2024年大学试题(计算机科学)-计算机体系结构笔试参考题库含答案

“人人文库”水印下载源文件后可一键去除，请放心下载！（图片大小可任意调节）2024年大学试题(计算机科学)-计算机体系结构笔试参考题库含答案“人人文库”水印下载源文件后可一键去除，请放心下载！第1卷一.参考题库(共75题)1.假定某处理器可通过软件对高速缓存设置不同的写策略，那么，处理器主要运行包含大量存储器写操作的数据访问密集型应用应设置成什么写策略？为什么？2.实现下列各数的转换。（4E.C）16=（？）10=（？）23.总线的主要缺点是（）。4.传统存储程序计算机体系结构存在的主要问题及改进方法有哪些？5.MIPSR4000整型流水线共有（）段，和DLX流水线不同，R4000特别考虑了流水访问（）的操作。6.采用组相联映像的Cache存储器，为提高其等效性访问速度应（）。A、增大主存容量（Cache大小不变）B、增加Cache的块数（块的大小不变）C、减小组的大小（块的大小不变）D、减小块的大小（组的大小不变）7.可按照如下4种操作来区分控制流程的各种改变情况，即条件分支、（）、（）和过程返回。8.CPU能直接访问（）和（），但不能直接访问磁盘和光盘。9.磁盘始终占据着后备存储器的主宰地位，原因主要有哪两个？10.已知某机主存空间大小为64KB，按字节编址。要求： （1）若用1K×4位的SRAM芯片构成该主存储器，需要多少个芯片？ （2）主存地址共多少位？几位用于选片？几位用于片内选址？ （3）画出该存储器的逻辑框图。11.调度分支延迟指令的三种常用方法的特点和局限性是什么？12.根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？13.寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用（）型和（）型，前者比后者执行速度快。14.在计算机诞生的头25年中，计算机性能增长相对缓慢。在这个过程中，制造技术和（）同时发挥着作用。15.计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）A、汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级B、微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级C、传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级D、汇编语言机器级、应用语言机器级、高级语言机器级16.以下程序段是某个过程对应的MIPS指令序列，其功能为复制一个存储块数据到另一个存储块中，存储块中每个数据的类型为float，源数据块和目的数据块的首地址分别存放在$a0和$a1中，复制的数据个数存放在$v0中，作为返回参数返回给调用过程。在复制过程中遇到0则停止，最后一个0也需要复制，但不被计数。已知程序段中有多个Bug，请找出它们并修改。 17.循环展开是展开循环体若干次，将循环级并行转化为指令级并行的技术。这个过程既可以通过（）静态完成，也可以通过（）动态进行。18.SPEC2000测试程序组件中包括哪几个测试程序组件？19.简述先行控制的基本思想。20.假定最复杂的一条指令所用的组合逻辑分成6块，依次为A~F，其延迟分别为80ps、30ps、60ps、50ps、70ps、10ps。在这些组合逻辑块之间插入必要的流水段寄存器就可实现相应的指令流水线，寄存器延迟为20ps。理想情况下，以下各种方式所得到的时钟周期、指令吞吐率和指令执行时间各是多少？应该在哪里插入流水线寄存器？插入一个流水段寄存器，得到一个两级流水线21.简述提高主存性能的四种方法。22.请简述指令集结构设计中寻址方式设计的一般方法。23.MIPS和MFLOPS都可以用来准确地评价计算机系统的性能。24.一般说来，流水线中的相关主要分为以下3种类型：结构相关、（）和（）。25.伪相联cache取直接映象及组相联两者的优点，命中时间小，失效开销低。26.组相联或直接映象Cache中才可能存在冲突失效。27.对于两级Cache来说，离CPU近的Cache相比第二级Cache，容量（），速度（）。28.简述通道的具体功能？29.m段流水线每段时间均为△t，则执行n个任务的效率=（）。30.共享存储器通信的主要优点。31.下述I/O控制方式中，（）主要由程序实现。A、PPU（外围处理机）B、中断方式C、DMA方式D、通道方式32.简述机群系统的特点？33.数组多路通道允许（）个设备进行（）型操作，数据传送单位是（）。34.虽然结构相关会影响流水线的性能，但是我们在具体的流水线设计中仍然允许一定的结构相关存在。35.对计算机系统成本产生影响的主要因素有哪些？36.执行时间不是唯一的性能指标，但它是最普遍的性能表示形式。37.计算机系统在处理数据的并行性上，可分为哪四个等级：给出简单解释。38.采用组相连映象的Cache存储器，地址变换可用的方法是（）。A、目录表法B、比较对法C、页表法D、堆栈法39.流水技术有哪些特点？40.RISC结构的机器性能一定要比CISC结构的机器性能高。41.中断响应由高到低的优先次序宜用（）A、访管->程序性->机器故障B、访管->程序性->重新启动C、外部->访管->程序性D、程序性->I/O->访管42.计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。43.指令和数据均以二进制代码形式放在主存中，请问CPU如何区别它们是指令还是数据？44.与全相连映象相比，组相连映象的优点是（）。A、目录表小B、块冲突概率低C、命中率高D、主存利用率高45.冲突失效是指在（）映象或（）映象Cache中，若太多块映象到同一组（块）中，则会出现该组中某个块被别的块替换（即使别的组或块有空闲位置），然后又被重新访问的情况。冲突失效也叫（）失效。46.数据通路宽度是在（）里，数据传送的物理宽度。47.DLX流水线中，定向技术的主要思想是什么？如何实现？48.在计算机性能测量中，调和平均的含义是单位时间机器能够执行的程序数。49.什么是RISC？它有什么特点？50.数据在主存中的地址和在缓存中的地址两者之间的地址映像方式包括全相联方式、直接相联和（）方式。51.现代计算机中，流水线按处理级别可分为三级：操作部件级、指令级和（）。52.磁盘的数据传输率有两个，一是（）的内部传输率，另一个是（）的外部传输率。53.若[x]补=11101100（单符号位），则[x/2]补=（），[x]补的模为（）。54.简述Tomasulo算法的基本思想。55.什么是向量链接技术？56.在存储层次中，常用的替换算法有（）、（）、（）。57.计算机部件的平均出售价是（）、（）和（）三者之和。58.一条DLX指令的执行需要几个时钟周期？它们分别是什么？59.计算机中指令最普通的格式为操作码和（）。60.评价多处理器系统通信机制性能的三个方面是什么？61.总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，画出读数据的同步时序图。62.假定某计算机字长16位，CPU内部结构如图所示，CPU和存储器之间采用同步方式通信，按字编址。采用定长指令字格式，指令由两个字组成，第一个字指明操作码和寻址方式，第二个字包含立即数Imm16。若一次存储访问所花时间为2个CPU时钟周期，每次存储访问存取一个字，取指令阶段第二次访存将Imm16取到MDR中，请写出下列指令在指令执行阶段的控制信号序列，并说明需要几个时钟周期。将存储单元Imm16的内容作为地址所指的存储单元的内容加到寄存器R1中。此时，Imm16为间接地址。即：R[R1]←R[R1]+M[M[Imm16]]63.Load/Store型指令集结构64.常用的专门的性能指标测试程序有哪些？65.可以用典型程序来设计和优化指令集。66.计算机系统结构是从（）所看到的计算机的属性，是计算机系统中对（）的定义及其上下功能分配。67.FIFO、LIFO、OPT和LRU的算法中，属堆栈型的替换算法是（）。A、FIFO法B、LIFO法C、OPT法D、LRU法68.在数据流计算机结构中以（）方式启动指令的执行。A、数据驱动B、算法驱动C、程序驱动D、变量驱动69.总线按用途分类可分为哪两类？各有什么特点。70.用循环表示PM2-1的互连函数，应该是（）。A、（6420）（7531）B、（0246）（1357）C、（01234567）D、（76543210）71.已知x=10，y=–6，采用6位机器数表示。请按如下要求计算，并把结果还原成真值。用原码一位乘法计算[x×y]原。72.DLX指令ADDIR1，R2，#3属于（）类型的指令格式；DLX指令JALname属于（）类型的指令格式。73.商品的标价（价格）由哪些因素构成？74.计算题：假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比？75.程序访问的局部性原理第2卷一.参考题库(共75题)1.程序局部性原理是计算机体系结构设计的基础之一，程序的局部性包括（）和（）。2.RISC指令系统的最大特点是（）、（）固定、（）种类少、只有（）指令访问存储器。3.已知[x]补，求x（1）[x]补=1.1100111（2）[x]补=10000000（3）[x]补=0.1010010（4）[x]补=110100114.对系统程序员不透明的应当是（）。A、Cache存贮器B、系列机各档不同的数据通路宽度C、指令缓冲寄存器D、虚拟存贮器5.对向量的处理有（）方式、（）方式和（）方式。6.静态流水线和动态流水线7.与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（）。A、页地址流B、页面调度策略C、主存的容量D、辅存的容量8.下列几种情况所能表示的数的范围是什么？  （1）16位无符号整数 （2）16位原码定点小数 （3）16位补码定点小数 （4）16位补码定点整数  （5）下述格式的浮点数（基数为2，移码的偏置常数为128）9.假定一个计算机系统中有一个TLB和一个L1datacache。该系统按字节编址，虚拟地址16位，物理地址12位；页大小为128B，TLB为四路组相联，共有16个页表项；L1datacache采用直接映射方式，块大小为4B，共16行。在系统运行到某一时刻时，TLB、页表和L1datacache中的部分内容（用十六进制表示）如下： 物理地址中哪几位表示物理页号？哪几位表示页内偏移量？10.Pentium的一个很重要的特点是它具有在硬件上分开的（）条整数执行流水线。A、1B、2C、3D、411.“Cache—主存”和“主存—辅存”层次的主要区别是什么？12.假定有一个程序的指令序列为“lw，add，lw，add，…”。add指令仅依赖它前面的lw指令，而lw指令也仅依赖它前面的add指令，寄存器写口和寄存器读口分别在一个时钟周期的前、后半个周期内独立工作在不带转发的五段流水线中执行该程序，其CPI为多少？13.说明计数器定时查询工作原理。14.cache是一种（）存储器，是为了解决CPU和主存之间（）不匹配而采用的一项重要的硬件技术，现发展为（）体系，（）分设体系。15.流水线消除速度瓶颈的方法有（）和瓶颈子过程多套并联两种。16.虚拟存储器常用的地址映像方式是（）。A、全相联B、段相联C、组相联D、直接相联17.CPU响应中断应具备哪些条件？18.对机器语言程序员透明的是（）。A、中断字B、主存地址寄存器C、通用寄存器D、条件码19.设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果用512k×8位的SRAM组成，需多少片？（3）需要多少位地址作芯片选择？20.把指令和数据放在同一存储器中有何优缺点？21.填写表格，注意对比无符号数和带符号整数的乘法结果，以及截断操作前、后的结果。22.计算机系统设计中应遵从哪些定量原理?分别叙述它们在计算机设计中的指导意义。23.从处理数据的角度，并行性等级从低到高可以分为哪几级？24.在满足通道设计流量不低于设备工作时的最大流量时，为微观上不丢失设备信息，可以加设（）或动态改变设备响应的（）来弥补。25.流水线冲突有（）3种类型。26.计算机指令集结构可根据哪些因素进行分类，这些因素中，最关键的因素是什么？27.总线仲裁部件通过采用（）策略或（）策略，选择其中一个主设备作为总线的下一次（），接管总线控制权。28.按照流水线所完成的功能来分，流水线可分为哪两类？29.存储程序计算机以运算器为中心、所有部件的操作都由（）集中控制。30.假定机器数为8位（1位符号，7位数值），写出下列各二进制数的补码和移码表示。+1001，–1001，+1，–1，+10100，–10100，+0，–031.字节多路通道宜于连接大量（）速设备，通道“数据宽度”为（）。32.计算机组成是计算机系统结构的（），计算机实现是计算机组成的（）。33.用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。34.单机系统和多机系统中，都是按哪三种技术途径分别发展为哪三类多处理机？35.程序的空间局部性指程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息。36.多媒体CPU是带有（）技术的处理器，它是一种多媒体扩展结构技术，特别适合于（）处理。37.在存储器层次结构设计中，论述首先要解决的四个问题及其含义。38.通常可按哪五个因素对计算机指令集结构进行分类？39.寻址方式的表示在指令集格式设计中有着极其重要的地位。通常，在指令中有两种表示寻址方式的方法。一种是（）；另一种是（）。40.定点运算器用来进行（）。A、十进制数加法运算B、定点数运算C、浮点数运算D、即进行定点数运算也进行浮点数运算41.考虑Cache采用何种替换策略，最主要的影响因素是什么？常用的替换算法有几种？每一种的基本思想及优缺点如何？42.存储系统中的各个层次中存放的信息应满足的特性不包括（）。A、一致性B、局部性C、包含性D、平均性43.按照同一时间内各段之间的连接方式来分，流水线可分为哪两类？44.简述通道完成一次数据传输的主要过程。45.假设有一段程序的核心模块中有五条分支指令，该模块将会被执行成千上万次，在其中一次执行过程中，五条分支指令的实际执行情况如下（T：Taken；N：notTaken）。分支指令1（B1）：T–T–T。分支指令2（B2）：N–N–N–N。分支指令3（B3）：T–N–T–N–T–N。分支指令4（B4）：T–T–T–N–T。分支指令5（B5）：T–T–N–T–T–N–T。假定各个分支指令在每次模块执行过程中实际执行情况都一样，并且动态预测时，每个分支指令都有各自的预测表项，每次执行时的初始预测位都相同。请给出以下几种预测方案的预测准确率。 （1）静态预测，总是预测转移（Taken）。 （2）静态预测，总是预测不转移（notTaken）。 （3）一位动态预测，初始预测转移（Taken）。 （4）二位动态预测，初始预测弱转移（Taken）。46.（）以吞吐率为标准评价计算机性能。47.简要比较CISC机器和RISC机器各自的结构特点，它们分别存在哪些不足和问题？为什么说今后的发展应是CISC和RISC的结合？48.库克将计算机用指令流和执行流及其多倍性分类。典型单处理机属单指令流单执行流，带指令级多道程序的单处理机属（），多处理机属（）。49.在总线互连方式中，总线仲裁算法不包括以下哪一种？（）A、静态优先级算法B、动态优先级算法C、先来先服务算法D、不平等算法50.为了解决多个（）同时竞争总线（），必须具有（）部件。51.计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用（）传送、（）传送、（）传送。52.组相联Cache映象53.什么是软件兼容？软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？54.运用所学知识，试分析哈佛结构对比冯诺依曼结构具备哪些优点？55.衡量向量处理机性能的主要参数有哪些？56.现代计算机处理器结构按照（）划分，可分为复杂指令集计算机和精简指令集计算机两类。A、指令系统B、硬件结构C、CPUD、存储方式57.能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（）A、MISDB、SIMDC、MIMDD、SISD58.设指令中形式地址为D，基址寄存器为BX，则基址寻址方式时，有效地址E=（）。59.预取必须和正常指令的执行并行才有意义。60.已知x=10101100，y=11110011。求xVy=？xΛy=？x⊕y=？x⊕y=？61.假设有一个磁盘，每面有200个磁道，盘面总存储容量为1.6兆字节，磁盘旋转时间为25ms/圈， 每道有4个区，每两个区之间有一个间隙，磁头通过每个间隙需1.25ms。 （1）问：从该磁盘上读取数据时的最大数据传输率是多少（单位为字节/秒）？ （2）假如有人为该磁盘设计了一个与计算机之间的接口，如下图所示，磁盘每读出一位，串行送入一个移位寄存器，每当移满16位后向处理器发出一个请求交换数据的信号。在处理器响应该请求信号并读取移位寄存器内容的同时，磁盘继续读出一位一位数据并串行送入移位寄存器，如此继续工作。已知处理器在接到请求交换的信号以后，最长响应时间是3微秒，这样设计的接口能否正确工作？若不能则应如何改进？62.对于标量处理机，可以用（）来衡量机器的运算速度，而对于向量处理机，则要用（）来作为机器运算速度的单位。这两个运算速度单位不能直接相比。63.写调块策略是用于写操作失效时的策略。64.CPU能直接访问（）和（）但不能直接访问磁盘和光盘。65.通用寄存器型指令集结构按其指令中的操作数个数和操作数的存储单元可以分为（）、（）、（）三种类型。66.Cache一致性协议67.描述向量数据的参数有（）、（）、（）。68.系列机软件应做到（）。A、向前兼容，并向上兼容B、向后兼容，力争向上兼容C、向前兼容，并向下兼容D、向后兼容，力争向下兼容69.为了改进由于条件转移指令引起的流水线断续现象、减少条件转移指令造成的执行部件停顿时间，一般有哪几种措施？70.假定机器M的时钟频率为1.2GHz，某程序P在机器M上的执行时间为12秒钟。对P优化时，将其所有的乘4指令都换成了一条左移2位的指令，得到优化后的程序P’。已知在M上乘法指令的CPI为5，左移指令的CPI为2，P的执行时间是P’执行时间的1.2倍，则P中有多少条乘法指令被替换成了左移指令被执行？71.存储层次的平均访问时间TA怎样计算？72.在DLX流水线上执行分支指令时，PC值有两种可能的变化情况。一种是（）；另一种是（）。73.DLX流水线中，所有数据相关都可以通过定向技术解决。74.外部存储设备有哪些相似之处？75.存储器的层次结构中，“Cache－主存”层次是为了弥补主存（）的不足，“主存－辅存”层次是为了弥补主存（）的不足。第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案： 采用writeback策略较好，可减少访存次数。2.参考答案：（4E.C）16=（78.75）10=（01001110.11）23.参考答案：必须独占使用4.参考答案： （1）I/O处理能力 存储程序计算机以运算器为中心、所有部件的操作都由控制器集中控制，这一特点带来了慢速输入输出操作占用快速运算器的矛盾。为了克服这一缺点，人们先后提出各种输入/输出方式。 （2）存储器空间 把指令和数据放在同一存储器中有优缺点。现在绝大多数计算机都规定：在执行过程中不准修改程序。 （3）存储器组织结构 按地址访问的存储器具有结构简单、价格便宜、存取速度快等优点。但是在数据处理时，往往要求查找具有某种内容特点的信息。但由于访问存储器的次数较多而影响计算机系统的性能。 采用了通用寄存器的概念、设置高速缓冲存储器Cache、构成了以相联存储器为核心的相联处理机。 （4）并行处理技术 传统的存储程序计算机解题算法是顺序型的，即使问题本身可以并行处理，由于程序的执行受程序计数器控制，故只能是串行、顺序地执行。 改进CPU的组成；在体系结构上使本来可以并行计算的题目能并行计算；多机并行处理系统。 （5）指令集的发展 计算机系统指令的种类愈来愈多，这种计算机称为复杂指令集计算机CISC。日趋庞杂的指令集不但不容易实现，而且还可能降低计算机系统的性能。5.参考答案：8；存储器6.参考答案：B7.参考答案：跳转；过程调用8.参考答案：cache；主存9.参考答案： （1）磁盘一直是虚拟存储器技术的物质基础，执行程序时，磁盘用作为交换缓冲区。 （2）关机时，磁盘作为操作系统和所有应用程序的非易失性的驻留介质。10.参考答案： 11.参考答案： 12.参考答案： 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构13.参考答案：RR；RS14.参考答案：体系结构15.参考答案：B16.参考答案： 17.参考答案：编译器；动态18.参考答案： SPECCPU2000：测试CPU； SPECviewperf：用于测试图形系统支持OpenGL库的性能； SPECapc：测试图形密集型应用的性能； SPECSFS：基于NFS文件系统的文件服务器测试程序； SPECWeb：Web服务器测试程序。19.参考答案： 先行控制技术是把缓冲技术和预处理技术相结合。缓冲技术是在工作速度不固定的两个功能部件之间设置缓冲器，用以平滑它们的工作。预处理技术是指预取指令、对指令进行加工以及预取操作数等。 采用先行控制方式的处理机内部设置多个缓冲站，用于平滑主存、指令分析部件、运算器三者之间的工作。这样不仅使它们都能独立地工作，充分忙碌而不用相互等待，而且使指令分析部件和运算器分别能快速地取得指令和操作数，大幅度地提高指令的执行速度和部件的效率。这些缓冲站都按先进先出的方式工作，而且都是由一组若干个能快速访问的存储单元和相关的控制逻辑组成。 采用先行控制技术可以实现多条指令的重叠解释执行。20.参考答案：两级流水线的平衡点在C和D之间，其前面一个流水段的组合逻辑延时为80+30+60=170ps，后面一个流水段的组合逻辑延时为50+70+10=130ps。这样每个流水段都以最长延时调整为170+20=190ps，故时钟周期为190ps，指令吞吐率为1/190ps=5.26GOPS，每条指令的执行时间为2x190=380ps。21.参考答案：增加存储器的宽度；采用简单的多体交叉存储器；采用独立存储体；避免存储体冲突。22.参考答案： 在寻址方式设计时，首先对一些典型的基准程序进行分析，统计基准程序中使用各种寻址方式的频率，然后根据所要设计的计算机系统所面向的应用领域，确定选择哪些使用频率高的寻址方式予以支持。对于一些特殊的寻址方式（如偏移寻址等），偏移量的确定也必须应用同样的方法加以确定。23.参考答案：错误24.参考答案：数据相关；控制相关25.参考答案：错误26.参考答案：正确27.参考答案：小；快28.参考答案：选择设备；执行通道程序；对外部设备进行控制、状态检测、故障处理；进行信息的交换。29.参考答案：1/（1+（m-1）/n）30.参考答案： （1）与常用的集中式多处理机使用的通信机制兼容。 （2）当处理器通信方式复杂或程序执行动态变化时易于编程，同时在简化编译器设计方面也占有优势。 （3）当通信数据较小时，通信开销较低，带宽利用较好。 （4）通过硬件控制的Cache减少了远程通信的频度，减少了通信延迟以及对共享数据的访问冲突。31.参考答案：B32.参考答案：系统开发周期短。用户投资风险小。系统价格低。节约系统资源。系统扩展性好。用户编程方便。33.参考答案：1（单）；传输；数据块34.参考答案：正确35.参考答案： 对计算机系统成本产生影响的主要因素有时间、产量、商品化等因素。对成本产生最直接影响的是时间；产量是决定产品成本的第二个关键因素。36.参考答案：正确37.参考答案： 位串字串，只能同时处理一个字的一位。 位并字串，同时处理一个字的所有位。 位片串字并，同时处理多个字的同一位。 全并行，同时处理多个字的多个位或位组。38.参考答案：C39.参考答案： （1）流水过程由多个相联系的子过程组成，每个过程称为流水线的“级”或“段”； （2）每个子过程由专用的功能段实现； （3）各个功能段所需时间应尽量相等； （4）流水线需要有“通过时间”，在此之后流水过程才进入稳定工作状态，每一个时钟周期（拍）流出一个结果； （5）流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端能连续地提供任务，流水线的效率才能充分发挥40.参考答案：错误41.参考答案：B42.参考答案： （1）以经常性事件为重点。在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。 （2）Amdahl定律。加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。 （3）CPU性能公式。执行一个程序所需的CPU时间=IC×CPI×时钟周期时间。 （4）程序的局部性原理。程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。43.参考答案： 从时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）。44.参考答案：A45.参考答案：组相联；直接；碰撞（干扰）46.参考答案：同一时钟周期47.参考答案： 定向技术的实现：在某一个功能单元的输入端和与某一个功能单元输出端具有数据通路的流水寄存器之间通过多路器建立通路。 当定向硬件检测到前面某条指令的结果寄存器就是当前指令的源寄存器时，控制逻辑会开通前面那条指令的结果目前所在的位置（某个流水寄存器）到当前指令所需的位置（某个功能单元的输入端）的通路。48.参考答案：正确49.参考答案： RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点： （1）选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。 （2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。 （3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。 （4）大部分指令在一个机器周期内完成。 （5）CPU中通用寄存器数量相当多。 （6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。 （7）一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间。50.参考答案：组相联51.参考答案：处理机级52.参考答案：从盘面到缓冲存储器；从缓冲存储器到主机53.参考答案： 11110110；2854.参考答案： 核心思想是： ①记录和检测指令相关，操作数一旦就绪就立即执行，把发生RAW冲突的可能性减小到最少； ②通过寄存器换名来消除WAR冲突和WAW冲突。寄存器换名是通过保留站来实现，它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作数。 基本思想：只要操作数有效，就将其取到保留站，避免指令流出时才到寄存器中取数据，这就使得即将执行的指令从相应的保留站中取得操作数，而不是从寄存器中。指令的执行结果也是直接送到等待数据的其它保留站中去。因而，对于连续的寄存器写，只有最后一个才真正更新寄存器中的内容。一条指令流出时，存放操作数的寄存器名被换成为对应于该寄存器保留站的名称（编号）。55.参考答案： 当两条向量指令出现“写后读”相关时，若它们不存在功能部件冲突和向量寄存器（源或目的）冲突，就有可能把它们所用的功能部件头尾相接，形成一个链接流水线，进行流水处理。56.参考答案：随机法；先进先出法；最近最少使用法57.参考答案：部件开销；直接开销；毛利58.参考答案： 一条DLX指令的执行需要5个时钟周期。它们分别是：取指令周期（IF.、指令译码/读寄存器周期（ID.、执行/有效地址计算周期（EX）、存储器/分之完成周期（MEM）、写回周期（WB.。59.参考答案：操作数60.参考答案： 通信带宽、通信延迟、通讯延迟隐藏机制的效率。61.参考答案： 分五个阶段：总线请求，总线仲裁，寻址（目的地址），信息传送，状态返回（或错误报告）。时序图：62.参考答案： 63.参考答案： 在指令集结构中，除了Load/Store指令访问存储器之外，其它所有指令的操作均是在寄存器之间进行，这种指令集结构称之为Load/Store型指令集结构。64.参考答案： 3DMark03主要测试显卡性能和DirectX的性能。 Prime95是用来估计分布式计算程序的通信情况，可使计算机高负荷运转，所以也用来测试计算机的稳定性。 SuperPi/SuperE是计算圆周率π/自然指数e的软件，通常用来测试CPU的稳定性。65.参考答案：错误66.参考答案：程序员；各级之间界面67.参考答案：C,D68.参考答案：A69.参考答案： CPU-存储器总线：CPU-存储器总线则比较短，通常具有较高的速度，并且要和存储器系统的速度匹配来优化带宽。 I/O总线：由于要连接许多不同类型、不同带宽的设备，因此I/O总线比较长，并且还应遵循总线标准。70.参考答案：A71.参考答案： 72.参考答案：I；J73.参考答案： 商品标价的构成因素：原料成本、直接成本、毛利和折扣。74.参考答案：假设主存工作速度为x，则加速比=（90%*5*x+10%*x）/x=4.675.参考答案： 程序总是倾向于访问最近刚访问过的信息，或和当前所访问的信息相近的信息，程序对信息的这一访问特性就称之为程序访问的局部性原理。第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案：时间局部性；空间局部性2.参考答案：指令条数少；指令长度；指令格式和寻址方式；取数/存数3.参考答案： 4.参考答案：D5.参考答案：水平处理；垂直处理；分组处理6.参考答案： 静态流水线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而成的流水 动态流水线的各功能段在同一时间内可按不同的运算或功能连接 静态流水线是功能负担较多的加到软件上，以简化硬件控制；动态流水线则是把功能负担较多的加到硬件控制上，以提高流水的效能7.参考答案：D8.参考答案： 9.参考答案：12位物理地址中低7位为页内偏移量，高5位为物理页号。10.参考答案：B11.参考答案： 12.参考答案： 如果没有转发，而寄存器写口和寄存器读口分别在一个时钟周期的前、后半个周期内工作，则在每条lw指令和add指令之间将会有两个阻塞，这样每条指令相当于都要有三个时钟才能完成。即：CPI为313.参考答案： 计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。14.参考答案：高速缓冲；速度；多级cache；指令cache与数据cache15.参考答案：瓶颈子过程再细分16.参考答案：A17.参考答案： （1）在CPU内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。 （2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。 （3）外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。 （4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。18.参考答案：B19.参考答案： （1）32位字长为4B，220=1M=1024K，存储器容量为220×4B=4MB，可存储4M字节的信息 （2）SRAM芯片容量为512K×8位=512KB=0.5MB所需芯片数目为：4MB÷0.5MB=8片 （3）因为219=512K，即芯片片内地址线19位，存储器容量为1M，地址线为20位，故需1位地址线作芯片片选选择（CS），用A19选第1个模块，用A19选第2个模块。20.参考答案： 把指令和数据放在同一存储器中， 优点：（1）不必预先区分指令和数据，易实现存储管理软件； （2）程序和指令在执行过程中可被修改，可以编写出灵活的可修改的程序； （3）对于存取指令和数据仅需一套读＼写和寻址电路，硬件简单； （4）数据可以分配于任何可用空间，从而可更有效地利用存储空间等。 缺点：（1）不利于进行程序调试诊断； （2）不利于实现程序的可再入性和程序的递归调用； （3）不利于重叠和流水方式的操作。 现在绝大多数计算机都规定，在执行进程中不准修改程序。21.参考答案： 22.参考答案： 计算机系统设计中应遵从以下定量原理： 1.大概率事件优先原则，这是最重要也是最广泛采用的计算机设计准则。 2.阿姆达尔定律。即系统中对某一部件采用某种更快的执行方式所能获得的系统性能改进程度，取决于这种执行方式被使用的频率或所占总执行时间的比例。 3.程序访问的局部性规律。其主要反映在时间和空间局部性两个方面，时间局部性是指程序中近期被访问的信息项很可能马上被访问；空间局部性是指那些在访问地址上相邻近的信息项很可能会被一同访问。23.参考答案： 从处理数据的角度，并行性等级从低到高可以分为： （1）字串位串：同时只对一个字的一位进行处理。 （2）字串位并：同时对一个字的全部位进行处理。 （3）字并位串：同时对许多字的同一位（称位片）进行处理。 （4）全并行：同时对许多字的全部或部分位进行处理。24.参考答案：数据缓冲器；优先级25.参考答案：结构冲突、数据冲突和控制冲突26.参考答案： 根据五个因素对计算机指令集结构进行分类： （1）在CPU中操作数的存储方法 （2）指令中显式表示的操作数个数 （3）操作数的寻址方式 （4）指令集所提供的操作类型 （5）操作数的类型和大小 在这五个分类因素中，CPU中操作数的存储方法，即在CPU中用来存储操作数的存储单元的类型，是各种指令集结构之间最主要的区别所在。27.参考答案：优先级；公平；主方28.参考答案： （1）单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。 （2）多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，从而使流水线在不同的时间，或者在同一时间完成不同的功能。29.参考答案：控制器30.参考答案： 31.参考答案：低；单字节32.参考答案：逻辑实现；物理实现33.参考答案： 所需芯片总数（64K×32）÷（16K×16）=8片因此存储器可分为4个模块，每个模块16K×32位，各模块通过A15、A14进行2：4译码34.参考答案： 单机系统和多机系统中，都是按时间重叠、资源重复和资源共享三种技术途径，分别发展为同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统。35.参考答案：错误36.参考答案：MMX；图像数据37.参考答案： A、块的放置策略：块如何放置在存储器层次中？ B、块的替换策略：一次失效时，如何替换一个块？ C、块的标识策略：一个块在存储器层次中如何找到它？ D、写的策略：写的时候将会发生什么？38.参考答案： （1）在CPU中操作数的存储方法； （2）指令中显式表示的操作数个数； （3）操作数的寻址方式； （4）指令集所提供的操作类型； （5）操作数的类型和大小。39.参考答案：将寻址方式编码于操作码中；为每个操作数设置一个地址描述符40.参考答案：B41.参考答案：最主要的影响因素是命中率。常用的替换算法有随机法、先进先出法和最近最少使用法。随机法是随机地确定替换的存储块。设置一个随机数产生器，依据所产生的随机数，确定替换的块。这种方法简单、易于实现，但没有依据程序局部性原理，所以命中率较低。先进先出法（FIFO）是选择那个最先调入的块进行替换。虽然考虑到了程序运行的历史状况，但没有根据局部性原理，所以命中率比随机法好些。先进先出方法易于实现。最近最少使用法（LRU）是依据各块使用的情况，总是选择那个最近最少使用的块被替换。这种方法比较好的反映了程序局部性规律，因为最近最少使用的块，很可能在将来的近期也很少使用，所以LRU法的命中率比较高。LRU法实现较难，不但要记录每块使用次数的多少，而且要反映出近期使用的次数。42.参考答案：D43.参考答案： （1）静态流水线：在同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。 （2）动态流水线：在同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。44.参考答案： 通道完成一次数据传输的工作过程为： （1）在用户程序中使用访管指令进入管理程序，由CPU通过管理程序组织一个通道程序，并启动通道； （2）通道处理机执行CPU为它组织的通道程序，完成指定的数据I/O工作。通道处理机执行通道程序是与CPU执行用户程序并行的； （3）通道程序结束后向CPU发中断请求。CPU响应这个中断请求后，第二次进入操作系统，调用管理程序对I/O中断请求进行处理。45.参考答案： 46.参考答案：多道程序系统47.参考答案： CISC结构特点：机器指令系统庞大复杂。 RISC结构特点：机器指令系统简单，规模小，复杂度低。 CISC的问题： （1）指令系统庞大，一般200条以上； （2）指令操作繁杂，执行速度很低； （3）难以优化生成高效机器语言程序，编译也太长，太复杂； （4）由于指令系统庞大，指令的使用频度不高，降低系统性能价格比，增加设计人员负担。 R.ISC的问题； （1）由于指令少，在原CISC上一条指令完成的功能现在需多条RISC指令才能完成，加重汇编语言程序设计负担，增加了机器语言程序长度，加大指令信息流量。 （2）对浮点运算和虚拟存储支持不很强。 （3）RISC编译程序比CISC难写。 由于RISC和CISC各有优缺点，在设计时，应向着两者结合，取长补短方向发展。48.参考答案：多指令流单执行流；多指令流多执行流49.参考答案：D50.参考答案：主设备；控制权；总线仲裁51.参考答案：并行；串行；复用52.参考答案： 某一内存块只能放入Cache的某一固定组中，同时该块可以放入这一组中的任意一块。5