度。（1分）（3）讓所有指令都在ー個機詈周期內(nèi)完成。（1分）（4）擴大通用寄存后.一般不少于32個.盡量減少仿存.所有指令只有存（STORE）.?。↙OAD）指令切存.其它指令一律只對寄存器操作。（|分）（5）為提高指令執(zhí)行速度,大多數(shù)指令部用硬聯(lián)控制實現(xiàn),少數(shù)指令オ用微程序?qū)崿F(xiàn)。（I分）（6）通過精面指令和優(yōu)化設(shè)計編評程序,荷單有效地支持髙級沿さ的實現(xiàn)。（1分）.（1）系境有髙的性能價格比;（I分）（2）系統(tǒng)的開發(fā)周期短;（I分）（3）系統(tǒng)的可擴展性好;（I分）（4）系統(tǒng)的費?科用率高;“分）（5）用戶?程方便Ml分?（6）用戶投貴鳳2小?（I分）M.?序解?的優(yōu)點是用制而単.8人下條指令的時間易于控制?0分）但軟點是上一步一作未完成?下ー步，作便不能開始.速度上不去.機H各毎件的利用率低.（3分）2911分）出發(fā)點:由于高城語盲是面向?目布算法的?與凱?的具體結(jié)構(gòu)關(guān)系不大,如果能統(tǒng)?出一艸可一足各聆應(yīng)用?■的通用高級電育,專公用這》謂言?寫的應(yīng)用校件就可收樓值于不同的機券.（3分）?點:I）不同的用途要求語■的謂告、木義結(jié)構(gòu)軍同;2）人們琳語言的!K本姑府，法不ー［3）即使同一聆高爆謂離在不內(nèi)廠拿的機a上也不飴完全通用,這就是調(diào)離中存在?方言”的冋?;4）受習(xí)慣紛カ咀提.人們不JB放算慣用的語看.因為熱患.府鏗險.也不?意?弄長劇枳K的、用キ府語育續(xù)寫井巳被實ヨ修明是正■的軟件?因M.目前備?機?MEヒ対應(yīng)于善〉較為通用的高饋語言?譯系統(tǒng).対同一片高級語言.冬個機號的?譯系統(tǒng)軟件不同.無法通用.這?不利于系統(tǒng)緒構(gòu)的黨??（2分）發(fā)及紳量:員然統(tǒng)ー髙依中盲近期津困牽,但從長岳看,仍是必須鮮決的重要方向問H?統(tǒng)ー成一片或相對統(tǒng)メタ數(shù)幾片高鐵諳言対于節(jié)約軟件研制的人力、立カ物費用.如懐人員的培養(yǎng)部喜重要作用?ADA語言的岀現(xiàn)就是朝此方向的?要進及。.（1）當(dāng)處理機要用到的指令或|t鶴不在主存中.則產(chǎn)生頁面失依.必須去，存中轉(zhuǎn)含謨指令或數(shù)據(jù)的ー貝，入主存?通!r.，ia空間比主存空網(wǎng)大的務(wù).必估出農(nóng)主存已満又發(fā)生頁?失效的情況.此時■存的一頁要■入主存則發(fā)生沖突.只有強制修帙出主存中某個更.以按靖由，存中■來的新貝.（4分）（2）普摂算性就是要，決選擇主在中?個貫作為被?模的頁.（2分）五、皮用?（本大?共30分）.r.*2*t.m*Bms48,p>6（1分）?大齢?2'-l=2'-1?63i（I分）齢的個數(shù)?2,?6シ64；（1分）?小尾數(shù)值?lxrゴ.2Tl（1?量大尾數(shù)值=1ー1燈?”?1?2。?分）町我示的?小敷?ヒ?匚’?2”:（I分）可哀示的量大政?ご”?（1?2?）.2*1-（1-2-）-2*（1-2*）-2--2?：（2分）可覆示的煙格化數(shù)的總個數(shù)=2'?2?（。ー［”1?2??2.?（2-l）/2-2n（2分）.（I）指令順序解彈指的是各條指令之間順序諭行（執(zhí)行完一條指令后才取ド條指令）地進行,每條指令內(nèi)部的衆(zhòng)操作也順序串行地進行。順序解釋的優(yōu)點是控制荷単,轉(zhuǎn)入下條指令的時間第于控制。但験點是上一步操作未完成.ドー步掾作便不能開始,速度上不去,機器各部件的利用率低。（3分）指令的宣登解釋是在第K條指令的操作完成之前,就開始解好第K+1第指令。顯然,亶疊“拜鼓不能加快一條指令的解釋,卻能加快相鄰兩條以至豊段程序的就律,。分）（2）分別釆用局部性相關(guān)的處理和全局性相關(guān)的處理方法。（2分）.（1）頁式虛擬存Qさ的內(nèi)部地址變換毒頁表進行.頁表容!f根大,只能放主存中,毎力主存一次.就要加仿一次主存査表,等效訪冋速度只能是不用虛擬存貯圈的1/2（或1ね）?為了蝠短內(nèi)部地址變換的時間,是靠硬件上増設(shè)快表來解決。（4分）（2）依據(jù)程序的局部性,在一段時間內(nèi)實際可能只用到表中很少的幾行,這樣,用快速硬件構(gòu)成比全盤少,所以設(shè)置8-16行部分目錄表存放當(dāng)前正在用的虛實地址映象關(guān)系,以快速相聯(lián)査找,稱為快表.原先存全部虛地址映象關(guān)系的表稱慢表。（4分）（3）由虛頁號u，N、同時査快表和饅表,當(dāng)快表中有此虛頁時,快速找到實頁號n.坊存,并終止査慢表?若怏表中査不到,則經(jīng)ー個仿主存,從慢我査到n,坊存.并把此虛頁號與實質(zhì)號對應(yīng)關(guān)系送進快表“（用替換算法）（4分）全國7月高等教育自學(xué)考試ー、單項選擇題.軟件和固件的功能在邏輯上是（C）的。Page2A,固件優(yōu)于軟件 B.不等價 C等價 D.軟件優(yōu)于固件.（A）編寫者看到的邏輯結(jié)構(gòu)和功能能力就是計算機的外部特性。A.操作系統(tǒng) B.匯編語言程序 C.WindowsNTD,微程序.RISC計算機的指令系統(tǒng)集類型是（C）。A.堆棧型B,累加器型 C寄存器ー寄存器型D,寄存器一存儲器型.主存儲器的（A）要求屬于外特性。A,容量大小B.速度 C.頁面組織D,帶寬資料僅供參考.在采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)時,在以下幾種調(diào)度方法中,效果最好的是哪一種方法?（A）A.將轉(zhuǎn)移指令前的那條指令調(diào)度到延遲槽中B.將轉(zhuǎn)移目標(biāo)處的那條指令調(diào)度到延遲槽中C.將轉(zhuǎn)移不發(fā)生時該執(zhí)行的那條指令調(diào)度到延遲槽中D,在延遲槽中填入NOP空操作指令.設(shè)8個處理器編號分別為0,1,2,7用Cubeユ互聯(lián)函數(shù)時,第5號處理機與第（A）號處理機相聯(lián)。A.lB.3 C.4 D.6.大型計算機和小型計算機的主要區(qū)別在于（A）〇A.大型機運行速度比小型機快得多 B.大型機能夠控制大量的外設(shè)C.大型機具有圖型終端和圖形處理能力 D.大型機的外存管理能力超過小型機.在以下總線標(biāo)準(zhǔn)中,哪ー種總線具有與設(shè)備和主機無關(guān)的高級命令系統(tǒng)?（C）A.IDEB.ATC.SCSID.PCI.在以下輸入輸出控制器的管理方式中,外設(shè)的工作速度對計算機性能影響最小的是（D）。A.程序控制輪詢方式B.程序控制中斷方式 C.直接存儲器訪問方式 D.I/O處理機方式.串行鏈接式總線的裁決算法是（B）〇A.固定時間片算法 B,靜態(tài)優(yōu)先級算法 C.動態(tài)優(yōu)先級算法D.先來先服務(wù)算法二、填空題（每空2分,共20分）.早期的馮?諾依曼計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以運算器為中心,而后期的馮?諾依曼計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以一存儲器為中心。.精簡指令系統(tǒng)設(shè)計思想是簡單的指令能執(zhí)行得更快以及指令系統(tǒng)只由使用頻度很高 的指令組成。.虛擬機:簡單地說,一切用ー編程語言（某ー級語言）ー的機器都稱為虛擬機。計算機系統(tǒng)按功能可分為多層次結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)機器級以上的所有機器都稱為虛擬機。.用戶CPU時間取決于三個特征:ー時鐘周期時間長度一,每條指令所需時鐘周期數(shù)CP!以及程序中總的指令數(shù)Ino.MIPS只適宜于評估標(biāo)量機,不能用于評估向量機。而_MFLOPS則比較適用于衡量向量機的性能。.基本數(shù)據(jù)類型一般包括一二進制位—及其位串、整數(shù)及自然數(shù)、實數(shù)（浮點數(shù)）、字符和布爾數(shù)等。.指令系統(tǒng)是指機器所具有的全部指令的集合,它反映了計算機所擁有的基本功能。它是ー機器語言ー程序員所看到的機器的主要屬性之一。.指令的ー解釋方式一一般分為順序、重疊、流水三種。資料僅供參考.最大吞吐率Tpmax:指流水線達到ー穩(wěn)定狀態(tài)后可獲得的吞吐率。.先進流水調(diào)度方法中,ー動態(tài)調(diào)度ー一不需要借助軟件來對指令進行調(diào)度,而是利用硬件重新安排指令的順序來減少流水的停頓。三、簡答題（每小題4分,共20分）.簡單說明Flynn教授提出的分類的方法。Page25.要使流水線具有良好的性能。必須設(shè)法使流水線能暢通流動,可是在流水過程中會出現(xiàn)幾種相關(guān)（也就是沖突的意思）。請說出主要的相關(guān)。Pagel40.衡量流水線處理機的性能主要指標(biāo)是什么?Pagel36~139.簡要說出全局性相關(guān)的處理的4種常見方法。Pagel441146.簡要說出采用RISC結(jié)構(gòu)后能夠帶來的好處。Page58四、簡單應(yīng)用（每小題6分,共24分）.已知流水線的四個功能部件和流水時間,畫出流水線時空圖。入ーーセ」ー“12I—N3]--N4|—＞出.已知單功能流水線的預(yù)約表如下,求出初始狀態(tài)沖突向量。拍號n.假設(shè)高速緩存Cache的工作速度為主存的5倍,且Cache被訪問命中的概率為90%,則采用Cache后,能使整個存儲系統(tǒng)獲得多高的加速比SP?.設(shè)ー個實驗性的RISC計算機,它的各類指令的平均CPI（每條指令的時鐘周期數(shù)）值如下:寄存器ー寄存器型指令為1個時鐘周期;取/存指令為L4個時鐘周期;條件轉(zhuǎn)移指令當(dāng)轉(zhuǎn)移發(fā)生和轉(zhuǎn)移不發(fā)生時,分別為2個和1.5個時鐘周期；無條件轉(zhuǎn)移指令為L2個時鐘周期。假定有60%的條件轉(zhuǎn)移指令為轉(zhuǎn)移時發(fā)生,且若在某個典型測試程序中各類指令所占的比例為:ALU指令46%,取/存指令37%,條件轉(zhuǎn)移指令16%,無條件轉(zhuǎn)移指令1%〇試計算在執(zhí)行該測試程序時,其平均的CPI值為多少?五、綜合應(yīng)用（每小題8分,共16分）L設(shè)某流水計算機中,進行向量計算的相關(guān)功能部件及流水次序如下所示,畫出多功能靜態(tài)流水的時空圖。(輸入1 II輸入］ II輸入TOC\o"1-5"\h\z2|減階I 2|?減階1 j J""i3扇階移位】 3國階移位| : J4pn加I 4RTFI f ：51規(guī)格化］ 5［規(guī)格化］ : ：6「相乘］ ，］チ 6］相乘7［累加］ :j: 71累?加］8［輸出］ 8|_輸出］ 8匸輸出|「ア(a)流水線的功能段(b)浮點加、減法運算時的聯(lián)接(c)定點乘法運算時的聯(lián)接2.在頁式管理虛擬存儲器中,假定各頁面按以下的順序請求訪問:1214234562314561212而且在主存中只能容納4個頁面,列出使用先進先出替換算法時,每一個頁面調(diào)度操作后的主存中的頁面,并指出操作狀態(tài)。答案寫入下表。調(diào)度順序12345678910訪問頁面121423456231456121212121212565656565656存頁面操作狀態(tài)全國4月髙等教育自學(xué)考試ー、單項選擇題（本大題共10小題,每小題1分,共10分）.計算機系列化的優(yōu)點不包括（c）A?有利于計算機的升級換代 B,便于組成多機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)C.同一系列內(nèi)的軟件一定是向下兼容的D?在使用共同系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上解決程序的兼容性.計算機的結(jié)構(gòu)與組成不包括（A）A.操作系統(tǒng) B.硬聯(lián)邏輯C微程序控制D.所有硬件和固件的功能.在流水線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,取指令、執(zhí)行等操作是（D）A.順序 B.轉(zhuǎn)移 C.中斷 D.重疊.重疊機器局部相關(guān)的處理方法有兩類:推后后續(xù)指令對相關(guān)單元的讀和（C）A.異步流動 B.采用順序流動 C設(shè)置相關(guān)直接通路 D.調(diào)整指令流動的順序.在選擇通道方式中,優(yōu)先級高的磁盤等中高速設(shè)備,進行輸入輸出傳送時,適合于采用的數(shù)據(jù)寬度是（C）A.定長塊 B.單字節(jié) C.可變長塊 D,單字加可變長塊.替換算法要解決的問題是（C）資料僅供參考A.用戶的虛頁如何與主存的實頁對應(yīng)B.如何用主存的實頁號替代多用戶的虛頁號C.當(dāng)頁面失效,選擇主存中哪個頁作為被替換的頁D.新用戶要進入主存,選擇哪個用戶作為被替換的用戶.下列不是數(shù)據(jù)流計算特點的是(A)A.設(shè)置狀態(tài)B.沒有指令計數(shù)器C.沒有變量的概念D.操作結(jié)果不產(chǎn)生副作用.在尾數(shù)下溢處理方法中,平均誤差最大的是(B)A.舍入法B,截斷法 C.恒置“1”法D.ROM查表法.字串位并是指同時對ー個字的所有位進行處理,其并行等級(A)A.不存在并行性B.較高的并行性 C.最高ー級的并行性D.已經(jīng)開始出現(xiàn)的并行性.設(shè)16個處理器編號分別為〇,1,2,-,15,用Cubeo互聯(lián)函數(shù)時,與第13號處理器機聯(lián)的處理器是(C)A.5號B.9號C.12號D.12號二、填空題(本大題共10小題,每空1分,共20分).多處理機程序并行性既存在于一指令一內(nèi)部,也存在于—指令一外部。12,一般的說,虛擬機器不一定全部由一軟件ー實現(xiàn),有些操作也可用一固件或硬件ー實現(xiàn)。.就流水線計算機而言,主要是經(jīng)過ー時間重疊ー,資料僅供參考讓多個部件在時間上交錯重疊地并行執(zhí)運算和處理,以實現(xiàn)ー時間上的并行ー〇.主存空間數(shù)相關(guān)是指ー相鄰兩條指令一之間出現(xiàn)對主存同一單元要求一先寫后讀—的關(guān)聯(lián)。.為提高流水線的ー最大一吞吐率,首先要找出ー瓶頸ー,然后設(shè)法消除它。.陣列處理機主要經(jīng)過ー資源重復(fù)ー實現(xiàn)空間上的并行;多處理機主要經(jīng)過ー資源共享一實現(xiàn)時間和空間上的異步并行。.動態(tài)數(shù)據(jù)流計算機最主要的特點是讓令牌帶上ー標(biāo)記ー,使得在任意給定的時刻,數(shù)據(jù)流程序圖任一條弧上允許岀現(xiàn)多個帶不同一標(biāo)記—的令牌。.中斷響應(yīng)就是允許其中斷CPUー現(xiàn)行程序ー運行,轉(zhuǎn)去對該請求進行預(yù)處理,包括保存好一斷點和現(xiàn)場一，調(diào)出有關(guān)處理該中斷服務(wù)程序,準(zhǔn)備運行。.設(shè)多體單字低位交叉的存貯器,單體容量為I的m個分體,其Mj的編址模式為mXi+j,其中i=0,l,…，1-1;j=—0,12—,如m=4,M2體對應(yīng)二進制地址碼最低二位的狀態(tài)為ー—10ー〇.自定義數(shù)據(jù)表示包括標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和一數(shù)據(jù)描述符ー兩類,標(biāo)志符應(yīng)由編繹程序建立,對ー高級語言——程序透明,以減輕應(yīng)用程序員的負(fù)擔(dān)。三、簡答題（本大題共5小題,每小題6分,共30分）資料僅供參考.簡述哈夫曼壓縮概念的基本思想。.RISC存在不足表現(xiàn)在哪些方面?.簡述SIMD系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標(biāo)。.CPU寫Cache時,會發(fā)生Cache與主存的對應(yīng)復(fù)本內(nèi)容不一致的現(xiàn)象,解決這個問題有哪些方法?各需要增加什么開銷?.簡述計算機系統(tǒng)”由中間開始”設(shè)計的基本思想。四、簡單應(yīng)用題（本大題共2小題,每小題10分,共20分）.試分析經(jīng)過何種