2023年自考类计算机类(工学类)计算机系统结构2010-2022历年真题选编带答案难题含解析

2023年自考类计算机类(工学类)计算机系统结构2010-2022历年真题选编带答案难题含解析（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题黑钻版(共75题)1.机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么?2.间接二进制n方体网络是一种______A.多级混洗交换网络B.单级立方体网络C.多级全排列网络D.多级立方体网络3.实现软件移植的主要技术有统一高级语言、______、______和仿真。4.简述专用总线的概念并说明专用总线的优点和缺点。5.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?6.时间重叠是指在并行概念中引入______因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套______的各个部分，加快硬件______来赢得速度。7.______的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在______期间进行代码调度和优化的。8.不是脉动阵列结构具有的特点的是______A.结构简单、规整，模块化强B.PE间数据通信距离短、规则C.脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法无关D.脉动阵列中所有PE能同时运算，具有极高的计算并行性9.互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有______、______和循环表示法。10.在运算器内部，浮点减的流水属于______A.处理器级B.元件级流水C.系统级D.部件级流水11.多处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别?12.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______。13.与Cache存储器的等效访问速度无关的选项是______A.Cache的命中率B.辅存的容量C.Cache本身的容量D.Cache本身的速度14.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?15.简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。16.简述超长指令机系统设计的基本原则。17.多处理机操作系统分为三类，分别是______、______和______。18.设有两个向量C和D，各有4个元素，静态双功能流水线上工作。其中，1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为Δt，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实际吞吐率Tp和效率η。19.静态流水线指的是______A.只有一种功能的流水线B.同时只能完成一种功能的多功能流水线C.功能不能改变的流水线D.可同时执行多种功能的流水线20.STARAN网络属于______A.单级立方体网络B.多级立方体网络C.单级PM2I网络D.多级混洗交换网络21.______是I/O设备取得I/O总线后所传输数据的总量；______是数据总线的物理宽度，即一个时钟周期所传输的总信息量。22.流水线的特点是什么?23.简述并行性从计算机系统处理数据的角度划分的四个等级，并各举一例。24.目前，M0由哪项实现，M1用哪项实现，M2至M5大多用哪项实现______A.软件，固件，硬件B.固件，软件，硬件C.硬件，软件，固件D.硬件，固件，软件25.超长指令字结构是将水平型微码和______两者相结合。26.______的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在______期间进行代码调度和优化的。27.简述设计RISC的一般原则。28.根据计算机所用归约方式的不同，分为______和______两类。29.拓扑结构用多级立体网络、二功能交换单元、级控制方式，称这种网络为______A.Omega网络B.交换网络C.间接二进制n方体网络D.数据交换网络30.并发性指两个或多个事件在哪时发生______A.不同时间段B.同一时刻C.不同时刻D.同一时间段31.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。32.在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、______和______。33.虚拟存储器中段式管理虚地址不包含的部分是______A.基号B.段号C.页号D.段内位移34.在计算机系统中，采用高速缓存(Cache)的目的是______A.弥补主存容量不足B.弥补主存速度不足C.降低存储器系统价格D.降低存储器系统容量35.一条流水线连接图如下所示，画出200条指令连续通过该流水线的时空图，并计算该流水线的加速比。(其中Δt=1ns)

36.FORK语句的形式为______，其中______为新进程开始的标号。37.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38.求表达式Z=E+A*B*C/(D+F)的值。有如下程序

G=A*B

H=D+F

I=C/H

J=G*I

Z=E+J

试用FORK、JOIN语句改写成在多处理机上并行执行程序。39.在有Cache的存储系统中，访存操作是如何进行的?40.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。41.在虚拟存储器中，页式存储是把______和______等分成固定大小的页，按页顺序编号。42.传统机器语言机器级，是用______程序来______机器指令。43.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44.多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个______是一致的。45.下列不属于中断系统的功能的是______A.中断请求的保存和清除B.对总线的控制C.优先级的确定D.中断断点及现场的保存46.系列机软件应能够做到______A.向后兼容，力争向前兼容B.向前兼容，并向上兼容C.向前兼容，并向后兼容D.向后兼容，力争向下兼容47.总线按用法可以分为______和______两类。48.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49.简述Tomasulo算法的基本思想。50.间接二进制n方体网络是指______A.多级立方体网络B.单级立方体网络C.多级全排列网络D.多级混洗交换网络51.两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或______相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用程序员是______的。52.采用组相联映像的Cache存储器，可用于地址变换的方法是______A.目录表法B.比较对法C.页表法D.堆栈法53.简述实现指令的重叠，解释必须在计算机组成上满足的要求。54.简述通道的3种类型各适合连接什么类型设备，说明各种类型通道在满负荷时的实际流量与所连接设备的关系。55.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56.从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为存储器操作并行，处理机操作步骤并行，______操作并行和______之间。57.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58.虚拟存储器对______程序员是透明的，对______程序员是不透明的。59.开发并行的途径有哪项资源重复和资源共享______A.多计算机系统B.多道分时C.分布式处理系统D.时间重叠60.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61.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62.在紧耦合多处理机中，对各处理机来说，有______和______两种。63.直接执行微指令的是______。64.多处理机间连接一般有总线、交叉开关、______、______或蠕虫穿洞寻径网络等几种形式。65.对Cache存储器而言，______就是将每个主存块按某种规则装入Cache中。66.流水线由4个功能部件组成，每个功能部件的延迟时间都为Δt，当输入10个数据后，等候5Δt又输入10个数据，如此周期性地工作，求此时流水线的吞吐率，并画出时空关系图。67.并行处理机有16个处理单元，编号为0～15，采用shuffle单级网络互连，与13号处理单元相连的处理单元的编号是______A.15B.11C.9D.768.ILLLIAC-IV阵列处理机中，PE之间所用的互连函数是______A.PM2±0和PM2±3B.Cube0和Cube1C.ShuffleD.PM2±269.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。70.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间?71.评价存储器性能的基本要求是低价格、______和______。72.对多处理机的描述不正确的是______A.两台以上的处理机B.不同的操作系统C.协同求解大而复杂问题D.机间经共享主存或高速通信网络通信73.进行仿真的机器称为______，被仿真的机器称为______。74.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75.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级是下列哪一个选项______A.L5(应用语言)级B.L2(操作系统)级C.L0(微程序)级D.L1(机器语言)级第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：(1)系统有高的性能价格比。

(2)系统的开发周期短。

(3)系统的可扩展性好。

(4)系统的资源利用率高。

(5)用户投资风险小。

(6)用户编程方便。2.参考答案：D[考点]多级立方体网络[解析]多级立方体网络有STARAN网络、间接二进制n方体网络等。3.参考答案：采用系列机

模拟[考点]软件移植[解析]实现软件移植的主要技术有统一高级语言、采用系列机、模拟和仿真。4.参考答案：只连接一对物理部件的总线称专用总线。其优点是多个部件可以同时收/发信息，不争用总线，系统流量高；通信时不用指明源和目的，控制简单；任何总线的失效只会使连于该总线的两个部件不能直接通信，但它们仍可通过其他部件间接通信，因而系统可靠。其缺点是总线数多。5.参考答案：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。6.参考答案：时间

硬件设备

周转[考点]重叠原理[解析]时间重叠是指在并行概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度，其最典型的例子是指令内各操作步骤采用重叠流水。时间重叠基本上不必重复增加硬件设备就可以提高计算机系统的性能价格比。7.参考答案：指令

编译[考点]指令的静态调度[解析]指令的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中，而是在编译期间进行代码调度和优化的。8.参考答案：C[考点]脉冲动阵列结构的特点[解析]脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法密切相关，具有某种专用性，限制了应用范围。9.参考答案：输入输出对应表示法

函数表示法[考点]互连网络应抉择的几个问题[解析]互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有输入/输出对应表示法、函数表示法和循环表示法。10.参考答案：D[考点]流水方式的基本概念[解析]部件级流水是指构成部件内的各个子部件的流水，如运算器内浮点数的加减。11.参考答案：(1)结构灵活性。

(2)程序并行性。

(3)并行任务派生。

(4)进程同步。

(5)资源分配和任务调度。12.参考答案：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。13.参考答案：B[考点]Cache存储器的访问速度[解析]Cache的命中率、Cache本身的速度和容量与Cache存储器的等效访问速度无关。14.参考答案：(1)写回法：CPU只写入Cache，不写入主存，仅当Cache块替换时，才先写回主存后再替换。这种方法要求对每个Cache块增加一个修改位的资源开销。

(2)写直达法：CPU每次写入Cache的同时，也经写直达通路写入主存。这种方法要增加写主存的时间开销。15.参考答案：(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。16.参考答案：(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。17.参考答案：主从型

各自独立型

浮动型[考点]多处理机的操作系统[解析]多处理机操作系统分为三类，分别是主从型、各自独立型和浮动型。18.参考答案：实际吞吐率TP=7/(15Δt)

η=32%[考点]指令流水19.参考答案：B[考点]静态流水线含义[解析]静态流水线是指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流水。动态流水线的各功能段在同一时间内可按不同运算或功能连接。20.参考答案：B[考点]多级立方体网络[解析]多级立方体网络有STARAN网。21.参考答案：数据宽度

数据通路宽度[考点]数据宽度和总线线数[解析]数据宽度为传输数据的总量，而数据通路宽度为数据总线的物理宽度。22.参考答案：(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。23.参考答案：(1)位串字串，只能同时处理一个字的一个位，无并行性，例如，位串行计算机。

(2)位并字串，同时可处理一个字的所有位，例如，简单并行的单处理机。

(3)位片串字并，同时处理多个字的同一位，例如，相联处理机STARAN、MPP等处理机。

(4)全并行，同时处理多个字的全部或部分位组，例如，全并行阵列处理机ILUAC-IV。24.参考答案：D[考点]计算机系统的层次结构[解析]MO由硬件实现，M1用固件实现，M2～M5大多用软件实现。25.参考答案：超标量处理[考点]超长指令字处理机[解析]超长指令字结构是将水平型微码和超标量处理两者相结合。指令字长可达数百位，多个功能部件并发工作，共享大容量寄存器堆。26.参考答案：指令

编译[考点]指令的静态调度[解析]指令的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中，而是在编译期间进行代码调度和优化的。27.参考答案：(1)确定指令系统时，只选择使用频度很高的那些指令，再增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其他功能的指令，大大减少指令条数，使之一般不超过100条。

(2)减少指令系统所用寻址方式种类，一般不超过两种。

(3)让所有的指令都在一个机器周期内完成。

(4)扩大通用寄存器数，一般不少于32个，尽量减少访存，只有存取指令访存。

(5)为提高指令执行速度，大多数指令都用硬联控制实现，少数指令才用微程序实现。

(6)通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。28.参考答案：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。29.参考答案：B[考点]多级立体网络[解析]拓扑结构用多级立体网络、二功能交换单元、级控制方式，称这种网络为交换网络。30.参考答案：D[考点]同时性和并发性[解析]同时性指两个或多个事件在同一时刻发生，并发性指两个或多个事件在同一时间段发生。31.参考答案：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。32.参考答案：循环展开技术

换名技术[考点]开发循环级并行技术[解析]在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、循环展开技术和换名技术。33.参考答案：C[考点]段式管理虚地址的组成[解析]虚拟存储器中段式管理虚地址包含的部分是基号、段号、段内位移。34.参考答案：B[考点]高速缓存Cache[解析]在计算机系统中，采用高速缓存Cache的目的是弥补主存速度不足。35.参考答案：时空图如下所示。顺序执行的时间为t0=6×200=1200ns

采用流水方式执行的时间为t1=3×200+6-1=605ns

加速比S=t0/t1=1200/605=1.98[考点]指令流水36.参考答案：FORK

m,m[考点]并行语言与并行编译[解析]FORK和JOIN语句在不同计算机上有不同的表示形式。FORK语句的形式为FORKm，其中m为开始的新进程标号。37.参考答案：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。38.参考答案：FORK20

10G=A*B

JOIN2

GOTO40

20H=D+F

JOIN2

30I=C/H

JOIN2

40J=G*I

JOIN2

50Z=E+J39.参考答案：有了Cache之后，访存操作的过程是：当CPU要进行存储器访问时，首先察看Cache存储器，如果访问的字在Cache中找到，就从Cache中读取，如果访问的字在Cache中没有找到，就从主存中访问，并且为了使得以后访问同一个字或者相邻的字时能够在Cache中找到，需要把存储器中包含这个字的数据块从主存储器中读出，放入Cache中。40.参考答案：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。41.参考答案：主存空间

程序空间[考点]页式管理[解析]页式存储是把主存空间和程序空间都机械地等分成固定大小的页。42.参考答案：微指令

解释[考点]计算机系统机构层次[解析]传统机器语言机器级，是用微指令程序来解释机器指令。43.参考答案：C[考点]中断的分类[解析]指令执行结果出现异常引起的中断属于程序性中断。44.参考答案：副本数据[考点]多Cache的一致性[解析]多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。45.参考答案：D[考点]中断系统的功能[解析]中断系统的功能包括中断请求的保存和清除、优先级的确定、中断断点及现场的保存、对中断请求的分析和处理以及中断返回等。46.参考答案：A[考点]系列机兼容性[解析]系列机软件必须做到向后兼容，力争向前兼容。向前(后)兼容指的是在某个时期投入市场该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行在它之前(后)投入市场的机器上。47.参考答案：专用

非专用[考点]总线的分类[解析]总线按用法可以分为两类，分别是专用和非专用。48.参考答案：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。49.参考答案：核心思想：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低；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他保留站中去。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)。50.参考答案：A[考点]多级立方体网络[解析]多级立方体网络有STARAN网络和间接二进制n方体网络。两者的差别仅在于控制方式上，STARAN网络采用级控制和部分级控制，而间接二进制n立方体网络用单元控制。51.参考答案：软件与硬件

透明[考点]存储系统定义[解析]两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用程序员是透明的，并且以应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。52.参考答案：A[考点]组相联变换[解析]在全相联的目录表法同样可用于实现组内的全相联。53.参考答案：(1)要解决访存的冲突。解决取指和分析中取操作数的访存冲突。

(2)要解决“分析”与“执行”操作的并行。硬件上应有独立的指令分析部件和指令执行部件。

(3)要解决“分析”与“执行”操作控制上的同步，在硬件上解决控制上的同步。54.参考答案：(1)字节多路通道适合于连接大量的字符类低速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备的流量之和。

(2)数组多路通道适合于连接高速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备中流量最大的那个。

(3)选择通道适合于连接高优先级的高速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备中流量最大的那个。55.参考答案：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。56.参考答案：处理机

作业或程序[考点]计算机并行性[解析]从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级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。57.参考答案：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。58.参考答案：应用，系统[考点]虚拟存储器的应用[解析]虚拟存储器对应用程序员是透明的，对系统程序员是不透明的。59.参考答案：D[考点]开发并行的途径[解析]开发并行的途径主要有3种，分别是时间重叠、资源重复和资源共享。60.参考答案：B[考点]计算机系统的多层次结构[解析]计算机系统结构层次由