2022年临夏现代职业学院计算机应用技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)

2022年临夏现代职业学院计算机应用技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、系列机软件应做到()。A.向前兼容，并向上兼容B.向后兼容，力争向上兼容C.向前兼容，并向下兼容D.向后兼容，力争向下兼容2、在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计3、程序员编写程序时使用的地址是()。A.有效地址B.逻辑地址C.辅存实地址D.主存地址4、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）。A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真5、对系统程序员不透明的应当是()。A.Cache存贮器XB.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存贮器6、若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则（）。A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高7、计算机系统结构不包括()。A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据8、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。9、对系统程序员不透明的应当是（）A.CACHE存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器10、利用时间重叠概念实现并行处理的是()。A.流水处理机B.多处理机C.并行（阵列）处理机D.相联处理机二、判断题11、对概率不等的事件用Huffman编码，其具体编码不唯一，但平均码长肯定是唯一的，且是最短的。（）12、磁盘设备在数据传送时，数据宽度宜采用单字或单宇节。（）13、能做为评价其它置换算法标准的置换算法是RAND。（）14、虚拟存贮器内部地址映象方式的选择，依据于是否有高的主存命中率，而不是高的实页冲突概率。（）15、OPT是STACK型替换算法。（）16、超长指令字（）VLIW）结构是将水平型微码和超标量处理两者相结合。（）17、计算机仿真用微程序解释，计算机模拟用机器语言解释。（）18、快表和主存也构成一个两级层次，一般快表的替换算法为PFF。（）19、条件转移是局部相关。（）20、由于Cache存贮器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache存贮器对应用程序员是透明的，而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。（）三、填空题21、三级存储系统是________、________、磁盘存储器。22、Cache存贮器采用组相联的映象规则是组间________映象，组内各块间________映象。23、一个程序在计算机上运行，花费的CPU时间为CPU的时钟周期乘以该程序所有机器指令使用CPU的时钟周期数，即CPU时间=________×________24、指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要________，也是他们之间互相沟通的一座桥梁。在计算机系统的设计过程中，________的设计是非常关键的，它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。25、段页式虚拟存储器的内部地址映象表机构有________表和________表两部分。26、基准网络的开关控制方式为________采用________法实现单元控制。27、流水线消除速度瓶颈的方法有________和瓶颈子过程多套并联两种。28、数据流机采用________，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则采用________，执行的操作序列取决于对数据的要求，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纳。29、一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，一般可采用________方法或________方法。30、输入输出设备的异步性、实时性、与________三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。四、名词解释31、RAID：32、写更新协议：33、并行性：34、尽早重启动：35、组相联映象：36、流水线的效率：五、简答题37、在标准的栅栏同步中，设单个处理器的通过时间（包括更新计数和释放锁）为C，求N个处理器一起进行一次同步所需要的时间。38、试比较可用于动态互连的总线、交叉开关和多级互连网络的硬件复杂度和带宽。39、地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？40、解决流水线瓶颈问题有哪两种常用方法？41、减少流水线分支延迟的静态方法有哪些？六综合题42、11、根据需要展开下面的循环并进行指令调度，直到没有任何延迟。指令的延迟如表4.4。LOOP: L.D F0,0(R1) MUL.D F0,F0,F2 L.D F4,0(R2) ADD.D F0,F0,F4 S.D F0,0(R2) DSUBI R1,R1,#8 DSUBI R2,R2,#8 BNEZ R1,LOOP43、有些机器实现了专门的锁广播一致性协议，实现上可能使用不同的总线。假设使用写广播协议，重新给出例旋转锁的时间计算。44、在相同的条件下，如果展开7遍循环，求：（1）每遍循环的平均时钟周期；（2）每个时钟周期流出指令数；（3）操作槽（功能部件）的使用效率；（4）如果展开10遍，会出现哪些问题？

参考答案一、选择题1、【答案】B2、【答案】D3、【答案】B4、【答案】B5、【答案】D6、【答案】A7、【答案】A8、【答案】C9、【答案】D10、【答案】A二、判断题11、【答案】对12、【答案】错13、【答案】对14、【答案】错15、【答案】对16、【答案】对17、【答案】对18、【答案】对19、【答案】错20、【答案】错三、填空题21、【答案】高速缓冲存储器主存储器22、【答案】直接全相联23、【答案】CPU时钟周期数，时钟周期24、【答案】分界面指令系统25、【答案】快慢26、【答案】单元控制方式终端标记27、【答案】瓶颈过程再细分28、【答案】数据驱动需求驱动29、【答案】仿真，模拟30、【答案】独立性四、名词解释31、答：廉价磁盘冗余阵列或独立磁盘冗余阵列。32、答：当一个处理器对某数据项进行写入时，它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。33、答：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。只要在时间上相互重叠，就存在并行性。它包括同时性与并发性两种含义。34、答：在请求字没有到达时，CPU处于等待状态。一旦请求字到达，就立即发送给CPU，让等待的CPU尽早重启动，继续执行。35、答：主存中的每一块可以放置到Cache中唯一的一组中任何一个地方（Cache分成若干组，每组由若干块构成）。36、答：即流水线设备的利用率，它是指流水线中的设备实际使用时间与整个运行时间的比值。五、简答题37、答：我们忽略读写锁的时间。N个处理器中的每一个都需要C个时钟周期来锁住与栅栏相关的计数器，修改它的值，然后释放锁。考虑最坏情况，所有N个处理器都要对计数器加锁并修改它的值，由于锁只能顺序访问计数器，在同一时间，只能有一个处理器修改计数器的数据。所以，总共要花NC个时钟周期使得所有的处理器都到达数据栅栏。38、答：总线互连的复杂性最低，成本也是最低。其缺点是每台处理机可用的带宽较窄。交叉开关是最昂贵的，因为其硬件复杂性以n2上升，所以其成本最高。但是交叉开关的带宽和寻径性能最好。当网络的规模较小时，它是一种理想的选择。多级互连网络的复杂度和带宽介于总线和交叉开关之间，是一种折中方案。其主要优点是采用模块化结构，可扩展性较好。不过，其时延随网络级数的增加而上升。另外，由于其硬件复杂度比总线高很多，其成本也不低。39、答：(1)全相联映象。实现查找的机制复杂，代价高，速度慢。Cache空间的利用率较高，块冲突概率较低，因而Cache的失效率也低。（2）直接映象。实现查找的机制简单，速度快。Cache空间的利用率较低，块冲突概率较高，因而Cache的失效率也高。（3）组相联映象。组相联是直接映象和全相联的一种折衷。40、答：细分瓶颈段与重复设置瓶颈段41、答：（1）预测分支失败：沿失败的分支继续处理指令，就好象什么都没发生似的。当确定分支是失败时，说明预测正确，流水线正常流动；当确定分支是成功时，流水线就把在分支指令之后取出的指令转化为空操作，并按分支目标地址重新取指令执行。（2）预测分支成功：当流水线ID段检测到分支指令后，一旦计算出了分支目标地址，就开始从该目标地址取指令执行。（3）延迟分支：主要思想是从逻辑上“延长”分支指令的执行时间。把延迟分支看成是由原来的分支指令和若干个延迟槽构成。不管分支是否成功，都要按顺序执行延迟槽中的指令。3种方法的共同特点：它们对分支的处理方法在程序的执行过程中始终是不变的。它们要么总是预测分支成功，要么总是预测分支失败。六综合题42、解：将循环展开两次，进行指令调度，即可以消除延迟，代码如下：LOOP：L.D F0，0（R1）L.D F10，-8（R1）MUL.D F0，F0，F2MUL.D F10，F10，F2L.D F4，0（R2）L.D F14，-8（R2）ADD.D F0，F0，F4ADD.D F10，F10，F14DSUBI R1，R1，16S.D 0（R2），F0DSUBI R2，R2，16BNEZ R1，LOOPS.D 8（R2），F1043、解：当实现了专门的锁广播一致性协议后，每当一把锁被释放的时候，和锁相关的值将被广播到所有处理器，这意味着在处理器对锁变量进行读操作的时候，未命中的情况永远不会发生。假定每个Cache都有一个数据块保留锁变量的初值。通过下表可以知道，10次上锁/释放锁的平均时间是550个时钟周期，总时间是5500个时钟周期。事件持续时间所有处理器都读（命中）锁0释放锁的处理器进行写（不命中）广播100读（命中）锁（处理器认为锁是空闲的）0一个处理器进行写交换广播，同时还有9个写广播1000一个处理器得到并释放锁的总时间110044、解：展开7遍循环访存指令1访存指令2浮点指令1浮点指令2整数/转移指令L.DF0,0（R1）L.DF6,-8（R1）L.DF10,-16（R1）L.DF14,-24（R1）L.DF18,-32（R1）L.DF22,-40（R1）ADD.DF4,F0,F2ADD.DF8,F6,F2L.DF26,-48（R1）ADD.DF12,F10,F2ADD.DF16,F14,F2ADD.DF20,F18,F2ADD.DF24