2024年大學(xué)試題(計算機科學(xué))-計算機體系結(jié)構(gòu)筆試歷年真題薈萃含答案

2024年大學(xué)試題(計算機科學(xué))-計算機體系結(jié)構(gòu)筆試歷年真題薈萃含答案（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.參考題庫(共30題)1.某總線在一個總線周期中并行傳送4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線周期等于一個時鐘周期，總線時鐘頻率為33MHz，求總線帶寬是多少？2.互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的主要特性參數(shù)有那幾個？3.RISC指令系統(tǒng)的最大特點是（）、（）固定、（）種類少、只有（）指令訪問存儲器。4.并行性5.解釋讀后寫相關(guān)及其在DLX中發(fā)生的情況。6.根據(jù)CPU內(nèi)部存儲單元類型對指令集結(jié)構(gòu)進行分類，一般可以分為（）、（）和通用寄存器型。7.DLX有哪幾種數(shù)據(jù)類型？8.Flynn分類法是根據(jù)什么對計算機進行分類的？將計算機分成哪幾類？9.軟硬件功能是完全等效的。10.Cache的替換算法有3種（）、（）和最近最少使用法。11.在存儲器層次結(jié)構(gòu)中，Cache離CPU（），而外存離CPU最遠。12.操作數(shù)類型和操作數(shù)表示也是軟、硬件的主要界面之一。（）是機器硬件能夠直接識別、指令系統(tǒng)可以直接調(diào)用的那些結(jié)構(gòu)；而（）是面向應(yīng)用、面向軟件系統(tǒng)所處理的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。13.結(jié)點度14.若有兩個基準測試程序P1和P2在機器M1和M2上運行，假定M1和M2的價格分別是5000元和8000元，下表給出了P1和P2在M1和M2上所花的時間和指令條數(shù)。對于P1，哪臺機器的速度快？快多少？對于P2呢？15.如何理解計算機體系結(jié)構(gòu)和計算機實現(xiàn)技術(shù)、計算機應(yīng)用之間關(guān)系。16.描述當(dāng)代流行總線結(jié)構(gòu)中，基本概念表述正確的句子是（）。A、當(dāng)代流行總線結(jié)構(gòu)不是標(biāo)準總線B、當(dāng)代總線結(jié)構(gòu)中，CPU和它私有的cache一起作為一個模塊與總線相連C、系統(tǒng)中只允許有一個這樣的CPU模塊D、總線是處理器引腳的延伸17.層次機構(gòu)18.什么是指令的重疊解釋方式？重疊解釋方式有哪三種？19.并行性的開發(fā)途徑20.通用計算機基本指令分為5類，它們分別是（）。21.USB總線22.簡述計算機體系結(jié)構(gòu)與組成、實現(xiàn)之間的關(guān)系。23.簡要說明采用層次結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)的目的和原理；目前存儲系統(tǒng)分哪幾個層次？它們在存儲系統(tǒng)中所起的作用分別是什么？24.比較水平微指令與垂直微指令的優(yōu)缺點。25.動態(tài)存儲器的刷新是按（）（填行或列）進行；若存儲單體的容量為64K，采用雙譯碼且地址線平均送到兩個譯碼器中，則刷新地址計數(shù)器的模為（）。26.流水線最大吞吐率27.簡述在cache失效率的策略中，編譯優(yōu)化分塊策略的基本思想。28.從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況看，新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要從哪兩方面著手？29.I/O系統(tǒng)用通道處理機還是外圍處理機，對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。30.盤陣列有哪些分級？第1卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: 設(shè)總線帶寬用Dr表示，總線時鐘周期用T=1/f表示，一個周期傳送的數(shù)據(jù)量用D表示，根據(jù)總線帶寬定義，有：Dr=D/T=D×f=4B×33×106/s=132MB/s2.參考答案: （1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模：網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點的個數(shù)。它表示該網(wǎng)絡(luò)所能連接的部件的數(shù)量。 （2）結(jié)點度：與結(jié)點相連接的邊數(shù)（通道數(shù)），包括入度和出度。 （3）距離：對于網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個結(jié)點，從一個結(jié)點出發(fā)到另一個結(jié)點終止所需要跨越的邊數(shù)的最小值。 （4）網(wǎng)絡(luò)直徑：網(wǎng)絡(luò)中任意兩個結(jié)點之間距離的最大值。網(wǎng)絡(luò)直徑應(yīng)當(dāng)盡可能地小。 （5）結(jié)點之間的線長：兩個結(jié)點之間連線的長度，用米、千米等表示。 （6）等分寬度：當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)被切成相等的兩半時，沿切口的邊數(shù)（通道數(shù)）的最小值稱為通道等分寬度。 （7）對稱性：從任何結(jié)點看到的拓撲結(jié)構(gòu)都是相同的網(wǎng)絡(luò)稱為對稱網(wǎng)絡(luò)。3.參考答案:指令條數(shù)少；指令長度；指令格式和尋址方式；取數(shù)/存數(shù)4.參考答案: 在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作。它包括同時性和并發(fā)性兩重含義。5.參考答案: 兩條指令i和j，都會訪問同一寄存器R，假設(shè)指令i在指令j之前，指令i先讀寄存器R而指令j后寫寄存器R，稱兩條指令存在讀后寫相關(guān)。流水線中如果j在i完成讀之前向R中寫入數(shù)據(jù)，將寫入錯誤的結(jié)果。DLX中由于在ID段讀寄存器而在WB段寫寄存器，ID段在WB段之前，所以前后指令的讀后寫相關(guān)不會發(fā)生執(zhí)行錯誤。6.參考答案:累加器型；堆棧型7.參考答案: 多種長度的整型數(shù)據(jù)和浮點數(shù)據(jù)。 （1）整型數(shù)據(jù)：8位、16位和32位多種長度。 （2）浮點數(shù)據(jù)：32位單精度浮點數(shù)和64位雙精度浮點數(shù)。8.參考答案: Flynn分類法，根據(jù)計算機中指令和數(shù)據(jù)的并行狀況把計算機分成： （1）單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD.； （2）單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD.； （3）多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD.； （4）多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD.。9.參考答案:錯誤10.參考答案:隨機法；先進先出法（FIFO法）11.參考答案:最近12.參考答案:操作數(shù)表示；操作數(shù)類型13.參考答案: 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)終于結(jié)點相連結(jié)的邊的數(shù)目。14.參考答案: 對于P1，M2比M1快一倍；對于P2，M1比M2快一倍。15.參考答案: 計算機體系結(jié)構(gòu)的定義是Amdahl于1964年在推出IBM360系列計算機時提出的：程序員所看到的計算機的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。其實質(zhì)是計算機系統(tǒng)中軟硬件界面的確定，其界面之上的是軟件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。 計算機組成是計算機體系結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，計算機組成的任務(wù)是在計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定分配給硬件子系統(tǒng)的功能及其概念結(jié)構(gòu)之后，研究各組成部分的內(nèi)部構(gòu)造和相互聯(lián)系，以實現(xiàn)機器指令級的各種功能和特性。 計算機實現(xiàn)是指計算機組成的物理實現(xiàn)。 一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多種物理實現(xiàn)。隨著技術(shù)、器件和應(yīng)用的發(fā)展，三者之間的界限越來越來模糊。16.參考答案:B17.參考答案:按照計算機語言從低級到高級的次序，把計算機系統(tǒng)按功能劃分成多級層次結(jié)構(gòu)，每一層以一種不同的語言為特征。這些層次依次為：微程序機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級，匯編語言機器級，高級語言機器級，應(yīng)用語言機器級等。18.參考答案: 所謂重疊解釋方式，即是在兩條相鄰指令的解釋過程中，某些不同解釋階段在時間上存在重疊部分。重疊解釋方式分三種：一次重疊、先行控制技術(shù)和多操作部件并行。19.參考答案: 1.時間重疊：在并行的概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，加快硬件周轉(zhuǎn)來贏得速度。例子：重疊流水線 2.資源重復(fù)：并行的概念中引入空間因素，通過重復(fù)設(shè)置硬件資源來提高可靠性或性能。例子：雙工系統(tǒng) 3.資源共享：用軟件的方法讓多個用戶按一定時間順序使用同一套資源來提高資源利用率，相應(yīng)的提高系統(tǒng)的性能。例子：多道程序分時系統(tǒng)20.參考答案:數(shù)據(jù)傳送類，運算類，程序控制類，輸入輸出類，處理機控制和調(diào)試類21.參考答案: 通用串行總線。應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)，USB將取代當(dāng)前PC上的串口和并口，目的是提供設(shè)備的熱插拔和即插即用的能力。22.參考答案: 計算機體系結(jié)構(gòu)通常是指程序設(shè)計人員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性，是硬件子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念及其功能特性。計算機組成（computerorganization）是依據(jù)計算機體系結(jié)構(gòu)確定并且分配了硬件系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)和功能特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計計算機各部件的具體組成，它們之間的連接關(guān)系，實現(xiàn)機器指令級的各種功能和特性。同時，為實現(xiàn)指令的控制功能，還需要設(shè)計相應(yīng)的軟件系統(tǒng)來構(gòu)成一個完整的運算系統(tǒng)。計算機實現(xiàn)，是計算機組成的物理實現(xiàn)，就是把完成邏輯設(shè)計的計算機組成方案轉(zhuǎn)換為真實的計算機。計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)是三個不同的概念，各自有不同的含義，但是又有著密切的聯(lián)系，而且隨著時間和技術(shù)的進步，這些含意也會有所改變。在某些情況下，有時也無須特意地去區(qū)分計算機體系結(jié)構(gòu)和計算機組成的不同含義。23.參考答案: 1）目的：滿足執(zhí)行程序?qū)Ω咚俣?、大容量存儲空間的需要 2）原理：局部性原理 3）目前分成CHCHE-----主存—輔存三個層次 其中前者解決主存速度慢的問題，后者解決主存容量小的不足24.參考答案: （1）水平型微指令并行操作能力強、效率高、靈活性強，垂直型微指令則較差。 （2）水平型微指令執(zhí)行一條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)行時間長。 （3）由水平型微指令解釋指令的微程序，具有微指令字比較長，但微程序短的特點，而垂直型微指令正好相反。 （4）水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令比較相似，相對來說比較容易掌握。25.參考答案: 行；2826.參考答案: 是指流水線在達到穩(wěn)定狀態(tài)后所得到的吞吐率。27.參考答案: 編譯器把對數(shù)組的整行或整列訪問改為按塊進行，使得塊內(nèi)的訪問具有較好的局部性，從而降低失效率。28.參考答案: 新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要從以下兩方面著手： 一方面是合理地增加計算機系統(tǒng)中硬件的功能比例，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對操作系統(tǒng)、高級語言甚至應(yīng)用軟件提供更多更好的支持； 另一方面則是通過多種途徑提高計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性等級，使得凡是能并行計算和處理的問題都能并行計算和處理，使這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成對算法提供更多更好的支持。29.參考答案:錯誤30.參考答案: （1）RAID0。亦稱數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分布在多個盤上，無冗余信息。 （2）RAID1。鏡像盤，使用雙備份磁盤。 （3）RAID2。位交叉式海明編碼陣列。 （4）RAID3。位交叉奇偶校驗盤陣列。即數(shù)據(jù)以位或字節(jié)交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗信息存儲在一臺專用盤上。 （5）RAID4。專用奇偶校驗獨立存取盤陣列。即數(shù)據(jù)以塊（塊大小可變）交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗信息存在一臺專用盤上。 （6）RAID5。塊交叉分布式奇偶校驗盤陣列。即數(shù)據(jù)以塊交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗信息均勻地分布在所有磁盤上。 （7）RAID6。雙維奇偶校驗獨立存取盤陣列?？扇萑屉p盤出錯。（8）RAID7。是采用Cache和異步技術(shù)的RAID6，使響應(yīng)速度和傳輸速率有了較大提高。第2卷一.參考題庫(共30題)1.試用實例說明計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)之間的相互關(guān)系。2.商品的標(biāo)價（價格）是由（）、（）、毛利和折扣等因素構(gòu)成。3.提高向量處理機性能的主要技術(shù)有（）和（）。4.假定某計算機所有指令都可用兩個總線周期完成，一個總線周期用來取指令，另一個總線周期用來存取數(shù)據(jù)?？偩€周期為250ns，因而，每條指令的執(zhí)行時間為500ns。若該計算機中配置的磁盤上每個磁道有16個512字節(jié)的扇區(qū)，磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間是8.192ms，則采用周期挪用法進行DMA傳送時，總線寬度為8位和16位的情況下該計算機指令執(zhí)行速度分別降低了百分之幾？5.下圖給出了某CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分，MAR和MDR直接連到存儲器總線（圖中省略）。在兩個總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送都需經(jīng)過算術(shù)邏輯部件ALU。ALU可實現(xiàn)的部分功能及其控制信號如下：?MOVa：F=A；MOVb：F=B；a+1：F=A+1；b+1：F=B+1?a-1：F=A-1；b-1：F=B-1其中A和B是ALU的輸入，F(xiàn)是ALU的輸出。假定JSR（轉(zhuǎn)子指令）指令占兩個字，第一個字是操作碼，第二個字給出子程序的起始地址，返回地址保存在主存的棧中，用SP（棧指示器）指向棧頂，按字編址，每次從主存讀取一個字。請寫出讀取并執(zhí)行JSR指令所要求的控制信號序列（提示：當(dāng)前指令地址在PC中）。 6.簡述分布式存儲器結(jié)構(gòu)的兩種地址空間組織方式。7.當(dāng)前計算機系統(tǒng)中的存儲系統(tǒng)是一個層次結(jié)構(gòu)，其各層分別為（）。8.替換算法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點？9.簡述馮?諾依曼原理，馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計算機包含哪幾部分部件，其結(jié)構(gòu)以何部件為中心？10.簡述蓄存系統(tǒng)中采用大頁面和小頁面各自的優(yōu)點。11.流水CPU中的主要問題是（）相關(guān)，（）相關(guān)和（）相關(guān)；為此需要采用相應(yīng)的技術(shù)對策，才能保證流水暢通而不斷流。12.在尋址技術(shù)中，通過統(tǒng)計得出，（）尋址方式和（）尋址方式的使用頻率十分高。13.對存儲器的要求是（），（），（），為了解決這三個方面的矛盾。計算機采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)。14.系統(tǒng)工作時總的最大流量應(yīng)是所有各通道工作時最大流量的（）。15.磁盤訪問時間=（）+旋轉(zhuǎn)時間+傳輸時間+控制器時間16.與全相連映象相比，組相連映象的優(yōu)點是（）。A、目錄表小B、塊沖突概率低C、命中率高D、主存利用率高17.對于Cache的兩種寫策略，采用“污染位”標(biāo)志的是（），采用寫緩沖器減少CPU寫等待的是（）。18.（）型操作系統(tǒng)適合于工作負荷固定、處理機之間功能差異較大的異構(gòu)型多處理機。19.單機和多機系統(tǒng)中并行性發(fā)展的技術(shù)途徑有（）、（）、（）。20.指令級并行研究的重點之一，是開發(fā)（）中存在的并行性。21.簡述程序解釋技術(shù)的特點。22.評價I/O系統(tǒng)性能的參數(shù)主要有哪些？23.已知：X=0.1011，Y=－0.0101，求[X/2]補，[X/4]補[－X]補，[Y/2]補，[Y/4]補，[－Y]補。24.在指令集格式的設(shè)計中，有三種指令集編碼格式，它們是（）、（）和混合型編碼格式。25.綜合考慮不同的存儲器實現(xiàn)技術(shù)，我們會發(fā)現(xiàn)：速度越快，每位價格就（）；容量越大，每位價格就（）；容量越大，速度（）。26.假設(shè)有一個磁盤，每面有200個磁道，盤面總存儲容量為1.6兆字節(jié)，磁盤旋轉(zhuǎn)時間為25ms/圈，?每道有4個區(qū)，每兩個區(qū)之間有一個間隙，磁頭通過每個間隙需1.25ms。 （1）問：從該磁盤上讀取數(shù)據(jù)時的最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少（單位為字節(jié)/秒）？ （2）假如有人為該磁盤設(shè)計了一個與計算機之間的接口，如下圖所示，磁盤每讀出一位，串行送入一個移位寄存器，每當(dāng)移滿16位后向處理器發(fā)出一個請求交換數(shù)據(jù)的信號。在處理器響應(yīng)該請求信號并讀取移位寄存器內(nèi)容的同時，磁盤繼續(xù)讀出一位一位數(shù)據(jù)并串行送入移位寄存器，如此繼續(xù)工作。已知處理器在接到請求交換的信號以后，最長響應(yīng)時間是3微秒，這樣設(shè)計的接口能否正確工作？若不能則應(yīng)如何改進？27.（）指在單位時間內(nèi)所能完成的工作量（任務(wù)）。28.浮點數(shù)尾數(shù)下溢處理采用舍入法還是恒置“1”法，對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。29.通道分為（）通道、（）通道和（）通道三種類型。30.在各級RAID的結(jié)構(gòu)特點中，稱為鏡像盤的是（）。在各級RAID中，采用海明編碼來進行錯誤檢測和糾正的是（）。第2卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: 如在設(shè)計主存系統(tǒng)時，確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；確定主存周期、邏輯上是否采用并行主存、邏輯設(shè)計等屬于計算機組成；而選擇存儲芯片類型、微組裝技術(shù)、線路設(shè)計等屬于計算機實現(xiàn)。 計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多種實現(xiàn)。2.參考答案:原料成本；直接成本3.參考答案:鏈接技術(shù)；向量循環(huán)或分段開采技術(shù)4.參考答案: 5.參考答案: 6.參考答案: （1）物理上分離的多個存儲器可作為一個邏輯上共享的存儲空間進行編址。這類機器的結(jié)構(gòu)被稱為分布式共享存儲器（DSM）或可縮放共享存儲器體系結(jié)構(gòu)。DSM機器被稱為NUMA（non-uniformmemoryaccess）機器。 （2）整個地址空間由多個獨立的地址空間構(gòu)成，它們在邏輯上也是獨立的，遠程的處理器不能對其直接尋址。7.參考答案:通用寄存器，高速緩存，主存，輔存，脫機大容量存儲器8.參考答案: （1）隨機法。簡單、易于用硬件實現(xiàn)，但這種方法沒有考慮Cache塊過去被使用的情況，反映不了程序的局部性，所以其失效率比LRU的高。 （2）先進先出法。容易實現(xiàn)。它雖然利用了同一組中各塊進入Cache的順序這一“歷史”信息，但還是不能正確地反映程序的局部性。 （3）最近最少使用法LRU。失效率最低。但是LRU比較復(fù)雜，硬件實現(xiàn)比較困難。9.參考答案: 馮?諾依曼理論的要點包括：指令像數(shù)據(jù)那樣存放在存儲器中，并可以像數(shù)據(jù)那樣進行處理；指令格式使用二進制機器碼表示；用程序存儲控制方式工作。這3條合稱馮?諾依曼原理 馮?諾依曼計算機由五大部分組成：運算器、控制器、存儲器、