2024年大学试题(计算机科学)-计算机体系结构笔试考试历年高频考点试题摘选含答案

2024年大学试题(计算机科学)-计算机体系结构笔试考试历年高频考点试题摘选含答案第1卷一.参考题库(共75题)1.假定某计算机字长16位，CPU内部结构如图所示，CPU和存储器之间采用同步方式通信，按字编址。采用定长指令字格式，指令由两个字组成，第一个字指明操作码和寻址方式，第二个字包含立即数Imm16。若一次存储访问所花时间为2个CPU时钟周期，每次存储访问存取一个字，取指令阶段第二次访存将Imm16取到MDR中，请写出下列指令在指令执行阶段的控制信号序列，并说明需要几个时钟周期。将立即数Imm16加到寄存器R1中，此时，Imm16为立即操作数。即：R[R1]←R[R1]+Imm162.基本DLX流水线中，假设分支指令需要4个时钟周期，其它指令需要5个时钟周期，分支指令占总指令数的12%，问CPI=（），若把ALU指令的写回提前到MEM段，ALU指令占总指令数的44%，则PI=（）。3.多处理机的存储器体系结构分为（）和（）存储器体系结构两种。4.假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。若新CPU是一个20级流水线处理器，执行上述同样的程序，理想情况下，它比非流水线处理器快多少？5.简述由中间开始的设计方法？6.并行计算的应用分类？7.并行（阵列）处理机主要实现的是（）A、作业级并行B、任务级并行C、指令操作级并行D、指令内操作步骤并行8.微程序设计技术是利用（）方法设计（）的一门技术。9.下列几种情况所能表示的数的范围是什么？  （1）16位无符号整数 （2）16位原码定点小数 （3）16位补码定点小数 （4）16位补码定点整数  （5）下述格式的浮点数（基数为2，移码的偏置常数为128）10.CPU能直接访问（）和（）但不能直接访问磁盘和光盘。11.拓扑结构用多级立方体网络，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12.DLX处理器中共有（）个通用寄存器（GPRS），DLX提供了寄存器寻址、（）、（）和寄存器间接寻址。13.流水CPU中的主要问题是（）相关、（）相关和（）相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。14.简述CISC和RISC结构各自的优缺点。15.存储层次设计要解决的四个问题指什么？16.程序在向量计算机上运行，不会出现数据相关和结构相关。17.通常根据CPU内部状态，可以将指令集结构分为（）、（）和（）三种类型。18.为什么流水线设计者有时会允许结构相关的存在？19.一个计算机系统中的总线，大致分为哪几类？20.中断嵌套时，在处理某级中断中的某个中断请求过程中是不能被同级的其他中断请求所中断的。21.Cache串行查找算法22.计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。23.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用（）。A、通用寄存器B、堆栈C、存储器D、外存24.评价多处理器系统通信机制性能的三个方面是什么？25.反映存储外设可靠性能的参数有哪些？26.计算机体系结构设计这不必关心指令集具体实现。27.执行时间不是唯一的性能指标，但它是最普遍的性能表示形式。28.根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？29.对汇编语言程序员透明的是（）A、I/O方式中的DMA访问方式B、浮点数据表示C、访问方式保护30.在指令系统设计中，表示寻址方式有（）和（）两种方法。31.循环展开和指令调度时要注意使用（），尽可能减少循环控制中的（）指令和（）指令。32.实际上，软件和硬件在（）上是等效的。由软件实现的功能在原理上可以由硬件/固件实现；由硬件实现的功能在原理上也可以由软件采用（）的方法来实现。33.衡量总线性能的重要指标是（），它定义为总线本身所能达到的最高（）.34.假定数组元素在主存按从左到右的下标顺序存放。试改变下列函数中循环的顺序，使得其数组元素的访问与排列顺序一致，并说明为什么修改后的程序比原来的程序执行时间短。35.平均每条指令的执行周期数（CPI）与程序无关。36.根据CPU性能公式，程序的执行时间等于（）、（）及（）三者的乘积。37.总线的一次信息传送过程大致分为那几个阶段？38.存储器越靠近CPU，则CPU对它的访问频度越（），这是通过（）原理来完成的。39.在指令集结构的功能设计中，所有的指令集一般都会对（）、（）和控制类型的操作提供指令。40.0~7共8个处理单元经Cube2+Cube0互连，第7号处理单元将连至第（）号处理单元。41.始终只让第K+1条指令的“分析”与第K条指令的“执行”在时间上重叠的方式称为（）。42.若某计算机有5级中断，中断响应优先级为1>2>3>4>5，而中断处理优先级为1>4>5>2>3。若在运行主程序时，同时出现第2、4级中断请求，而在处理第2级中断过程中，又同时出现1、3、5级中断请求，试画出此程序运行过程示意图。43.说明计数器定时查询工作原理。44.在寻址技术中，通过统计得出，（）寻址方式和（）寻址方式的使用频率十分高。45.从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，其中，第2级是（），第3级是（）。46.举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。47.指令集结构设计中表示寻址方式的主要方法有哪些？简述这些方法的优缺点。48.IBM360/91对指令中断的处理方法是（）。A、不精确断点法B、精确断点法C、指令复执法D、对流水线重新调度49.假定一个32位微处理器的外部处理器总线的宽度为16位，总线时钟频率为40MHz，假定一个总线事务的最短周期是4个总线时钟周期，该处理器的最大数据传输率是多少？如果将外部总线的数据线宽度扩展为32位，那么该处理器的最大数据传输率提高到多少？这种措施与加倍外部总线时钟频率的措施相比，哪种更好？50.如果通道极限流量满足不了设备对通道要求的流量，只需设置一定容量的缓冲器，就不会丢失信息。51.设计RISC机器的一般原则及可采用的基本技术有哪些？52.存储器的技术指标有（）、（）、（）。速度指标还可以用（）来表示。53.多端口存储器适合于连接（）。A、机数可变的多处理机B、机数很多的多处理机C、紧耦合多处理机D、松耦合多处理机54.在多处理机中，两个程序段的变量x和y之间，为了交换数据，程序段1中有x=y，程序段2中有y=x，则这两个程序段可以顺序串行和交换串行，也可以并行执行，不必采取专门的同步措施。55.从当前的计算机技术观点来看，CICS结构有什么缺点？56.写合并是提高写缓冲利用率的技术。57.多媒体CPU是带有（）技术的处理器，它是一种（）技术，特别适合于（）处理。58.机器功能的软件和硬件实现在逻辑上是等效的，但性能价格比是不等效的。59.平均码长最短的编码是（）A、定长编码B、哈夫曼编码C、扩展编码D、需要根据编码使用的频度计算平均码长后确定60.DLX指令可以分为4种类型，即LOAD和STORE操作、（）、分支和跳转操作和（）。61.流水CPU中的主要问题是（）相关，（）相关和（）相关；为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。62.不同机器有不同的（），RISC指令系统是（）指令系统的改进。63.假定在一个程序中定义了变量x、y和i，其中，x和y是float型变量（用IEEE754单精度浮点数表示），i是16位short型变量（用补码表示）。程序执行到某一时刻，x=–0.125、y=7.5、i=100，它们都被写到了主存（按字节编址），其地址分别是100，108和112。请分别画出在大端机器和小端机器上变量x、y和i在内存的存放位置。64.按IEEE754标准，一个浮点数由（）、（）、（）三个域组成。65.集成电路的基本制造工艺是：首先是对圆柱形的单晶硅进行（），生产大片的（），并在其上制造出大量电路单元。66.对计算机系统成本产生影响的主要因素有哪些？67.已知x=10，y=–6，采用6位机器数表示。请按如下要求计算，并把结果还原成真值。用原码一位乘法计算[x×y]原。68.软件技术两个最重要的发展趋势是什么？69.软硬功能分配时，提高软件功能的比例会提高系统灵活性，也会提高解题速度。70.两级cache的应使第一级Cache容量（），速度（），使第二级Cache容量（）。71.评价第二级Cache时，应使用局部失效率这个指标。72.用单级网循环表示Cube0立方体单级网为（）。A、（01）（23）（45）（67）B、（02）（13）（46）（57）C、（04）（15）（26）（37）D、（06）（24）（13）（57）73.从计算机执行程序的并行性看，由低到高的并行性等级可分为（）、指令之间、任务或进程间和程序间四级。74.CPU的组织在一定程度上会影响CPU所能达到的频率。75.在通用寄存器型指令集结构中，一般利用寻址方式指明指令中的操作数是一个常数、（）或者是（）。第2卷一.参考题库(共75题)1.Cache中的写缓冲器导致对存储器访问的复杂化，在处理读失效时，针对这个问题的解决方法是什么？2.什么是寻址方式？计算机系统为什么需要采用多种寻址方式？3.公元2000年，计算机的浮点运算速度达到每秒（）亿次，我国的（）计算机达到（）亿次，成为（）之后的国际上第三个拥有高速计算机的国家。4.形成指令地址的方式，称为（）方式，有（）寻址和（）寻址两种，使用（）来跟踪。5.减小容量失效方法是（）。6.在寻址技术中，通过统计得出，偏移寻址方式和立即值寻址方式的使用频率十分高。如果要在一种指令集结构中设置偏移寻址方式，那么首先必须知道（）。和偏移寻址方式一样，立即值寻址方式需要确定（）7.DLX的数据类型中，提供了（）和（）数据类型。8.Cache存储器写操作时，只写入Cache，仅当需要块替换时，才将其写回主存，称这种修改主存块内容的方法为（）法。9.存储层次要解决的4个问题是（）。10.计算题：计算机执行某测试程序，其中含有大量浮点数据的处理操作，为提高性能可以采用两种方案，一是采用硬件实现浮点数平方根（FPSQR）的操作，可以使操作的速度提高20倍；另一种方案是提高所有浮点数据操作（FP）的速度，使其加快3倍。同时已知FPSQR操作的额时间占整个测试程序执行时间的25%，而FP操作占整个执行时间的60%，求出两种情况下的加速比，哪种方案更好些？11.定采用独立编址方式对I/O端口进行编号，那么，必须为处理器设计哪些指令来专门用于进行I/O端口的访问？连接处理器的总线必须提供哪些控制信号来表明访问的是I/O空间？12.基本DLX流水线中，IF与Mem两个阶段都要访问存储器，怎样避免访存冲突？13.影响虚拟存储器命中率的因素有哪些？它们是如何影响的？14.增加Cache块大小一定会降低失效率吗？15.I/O系统用通道处理机还是外围处理机，对计算机系统结构是透明的。16.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、（）、（）和（）。17.假定某编译器对某段高级语言程序编译生成两种不同的指令序列S1和S2，在时钟频率为500MHz的机器M上运行，目标指令序列中用到的指令类型有A、B、C和D四类。四类指令在M上的CPI和两个指令序列所用的各类指令条数如下表所示。 请问：S1和S2各有多少条指令？CPI各为多少？所含的时钟周期数各为多少？执行时间各为多少？18.假定有两个用来存储10TB数据的RAID系统。系统A使用RAID1技术，系统B使用RAID5技术。那个系统更可靠？为什么？19.计算机系统结构设计和分析中最经常使用的三条基本原则是什么？20.按照故障出现的周期，将故障分为哪几种？21.什么是指令的重叠解释方式？重叠解释方式有哪三种？22.基本DLX流水线中，Load指令在MEM段的处理动作可表示为（）←Mem[EX/MEM.ALUOutput]；23.用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。24.当流水线中数据和指令存在同一存储器中时，访存指令会引起存储器访问冲突，这种冲突是因为（）相关引起的。25.计算机系统的设计者需要掌握技术的发展，尤其要注意实现技术日新月异的变化，其中有4种实现技术的变化发展极快，它们是逻辑电路、半导体DRAM、（）和（）技术。26.指令集格式的设计就是要确定操作码字段和（）的大小及其组合形式，以及（）的编码方法。27.寻址方式的表示在指令集格式设计中有着极其重要的地位。通常，在指令中有两种表示寻址方式的方法。一种是（）；另一种是（）。28.什么是透明性？如何理解体系结构的概念？29.DLX流水线寄存器的作用是什么？30.并行处理计算机结构通常包括（）、（）和（）三种形式。31.通过对方格中每个点设置相应的CMYK值就可以将方格图上相应的颜色。以下三个程序段都可实现对一个8×8的方格中图上黄色的功能。假设cache的数据区大小为512B，采用直接映射，块大小为32B，存储器按字节编址，sizeof（int）=4。编译时变量i和j分配在寄存器中，数组square按行优先方式存放在000008C0H开始的连续区域中，主存地址为32位。对三个程序段A、B、C中数组访问的时间局部性和空间局部性进行分析比较。32.试分析冯·诺依曼模型对编程概念的影响。33.数组多路通道宜于连接多台（）速设备，通道“数据宽度”为（）。34.Amdahl定律中“部件加速比”指可改进部分改进以后性能的提高。35.8位二进制补码所能表示的十进制整数范围是（）至（），前者的二进制补码表示为（），后者的二进制补码表示为（）。36.对计算机发展非常关键的实现技术有哪些？37.何谓“总线仲裁”？一般采用何种策略进行仲裁，简要说明它们的应用环境。38.SPEC2000测试程序组件中包括哪几个测试程序组件？39.Load/Store型机器体系结构设计一定要遵循指令集结构的规整性要求。40.流水线的额外开销对其性能也有较大影响。流水线的额外开销包括（）和（）。这些额外开销加长了流水线的时钟周期时间。41.微程序控制器容量为1024×48位，微程序可在整个控存内实现转移，反映所有指令执行状态转换的有限状态机中有4个分支点，微指令采用水平格式，微地址由专门的下地址字段确定。请设计微指令的格式，说明各字段有多少位？为什么？42.现代计算机中，流水线按处理级别可分为三级：操作部件级、指令级和（）。43.与流水线最大吞吐率高低有关的是（）。A、各个子过程的时间B、最快子过程的时间C、最慢子过程的时间D、最后子过程的时间44.与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（）。A、页地址流B、页面调度策略C、主存的容量D、辅存的容量45.实现下列各数的转换。（25.8125）10=（？）2=（？）8=（？）1646.Cache对系统程序员透明47.汇编语言源程序变成机器语言目标程序是经（）来实现的。A、编译程序解释B、汇编程序解释C、编译程序翻译D、汇编程序翻译48.写调块策略是用于写操作失效时的策略。49.什么是系列机？它的出现较好地解决了什么矛盾？50.通道分为（）通道、（）通道和（）通道三种类型。51.通道分为哪三种类型？它们分别适合为那种外围设备服务？（试比较三种通道的优缺点及适用场合。）52.若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？53.对于多周期MIPS处理器，假定将访问数据的过程分成两个时钟周期可使时钟频率从4.8GHz提高到5.6GHz，但会使得lw和sw指令增加时钟周期数。已知基准程序CPUint2000中各类指令的频率为：Load：25%，Store：10%，Branch：11%，Jump：2%，ALU：52%。以基准程序CPUint2000为标准计算时钟频率提高后处理器的性能提高了多少？若将取指令过程再分成两个时钟周期，则可进一步使时钟频率提高到6.4GHz，此时，时钟频率的提高是否也能带来处理器性能的提高？为什么？54.在MIPS的指令流水线中，可能发生的冲突有（）A、同一条指令的读操作与写操作之间的写后读冲突。B、先流入的指令的写操作与后流入的指令的读操作之间的写后读冲突C、后流入的指令的写操作与先流入的指令的读操作之间的读后写冲突D、两条指令的写操作之间的写后写冲突55.传统的冯∙诺依曼计算机以（）为中心。56.实现下列各数的转换。（101101.011）2=（？）10=（？）8=（？）16=（？）842157.简述冯诺依曼机型的主要特征？58.可按照如下4种操作来区分控制流程的各种改变情况，即（）、跳转、过程调用和（）。59.虚拟存储器指的是（）层次，它给用户提供了一个比实际（）空间大的多（）空间。60.直接执行微指令的是（）A、汇编程序B、编译程序C、硬件D、微指令程序61.IBM360/91属于（）。A、向量流水机B、标量流水机C、阵列流水机D、并行流水机62.假设数据通路中各主要功能单元的操作时间为：存储单元：200ps；ALU和加法器：100ps；寄存器堆读口或写口：50ps。程序中指令的组成比例为：取数25%、存数10%、ALU52%、分支11%、跳转2%。假设时钟周期取存储器存取时间的一半，MUX、控制单元、PC、扩展器和传输线路等的延迟都忽略不计，则下面的实现方式中，哪个更快？快多少？ （1）单周期方式：每条指令在一个固定长度的时钟周期内完成； （2）多周期方式：每类指令时钟数：取数-7，存数-6，ALU-5，分支-4，跳转-4； （3）流水线方式：取指1、取指2、取数/译码、执行、存取1、存取2、写回7段流水线；没有结构冒险；数据冒险采用“转发”技术处理；load指令与后续各指令之间存在依赖关系的概率分别1/2、1/4、1/8、…；分支延迟损失时间片为2，预测准确率为75%；不考虑异常、中断和访问失效引起的流水线冒险。63.对于采用组相联映像、LRU替换算法的cache存储器来说，不影响cache命中率的是（）A、增加cache中的块数B、增大组的大小C、增大主存容量D、增大块的大小64.按照流水的级别来对流水线进行分类，可分为（）、（）和处理机间流水线。65.最能确保提高虚拟存贮器访主存的命中率的改进途径是（）。A、增大辅存容量B、采用FIFO替换算法并增大页面C、改用LRU替换算法并增大页面D、改用LRU替换算法并增大页面数66.计算机系统的3T性能目标是什么？67.Amdahl定律揭示的性能递减规则说明如果仅仅对计算机中的一部分做性能改进，则改进越多，系统获得的效果越小。68.根据存储器结构来区分MIMD机器，可分为哪几类？各有何特点？69.（1）若显示工作方式采用分辨率为1024╳768，颜色深度为3B，帧频（刷新速度）为72Hz，计算刷新屏幕时存储器带宽是多少？（2）实际工作时，显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。请问刷存总带宽应为多少？70.在进行计算机系统设计时，一个设计者应该考虑哪些因素对设计的影响？71.一般人们认为计算机到目前为止已经发展了五代。这五代计算机分别具有明显的器件、（）技术和（）的特征。72.降低Cache失效率有哪几种方法？简述其基本思想。73.DLX中有哪些寄存器？74.假定一个存储器系统支持4体交叉存取，某程序执行过程中访问地址序列为3，9，17，2，51，37，13，4，8，41，67，10，则哪些地址访问会发生体冲突？75.为同时解释相邻两条或多条指令，常用的控制方式是（）和（）。第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案： 2.参考答案：4.88；4.443.参考答案：集中式共享或对称式共享；分布式4.参考答案：若在一个20级流水线的处理器上执行，理想情况下，每个时钟周期为：100/20=5ps，所以，程序执行时间约为5×106=5μs.快100/5=20倍。5.参考答案：从传统机器与操作系统级之间做为界面，也就是软、硬功能划分的界面，分别向上进行软件设计，向下进行硬件的设计与实现，可以同时进行。6.参考答案：（1）计算密集型（2）数据密集型（3）网络密集型7.参考答案：C8.参考答案：软件；操作控制器9.参考答案： 10.参考答案：cache；主存11.参考答案：B12.参考答案：32；立即值；偏移13.参考答案：资源；数据；控制14.参考答案： CISC结构主要优点是： 1.指令丰富，功能强大 2.寻址方式灵活。 3.以微程序控制器为核心，指令存储器与数据存储器共享同一个物理存储空间，性能强大。 CISC结构主要缺点是： 1.指令使用率不均衡。 2.不利于采用先进结构提高性能。 3.结构复杂不利于VLSI实现。 RISC结构主要优点是： 1.具备结构简单、易于设计 2.指令精简，使用率均衡 3.程序执行效率高 RISC结构主要缺点是： 1.指令数较少，功能不及CISC强大。 2.寻址方式不够灵活。15.参考答案： 映象规则：当把一个块调入高一层（靠近CPU）存储器时，可以放在哪些位置上？ 查找算法：当所要访问的块在高一层存储器中时，如何找到该块？ 替换算法：当发生失效时，应替换哪一块？ 写策略：当进行写访问时，应进行哪些操作？16.参考答案：错误17.参考答案：堆栈型；累加器型；通用寄存器型18.参考答案： 主要有两个原因：一是为了减少硬件开销，二是为了减少功能单元的延迟。19.参考答案： 一个计算机系统中的总线分为三类： （1）同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线，称为内部总线。 （2）同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线，称为系统总线。 （3）多台处理机之间互相连接的总线，称为多机系统总线。20.参考答案：正确21.参考答案： cache中串行依次行访问和比较多个tag，串行行访问数据体的查找模式。22.参考答案： （1）以经常性事件为重点。在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。 （2）Amdahl定律。加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。 （3）CPU性能公式。执行一个程序所需的CPU时间=IC×CPI×时钟周期时间。 （4）程序的局部性原理。程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。23.参考答案：B24.参考答案： 通信带宽、通信延迟、通讯延迟隐藏机制的效率。25.参考答案： 可靠性：系统从初始状态开始一直提供服务的能力。 可用性：系统正常工作时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比率。 可信性：服务的质量，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。26.参考答案：错误27.参考答案：正确28.参考答案： 根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。29.参考答案：A30.参考答案：将寻址方式编码与操作码中；用地址描述符表示寻址方式31.参考答案：不同的寄存器；测试；分支32.参考答案：逻辑功能；模拟33.参考答案：总线带宽；传输速率34.参考答案： 35.参考答案：错误36.参考答案：IC；CPI；Tclk37.参考答案：分为五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状态返回（或错误报告）。38.参考答案：高；程序局部性39.参考答案：算术和逻辑运算；数据传输40.参考答案：241.参考答案：一次重叠42.参考答案： 43.参考答案： 计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。44.参考答案：立即数；偏移45.参考答案：机器语言或传统机器级；操作系统虚拟机46.参考答案： CPU有以下寄存器： （1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2）程序计数器（PC.：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4）缓冲寄存器（DR）：作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。 （5）通用寄存器（AC.：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。 （6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。47.参考答案： 表示寻址方式有两种常用的方法： （1）将寻址方式编于操作码中，由操作码在描述指令的同时也描述了相应的寻址方式。这种方式译码快，但操作码和寻址方式的结合不仅增加了指令的条数，导致了指令的多样性，而且增加了CPU对指令译码的难度。 （2）为每个操作数设置一个地址描述符，由该地址描述符表示相应操作数的寻址方式。这种方式译码较慢，但操作码和寻址独立，易于指令扩展。48.参考答案：A49.参考答案： 一次总线事务至少为4×1/40M（秒），只能传送16位数据， 故处理器最大数据传输率为：2B/（4×1/40M）=20MB/秒。 若采用32位总线宽度，则可提高到4B/（4×1/40M）=40MB/s. 若倍频，也可提高到2B/（4×1/80M）=40MB/s. 两者效果相同。50.参考答案：错误51.参考答案： 一般原则： （1）确定指令系统时，只选择使用频度很高的指令及少量有效支持操作系统，高级语言及其它功能的指令； （2）减少寻址方式种类，一般不超过两种； （3）让所有指令在一个机器周期内完成； （4）扩大通用寄存器个数，一般不少于32个，尽量减少访存次数； （5）大多数指令用硬联实现，少数用微程序实现； （6）优化编译程序，简单有效地支持高级语言实现。 基本技术： （1）按RISC一般原则设计，即确定指令系统时，选最常用基本指令，附以少数对操作系统等支持最有用的指令，使指令精简。编码规整，寻址方式种类减少到1、2种。 （2）逻辑实现用硬联和微程序相结合。即大多数简单指令用硬联方式实现，功能复杂的指令用微程序实现。 （3）用重叠寄存器窗口。即：为了减少访存，减化寻址方式和指令格式，简单有效地支持高级语言中的过程调用，在RISC机器中设有大量寄存嚣，井让各过程的寄存器窗口部分重叠。 （4）用流水和延迟转移实现指令，即可让本条指令执行与下条指令预取在时间上重叠。另外，将转移指令与其前面的一条指令对换位置，让成功转移总是在紧跟的指令执行之后发生，使预取指令不作废，节省一个机器周期。 （5）优化设计编译系统。即尽力优化寄存器分配，减少访存次数。不仅要利用常规手段优化编译，还可调整指令执行顺序，以尽量减少机器周期等。52.参考答案：存储容量；存取时间；存储周期；存储器带宽53.参考答案：C54.参考答案：错误55.参考答案： （1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 （2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。 （3）CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。 （4）CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 （5）在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。56.参考答案：正确57.参考答案：MMX；多媒体扩展结构；图像数据58.参考答案：正确59.参考答案：B60.参考答案：ALU操作；浮点操作61.参考答案：资源；数据；控制62.参考答案：指令系统；CISC63.参考答案： 64.参考答案：符号位；阶码；尾数65.参考答案：切片；圆片66.参考答案： 对计算机系统成本产生影响的主要因素有时间、产量、商品化等因素。对成本产生最直接影响的是时间；产量是决定产品成本的第二个关键因素。67.参考答案： 68.参考答案： （1）程序及数据所使用存储器容量的不断增大； （2）高级语言的使用越来越广泛，在很多应用领域取代了汇编语言。69.参考答案：错误70.参考答案：小；快；大71.参考答案：错误72.参考答案：A73.参考答案：指令内部74.参考答案：正确75.参考答案：一个寄存器操作数；一个存储器操作数第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案： 推迟对读失效的处理；检查写缓冲器中的内容。2.参考答案： 1）寻找操作数据或指令地址的方法. 2）多种寻址方式的目标是为了解决指令中操作数字段位数不够，从而限制了寻址范围和操作数大小，另外，设置多种寻址方式也为程序设计提供了一定的灵活性. 3.参考答案：10000；神威号；3840；美国、日本4.参考答案：指令寻址；顺序；跳跃；程序计数器5.参考答案：增加容量6.参考答案：各种偏移量大小的使用情况；指令所使用的立即值大小的范围7.参考答案：多种长度的整型数据；浮点数据8.参考答案：写回9.参考答案：映像规则、查找方法、替换算法、写策略10.参考答案：Sp（FPSQR）=1/[（1-0.25）+0.25/20]=1.3Sp（FP）=1/[（1-0.6）+0.6/3]=1.7改善所有浮点数据操作的方案更好。11.参考答案： I.O读指令和IO写指令 I.O读控制信号，IO写控制信号。12.参考答案： 把指令存储器和数据存储器分开，使每个存储器具有独立的读写端口。13.参考答案： （1）页面大小：当页面比较小时，随着页面的增大，命中率明显提高，但当页面增大到一定值时，命中率不再增大，而随着页面的增大而下降。 （2）主存容量：当主存容量增加时，命中率不断提高；当容量增大到一定程度后，命中率的提高就不大了。 （3）页面调度方式：页面的调度都是发生在产生缺页中断时进行，因此在程序刚开始运行时命中率很低，为此可以采用预取式调度法，提高命中率。14.参考答案： 不一定。 对于给定的Cache容量，当块大小增加时，失效率开始是下降，后来反而上升了。主要因为增加块大小会产生双重作用。一方面它减少了强制性失效；另一方面，可能会增加冲突失效。15.参考答案：错误16.参考答案：SIMD计算机；MISD计算机；MIMD计算机17.参考答案： S1有10条指令，CPI为（5×1+2×2+2×3+1×4）/10=1.9，所含的时钟周期数为10×1.9=19，执行时间为19/500M=38ns。  S2有8条指令，CPI为（1×1+1×2+1×3+5×4）/8=3.25，所含的时钟周期数为8×3.25=26，执行时间为26/500M=52ns。18.参考答案：相对来说系统A更可靠一些，因为系统对整个磁盘进行了完整备份，所以只有互为镜像的两个盘上的对应数据都损坏时才不能恢复；而系统B是分散记录了原数据的部分冗余信息，如果其中两个磁盘的相同位都损坏了就恢复不出来了。19.参考答案： （1）大概率事件优先原则。对于大概率事件（最常见的事件），赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。 （2）Amdahl定律。加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。 （3）程序的局部性原理。程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。20.参考答案： 暂时性故障：只持续有限的时间，并且以后不会出现。 间歇性故障：故障的出现具有间歇性。 永久性故障：故障总会出现，并不会因为时间的流逝而消失。21.参考答案： 所谓重叠解释方式，即是在两条相邻指令的解释过程中，某些不同解释阶段在时间上存在重叠部分。重叠解释方式分三种：一次重叠、先行控制技术和多操作部件并行。22.参考答案：MEM/WB.LMD23.参考答案： 所需芯片总数（64K×32）÷（16K×16）=8片因此存储器可分为4个模块，每个模块16K×32位，各模块通过A15、A14进行2：4译码24.参考答案：结构25.参考答案：磁盘；网络26.参考答案：地址码字段；各种寻址方式27.参考答案：将寻址方式编码于操作码中；为每个操作数设置一个地址描述符28.参考答案：透明性是指本来存在的事物或属性，从某种角度看，似乎不存在。计算机体系结构的定义是Amdahl于1964年在推出IBM360系列计算机时提出的：程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。程序员可以是汇编语言、机器语言、编译语言、操作系统等程序员；所看到的指编写出能在机器上正确运行的程序所必须了解到的。按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。A.mdahl提出的体系结构是传统机器级的体系结构。即一般所说的机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。其实质是计算机系统中软硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。29.参考答案： 把数据和控制信息从一个流水段传送到下一个流水段。30.参考答案：多处理器系统；阵列处理机；流水线计算机31.参考答案： 对于时间局部性来说：  程序段A、B和C中，都是每个数组元素只被访问一次，所以都没有时间局部性； 对于空间局部性来说：  程序段A访问顺序和存放顺序一致，所以，空间局部性好； 程序段B访问顺序和存放顺序不一致，所以，空间局部性不好；  程序段C虽然访问顺序和存放顺序一致，但同一个主存块有两次访问，所以空间局部性不好32.参考答案： 冯∙诺依曼理论的思想是：应该把程序和数据一起存储在存储器里，让计算机自己负责从存储器里提取指令，执行指令，循环式地执行这两个动作，这样，计算机在执行程序的过程中，就可以完全摆脱外界的影响，以自己可能的速度（电子的速度）自动地运行。按照这种原理，程序的运行和维护完全由计算机自动完成。在编写程序时，程序员可以不关心或很少关心程序在计算机内部的执行情况，而只需要关心所编写程序的逻辑，大大简化了工作量。33.参考答案：高；字长块34.参考答案：正确35.参考答案：-27；+27-1；10000000；0111111136.参考答案： （1）逻辑电路； （2）半导体DRAM（动态随机访问存储器）； （3）磁盘； （4）网络。37.参考答案： 连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。主方可以启动一个总线周期，而从方只能响应主方的请求。每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但同一时间里可以有一个或多个从方。 除CPU模块外，I/O功能模块也可以提出总线请求。为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。 一般来说，采用优先级或公平策略进行仲裁。在多处理器系统中对CPU模块的总线请求采用公平原则处理，而对I/O模块的总线请求采用优先级策略。38.参考答案： SPECCPU2000：测试CPU； SPECviewperf：用于测试图形系统支持OpenGL库的性能； SPECapc：测试图形密集型应用的性能； SPECSFS：基于NFS文件系统的文件服务器测试程序； SPECWeb：Web服务器测试程序。39.参考答案：错误40.参考答案：流水线寄存器的延迟；时钟扭曲41.参考答案： 42.参考答案：处理机级43.参考答案：C44.参考答案：D45.参考答案：（25.8125）10=（11001.1101）2=（31.64）8=（19.D）1646.参考答案：正确47.参考答案：D48.参考答案：正确49.参考答案： 系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。它的出现较好地解决了软件要求环境稳定和硬件、器件技术迅速发展之间的矛盾。50.参考答案：字节多路；选择；数组多路51.参考答案： （1）字节多路通道。一种简单的共享通道，主要为多台低速或中速的外围设备服务。 （2）数组多路通道。