成都理工大学计算机系统结构试题

1、多练岀技巧巧思岀硕果计算机系统结构一. 填空题（30分，每题1分）1. 从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成 的层次结构。2. 、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统机 构）。它是（软件/硬件（固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者 或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。3. 主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交 叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。4. 费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分成 （ SISD），（SIMD ），（ MISD）和（ MIMD）四大类。传统的

2、单处理机属于（SISD ），紧密耦合和松散耦合多处理机属于（ MIMD ）,阵列处理机和相联处理机属于（SIMD ）。5. 寻址方式指的是指令按什么方式寻找（或访问）到所需的操作数或信息的，具 有分别面向（主存）、（寄存器）和堆栈的寻址方式。6. 根据所用的存储映象算法，虚拟存储器管理方式主要有段式、（页式）和（段页式）三种。7. 基本输入输出方式有（程序控制输入输出方式），（中断输入输出方式），（DMA方式），（通道输入输出方式），（外围处理机方式）五种。8. 在同一器件技术水平上，进一步提高计算机系统性能的有效途径是（开发并行性）。9. 从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看， 并行性等级

3、可分为（存储器操 作并行），（处理机操作步骤并行），（处理机操作并行）和（作业或程序之间）。二. 选择题（20分，每题2分）1. 计算机系统结构设计者所关心的是 所看到的的计算机结构。A）硬件设计人员B）逻辑设计人员C）机器语言或汇编语言程序员D）高级语言程序员2. 在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意 oA）加快经常性使用指令的执行速度B）要特别精心设计少量功能强大的指令C）要减少在数量上占很小比例的指令的条数D）要加快少量指令的速度3 .重叠寄存器技术主要用于解决在 RISC系统中因 而导致的问题。A）JMP指令影响流水线B）CALL指令的现场保护C）只有LOAD和STORE指令

4、带来的访问存储器不便D）存储器访问速度4 .为使流水计算机运行效率高A）各过程段时间要不同B）连续处理的任务类型应该不同C）连续处理的任务类型应该相同D）连续处理的任务数尽可能少5 .不属于堆栈型替换算法的是 oA）近期最少使用法B）近期最久未用法C）先进先出法D）页面失效频率法6 .与全相联映象相比，组相联映象的优点是 oA）目录表小B）块冲突概率低C）命中率高D）主存利用率高7.流水操作中，遇到数据相关时，采用的解决办法有 oA）用优化编译器检测，通过指令重新排序的办法B）数据重定向技术C）延迟转移技术D）加快和提前形成条件码8 .经多级网络串联来实现全排列网络，只能用 oA）多级立方体网

5、络B）多级PM2I网络C）多级混洗交换网络D）上述任何网络9 .超标量处理机A)在一个时钟周期内分时发射多条指令B)只有一个操作部件C)在一个时钟周期内同时发射多条指令D)只有一个取指部件10. 流水线的技术指标不包括A)响应比B)吞吐率C)加速比D)效率三简要回答(20分，每题5分):1. 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？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，

6、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。RISC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。考试大收集整理2. 若机器共有5级中断，中断响应优先次序为1 -2-3-4 -5,现要求其实际 的中断处理次求序1 45 32。设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位

7、（令“ 0对应于开放，“ 1对应于屏蔽）D1D2D3D4D5D111111D201000D301100D401111D5011013. 某计算机的时钟频率为400MHZ,测试该计算机的程序使用4种类型的指令, 每种指令的数量及所需指令时钟数（CPI）如下表所示，则该计算机指令的平均 时钟数CPI为多少？该计算机的运算速度约为多少 MIPS?齡如（）毎条齡需臧1160000iJb0j2400()44160008CPI=1*16/23+2*3/23+4*2.4/23+8*1.6/23=1.93MIPS=f/(CPI*10A6)=400/1.93=207.254. 若每一条指令都可以分解为取指、分析

8、和执行三步。己知取指时间t取指=4 t，分析时间t分析=3 t，执行时间t执行=5 t。如果按串行方式执行 完100条指令需要 (1200 )多少At。如果按照流水方式执行，执行完100 条指令需要多少 t o押=(4+3+5)*100=1200;t2=3+4+100*5=507三 综合应用题(本大题共3小题，每小题10分，共30分)1.假设某机器共有8条指令(11-18)，使用频度如下表所示：指令使用频度piI10.30I20.10I30.25I40.15I50.05160.04I70.01I80.10要求:构造哈夫曼(Huffman) 树；(2) 列表写出操作码的哈夫曼编码和只有两种码长的

9、扩展操作码；(3) 分别计算使用哈夫曼编码和只有两种码长的扩展操作码的平均码长P161$12IS14B II熾S PiOPM Lio pftifi u110 50wn10020003U0 IDlie3001iB025QL2010>140151003Oil3巧00511104ICOa(60.04111105101117001urn5lieB8010101a11LaG)分别计算使用哈夫曼编码和只有两种码长的扩展操作码的平均码长为:ZFiiiZ =26鼻严=3.02.有一个Cache -主存存储层次，主存共8个块(07) , Cache有4个块(03),采用组相联映象，组内块数为2块，替换算法

10、为LRU算法。(1)画出主存、Cache空间块的映象对应关系示意图；对于如下主存块地址流：0、3、5、7、0、1、3、2、7、0、6、4，画出Cache内各块的实际替换过程图，并计算此期间的Cache命中率He主存、防山空闾垸的哄壽对应关杀言囲(2)对于如下主存块地址述=(k 3、5.7.0. R 3、Z. 7 0、6. 4, jBjitCache 内各 块的实际替换过程图如下：注淒示桂选替换块的块号123456T89ID1112主存块地址0357ij1327064Cache 決000呼伽00*0 *i.:0«0001*42333”3*3*33*777*7*

11、37777*2*66命中情况失失失-B- #>S命 中靠中替Hc=3 123、一个4段流水线，如下图所示:f S3 胡 S4 f其中，段S1和S3的执行时间均为2 t ,段S2和S4的执行时间均为1 t， t =100ns 。(1)分别使用公式和时空图求连续流入 4条指令的实际吞吐率和效率。(2)若瓶颈段S1可使用细分方法改造(S11 , S12执行时间均为1 t)，瓶颈段S3可使用并联方法改造(S31，S32各自的2 t可同时执行)，对改造后的流水线，分别使用公式和时空图求连续流入 4条指令的实际吞吐率和效率 (1) «用公式计算如下：nTP1 =L Atj+(n-1Atj(200+100+200+100)+(4-1) X 2003004X (200+100+200+100>E1 =0.5k E Ah+<n-1)