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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑计算机体系结构期末试题 1 题一 11计算机系统布局的层次布局由高到低分别为应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级 12计算机系统弗林(Flynn)分类法，把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)、多指令单数据流和多指令多数据流四大类。 13通明指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到，它带来的好处是简化某级的设计，带来的不利是无法操纵。 22数据布局和数据表示之间是什么关系？确定和引入数据表示的根本原那么是什么？ 数据表示是能由硬件直接识别和引用的数据类型。数据布
2、局反映各种数据元素或信息单元之间的布局关系。数据布局要通过软件映象变换成机器所具有的各种数据表示实现，所以数据表示是数据布局的组成元素。（2分）不同的数据表示可为数据布局的实现供给不同的支持，表现在实现效率和便当性不同。数据表示和数据布局是软件、硬件的交界面。（2分） 除根本数据表示不成少外，高级数据表示确实定和引入遵循以下原那么： （1）看系统的效率有否提高，是否裁减了实现时间和存储空间。 （2）看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否高。 15引入数据表示的两条根本原那么是：一看系统的效率有否提高；二看数据表示的 通用性和利用率是否高。 13计算机组成指的是计算机系统布局的规律实现，包括
3、机器级内的数据流和操纵流的组成及规律设计等。计算机实现指的是计算机组成的物理实现，。 21、软件和硬件在什么意义上是等效的?在什么意义上是不等效的? 规律上等效，性能、价格、实现难易程度上不一样。 22说明翻译和解释的识别和联系. 识别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的务必步骤。 19计算机系统布局也称计算机体系布局，指的是传统机器级的系统布局。它是软 件和硬件/固件的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的机器物理系统的抽象。(是指计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有
4、的属性) 19一种浮点数有1位符号位，阶码为7位移码，尾数8位与符号位一起采用原码 的规格化表示，基数为2，该浮点数可表示的最大数为 （1-2-8）263 ，可表示的最小数为 2-65 。 20、一台模拟机共有7条指令，有8个通用寄放器和两个变址寄放器。若要求设计8位长的寄放器-寄放器型指令3条，16位长的寄放器-存储器型变长指令4条，变址范围为-127127，请设计指令格式，并给出指令各字段的长度。 根据指令格式，8位R-R型指令，操作码占2位，两个通用寄放器编号字段各占3位，允许8个通用寄放器。 16位R-M型指令，操作码占4位，地址码字段占8位，一个通用寄放器编号字段占3位，变址寄放器编
5、号仅1位，允许2个变址寄放器。 21、某处理机的指令字长为16位，有二地址指令、单地址指令和零地址指令3类， 2 每个地址指令的长度均为6位。 （1）假设二地址指令有15条，单地址指令和零地址指令的条数根本相等，那么，单地址指令和零地址指令各是多少条？为3类指令调配操作码（2）假设指令系统要求这3类指令条数的比例为1:9:9，那么，这3类指令各有多少条？为3类指令调配操作码 （1）双地址指令：00001110 15条 （2）单地址指令：11110000001111111110 63条 （3）零地址指令：11111111110000001111111111111110 64条 问答： 2.1 指
6、令集布局设计所涉及的内容有哪些？ 指令集功能设计 主要有RISC和CISC两种技术进展方向 寻址方式的设计 设置寻址方式可以通过对基准程序举行测试设计，查看各种寻址方式的使用频率，根据使用频率设置必要地寻址方式 寻址方式的表示 可以将寻址方式编码于操作码中，也可以将寻址方式作为一个单独的字段来表示 操作数表示和操作数类型 可选择浮点型数据类型、整型数据类型、字符型、十进制数据类型等 指令格式的设计 有变长编码格式、定长编码格式和混合编码格式3种 23何谓指令格式的优化?简要列举包括操作码和地址码两片面的指令格式优化可采 3 用的各种途径和思路。 指令格式的优化指如何用最短位数表示指令的操作信息
7、和地址信息，使程序中指令的平均字长最短。 操作码的优化 采用Huffman编码和扩展操作码编码。 对地址码的优化： 采用多种寻址方式; 采用0、1、2、3等多种地址制; 在同种地址制内再采用多种地址形式，如寄放器-寄放器型、寄放器-主存型、主存-主存型等; 在维持指令字在存储器内按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度。 18CISC的中文意义是繁杂指令计算机，RISC的中文意义是精简指令计算机。 19、GCC的 g 编译参数有什么含义 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。 20、objdump的 S 参数有什么含义； 尽可能反汇编源代码 21、程序中的条件语句编译为了哪些机器指
8、令； 程序中的循环语句编译为了哪些机器指令； 22、GDB的file，run，next，break，print，list，disassemble命令各有什么含义。 file ：加载文件 run：运行程序 next命令（缩写l）可以加载下一条代码 list命令（缩写l）可以列出代码 break命令来设置断点， 在调试程序时，当程序被停住时，可以使用print命令（缩写为p），或是同义命令inspect来查看当前程序的运行数据 disassemble命令用于反汇编，它可被用来查看当前执行时的源代码的机器码，其实际上只是把目前内存中的指令dump出来 23简要对比CISC机器和RISC机器各自的布局
9、特点，它们分别存在哪些缺乏和问题?为什么说今后的进展应是CISC和RISC的结合? CISC布局特点：机器指令系统浩瀚繁杂。 RISC布局特点：机器指令系统简朴，规模小，繁杂度低。 CISC的问题： (1)指令系统浩瀚，一般200条以上； (2)指令操作繁杂，执行速度很低； (3)难以优化生成高效机器语言程序，编译也太长，太繁杂； (4)由于指令系统浩瀚，指令的使用频度不高，降低系统性能价格比，增加设计人员负担。 RISC的问题； (1)由于指令少，在原CISC上一条指令完成的功能现在需多条RISC指令才 4 能完成，加重汇编语言程序设计负担，增加了机器语言程序长度，加大指令信息流量。 (2)
10、对浮点运算和虚拟存储支持不很强。 (3)RISC编译程序比CISC难写。 由于RISC和CISC各有优缺点,在设计时，应向着两者结合，取长补短方向进展。 8看下述程序段：（ C ） k： R5=R2 k+1： R0=R1R4 k+2： R2=R51 k+3： R4=R0R3 k+4： R3=R4-1 K+5： ? k和k+2之间发生的是什么数据相关 I. 先写后读相关 II.写-写相关 III. 先读后写相关 A.只有I B.只有I、II C.只有I、III D.以上都不对 1开发并行的途径有（ D ），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 1
11、8“一次重叠”解释时，第K+1条指令需等K条指令执行后才能形成，称此时发 生了“指令相关”。若第K条指令的结果数地址与第K+1条指令的源数地址一样时，称发生了“先写后读相关”。 24为提高流水线效率可采用哪两种主要途径来抑制速度瓶颈？ 为提高流水线效率可采用瓶颈段再细分（2分）和瓶颈段并联（3分）两种主要途径来抑制速度瓶颈。 21简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。 （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，轮替使用同一套设备的各个片面，以加快硬件周转来赢得速度。 （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
12、用户按确定时间依次轮替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。 10在计算机系统设计中，对比好的方法是（D ）。 A、从上向下设计 B、从下向上设计 C、从两头向中间设计 D、从中间开头向上、向下设计 22假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，那么采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？ Sp=To/Tn=1/(1-Fe)+Fe/Se)=1/(0.6+0.4/10)=1.5625 26、如有一浮点乘法流水线如图(a)所示，其乘积可直接返回输入端或暂存于缓冲寄放器中，画出实现A*B*C*D的时空图及输入端的变化，并求出该流水线的吞吐率和效率；当流水线改为图(b)形式时，求其实现同一计算时该流水线的吞吐率及效率。 5 t阶加3t尾乘(a)t规格化t阶加3t尾乘3t尾乘3t尾乘(b)t规格化 流27、假设一台模型计算机共有7种不同的操作码，假设采用固定长操作码需要3位。已知各种操作码在程序中展现的概率如下表，计算采用全Huffman编码法的操作码平均长度，并计算固定长操作码和Huffman操作码的信息冗余量。若将全 9
