2023年自考类计算机类(工学类)计算机系统结构历年真题荟萃带答案难题附详解荟萃

2023年自考类计算机类(工学类)计算机系统结构历年真题荟萃带答案难题附详解（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题黑钻版(共60题)1.从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是______A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现2.从计算机系统中处理数据的角度来讲，并行性等级从低到高分别是______、位并字串、______和全并行。3.只能应用在结构相同或相似的机器之间的汇编程序的软件移植技术是______A.统一高级语言B.模拟C.仿真D.系列机4.下列不属于三种数据相关的选项是______A.先读后写相关B.转子程序指令相关C.先写后读相关D.写写相关5.实现一维数组步距为2i的无传输，只要存储器模数m与变址跳距______，存储器访问就能够无冲突地进行。6.简述如果要设计一套超长指令机系统，必须遵循的主要准则。7.非线性流水线调度任务时要找出一个最小的一______，按照周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的______和效率最高。8.简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。9.在全局性相关处理中，用软件方法进行静态指令调度的技术是______A.使用猜测法B.加快和提前形成条件码C.采取延迟转移D.加快段循环程序的处理10.处理机操作步骤并行的典型例子是______A.阵列处理机B.并行存储器系统和相联处理机C.流水线处理机D.多处理机11.下列哪个选项不属于计算机组成的范畴______A.功能部件的并行度B.器件的集成度和速度C.缓冲和排队技术D.控制机构的组成方式12.中断分为几类?并解释为什么要中断分类。(以IBM370为例说明)13.将计算机系统中某一功能的处理速度提高到原来的50倍，该功能的处理时间仅占整个系统运行时间的20%，则采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高多少?14.控制方式对各个交换开关进行控制的方式，分别是级控制、______和______。15.流水线的特点是什么?16.解释一条指令的微操作可归并成______、______和______三个部分。17.SIMD是指______A.单指令流单数据流B.单指令流多数据流C.多指令流单数据流D.多指令流多数据流18.流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占______之比，也称流水线设备的______。19.区别不同指令集结构的主要因素是什么?根据这个主要因素可将指令集结构分为哪三类?20.根据计算机所用归约方式的不同，分为______和______两类。21.按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于哪种机器语言______A.传统机器语言机器B.操作系统机器C.汇编语言机器D.高级语言机器22.阵列处理机与流水线处理机相比，其特点是______A.并发性B.时间重叠C.资源不重复D.靠增大处理单元数来提高速度23.按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能连接流水，可把流水线分为______流水线和______流水线。24.松耦合多处理机可以有______型和______型两种构形。25.简述超长指令机系统设计的基本原则。26.以下能够直接执行微指令的是______A.汇编程序B.编译程序C.硬件D.固件27.总线控制的优先次序的确定可以有______、______、______三种不同的方式，也可以是它们的结合。28.当浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8时，可表示的规格化最大尾数为______A.255/256B.15/16C.1/2D.1/25629.简单分析归约机和数据流机的异同。30.多处理机的机间互连一般采用总线、______、______多端口存储器或开关枢纽结构等形式。31.根据通道数据传输期中信息传输方式划分的不同，可分为______、______和选择三类通道。32.为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出______A.瓶颈B.任务数C.结果数D.以上三个都不是33.单级互连网络有三种，分别是______、______和______单级网络。34.通过并行性等级划分，流水线处理机属于______A.处理器操作并行B.指令、任务、作业并行C.存储器操作并行D.处理器操作步骤并行35.某档机器编制的软件，没有经过修改就能运行于比它高档的机器，属于______A.向前兼容B.向下兼容C.向上兼容D.向后兼容36.某机8条指令的使用频度为0.12、0.08、0.11、0.14、0.15、015、0.12、0.13，求出哈夫曼码的平均码长，并画出哈夫曼树图。37.按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路?38.RISC存在不足，表现在哪些方面?39.简述设计RISC结构的重叠寄存器窗口技术。40.计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，不包括______A.主存速度B.控制流的组成C.机器级内部的数据流D.逻辑设计41.器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响?42.______指的是指令按某种方式寻找到所需的操作数或信息。43.如果能顺利流水，最关键的是______A.一条指令分为几个过程段B.只处理一个结果C.要有相关发生D.各过程段时间要尽量相等44.从流水线各功能段之间是否有反馈回路来判断，可以把流水线分为______A.线性流水线和非线性流水线B.静态流水线和动态流水线C.单功能流水线和多功能流水线D.标量流水机和向量流水机45.总线按在系统中的位置分为芯片集、______和______。46.并行性有哪些不同的等级?47.确定指令系统中是否要设乘法指令属于______，乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于______。48.定时器中断属于下列哪一种中断______A.程序性中断B.访管中断C.外部中断D.输入/输出中断49.数据宽度是指I/O设备取得______后所传送数据的总量；数据通路宽度是______的物理宽度。50.多处理机操作系统有哪三种类型?各适合于哪类机器?51.RISC采用重叠寄存器窗口技术，可以减少______A.绝大多数指令的执行时间B.目标程序的指令条数C.程序调用引起的访存次数D.CPU访存的访问周期52.简述带标志符数据表示方法，其优点是什么?53.下列哪个算法是选择最早装入内存的页作为被替换的页______A.FIFOB.LRUC.OPTD.FILO54.简述器件的发展对系统结构和组成的影响。55.简述超长指令机系统设计的基本原则。56.指令执行结果出现异常引起的中断属于______A.I/O中断B.机器校验中断C.程序性中断D.外中断57.CPU写Cache时，会发生Cache与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法?各需要增加什么开销?58.应用程序语言经______成高级语言程序。59.简述Tomasulo算法的基本思想。60.下图所示的时空图对应的处理机为______

A.标量处理机B.超标量处理机C.超流水处理机D.超标量超流水线处理机第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：C[考点]透明性[解析]对机器语言程序员来说，看到编程要用到的硬件组织就已足够。2.参考答案：位字符串

位片串字并[考点]并行性的含义与级别[解析]从计算机系统中处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可以分为四级，分别是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。3.参考答案：D[考点]实现软件移植的技术[解析]只能应用在结构相同或相似的机器之间的汇编程序的软件移植技术是系列机。4.参考答案：B[考点]数据相关[解析]三种数据相关：先读后写相关、先写后读相关、写写相关。5.参考答案：互质[考点]并行存储器的无冲突访问[解析]并行存储器的分体数m应取成质数，才能较好地避免存储器访问的冲突。只要变址跳距与m互质，存储器访问就总能无冲突地进行。6.参考答案：如果要设计一套超长指令机系统，则必须遵循的主要准则是：

(1)单一的控制器，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令。

(2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件。

(3)含有大量的数据通路和功能部件，由于编译在编译时间已考查可能出现的数据相关，故控制硬件较简单。

(4)在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。7.参考答案：循环周期

吞吐率[考点]非线性流水线调度[解析]非线性流水线调度任务时要找出一个最小的循环周期，按照周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高。8.参考答案：(1)时间重叠：引入时间因素，是让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。

(2)资源重复，是引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能。

(3)资源共享，是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源，来提高其利用率，相应也就提高了系统的性能。9.参考答案：C[考点]全局性相关的处理[解析]采取延迟转移是用软件方法进行静态指令调度的技术，不必增加硬件，让成功转移总是延迟到这一条或多条指令执行之后。10.参考答案：C[考点]流水线的主要性能[解析]流水线处理机是处理机操作步骤并行的典型例子。11.参考答案：B[考点]计算机组成[解析]器件的集成度和速度属于计算机实现。12.参考答案：IBM370将中断分成六类，它们是机器校验、管理程序调用、程序性、外部、输入/输出、重新启动。为处理一个中断请求，要调出相应的中断处理程序，如果中断源数量少，则可用中断系统硬件直接形成相应中断服务程序入口。但对大中型多用途机器，中断源数目很多，若为每个中断源单独形成入口，不仅硬件实现难，代价大，而且在中断处理上没有必要。因为不少中断源性质比较接近，可归成几类，这样可以对每类给定一个中断服务程序入口，再由软件分支转入相应中断处理部分，这样可以大大简化中断处理程序入口地址形成硬件。13.参考答案：由题可知，可改进比例fnew=20%=0.2，部件加速比rnew=50。根据Amdahl定律可知：总加速比Sp=1/((1-fnew)+fnew/rnew)=1/[(1-0.2)+0.2/50]=1.24采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高到原来的1.24倍。[考点]哈夫曼压缩原理14.参考答案：单元控制

部分级控制[考点]基本的多级互连网络[解析]控制方式对各个交换开关进行控制的方式，分别是级控制、单元控制、部分级控制。

(1)级控制：同一级的所有开关只用一个控制信号控制，同时只能处于同一种状态。

(2)单元控制：每一个开关都由自己独立的控制信号控制，可各自处于不同的状态。

(3)部分级控制：第i级的所有开关分别用i+1个信号控制，i介于0和n-1之间，n为级数。15.参考答案：(1)流水线处理的任务必须是连续的。

(2)流水线中子任务应有一个专门的部件来实现。

(3)在流水线的功能部件之后，需要有一个用于保存本功能段执行结果的缓冲寄存器。

(4)流水线中各功能段执行时间应尽量相等。

(5)流水线需要有装入时间和排空时间。16.参考答案：取指令

分析

执行[考点]存储体系[解析]解释一条机器指令的微操作可归并成取指令、分析和执行三个部分。17.参考答案：B[考点]计算机系统的分类[解析]计算机系统分成单指令流单数据流SISD、单指令流多数据流SIMD、多指令流单数据流MISD和多指令流多数据流MIMD四大类。18.参考答案：整个运行时间

时间利用率[考点]流水线的效率[解析]流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占整个运行时间之比，也称流水线设备的时间利用率。19.参考答案：区别不同指令集结构的主要因素是CPU中用来存储操作数的存储单元。据此可将指令系统结构分为堆栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。20.参考答案：串归约机

图归约机[考点]归约机[解析]根据计算机内部对函数表达式所用存储方式的不同，将规约方式分成串规约和图规约。21.参考答案：A[考点]计算机系统的层次结构[解析]具体的计算机系统，其层次数的多少可以有所不同，可分为微程序机器、传统机器语言机器、操作系统机器、汇编语言机器、高级语言机器和应用语言机器。而算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于传统机器语言机器。22.参考答案：D[考点]阵列处理机的特点[解析]阵列处理机利用的是资源重复、并行性中的同时性，调高速度主要是靠增大处理单元数。23.参考答案：静态，动态[考点]多功能流水线的分类[解析]按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能连接流水，可把流水线分为静态流水线和动态流水线。24.参考答案：非层次，层次[考点]松耦合多处理机的结构[解析]松耦合多处理机可以有非层次型和层次型两种构形。25.参考答案：(1)设立单一的控制流，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令。

(2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件。

(3)含有大量的数据流通路和功能部件，由于编译器在编译时间已考虑可能出现的数据相关，故控制硬件简单。

(4)在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。26.参考答案：C[考点]计算机系统的层次结构[解析]第0级中，微指令由硬件直接执行。27.参考答案：串行链接

定时查询

独立请求[考点]总线的控制方式[解析]优先次序的确定可以有串行链接、定时查询、独立请求三种不同的方式，也可以是它们的结合。28.参考答案：A[考点]浮点数尾数基值的选择29.参考答案：归约机和数据流机一样都是基于数据流的计算机模型，只是其采用的驱动方式不同。数据流机是采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则是需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归约。30.参考答案：环形互连

交叉开关[考点]多处理机的机间互连形式[解析]多处理机的机间互连一般采用总线、环形互连、交叉开关多端口存储器或开关枢纽结构等形式。31.参考答案：字节多路

数组多路[考点]通道处理机的工作原理和流量设计[解析]根据通道数据传输期中信息传输方式不同，可分为字节多路、数组多路和选择三类。32.参考答案：A[考点]标量流水线的主要性能[解析]为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出瓶颈，然后没法消除此瓶颈。33.参考答案：立方体

PM2I

混洗交换[考点]基本的单级互连网络[解析]三种单级互连网络有立方体、PM2I和混洗交换单级网络。34.参考答案：D[考点]并行性的等级划分[解析]处理器操作步骤并行典型的例子是流水线处理机。35.参考答案：C[考点]软件向前、向后、向下、向上兼容的定义[解析]向上(下)兼容指的是按某档机器编制的软件，不加修改就能运行于比它高(低)档的机器上。向前(后)兼容指的是在按某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行于在它之前(后)投入市场的机器上。36.参考答案：哈夫曼算法结构造出哈夫曼树如下图。

所以哈夫曼编码的操作码平均码长是37.参考答案：按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统的思路有：

(1)通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进。

(2)如何增设专用操作系统的新指令。

(3)把操作系统中频繁使用的、对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现。

(4)发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。38.参考答案：(1)当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)。

(2)而对出现概率较低的，允许用较长的位数(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的缩短。39.参考答案：为减少访存，尽量让指令的操作在寄存器之间进行，以提高执行速度，缩短指令周期，简化寻址方式和指令格式；为更简单、有效地支持高级语言中大量出现的过程调用，减少过程调用中为保存主调过程现场，建立被调过程新现场，以及返回时恢复主调过程现场等所需的辅助操作；也为了能更简单、更直接地实现过程间的参数传递，大多数RISC计算机的CPU中都设有大量寄存器，让每个过程使用一个有限量的寄存器窗口，并让各过程的寄存器窗口部分重叠。40.参考答案：A[考点]计算机组成的概念[解析]计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计。41.参考答案：(1)由逻辑化简改成着眼于采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩短设计周期，提高系统效能，尽量采用存储逻辑和通用器件。

(2)由全硬设计改成采用微汇编、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化设计。42.参考答案：寻址方式[考点]指令的寻址方式[解析]寻址方式指的是指令按某种方式寻找到所需的操作数或信息。43.参考答案：A[考点]流水的基本概念[解析]流水是把一条指令分为多个子过程。它与重叠的区别是把一条指令分解的子过程数量不同。44.参考答案：A[考点]流水线的分类方法[解析]从流水线中各功能段之间是否有反馈回路的角度，可以把流水线分为线性流水线和非线性流水线。45.参考答案：板级

系统级[考点]总线的分类[解析]总线按在系统中的位置分芯片级(CPU芯片内的总线)、板级(连接插件板内的各个组件，也称局部总线或内部总线)和系统级(系统间或主机与I/O接口或设备之间的总线)等三级。46.参考答案：(1)从计算机系统中执行程序的角度看，并行性等级由低到高，分别是指令内各微操作之间的并行，多条指令之间的并行，多个任务或进程之间的并行以及多个作业或程序之间的并行等。

(2)从计算机系统处理数据的角度看，并行性等级由低到高，分别是位串字串(串行单处理机，无并行性)、位并字串(传统并行单处理机)、位片串字并和全并行等。

(3)从计算机信息加工步骤和阶段的角度看，并行性等级又有存储器操作并行(并行存储器、相联处理机)，处理器操作步骤并行(流水线处理机)，处理器操作并行(阵列处理机)，指令、任务、作业间的全面并行(多处理机、分布处理系统、计算机网络)等。47.参考答案：计算机系统结构

计算机组成[考点]计算机系统结构的概念[解析]确定指令系统中是否要设乘法指令属于计算机系统结构，乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于计算机组成，乘法器和加法一移位器的物理实现属于计算机实现。48.参考答案：C[考点]中断分类[解析]外部中断来自计算机外部，它包括各种定时器中断、外部信号中断及中断键中断，外部信息号中断主要用于其他计算机和系统的联系。49.参考答案：I/O总线，数据总线[考点]数据宽度[解析]数据宽度是指I/O设备取得I/O总线后所传送数据的总量；数据通路宽度是数据总线的物理宽度。50.参考答案：多处理机操作系统有主从型、各自独立型和浮动型三种。

(1)主从型适合于工作负荷固定，且从处理机能力明显低于主处理机，或由功能差别很大的处理机组成的异构型多处理机。

(2)独立型适合于松耦合多处理机。

(3)浮动型适合于紧耦合多处理机，特别是由公用主存和I/O子系统的多个相同处理机组成的同构形多处理机。51.参考答案：C[考点]RISC结构采用的基本技术[解析]在CPU中设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口。为减少访存，尽量让指令的操作在寄存器之间进行，以提高执行速度，缩短指令周期，简化寻址方式和指令格式。52.参考答案：带标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。标志符由编译程序建立，对高级语言源程序应设计成透明的。其优点是：

(1)可以简化指令系统和程序设计的难度。

(2)简化编译程序，提高编译效率。

(3)便于实现数据类型的一致性校验。

(4)能由硬件自动完成对数据的类型转换，缩短解题的时间。

(5)支持数据库系统要求其实现与数据类型无关的要求。

(6)为软件调试和应用软件的开发提供了一定的支持。53.参考答案：A[考点]页面替换算法[解析]FIFO指的是先进先出