计算机系统与配置练习试卷1

计算机系统与配置练习试卷第1套

一、中文选择题（本题共25题，每题7.0分，共25

分。）

1、如果主存容量为16MB,且按字节编址，则表示该主存地址至少应需要

位。

A、16

B、20

C、24

D、32

标准答案：C

知识点解析：用二进制编码表示地址，lKB=2i°B；1MB=22°B。由于24=16,因此

16MB地址至少应需要Iog2（24x22°）=log2224=24位。

2、编号为0、1、2、3....15的16个处理器。用cube。互联函数时，第7号处

理机可以与第号处理机相联。

A、3

B、6

C、11

D、14

标准答案：B

知识点解析：Cube。互联函数实现二进制地址编号中第。位位值不同的输入端、输

出端之间的连接。对于第7号微处埋器，其二进制编码为0111。对该编号从右边

数起的第0位位值求反，可得到所求的微处理器编号为0110,即与第6号微处理

器相连接。

3、设16个处理器编号分别为0,1,2,15,用PM2_（）互联函数时，第13号

处理机与第号处理机相联。

A、6

B、11

C、12

D、15

标准答案：C

i

知识点解析：依题意知，i=0,i=13,N=16oPM2.iij）=（j-2）modN=（13-2°）MOD

16=12,即第13号处理机与第12号处理机相联。

4、编号为0、1、2、3........7的8个处理器，当采用PM2+1单级网络互连时，与

6号处理器相连的处理器号是______o

A、0

B、4

C、6

D、8

标准答案：A

知识点解析：依题意知，i=l,j=6,N=8oPM2+i(j)=(j+2i)modN=(6+2i)MOD8=0,

即第6号处理器与第0号处理器相联。

5、某流水线浮点加法器分为5级，若每一级所需要的时间分别是6ns、8ns.5ns、

7ns和6ns,则此流水线的最大加速比为。

A、2.0

B、4.0

C、4.5

D、5.0

标准答案：B

知识点解析：若使用流水线技术，则其时钟周期至少为8ns。若不采用流水线技

术，则需要的时间为(6+8+5+7+6)=32ns。因此，该流水线浮点加法器的最大加速比

Sp=32/8=4(0<Sp<p,其中p表示流水线级数)。若每一级的时间相同，则该流水线

的最大加速比为其级数值。例如，对于本试题，若每一级的时间均为7ns,则该流

水线的最大加速比Sp=7x5/7=5o

6、常用的软件冗余方法有多种，在关于软件冗余的描述中，正确的是______o

A、多版本程序设计可以检查软件故障，但不能检查硬件故障

B、用一组数据检查运算逻辑部件的功能属于能力检查

C、一致性检查时要把计算机的计算结果与手工计算结果进行比较

D、软件冗余是一种动态冗余技术

标准答案：B

知识点解析：软件冗余是利用冗余的软件来检测硬件和软件的功能是否正常。常用

的有①一致性检查、②能力检测和③多版本程序设计等技术，这3种技术的相关

说明见表4-4。

表4-4软件冗余各技术说明表

软件冗余技

说明

术

先预测程序的运行结果，然后将程序运行中和运行后的结果与预测值进行

①一致性检查比较，根据比较结果判

断软硬件的故障

用诊断程序检查系统各个部件的功能是否符合设计的要求.例如用诊断程

序读写存储器的各个存

②能力检测

诸单元以检查其读写和存储功能是否正常：例如用一组数据检查运售逻辑

部件的功能是否正常

对一个功能用不同的程序设计方法来实现，并检查运行结果是否一致，从

③多版本程序

而发现软硬件故障，同

设计

时它还能检查软件自身的故障

于选项D的“动态冗余技术”是硬件冗余的一种技术类型。

7、在容错计算机中采用冗余技术来提高系统的可靠性和可用性，这些冗余技术不

包括。

A、硬件冗余

B、信息冗余

C、时间冗余

D、人员冗余

标准答案：D

知识点解析：作为容错技术，主要考虑4种冗余：①硬件冗余、②软件冗余、③

信息冗余和④时间冗余，但作为一个具体软件系统，往往会采用多种技术去实

现。例如，在硬件冗余的基础上实现软件的冷备份、温备份、热备份；软件冗余采

用N版本技术（包括多种语言、多种编译器、背对背开发等）；信息冗余采用数据检

错码（例如CRC码等）、纠错码（例如海明码等）技术；时间冗余通常采用多次运行同

一个程序（或IV个版本的程序），对结果进行冗余比较。

8、实现容错计算的主要手段是冗余。中动态冗余的典型例子是热备系统和

冷备系统。

A、结构冗余

B、信息冗余

C、时间冗余

D、冗余附加技术

标准答案：A

知识点解析：实现容错计算的主要手段是冗余，通常冗余技术主要分为①结构冗

余（硬件冗余）、②信息冗余、③时问冗余和④冗余附加技术。其中，结构冗余是

最常用的冗余技术。按其工作方式可以分为静态冗余、动态冗余和混合冗余。静态

冗余通过表决和比较来屏蔽系统中出现的错误。动态冗余的主要方式是多重模块待

序中所占的比例，li为各类指令的执行时间，n为指令类型数。对于复杂的指令

集，其中某些指令的执行时间不固定，数据的长度、cashe命中率、流水线的效率

等因素都会影响计算机的运算速度，因此使用Gibson混合比例计算法会出现测量

偏差。选项C的“PDR(数据处理速率)方法”测量的是指令执行的平均时间，其结果

主要反映CPU与主存的数据处理速率，但没有全面反映计算机的性能指标。其计

算公式是：PDR=L/尺。其中，L为指令操作数的平均长度，即每条指令传送数据

的平均位数，单位为bil；R为指令的平均执行时间，单位为us。选项D的

“CPT(综合理论性能)方法”，首先计算出处理部件的每一计算单元的有效计算率

R,再按字长加以调整，得出计算单元的理论性能TP,所有组成处理部件的计算

单元的理论性能的总和即为CPT值。它以每秒百万次理论运算(MTOPS)表示。

12、下面关于计算机性能的各种评估方法的论述中，正确的是o

A、每秒百万次指令(MIPS)描述了计算机的浮点运算速度

B、等效指令速度法采用灵活的指令比例来评价计算机的性能

C、峰值MFLOPS以最慢的浮点指令来表示计算机的运算速度

D、CTP以每秒百万次理论运算(MTOPS)来表示运算部件的综合性能

标准答案：D

知识点解析：选项A的“MIPS”表示每秒百万次指令，用来描述计算机的定点运算

速度。选项B的“等效指令速度法”通过各类指令在程序中所占的比例(Wi)进行“

算得到的。若各类指令的执行时间为出则等效指令的执行时间I,式

中n为指令类型数。可见，它是一种采用固定比例的方法来评价计算机的性能，可

能会出现评价偏差现象。选项C的“MFLOPS”表示每秒百万次浮点运算速度，用

来描述计算机的科学计算速度，常用的有峰值MFLOPS和以基准程序测得的

MFLOPSo其中，峰值MFLOPS以最快的浮点指令执行时间计算得到。选项D的

“CPT(综合理论性能)方法”是以每秒百万次理论运算(MTOPS)来表示运算部件的综

合性能。

13、SPEC计算机性能测试有不同的方法，吞吐率测试是指对的测试。

A、计算机完成单个任务要用多少时间

B、计算机在一定时间内能完成多少任务

C、计算机在一定时间内能输出多少数据

D、计算机在一段时间内能并行执行多少个程序

标准答案：B

知识点解析：SPEC：基准测试程序都是从实际应用中优选出来的，重点测试计算

机的处理器、存储结构和编译器的性能。SPEC对计算机性能的测试主要有速度测

试和速率测试两种方法。其中，速度测试用于测试一台计算机完成单个任务有多

快；而速率测试乂称为吞吐率测试，用于测试一台计算机在一定时间内能完成多少

个任务。SPEC值越高说明计算机的性能越好。

14、下面关于计算机性能的各种评估方法的论述中，正确的是_____o

A、峰值MIPS通常是以指令集中最快指令的执行速度计算得到的

B、由于MFLOPS值无需考虑运算部件与存储器、I/O系统等速度之间相互协调等

因素，因此可灵活应用于各种浮点运算速度的场合

C、吉布森(Gibson)混合比例计算法采用灵活的指令比例来评价计算机的性能

D、带有cache的计算机，因为存取速度加快，其PDR值也就相应地提高

标准答案：D

知识点解析：峰值MIPS通常是以指令集中最基本指令的执行速度计算得到的。

每秒百万次浮点运算速度(MFLOPS)可用于比较和评价同一系统中求解同一问题的

不同算法的性能，还可用于在同一源程序、同一编译器以及相同的优化措施、同样

运行环境下对不同系统测试浮点运算速度。由于实际应用程序中各种操作所占比

例不同，因此所测得的MFLOPS也不相同，即MFLOPS值只能说明在特定条件下

的浮点运算速度。吉布森(Gibson)混合比例计算法通过各类指令在程序中所占的比

例(Wi)的方法来评价计算机的性能，可能会出现评价偏差现象。数据处理速率

PDR主要是对CPU和主存数据处理速度进行计算而得到的，它允许并行处理和指

令预取的功能。带有cache的计算机，因为存取速度加快，其PDR值也就相应地

提高。

15、下面关于RISC计算机的论述中，不正确的是_____。

A、RISC”算机的指令简单，且长度固定

B、RISC计算机的大部分指令不访问内存

C、RISC计算机采用优化的编译程序，有效地支持高级语言

D、RISC计算机尽量少用通用寄存器，把芯片面积留给微程序

标准答案：D

知识点解析•：RISC是精简指令集计算机的英文缩写，它是在继承复杂指令集计算

机(CISC)成功技术并克服其缺点的基础上产生并发展的，RISC与CISC在技术特点

上的对比见表4-8o

表4-8RISC与CISC的特点表

类别RISCCISC

指令系统指令长度固定，指令种类少(少于100指令数量很多

种)

执行时间选取使用频率较高的一些简单指令，盲些指令执行时间很长，例如

且指令执行时叵较短整块的存储器内容复制

编码长度固定，通常为4字节可变，1〜15字节

寻址方式种类少，即简单寻址种类丰富

操作设置大量通用寄存器，访问存储器指可以对存储器和寄存器进行算

令简单，只能对寄存器进行算术和逻术和逻辑操作

辑操作

编译采用优化编译技术，生成高效的目标难以用优化编译器生成高效的

代码程序目标代码程序

可知，RISC计算机采比硬联逻辑控制，可以把节约的芯片面积用于增加通用寄存

器，或者把其他逻辑部件集成到CPU中。它使用相当多的通用寄存器。例如，算

术逻辑运算指令的操作数都在通用寄存器中存取。

16^下面关于计算机Cache的论述中，正确的是。

A、Cache是一种介于主存和辅存之间的存储器，用于主辅存之间的缓冲存储

B、如果访问Cache不命中，则用从内存中取到的字节代替Cache中最近访问过的

字节

C、Cache的命中率必须很高，一般要达到90%以上

D、Cache中的信息必须与主存中的信息时刻保持一致

标准答案：C

知识点解析：Cache是一种介于主存和微处理器（CPU）之间的高速存储器，用于主

存和CPU之间的缓冲存储。其命中率必须很高，一般要达到90%〜95%以上，才

能使访存的速度跟得上CPU的速度。在CPU和Cache之间通常一次传送一个字

块，字块的长度是一个主存周期内能调出的信息的长度。如果访问Cache不命中，

则用从主存中取到的字节代替Cache中较少访问过的字节，即同时送CPU和

Cache,下次就可以从Cache中读出需要的信息了。如果程序执行过程件要对某字

块进行写操作，将遇到如何保持Cache与主存一致性的问题。通常有①“写回法”

和②“直写法”等两种写入方式。其中，①“写回法”是只写Cache,并用标志加以说

明，直到经过重写的字决被从Cache中替换出来时再写入主存。②“直写法”是写

Cache时也同时写入主存，使Cache与主存时刻保持一致。如果被重写的单元不在

Cache中，那就只写入主存，而不写入Cache。可见不是所有的情况下都可以保持

Cache中的信息与主存中的信息完全一致。

17、关于相联存储器，下面的论述中，错误的是_____o

A、相联存储器按地址进行并行访问

B、相联存储器的每个存储单元都具有信息处理能力

C、相联存储器能并行进行各种比较操作

D、在知识库中应用相联存储器实现按关键字检索

标准答案：A

知识点解析：相联存储器（也称为按内容访问的存储器）不是按地址访问存储器，而

是按所存数据字的全部内容或部分内容进行查找（或检索、更新）。为了进行检索操

作，要求相联存储器能进行各种并行的比较操作仁、¥、＞、V、max、min等）。

其每个存储单元除了具有存储信息的功能之外，还应具有信息处理的能力，即每个

存储单元必须有一个处理单元。相联存储器除了应用于虚拟存储器与Cache中之

外，还可用于数据库和知识库中按关键字进行检索。

18、下面关于系统总线的论述中，不正确的是______o

A、系统总线在计算机各个部件之间传送信息

B、系统总线就是连接一个源部件和多个目标部件的传输线

C、系统总线必须有选择功能，以判别哪个部件可以发送信息

D、系统总线的标准分为正式标准和工业标准

标准答案：B

知识点解析：在计算机各个部件之间传送信息的通路称为系统总线。由于多个部件

连接到一条公共总线上，必须对每个发送的信息规定其信息类型和接收信息的部

件，协调信息的传送；必须经过选择判优，避免多个部件同时发送信息的冲突，另

外还需要防止信息的丢失。总线是从两个或两个以上源部件传送信息到一个或多

个部件的一组传输线。如果某条传输线仅用于连接一个源部件（输出）和多个目标部

件（输入），则不能称为系统总线。通常将系统总线的标准分为正式公布的标准和实

际存在的工业标准。

19、以下关于CISC/RISC计算机的叙述中，不正确的是______o

A、RISC机器指令比CISC机器指令简单

B、RISC机器中通用寄存器比CISC多

C、CISC机器采用微码比RISC多

D、CISC机器比RISC机器可以更好地支持高级语言

标准答案：D

知识点解析：RISC与CISC在技术特点上的对比见［典型题4-9-1］的表4-81。RISC

机器设计时选择了一些使用频率较高的简单指令；其通用寄存器的数量相当多，从

而可减少访存（存/取数据）次数；依靠编译程序的优化来更有效地支持高级语言。

CISC机器的微码电路在芯片上所占的面积要占总面积的50%以上。

20、虚拟存储系统中的页表有快表和慢表之分，下面关于页表的叙述中正确的是

A、快表与慢表都存储在主存中，但快表比慢表容量小

B、快表采用了优化的搜索算法，因此比慢表的查找速度快

C、快表比慢表的命中率高，因此快表可以得到更多的搜索结果

D、快表采用快速存储器件组成，按照查找内容访问，因此比慢表查找速度快

标准答案：D

知识点解析：由于程序在执行过程中具有局限性，因此对页表中各存储字的访问并

不是完全随机的,即在一段时间内，对页表访问只是局限在少数几个存储字内C把

最近访问过的页表部分存放在快速存储器中组成快表（也称为转换检测缓冲器

TLB）O采用按内容查找的相联存储器组成快表以实现并行查找。快表是慢表的小

小的副本，一般在16行至64行之间（几十个字）。慢表存储在主存储器中，按地址

访问，用软件实现。快表与慢表构成了一个两级存储系统。快表基本思想是大大

缩小目录表的存储容量，从而大大加快查表速度。查表时，由虚页号同时去查找快

表和慢表，如果在快表中查到与用户虚地址相等的存储字，就立即终止慢表的查表

过程，并读出存储字中的实页号送入到主存的地址寄存器中。如在快表中没有查找

到，就花费一个访主存时间查慢表，从中把查到的实页号送入主的地址寄存器，同

时也把这个实页号连同用户虚地址等信息送入快表中。此时，若快表已写满，则需

采用某种替换算法来替换掉其中一个不常用的存储字。由于快表的查表速度非常

快，与主存储器的一个存储周期相比几乎可以忽略不计。因此，只要快表的命中率

很高，那么虚拟存储器的访问速度就能与主存储器的工作速度很接近。要提高快表

的命中率，最直接的办法是增加快表的容量。但快表是相联方式访问的，当容量增

加时，其查表速度就会降低。

21、已知［X⑵补=0C6H,计算机的机器字长为8位二进制编码，则［X］#尸o

A、8CH

B、18H

C、0E3H

D、0F1H

标准答案：A

知识点解析：在计算机中，补码是最适合进行数字加减运算的数字编码，以便符号

位也能作为数值的一部分参与运算。补码加法的运算法则是：和的补码等于补码求

和。补码减法的运算法则是：差的补码等于被减数的补码加上减数取负后的补码。

负数补码表示的实质是将负数映射到正数域，所以可将减法运算转化为加法运算。

在补码加减运算中，符号位和数值位一样参加运算，无须做特殊处理。对某数据

进行乘2运算相当对该数据二进制数作不带符号位逻辑左移一位的运算，对某数据

进行除2运算相当对该数据二进制数作不带符号位逻辑右移一位的运算。本试题

中，由于江/2］补=0©611二(11000110)2，因此求解［X］补需将(11000110)2作不带符号

位左移一位的运算，其结果是(10001100)2=8CH。同理，如果对［X/2］补=0C6H求解

［X/4］补，则需将(11000110)2作不带符号位右移一位的运算,其结果是(1010

0011)2=0A3HO

22、利用高速通信网络将多台高性能工作站或微型机互连构成机群系统，其系统结

构形式属于计算机。

A、SISD

B、MISD

C、SIMD

D、MIMD

标准答案：D

知识点解析：利用高速通信网络将多台高性能工作站或微型机互连构成机群系统，

这种机群系统适用于中、粗粒度的并行进程的高效并行处理。由于其多机并行处理

是在进程级、任务级上进行的，因此该机群系统属于多指令流、多数据流(MIMD)

的系统结构。单指令流、多数据流(SIMD)系统结构的典型例子是阵列处理机，它

适用于矩阵运算。

23、在虚拟存储器中，辅存的编址方式是_____。

A、按信息块编址

B、按字编址

C、按字节编址

D、按位编址

标准答案：A

知识点解析：虚拟存储器是一种通过硬件和软件的综合来扩大用户可用存储空间的

技术。即系统软件操作系统通过一定的调度策略，把外存当内存来使用；程序预先

放在外存，在操作系统的管理和调度下，按某种算法依次调入内存被CPU执行。

可见，在计算机系统中，构成虚拟存储器既需要硬件也需要管理软件方可实现。

在虚拟存储器中，辅存一般按信息块编址，而不是按字编址。信息块的大小等于虚

页面的大小。外部地址变换时只要把虚页号变换成块号即可。

24、cache存储器一般采用存储器件构成。

A、DRAM

B、SRAM

C、ROM

D、NVRAM

标准答案：B

知识点解析：半导体存储器按存取方式分为只读存储器ROM和随机存取存储器

RAMo其中，RAM根据存储器件能否长期保存信息而分为静态RAM(SRAM)、动

态RAM(DRAM)和非易失RAM(NVRAM)。SRAM的集成度低、功耗较大；

DRAM的集成度较高、功耗小，但存取速度比SRAM低。通常，计算机的主存采

用DRAM,Cache的存储器件采用SRAM。

25、采用不能将多个处理机互连构成多处理机系统。

A、STD总线

B,交叉开关

C、PCI总线

D、Centronic总线

标准答案：D

知识点解析：Centronic总线主要用于计算机与打印机等外设相连接的场合，不能

用于多机互联。根据STD总线、PCI总线的规范，它们都支持构成多机系统。而

交叉开关就是专门用于多机互联的。

二、中文选择题(含2小题)(本题共12题，每题1.0

分，共12分。)

内存地址从0AC000H到0C7FFFH,共有(1)K个地址单元，如果该内存地址按字

(16bit)编址，由28片存储器芯片构成。已知构成此内存的芯片每片有16K个存储

单元，则该芯片每个存储单元存储(2)位。

26、(1)

A、96

B、112

C、132

D、156

标准答案：B

知识点解析：暂无解析

27、(2)

A、4

B、8

C、16

D、24

标准答案：A

知识点解析：本题的解答思路如下：①考虑该连续的地址空间应包括OACOOOH、

0C7FFFH这两个字节本身的地址，因此该地址空间计算式子是：(0C7FFFH+1).

0AC000H=0C8000H-0AC000Ho②接着考虑到(1)空缺处后面的单位是以KB为计

算单位，1KB=21()B=0bl000000000Bo因此对于0C8000H-0AC000的计算式

子只需重点关注高10位的计算，其计算过程如下：

1100100000—0C8000H的高10位

-1010110000<-------0ACQ00H的高］0位

口「1000。―计算.结果以KB为单位③计算结果Obiuoo

00=26+25+24=64+32+16=112,因此(I)空缺处的正确答案是选项B。④由以上计算

结果以及该内存地址按字(I6bit)编址可知，地址单元从0AC000H到0C7FFFH的内

存容量为112X16K。⑤若使用28片存储器芯片构成该内存，则每个芯片的容量

应为(U2/28)xl6K。而构成此内存的芯片每片有16K个存储单元，则该芯片每个存

储单元需存储4位二进制数。因此(1)空缺处的正确答案是选项A.

内存按字节编址，地址从0A4000H到0CBFFFH,共有(1)字节。若用存储容量为

32Kx8bit的存储器芯片构成该内存，至少需要⑵片。

28、(1)

A、80K

B、96K

C、160K

D、192K

标准答案：C

知识点解析：暂无解析

29、(2)

A、2

B、5

C、8

D、10

标准答案：B

知识点解析：⑴空缺处要求计算按字节编址的内存从0A4000H到0CBFFFH的地

址空间。首先考虑该连续的地址空间应包括OA4000H该字节的地址，因此该地址

空间计算式子是：(0CBFFFH+l)-0A4000H=0CC000H-0A4000H。接着考虑到(I)空

缺处的4个选项的单位均以KB为计算单位，其中1KB=21OB=Ob1000000000Bo

因此对于0CC000H-0A4000H算式中只需重点关注高10位的计算，其计算过程如

1100110000<0CC000H的高1他

■1010010000<0A40C0H的高1啦

下：=10100000—计算结果加为单位计算结果阳。I。。。

00=27+25=128+32=160,因此⑴空缺处的答案是选项C。若要用存储容量为

32Kx8bil的存储器芯片构成该160KB的内存，设至少需要存储器芯片的片数为

NoN=(160x1024x8bit)/(32x1024x8bit)=5因此(2)空缺处的答案是选项B。

编号为0、1、2、3.........15的16个处理器，用单级互联网络互联。当互连函数为

Cube3(四维立方体单级互联函数)时，6号处理器与⑴号处理器相连接。若采用互

连函数Shuffle(全混洗单级互联函数)时，6号处理器与(2)号处理器相连接。

30、(1)

A、15

B、14

C、13

D、12

标准答案：B

知识点解析：暂无解析

31、⑵

A、15

B、14

C、13

D、12

标准答案：D

知识点解析：四维立方体单级互联函数(Cube3)运算规则是，将已知的微处理器编

号从右边第。位起数到第3位，将该位求反即可得到所求的微处理器编号。因此对

于第6号微处理器，其二进制编码为0110,经过变换后为1110,即与第14号微处

理器相连接。全混洗单级互联函数(ShulTle)是一个无进位左循环一位的函数。对丁

第6号微处理器的编码(0110)经Shuffle变换后为1100,即与第12号微处理器相连

接。

在计算机系统中，某一功能的处理时间为整个系统运行时间的50%,若使该功能

的处理速度加快10倍，根据Amdahl定律，这样做可以使整个系统的性能提高(1)

倍。若要使整个系统的性能提高1.5倍，则该功能的处理速度应加快(2)倍。

32、(1)

A、1.6

B、1.7

C、1.8

D、1.9

标准答案：C

知识点解析：暂无解析

33、(2)

A、3

B、5

C、7

D、8

标准答案：A

知识点解析：根据Amdahl定律计算公式，系统加速比依题意知

S----------=-7818

(1-0.5)4--0,55

fe=0.5,y10,代入以上公式计算可得，100若要使整个

—(1-0.5)+—

系统的性能提高1.5倍，即乙7因此该功能

”」2一二3

的处理速度加快的倍数(l-LSxOJJ

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)如表4-7所示，则该计算机的指令平均时钟数

为(I);该计算机的运算速度约为⑵MIPS。

表4T各种指令的数量及所需指令时钟数

指令类型指令数目(条)每条指令需时钟数

11600001

2300002

3240004

4160008

34、(1)

A、1.85

B、1.93

C、2.36

D、3.75

标准答案：B

知识点解析：暂无解析

35、(2)

A、106.7

B、169.5

C、207.3

D、216.2

标准答案：C

知识点解析：计算机执行指令的平均时钟数为总时钟数除以总条数，即本试题所给

出的表7-1中指令的算术平均值。计算机执行指令的平均时钟数故指令的平均时

160000x1+30000x2+24000x4+16000x8

--------------------------------------------------------------1

钟数为1.93个时钟周期一1600004-30000+24000+16000一.。该计

算机的速度为平均每秒钟所执行的指令条数，即其时钟在1s内有多少个指令的平

400MHz=2O7,254MIPS

均时钟数。MIPS表示每秒百万条指令。计算机的运算速度。193

用单台处理机顺序计算表达式：f=a+be+ce2+de3,需(1)级。若用3台处理机并行计

算此表达式，则只需(2)级。

36、(1)

A、4

B、5

C、6

D、7

标准答案：C

知识点解析：暂无解析

37、(2)

A、2

B、3

C、4

D、5

标准答案：C

知识点解析：用单台处理机顺序计算表达式：f=a+be+ce2+de3W，可先将该表达式

变换为：f=a+e(b+e(c+ed))画出其树形流程图如图4-18所示，可见单台处理机计算

留“18单处理机树形流程图

该表达式需6步。图4-193台处理机树形流程图当采用3

台处理机并行工作时,树形流程图如图4-19所示。可见，利用3台处理机并行处

理该表达式只需4步即可完成。

计算机系统与配置练习试卷第2套

一、中文选择题（本题共16题，每题1.0分，共16

分。）

1、若某计算机是由4个部件串/并联构成，如图4-2所示。且每一部件的可靠度R

图4-2串川:联冗余部件模型图

都是0.9,则该计算机的可靠度为

A、0.980

B、0.990

C、0.995

D、0.999

标准答案：A

知识点解析：对于本试题的解答思路如下，①先招部件R1和R2看成一个并联系

统,该并联系统的可靠度R⑴=2x0.9-0.92=1.8-0.81=0.99。②同理，将部件R3和

R4看成一个并联系统，该并联系统的可靠度也为0.99。③接着将图4-2的模型图

看成两个可靠度为0.99并联系统的串联组成。则该计算机系统的可靠度为

R(l)=0.99x0.99=0.9801o

2、1台服务器、3台客户机和2台打印机构成「一个局域网(如图4-7所示)。在该

系统中，服务器根据某台客户机的请求，将数据在一台打印机上输出。设服务器、

各客户机及各打印机的可用性分别为a、b、c,则该系统的可用性为o

客户机L打印机1客户搬打E|极宓户搬

图4-7某局域网拓扑结构图

A、ab3c3

B、a(l-b3)(l-c2)

C、a(l-b)3(l-c)2

D、a(l-(l-b3))(l-(l-c)2)

标准答案：D

知识点解析：在图4-7所示的网络拓扑图中，可将•2台打印机看成是一个并联子系

统(该并联子系统的可用性为1-(l-c)(l-c)=1-(1-eV),3台客户机也看成是一个并联

子系统(此并联子系统的可用性为l-(l-b)(l-b)(l-b)=l-(l-b3)。依据题意“在该系统

中，服务器根据某台客户机的请求，将数据在一台打印机上输出”可知，服务器、

客户机子系统及打印机子系统呈串联形式，因此该系统的总的可用性为

b3))(l-(l-c)2)o

3、设系统的失效率为入，则系统的平均故障间隔时间：MTBF为o

A、1/X

B、2入

C、X2

D、1+X

标准答案：A

知识点解析：计算机可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内计算机系统能正确

运行的概率，一般用平均故障间隔时间(MTBF)来度量。若设系统的失效率为篙

则系统的平均故障间隔时间MTBF=1/X,其单位为h(小时)。

4、在下列所示系统中每个部件的可靠度都等于R(OVRVl),则通过分析比较就可

以判断，系统可靠度最高的是o

A、

B、

C、

D、

标准答案：B

知识点解析：假设系统中每个部件的可靠度R1=O.9(OVR<1)。对于选项A的系统

是一个串/并联系统，其系统的可靠度R=1-(1-R1xR1)2=2R12-R12=2X0.92-

O.94=O9639.对于选项B的串/并联系统，其系统的可靠度R=(l-(l-

R1产)2二R12(R12-4R)2+4r0.92x(0.92-4x0.9+4)=0.9801。对比选项B和选项c的串/

并联系统，由于选项C的串/并联系统中间增加了一个部件，其系统的可靠度尺的

取值范围是：0.9639<R<0.9801o对于选项D的昌/并联系统，其系统的可靠度：

R=(I-(1-R1)2)R=R12(2-R1)=0.92X(2-0.9)=0.891o比较以上分析结果可知，选项B的

系统可靠度最高。

5、某计算机系统由子系统A、B、C串联而成，它们的寿命均服从指数分布，其

中子系统A、B的MTBF分别是200h、400ho现要求整个系统的MTBF在100h以

上，则子系统C的MTBF至少为h。

A、50

B、200

C、400

D、700

标准答案：C

知识点解析：对于本试题的解答思路如下：①利用公式,可分别计算出A、

B这两个子系统的失效率Xa、入b和整个系统的失效率联

Aa=---=0,005,入b=~-=0.0025,A=­!-=0.01

200b400bI00h②然后再根据公式

X=Xa+Xb+Xc计算出子系统C的失效率：Xc=X-Xa-XB=0.01-0.005-0.0025=0.0025③

最后利用公式久，计算出子系统C的MTBF值为400h。

6、在图4-8所示的系统中，员工小郭要上Inlernel需要三层交换机、防火墙、路由

器3台设备(每种设备赋予相同的可靠度)均正常运行。若要求整个系统可靠度为

0.98,那么每一种设备的可靠度至少为。

Internet

昉火墙

图4-8rntemet接入拓扑结构图

A、0.27

B、0.73

C、0.98

D、0.99

标准答案：D

知识点解析：在图4-8所示的网络拓扑中，具有相同可靠度的三层交换机、防火

墙、路由器这3台设备组成一个串联系统。由题意如，该串联系统的可靠度

R=0.98,那么每-种设备的可靠度哈株=的丽=""330对于本试题的解

答也可采用排除法，根据“串联系统的可靠度低于组成系统的每一个元件的可靠度”

可知，三层交换机、防火墙、路由器这3台具有相同可靠度的网络设备的可靠度要

高于整个串联系统的可靠度(0.98),而只有选项D的0.99>0.98满足这一要求。

7、某计算机系统由如图4-10所示的部件构成，其中部件R1至R3的千小时可靠

度均为0.6,部件R4至R6的千小时可靠度均为0.7,R7的千小时可靠度为0.95,

则该系统的千小时可靠度约为o

口口{—}

R3

图4-10某计兑机系统钿成结的图

A、0.865

B、0.936

C、0.973

D、0.999

标准答案:A

知识点解析：该计算机系统的可靠性结构是一个典型的串/并联结构。其中，部件

RI至R3的千小时可靠度均为0.6,这3个部件所组成的并联系统的千小时可靠度

约为1-(1-RI)x(1-R2)x(1-R3)=1-(1-R1)3=1-(1-0.6)3=0.936«同理可得，部件R4〜R6

所组成的并联系统的千小时可靠度约为1-(1-R4)x(1-R5)x(1-R6)=1-(1-R4)3=1-(1-

0.7尸=0.973。因此，整个系统的千小时可靠度约为(1-(1-R»)x(l-(1-

R4)3)XR7=0.936X0.973X0.95^0.8652O

8、若某计算机系统是由500个元器件构成的串联系统，且每个元器件的失效率均

为10-7/h,在不考虑其他因素对可靠性的影响时，该计算机系统的MTBF为

______小时。

A、2xl04

B、5xl04

C、2xl05

D、5xl05

标准答案：A

知识点解析：根据题意，由500个元器件构成的串联计算机系统的总失效率为各元

器件的失效率的和，即为50(^10-7小=5乂10叫鼠在不考虑其他因素对可靠性的影

响时，由于计算机系统的平均故隙间隔时间可定义为该系统失效率的倒数，因此该

计算机系统的平均故障间隔时间(MTBF)为2xl04ho

9、数据处理流水线如图4-11所示。若每隔加流入一个数据，连续流入4个数据,

***.、->・・・、..、一—.、...

^□♦E♦Hr••3«~EH3^

图441某数据处理流水线示谢阳

4

C.——

A卷B・言741AI

A、

B、

C、

D、

标准答案：C

知识点解析：将部件分解、隔离，且让指令分步骤在不同部件中重叠执行是实现流

水线结构的核心思想。流水线的主要性能参数有：吞吐率、加速比、效率等。其

中，吞吐率是指单位时间内能处理的指令条数或能输出的结果量。吞吐率越高，计

rp=—

,，式中，n为完成

算机系统的处理能力就越强。吞吐率的基本计算公式是:

任务的总数，在指令流水线中就是完成的指令总条数；Tk是完成n个任务所用的

时间。对于本试题的图4-11是一个4级(k=4)且各级执行时间相等的流水线(顺序

流动，不存在相关瓶颈)，若每隔回流入一个数据，连续流入4个(n=4)数据，执行

这4条指令所需的总时间Tk=(k+n-12[=(4+4-12l=7zxi,则该流水线的实际吞吐率

10.下面关于超级流水线的论述中，正确的是O

A、超级流水线用增加流水线级数的方法缩短机器周期

B、超级流水线是一种单指令流、多操作码、多数据的系统结构

C、超级流水线配置了多个功能部件和指令译码电路，采用多条流水线并行处理

D、超级流水线采用简单指令以加快执行速度

标准答案：A

知识点解析：超级流水线工作原理：把模块的原子操作分为多个步骤(阶段)，每个

步骤分别由一个子模块来完成。各个子模块同时运行，从而使多个原子操作在时问

上形成交错重叠，提高模块的速度指标。其本质是，同时执行的各个原子操作在同

一时刻处于不同步骤，由不同子模块处理。多个原子操作的执行在时间上是交错重

舂的，在空间上是分步骤隔离的，各子模块是被原子操作分时复用的。可见，超

级流水线用增加流水线级数的方法缩短机器周期，而不是采用简单指令来加快执行

速度。与超级标量处理矶一样，其硬件不能调整指令的执行次序，而应由编译程序

来解决优先问题。超长指令字(VLIW)处理机是一种单指令流多操作码多数据的系

统结构。为了减少内存访问，它通过一条指令来实现多个操作的并行执行。通常一

条指令多达上百位，有若干操作数，每条指令可以做不同的几种运算。那些指令可

以并行执行是由编译器来选择的。编译器硬件结构选择时要考虑数据相关性，避免

冲突，并且尽可能利用并行完成指令调度等因素。超级标量处理机配置了多个功

能部件和指令译码电路，采用多条流水线并行处理。它能同时对若干条指令进行译

码，将可以并行执行的指令送往不同的执行部件，在程序运行期问，由硬件来完成

指令调度。可见，超级标量机主要是借助硬件资源重复来实现空间的并行操作，即

同时执行的多个原子操作处于相同的步骤，在时间上完全重叠，在空间上完全隔

离，没有复用关系。

11、以下关于指令流水线的描述中，正确的是______。

A、出现数据相关时采用猜测法来加快执行

B、解决程序转移对流水线的影响需要相关专用通路的支持

C、在出现中断的情况下可以让已经进入流水线的指令继续执行

D、流水线机器不能执行复杂指令

标准答案：C

知识点露析：假如第n+1条指令的操作数地址即为第n条指令的运算结果，那么取

操作数n+1的动作需要等待几个时钟周期才能进行，否则取得的数据是错误的，这

种情况称为数据相关。为了改善流水线工作情况，一般设置相关专用通路，即当发

生数据相关时，第n+1条指令的操作数直接从数据处理部件得到，而不是存入后

再读取。当条件转移指令进入流水线后直到确定下一指令地址之前，流水线不能

继续处理后面的指令而处于等待状态，因而影响流水线效率。某些计算机中采用

“猜测法”、“指令预取”和“无序执行”等技术加以改善。流水线机器处理中断的方法

有“不精确断点法”和“精确断点法”两种。其中，“不精确断点法''对接收中断请求时

还未进入流水线的后续指令不允许其再进入，等已在流水线中的所有指令执行完毕

后再转入中断处理程序。流水线机器可以采用“运算操作流水线技术”来执行浮点

加法运算等。

12、某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如图4-17所示。连续输入10条

指令时的百叶率为。

图某指令流水线各段所需要时间图

A、0.1428/At

B、0.2041/At

C、0.2857/At

D、0.3333/At

标准答案：C

知识点解析：从图4-17中可看出，该流水线各段所使用的处理时间不一样，部件

S3是该流水线的“瓶颈”，因此该指令流水线吞吐率的计算公式为：

n

TP=

叫+(孔-1)必

.式中m为流水线的段数；n为输入的指令数；ati为第

i段所需时间；为该段流水线中瓶颈段的时间。将题中己知条件代入上式，求得

吞吐率TP为：

n1010_0.2857

TP=

(1+3+1+2+1)心，+(10—1)x321/35cH

£郎+5-1)以

f-1

13、输入流水线的全局性相关处理不包括。

A、采取猜测法

B、加快和提前形成条件码；

C、采取顺序流动

D、加快短循环程序的处理

标准答案：C

知识点解析：输入流水线的全局性相关的处理包括①猜测法、②加快和提前形成

条件码、③采取延迟转移、④加快短循环程序的处理等，但其处理不包括“采取顺

序流动

14、设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，每个子部件的工作周期均为△(,

采用常规标量单流水线处理机。若连续执行10条指令，则共需时间Ato

A、8

B、10

C、12

D、14

标准答案：C

知识点解析：流水线技术其实质是一种任务的分解技术。把一件任务分解为若干顺

序执行的子任务，不同的子任务由不同的执行机构负责执行，而这些机构可以同时

并行工作。在任一时刻，任一任务只占用其中一个执行机构，这样就可以实现多个

任务的重叠执行，以提高工作效率。若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执

行3部分，且3部分的工作周期均为回，则该流水线的操作周期为回。由于在此

指令流水线上执行第一条指令是流水线的建立过程，是顺序执行的，因此从开始执

行第1条指令到获得其执行结果所需时间为3个基本操作时间之和，即

(l+14-l)At=3Ato若连续执行10条指令，对于其余9条指令均可在该流水线的操

作周期时间内完成。因此，这10条指令全部执行完毕所需时间为

3At+9xAt=12At,即本题的答案是选项C。

15、在CPU执行一段程序的过程中，Cache的存取次数为4600次，由主存完成的

存取次数为400次。若Cache的存取周期为5ns,主存的存取周期为25ns,则CPU

的平均访问时间为nso

A、5.4

B、6.6

C、8.8

D、9.2

标准答案：B

知识点解析：在CPU执行一段程序的过程中，Cache的存取次数为4600次，由主

存完成的存取次数为400次。Cache的命中率Hc=4600/(4600+400)=0.92。若Cache

的存取周期Tc=5ns,主存的存取周期Tm=25ns,则CPU的平均访问时间Ta为：

Ta=Hc.Tc+(l-Hc).Tm=0.92x5+(1-0.92)x25=6.6ns

16、容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128个字，每4块为

一组。若主存容量为4096块，且以字编址，则主存区号应为位。

A、5

B、6

C、7

D、8

标准答案：B

知识点解析：Cache主要用于解决CPU处理器与主存之间存取速度不匹配问题。

由于主存容量为212=4096块，而每块为27=128个字，囚此以字编址的主存总容量

为4096x128=212x27=219=2921°=512K字，故主存地址应为19位。Cache采用组相

联方式映像，其主存地址应分为区号、组号、组内块号、块内地址号等4个部分。

依题意可知，块内地址号应为7位，用以表示27=128个字；每22=4块为一组，则

组内块号用2位表示。Cache容量为64块，每4块为一组，共分为64/4=16=2’

组，故组号需要用4位地址表示。最后，主存地址19位中所剩余的即为区号，应

为19-4-2-7=6位。

二、中文选择题(含2小题)(本题共14题，每题1.0

分,共14分。)

某高可靠性计算机系统由图4-6所示的冗余部件构成。若每个部件的千小时可靠度

尺均为0.9,则该计算机系统的千小时可靠度为(1)；该计算机系统的失效率可使用

⑵来计算。(注：t表示时间)

H

R2

LJ

图丁6型并联冗余部件模型图

17、(1)

A、0.656

B、0.729

C、0.801

D、0.864

标准答案：C

知识点解析：暂无解析

18、(2)

A、InR/t

B、-InR/t

C>log2R/t

D、-log2R/t

标准答案：B

知识点解析：对于本试题的解答思路如下：①先将部件R5和R6看成一个并联系

统A,该并联系统的可靠度R⑴=2x0.9-0.95=1.8-0.81=0.99。③再将部件R4与

R2、R3组成的并联系统看成一个新的并联系统B,该并联系统的可靠度为

R(t)=0.99+0.9-0.9x0.99=l.89-0.89l=0.999o④接着将图4-2的模型图看成由部件

R1、并联系统A、并联系统B、部件R7的串联组成。则该高可靠性计算机系统的

可靠度为R(t)=0.9x0.99x0.999x0.9X).801。根据可靠度的定义：刈。=/人得，该计

算机系统的失效率大可使用Z=-lnR/t来进行计算。

在图4-9所示的计算机系统中，RI、R2、R3分别为3种不同的加工部件，但每个

加工部件的失效率均为入，可靠性均为R,则该系统的可靠性为(1)。若每个加工部

件的平均无故障时间为5000小时，则该系统的平均无故障时间为(2)小时。

输入『

图4-9系统结构图

19、⑴

A、(1-R2)3

B、3(1-R2)

C、R3(2-R)3

D、1-3(1-R2)

标准答案：C

知识点解析：暂无解析

20、(2)

A、2500

B、5000

C、7500

D、3333

标准答案：A

知识点解析：本试题是一个典型的“串/并联”模型，即先并联然后再串联。对于这

种串/并联结构可先求每个并联组的可靠性：.每个并联组的可靠性：1-(1-R)2.每个

并联组的失效率：浦(1+1⑵=2簿3然后再根据串联可靠性模型来计算整个系统的可

靠性和失效率。.系统的可靠性：(1・(1・R)2)X(1・(1・R)2)X(1-(1・R)2)=(2・R)3R3.整个系

统的失效率：2〃3+2〃3+2浦3=2入由于系统的总失效率为2九，且每个部件的平均无

故障时间MTBF=1/X=5000h,因此整个系统的平均无故障时间

MTBF=1/(2X)=(l/2)x(l/X)=2500h。

某数据处理流水线如图4-14所示，若每隔3加流入一个数据，连续处理4个数

据。此数据处理流水线的实际吞吐率为(1)。此时该流水线的效率为(2)。

图4-14数把处理流水线示意图

21、(1)

A、4/12At

B、4/13At

C、4/14AI

D、4/15At

标准答案：D

知识点解析：暂无解析

22、(2)

A、2/3

B、2/5

C、2/7

D、2/9

标准答案：B

知识点解析：图4-14是一张执行时间不等的数据处理流水线示意图。其中，部件

si〜S3的执行时间均为At,而部件S4的执行时间为3回。可见，执行时间最长者

的部件S4是整条流水线的“瓶颈”。设m为流水线的段数；n为输入的指令数；&i

为第i段所需时间；△可为该段流水线中瓶颈段的时间，则图4-14执行这4条数据

指令所需的总时间Tk为：

[=£〃+(〃一1)心。=6zk+(4-l)x3/z=154

根据吞吐率的基本计

n4

nTP=—=——

b一亍T.15&

算公式是:,得，该流水线的实际吞吐率”・0流水线的效率E

定义为n条指令占用的时空区与k个流水线级占用的总时空区的比值，对于各级执

九•£M

E=-------------------

行时间不等的流水线的效率计算方法是：1o对于图4-

〜4x6小=2=40%

14数据处理流水线的效率为4x1545

设指令由取指、分析、执行3个子部件完成。并且每个子部件的时间均为若采

用常规标量单流水线处理机(即该处理机的度为1),连续执行12条指令，共需

(l)Ato若采用度为4的超标量流水线处理机，连续执行上述12条指令，只需

(2)Ato

23、(1)

A、12

B、14

C、16

D、18

标准答案：B

知识点解析：暂无解析

24、⑵

A、3

B、5

C、7

D、9

标准答案：B

知识点解析：设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，n=3,且每个子部件的

时间均为若采用常规标量单流水线处理机(即该处理机的度m=l),连续执行

12条(k=12)指令的时空图如图4-15所示。执行这12条指令所需的总时间为：

Tk=(k+n-l)At=(l2+3-l)At=14At

^4-15常规标星单流水线处理和时空图

若采用度为4(m=4)的超标最流水线处理机，连续执行上述12条(k=12)指令的时空

图如图4—16所示。

执行—1-

6

5

12

施衽