2025年大学大四（计算机科学与技术）计算机系统结构综合测试试题及答案

2025年大学大四（计算机科学与技术）计算机系统结构综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项填涂在答题卡相应位置。(总共10题，每题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.计算机系统结构的层次结构中，由下至上正确的顺序是A.微程序机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级等B.传统机器语言机器级、微程序机器级、汇编语言机器级等C.汇编语言机器级、微程序机器级、传统机器语言机器级等D.微程序机器级、汇编语言机器级、传统机器语言机器级等答案：A2.指令集体系结构的设计不包括以下哪个方面A.指令格式B.指令集功能C.存储系统设计D.寻址方式答案：C3.以下关于流水线技术的说法，错误的是A.提高了指令执行的并行性B.可能会出现流水线冲突C.流水线深度越大越好D.可以提高系统的吞吐率答案：C4.虚拟存储器的最大容量A.由计算机的地址结构决定B.由内存容量决定C.由外存容量决定D.用户可以随意设置答案：A5.多处理机系统中，以下哪种方式不属于并行性的实现途径A.时间重叠B.资源重复C.编译优化D.资源共享答案：C6.计算机系统结构中，透明性是指A.系统的某些特性对用户是不可见的B.系统的所有特性对用户都是可见的C.系统的某些特性对用户是可见的D.系统的所有特性对用户都是不可见的答案：A7.以下哪种存储系统属于高速缓冲存储器A.主存B.硬盘C.寄存器D.Cache答案：D8.指令流水线中，不可能出现的冲突是A.资源冲突B.数据冲突C.控制冲突D.时间冲突答案：D9.计算机系统结构的发展趋势不包括A.网络化B.智能化C.小型化D.单一化答案：D10.多处理机系统中，紧耦合系统的特点是A.各处理机之间通过共享主存实现通信B.各处理机之间通过消息传递实现通信C.各处理机之间没有共享资源D.各处理机之间的耦合度很低答案：A第II卷（非选择题共60分）填空题（总共5题，每题4分，把答案填在题中横线上）1.计算机系统结构的三个主要研究方面是______、组成和实现。答案：体系结构2.指令集体系结构的设计目标包括______、高效性、可移植性等。答案：完整性3.流水线的性能指标主要有吞吐率、______和加速比。答案：效率4.虚拟存储器的地址映射方式有直接映射、______和组相联映射。答案：全相联映射5.多处理机系统中，松耦合系统又称为______系统。答案：分布式简答题（总共3题，每题10分，简要回答问题）1.简述计算机系统结构的定义及研究内容。答案：计算机系统结构是指计算机系统中各个组成部分之间的相互关系和功能分配，包括硬件和软件的功能分配以及对程序员可见的体系结构特性。研究内容包括指令集体系结构、存储体系结构、处理器结构、输入输出系统结构等。2.说明流水线冲突的类型及解决方法。答案：流水线冲突类型有资源冲突、数据冲突和控制冲突。解决资源冲突可采用资源重复或资源预约等方法；解决数据冲突可采用定向技术、前推技术、延迟转移等；解决控制冲突可采用预测技术等。3.简述虚拟存储器的工作原理。答案：虚拟存储器是一种将主存和外存有机结合起来使用，从而得到一个容量很大的、速度足够快的“主存储器”。其工作原理是通过地址映射将程序的逻辑地址转换为物理地址，当访问的页面不在主存时，产生缺页中断，操作系统将所需页面从外存调入主存。分析题（总共2题，每题15分，分析给定材料并回答问题）材料：某计算机系统采用指令流水线技术，指令执行分为取指、译码、执行、访存、写回五个阶段，每个阶段的时间分别为2ns、1ns、3ns、2ns、1ns。现有一段程序包含10条指令。1.计算该流水线的理论吞吐率和加速比。答案：流水线周期为3ns。理论吞吐率为1/3ns=1/3×10^9条指令每秒。加速比为顺序执行时间/流水线执行时间，顺序执行时间为(2+1+3+2+1)×10ns=90ns，流水线执行时间为(5+(10-1))×3ns=42ns，加速比为90/42≈2.14。2.若在流水线执行过程中，第3条指令的访存阶段发生了数据冲突，导致流水线停顿2个周期，重新计算该流水线的实际吞吐率和加速比。答案：实际执行时间为42ns+2×3ns=48ns。实际吞吐率为10/(48×10^-9)=1/4.8×10^9条指令每秒。加速比为90/48=1.875。设计题（15分，根据要求设计相关内容）设计一个简单的指令集体系结构，要求包含加法、减法、乘法三条指令，操作数为8位整数，采用寄存器寻址方式。答案：加法指令：ADDR1,R2,R3，功能是将寄存器R2和R3中的8位整数