《计算机系统结构》练习测试题库参考答案

计算机系统结构练习测试题库参考答案一、填空题1仿真，模拟2并发、同时3SIMD，MISD4低，高、5系统、体系6空间代价关联7寻址方式指令系统8系统性能，9CPU时钟周期数，时钟周期10数据驱动需求驱动11一次性开发成本每个部件的生产成本12操作码地址码13定长操作码、HUFFMAN编码14程序的存储量程序的执行速度15程序的指令条数每条指令执行的平均周期数16功能部件级处理机级17译码执行18超标量处理机超流水线处理机执行程序速度19基于寄存器寄存器的向量指令基于存储器存储器的向量指令20存储器存储器结构寄存器寄存器结构21参加运算操作的向量向量寄存器22参加运算操作的向量存储器23两条功能部件流水线一条功能较强的流水线24向量指令的处理时间向量长度为无穷量处理机的最大性能25访问时间存储周期26高速缓冲存储器主存储器27读操作数冲突读写冲突28地址码的高位交叉编址地址码的低位交叉编址29主存按段分配的存储管理方式段表30分页式请求页式31计数器法比较对法32主存周期CACHE周期33写直达法写回法34函数表示法图形表示法35网格网络环形网络36阻塞网可重排非阻塞网37单元控制方式终端标记38线路交换包交换39单播模式选播模式广播模式40不应出现死锁循环等待二、单项选择题1、B2、C3、A4、C5、A6、B7、C8、A9、B0、C11、B12、C13、B14、A15、A16、A17、A18、C19、A20、B21、A22、C23、B24、B25、A26、B27、A28、A29、B30、C31、A32、C33、A34、B35、B36、B37、A38、B39、A40、B三、判断1、错2、对3、错4、对5、对6、错7、对8、对9、对10、错11、对12、对13、对14、对15、对16、对17、对18、对19、对20、对21、对22、对23、错24、错25、错26、错27、错28、错29、错30、错31、错32、错33、错34、错35、对36、对37、对38、对39、对40、对四、名词解释1、计算机系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性，这里的程序设计者所看到的计算机属性是指为机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，是硬件子系统的概念性结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。2、软件兼容在新的计算机系统出台后，原先已开发的软件仍能继续在升档换代的新型号机器上使用，这就是软件兼容。3、系列机方法能够在具有相同系统结构的各种机器之间实现软件移植，为了实现软件在不同系统结构的机器之间的相互移植，可以采用模拟和仿真。模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法。4、AMDAHL定律系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。FE（改进前可改进部分占用的时间）/（改进前整个任务的执行时间）SE（改进前可改进部分的执行时间）/（改进后改进部分的执行时间）则，改进后整个系统加速比为。EENSFS/15、每条指令平均时钟周期数CPICPU时钟周期数/IC（指令的条数）其中指令I在程序中执行的次数NIIIICP1II6、将标量运算进行向量化或者将向量运算进行适当的修改使之能够进入向量处理进行向量处理的编译器就叫做向量化编译器7、收集指令可以把非连续存储单元的内容传送到向量寄存器组中若干个连续的寄存器；散播指令与此相反。它们用于稀疏矩阵的存储与运算，可以节省空间。8、当向量的长度大于向量寄存器的长度时，必须把长向量分成长度固定的段。处理长向量的程序结构称为向量循环，这种技术也叫分段开采。9、向量链接是从一个流水线部件得到的结果直接送入另一个功能流水线的操作数寄存器时所发生的连接过程。换句话说，中间结果不必送回存储器，而在向量操作完成以前就使用。10、互连网络由开关元件按一定拓扑结构和控制方式构成的网络以实现计算机系统内部多个处理机或多个功能部件间的相互连接11、CACHE一致性并行处理机系统中私有CACHE会引起CACHE内容相互之间以及与共享存储器之间互不相同的问题。12、机群系统是利用高速通用网络将一组高性能工作站或高档PC机，按某种结构连接起来，并再并行程序设计以及可视化人机交互集成开发环境支持下，统一调度，协调处理，实现高效并行处理的系统。13、存储器存储器工作方式利用几个独立的存储器模块来支持对相互独立的数据的并发访问，从而达到所要求的存储器带宽；14、寄存器寄存器工作方式构造一个具有所要求带宽的告诉中间存储器，并能实现该高速中间存储器与主存储器之间的快速数据交换。15、周期窃取方式主存不与外设直接连接，只与CPU连接，借用一个CPU始终周期完成数据的输入或输出。优点是硬件结构简单，比较容易实现。缺点是需要占用CPU时间。16、直接存取方式DMA控制器的数据传输申请直接发送给存储器，整个DMA工作流程全部在DMA控制器中用硬件完成。优缺点正好与周期窃取方式相反。17、数据块传送方式在设备控制器中设置一个比较大的数据缓冲区，与设备介质之间的数据交换在这个缓冲区中完成，采用中断方式。18是计算机组成的物理实现，包括处理机、主机等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。19是利用软件的方法让多个用户按一定时间顺序轮流地使用一套资源，以提高系统资源利用率，也可以相应提高整个系统的性能。20为了提高指令的执行速度，可以把3条指令按时间重叠方式并行执行，即把第K条指令的“执行“阶段、第KL条指令的“分析“阶段和第K2条指令的“取指“阶段分别占用“取指“、“分析“和“执行“部件在同一时间完成。这就是所谓“二次重叠“执行方式。五、简答题1、硬件优点速度快，节省存储时间缺点成本高，利用率低，降低灵活性、适用性。软件优点成本低，提高灵活性、适用性缺点速度慢，增加存储时间、软件设计费。2、数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断系统、管态目态定义与转换、IO结构、保护方式和机构。3、由上往下先考虑应用要求，再逐级往下考虑怎样实现。适用于专业机由下往上根据已有器件，逐级往上。六七十年代通用机设计思路。以上方法存在的问题是软、硬件脱节。4、定义是指为所有程序员使用的完全通用的高级语言。适用场合软件移植方便。存在问题目前语言的语法、语义结构不同人们的看法不同同一语言在不同机器上不通用程序员的习惯应采取的策略可一定范围内统一汇编语言，结构相同机器间搞系列机。5、定义根据软硬件界面的系列结构，设计软件和不同档次的系列机器。适用场合同一系列内软件兼容好处呼应“中间开始”设计思路缓解软件要求稳定环境和硬件发展迅速的矛盾。存在问题软件兼容有时会阻碍系统结构的变革。策略坚持这一方法，但到一定时候要发展新系列，还可采用模拟仿真。6、流水线处理机多个部件时间上并行执行。拥塞控制，冲突防止，流水线调度。阵列处理机空间上并行。处理单元灵活，规律的互连模式和互连网络设计，数据在存储器中的分布算法。多处理机时间和空间上的异步并行。多CPU间互连，进程间的同步和通讯，多CPU间调度。数据流计算机数据以数据令牌在指令间传递。硬件组织和结构，高效数据流语言。7、都属于多机系统，区别多处理机是多台处理机组成的单机系统，多计算机是多立的计算机。多处理机中各处理机逻辑上受统一的OS控制，多计算机的OS逻辑上独立。多处理机间以单一数据、向量、数组、文件交互作用，多计算机经通道或通信线路以数据流形式进行。多处理机作业、任务、指令、数据各级并行，多计算机多个作业并行。8、结构相同，可用不同的组成。如系列机中不同型号的机器结构相同，但高档机往往采用重叠流水等技术。组成相同，实现可不同。如主存可用双极型，也可用MOS型等。结构不同组成不同，组成的进步会促进结构的进步，如微程序控制。结构的设计应结合应用和可能采用的组成。组成上面决定于结构，下面受限于实现。组成与实现的权衡取决于性价比等结构、组成、实现的内容不同时期会不同。9、一是由逻辑化简转为采用组成技术规模生产，规模集成，并尽量采用通用器件二是由全硬设计转为微汇编、微高级语言、CAD等软硬结合和自动设计10、统一高级语言只能相对统一系列机只能在结构相同或相近的机器间移植模拟机器语言差别大时，速度慢仿真灵活性和效率差，机器差异大时仿真困难。11、位串字串无并行性，如位串行计算机。位并字串一个字的所有位并行，如简单并行的单处理机。位片串字并多个字的同一位并行，如相连处理机。全并行同时处理多个字的多个位，如全并行阵列机。12、结构是否设计乘法组成是否配置高速乘法器实现考虑器件集成度类型数量及微组装技术。13、周期窃取方式主存不与外设直接连接，只与CPU连接，借用一个CPU始终周期完成数据的输入或输出。优点是硬件结构简单，比较容易实现。缺点是需要占用CPU时间。直接存取方式DMA控制器的数据传输申请直接发送给存储器，整个DMA工作流程全部在DMA控制器中用硬件完成。优缺点正好与周期窃取方式相反。数据块传送方式在设备控制器中设置一个比较大的数据缓冲区，与设备介质之间的数据交换在这个缓冲区中完成，采用中断方式。14、向量机的系统结构按向量操作对象及结果主要存放在寄存器中还是存放在存储器中，可分为存储器存储器工作方式利用几个独立的存储器模块来支持对相互独立的数据的并发访问，从而达到所要求的存储器带宽；寄存器寄存器工作方式构造一个具有所要求带宽的告诉中间存储器，并能实现该高速中间存储器与主存储器之间的快速数据交换。15、SIMD计算机和向量计算机的相同点是两种计算机都能对大量数据进行向量处理，特别适用于高速数值计算。不同点是SIMD计算机获得高处理速度主要原因是采用资源重复的并行措施，多个处理单元并行工作，向量计算机依靠的是多功能流水线部件时间重叠提高速度；另一区别是SIMD计算机有它的互联网络。16、SIMD计算机的分布式存储器与共享存储器的相同点都存在互联网络。不同点式在共享内存方案中，共享的多体并行存储器通过对准网络与各处理单元相连。在分布内存方案中，每个处理单元有自己的本地存储器，处理单元有自己的本地存储器，处理单元之间的数据通过数据寻径网络完成。17、大规模并行处理机的定义随着时间的推移不断变化。按照当前的标准，具有几百或几千台处理机的任何机器都是大规模并行处理系统。其主要特点是进行大规模并行处理，使用超大规模集成电路技术、高密度组装和光技术、采用可扩展技术、共享虚拟存储技术、多线程技术的系统机构。18、（1）结构灵活（2）程序并行性（3）并行任务派生（4）进程同步（5）资源分配和进程调度目的利用多台处理机并行的执行一个作业，使得执行速度加快。有时候其主要目的不是高性能而是高可靠性。主要技术问题包括连接模式、频带和路径选择等。19、SMP称为共享存储型多处理机，也成为对称型多处理机。SMP的物理存储器为所有处理单元所共享，具有统一的寻址空间，程序员不必参与数据分布和传输。20、机群系统是利用高速通用网络将一组高性能工作站或高档PC机，按某种结构连接起来，并再并行程序设计以及可视化人机交互集成开发环境支持下，统一调度，协调处理，实现高效并行处理的系统。（1）系统开发周期短（2）用户投资风险小（3）系统价格低（4）节约系统资源（5）系统扩展性好（6）用户编程方便六、143382（1，1，6）34高级STARAN网，级控1010。5433560,1/4,5/12,1/2,7/127、表操作码的HUFFMAN码及扩展操作码的编码指令频度（PI）操作码使用HUFFMAN编码OP长度（LI）利用HUFFMAN概念