计算机体系结构

1、计算机体系结构1. 对计算机系统结构透明的是P32 A. 字符行运算指令 B.是否使用通道行I/O处理机 C. 虚拟存储器 D.VLSI技术2. 不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括P23实现软件植入的途径有：1.采用系列机方法，2.采用模拟与仿真方法，3.采用统一的高级语言方法。3. 在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一组是P2 AL5（应用语言）级 B.L2（操作系统）级 C.L1（机器语言）级 D.L0（微程序）级 4. 浮点数的舍入方法中，正数区的积累误差为0的是P60A恒舍法 B恒置法 C下舍上入法 D R*舍入法 E查表法5. 最不常用的数据表示是（自定义

2、）数据表示6. 变址寻址的主要作用是P80(支持向量、数组的寻址运算)变址寻址的主要作用是用来存放数组的基地址。间接寻址方式和变址寻址方式的设计目标都是为了解决操作数地址的修改问题。7. 系列机兼容性应做到p24系列机的软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容、向后兼容四种。其中向后兼容是肯定要做到的。8. 为扩充访存空间且具有高的性能价格比，采用 P131答：Cache存储器的主要目标是为了提高存储器的速度，而虚拟存储系统的主要目标是为了增加存储器的存储容量。 虚拟存储器9. Cache存储器是（虚拟）存储体系p17210. 组相联映像是p178将块划分为组，主存中中的一组与Cache相对应

3、，根据高位地址标识符来访问数据的映象方式。组相联映像方式是目前在Cache中用得比较多的一种地址映像和变换方式。它是介于全相联和直接相联之间的一种折中方案。组相联方式也采用与全相联映像方式和直接相联映像方式相同的方法把主存和Cache按同样的大小分块。11. 堆栈型计算机指令的地址个数是P96 零12. （虚拟存储系统）扩充主存容量13. 在段相联中，cache划分的段越多，则 p186在段相联中，cache划分的段越多，（主存中某一块能够映像到Cache中的块数也越多）。（主存中够映像到Cache中的块数也越多，块冲突概率和cache的失效率越低）14. 算数表达式(aXb+c-d)/(e+

4、f)的逆波兰表达式是 P97ab*c+d-ef+/15. 重叠控制方式 P255在解释第K条指令操作完成之前就可以开始解释第K+1条指令的指令控制方式。（可提高吞吐率、有两条或者两条以上的指令在不同过程段上重叠执行）16. 研究计算机系统结构的重点是什么，其主要目的是 P4答：重点是软、硬件的功能分配和对软硬件界面的确定，其主要目的是提高处理机运算速度。17. 计算机系统结构常用的三种分类P61. Flynn分类法，2.冯氏分类法，3.Handler分类法18. 逻辑地址是指（相对于本程序或本程序段的相对地址），程序在主存中的实际地址称为（物理地址）主存地址 P8719. 计算机系统的层次结构

5、中第3级到第6级是由什么实现，称为 P2答：计算机系统的层次结构中，第0级由硬件实现，第1级机器由微程序（固件）实现，第2级至第6级机器由（软件）实现。我们称由软件实现的机器为（虚拟机器）。20. 中断系统软硬件功能分配实质是(中断处理程序硬件)和(中断响应软件)的功能分配 P22121. 浮点数的舍入处理有 P531. 恒舍法，2.恒置法，3.下舍上入法，4.R*舍入法5.查表法 （硬件实现）22. 每个缓冲寄存器由地址寄存器、 、和三部分组成P260每个缓冲寄存器由三部分组成，包括(先行地址缓冲寄存器)、(先行操作数缓冲寄存器)和（标志字段）。23. 计算机系统中有两个主要的存储系统 P1

6、31答：一种是由Cache和主存储器构成的Cache存储系统，另一种是由主存储器和磁盘存储器构成的虚拟存储系统。24. 直接相联映像方式 P176直接相联映像方式，将主存与Cache划分成若干个大小相等的块，然后把主存各个区中相对块号相同的那些块映象到Cache中同一块号的那个特定块中。直接相联映像方式是一种最简单，也是最直接的方法。直接相联映像方法的优点是硬件实现简单，不需要采用相联访问的存储器，访问速度也比较快，缺点是块的冲击率比较高。25. 从一个中断源发出的什么到处理机响应这个中断源的中断服务请求，并开始执行这个中断源的中断服务器程序所用的这一段时间称为 P221从一个中断源发出的什么

7、（中断服务请求）到处理机响应这个中断源的中断服务请求，并开始执行这个中断源的中断服务器程序所用的这一段时间称为（中断响应时间）。26. Flynn 分类法根据指令流和数据流的不同组织方式，把计算机系统的结构分为 P6答：Flynn 分类法根据指令流和数据流的不同组织方式，把计算机系统的结构分为以下四类：(1) 单指令流单数据流SISD(2) 单指令流多数据流SIMD(3) 多指令流单数据流MISD(4) 多指令流多数据流MIMD27. 按照级别来分，流水线可分为 P281 功能部件级、处理机级和处理机间级等多种类型。28. LRU算法的优点 P165优点：这种算法既充分利用了主存中页面调度情况

8、的历史信息，又正确反映了程序的局限性。29. 先行控制技术的关键是 P253先行控制技术的关键是缓冲技术和预处理技术，以及这两者的结合。30. IBM公司将中断源分为6类，其中包括 P2181. 重新启动中断，2机器检验出错中断，3.程序性错误引起的中断，4.访问管理程序中断，5.外部事件中断，6输入输出中断。31. 说明超标量处理机和超流水线处理机的区别 P333 在一个基本时钟周期内能够同时发射两条或两条以上指令的处理机称为超标量处理机，而在一个基本时钟周期内能够分时发射多条指令的处理机称为超流量流水处理机。两者的工作方式不同，超标量处理机是通过重复设置多个“取指令”部件，设置多个“译码”

9、、“执行”和“写回结果”部件，并且让这些功能部件同时工作来提高指令的执行速度，实际上是以增加硬件资源为代价来换取处理机性能的；而超流水线处理机则不同，它只需要增加少量硬件，是通过各部分硬件的充分重置工作开提高处理机性能的。从流水线的时空图上看，超标量处理机采用的是空间并行性，而超流水线处理机采用的是时间并行性。32. 什么是透明性概念？从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？P5答：在计算机技术中，一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称为透明性现象。指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断

10、字寄存器；时标发生器33. 你对cache存储器的速度不满，于是申请到一批有限的经费，为能发挥其最大的经济效益，有人建议你再买一些同样速度的cache片子以扩充其容量；而另有人建议你干脆去买更高速的cache片子将现有的低速cache片子全部换掉。你认为哪种建议可取？你如何做决定？为什么？ 34. 一个采用先行控制方式的处理机，指令分析器分析一条指令同一个周期，到主存储器中取一条指令装入先行指令缓冲栈平均用4个周期，如果这种指令的平均长度为9，即90%的指令执行时间短的指令，计算先行指令缓冲栈的缓冲深度P26235. 尾数用补码、小数表示，介码用移码、整数表示，P=23,q=7,rm=re=2

11、,求规格化浮点数N的表数范围。并将规划化最大正数、规格化最小正数、规格化最大负数、规格化最小负数列出。36. 在虚拟存储系统中，两个存储器的速度相差特别悬殊，例如：T2=105T1，如果要使访问效率到达e=0.9，问需要有多高的命中率？p13337. 在一个虚拟存储系统中，T2=105T1，原来的命中率只有0.8，如果访问磁盘存储器的数据块大小为4k字，并要求访问效率不低于0.9，计算数据在主存储器中的重复利用率至少为多少？P134H=（H+N-1）/N H是原来的命中率，H是采用预取技术之后的命中率，N为cache块的大小与数据数块重复使用次数的乘积0.9=1/(H+（1- H）)*105

12、H=（0.8+4096M-1)/(4096M) 解得 M=44次38. 以下6条指令组成的程序，请画出程序发射顺序完成、顺序发射乱序完成和乱序发射乱序完成三种调度方法的时序图 P327 11：LOAD R1,A :R1-(A) 12: FADD R2,R1 :R2-(R2)+(R1) 13: FMUL R3,R4 :R3-(R3)X(R4) 14: FADD R4,R5 :R4-(R4)+(R5) 15:DEC R6 :R6-(R6)-1 16:FMUL R6,R7 : R6-(R6)+(R7)39. 对汇编语言程序员透明的是：p32指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件寄存器；乘法器；

13、主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器；时标发生器40. 浮点数的基值rm与什么有关 P39（浮点数的表数范围和表数精度和表数效率）答：尾数基值rm、阶码字长q和尾数字长p与浮点数的表数范围和表数精度有关;而尾数的值m，阶码e、尾数的基re和它们无关。41. 尾数下溢处理中，实现最简单的是P53 恒舍法（截断法）42. 推出系列机的新机器，不能更改的是 p24 系统结构43. 最常用的数据表示是（浮点）数据表示 P3744. 中断系统是由(中断装置和中断处理程序)组成的系统P21745. 可称为I/O系统的是 P208 处理机和主存储器之外的部分，包括I/O设备

14、、I/O接口、I/O软件等。46. 存储器的总容量S是指 P132存储器可容纳的二进制信息量(存储单元数)47. 虚拟存储器 P146答：虚拟存储器又称虚拟存储系统，或虚拟存储体系等，虚拟存储器由主存储器和联机工作的外部存储器共同组成。（是一种主-辅存体系结构） 48. 最容易实现的替换算法P1641. 随机算法，即RAND算法，这种算法最简单，最容易实现。49. 阵列流水线是 二维以上的流水线50. 多机系统 由两台以上的电子计算机组成的计算机系统51. 计算机系统的多级层次结构从上到下的顺序分别是 P3第6级 应用程序机器，第5级 高级语言机器，第4级 汇编语言机器，第3级 操作系统机器，

15、第2级 传统机器语言机器，第1级 微程序控制机器，第0级 硬联逻辑机器52. 以软件为主实现的机器为，由硬件或固件实现的是虚拟机器 实际机器53. Amdahl把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）。 Amdahl等人对计算机系统结构定义的主要内容是指令系统及其执行模型。P554. 计算机体系结构首先要研究的一个内容是：在所有数据类型中，哪些用，哪些用，并研究他们的实现方式等P36答：计算机体系结构首先要研究的一个内容是：在所有数据类型中，哪些用硬件实现，哪些用软件实现，并研究它们的实现方法等。55. 一个存储器的性能通常用哪三个主要指标表示容

16、量、速度、价格56. 常用的替换算法LRU，实现此算法的方法有P165 计时法、链表法 57. 目前常用的编址单位有字编址、 和等几种字编址、字节编址和位编址58. 在段相联映像中，段间采用(全相联映象方式)，段内采用（直接映象方式） P18559. 全相联映像方式是 P174全相联映象方式是指主存中的任意一块可以映象到Cache中的任意一块位置上。60. 中断源可以来自，也可以来自，甚至处理机本身 P217中断源可以来自系统外部，也可以来自机器内部，甚至处理机本身。61. 常见的中断源有 P2171.由外围设备引起的中断，2.由处理机产生的中断，3.由存储器产生的中断，4.由控制器产生的中断

17、，5.由总线产生的中断，6.实时过程控制产生的中断，7.实时钟的定时中断（最频繁），8.多处理机系统中，从其他处理机发送来的中断，控制开关中断等。9.硬件故障中断，10.电源故障中断。62. 并行存储器包括 P137答：三种并行存储器包括并行访问存储器、交叉访问存储器和无访问冲突并行存储器。63. 确定哪些数据类型用数据表示来实现的原则主要是P37答：确定哪些数据类型用数据表示来实现的原则主要有三个,一是缩短程序的运行时间，二是减少CPU与主存储器之间的通信量，三是这种数据表示的通用性和利用率。64. 按处理机个数和种类分，计算机系统可分为 P6 答：按处理机个数和种类分，计算机系统可分为单处

18、理机、多处理机、并行处理机、关联处理机、超标量处理机、超流水线处理机、SMP（对称多处理机）、MPP（大规模并行处理机）、机群系统等等。65. 通常提高指令执行速度的途径有 P2531. 提高处理机的工作主频，2.采用更好的算法和设计更好的功能部件，3.多条指令并行执行，称为指令级并行技术。66. 后行写数栈的作用P260加快了运算器中的指令执行速度。67. 数据结构和机器的数据表示之间是什么关系？确定和引入数据表示的基本原则是什么？P37关系：都是软硬件的交界面；基本原则：缩短程序的运行时间；减少CPU与主存储器之间的通信量；数据表示的通用性和利用率68. 以下是一段c语言程序，用来计算一个数组a中每个元素的和，当参数len=0时，返回值应该是0，但是执行时，却发生了存储器访问异常，请问这是什么原因造成的，并说明程序应该如何修改Floatsum_elements(float,unsigned intle) int i; float result=0;for(i=0;i=len-1;i+)result