2005-2017计算机系统结构

2005年上半年高等教育自学考试全国统一命题计算机系统结构试题一、单项选择题（本大题共io小题，每小题1分，共10分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1.计算机系列化的优点不包括（）A.有利于计算机的升级换代B.便于组成多机系统和网络C.同一系列内的软件一定是向下兼容的D.在使用共同系统软件的基础上解决程序的兼容性2.计算机的结构与组成不包括（）A.操作系统B.硬联逻辑C.微程序控制D.所有硬件和固件的功能3.在流水线系统结构中，取指令、执行等操作是（）A.顺 序B.转移 C.中断 D.重叠4.重叠机器局部相关的处理方法有两类：推后后续指令对相关单元的读和（）A.异步流动 B.采用顺序流动C.设置相关直接通路 D.调整指令流动的顺序5.在选择通道方式中，优先级高的磁盘等中高速设备，进行输入输出传送时，适合于采用的数据宽度是（）A.定长块 B.单字节C.可 变 长 块【）.单字加可变长块6.替换算法要解决的问题是（）A.用户的虚页如何与主存的实页对应B.如何用主存的实页号替代多用户的虚页号C.当页面失效，选择主存中哪个页作为被替换的页D.新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户7.下列不是数据流计算机特点的是（）A.设置状态B.没有指令计数器C.没有变量的概念D.操作结果不产生副作用18 .在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（）A.舍入法B.截断法C.恒 置“1”法I）.R O M 查表法9 .字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，其并行等级（）A.不存在并行性B.较高的并行性C.最高一级的并行性D.已经开始出现的并行性1 0 .设 1 6 个处理器编号分别为0,1,2,1 5,用 C u b e。互联函数时，与第1 3 号处理器机联的处理器是（）A.5 号 B.9 号 C.1 2 号 D.1 5 号二、填空题（本大题共1 0 小题，每空1 分，共 2 0 分）1 1 .多处理机程序并行性既存在于 内部，也存在于 外部。1 2 .一般的说，虚拟机器不一定全部由_ _ _ _ 实现，有些操作也可用 实现。1 3 .就流水线计算机而言，主 要 是 通 过,让多个部件在时间上交错重叠地并行执运算和处理，以实现。1 4 .主存空间数相关是指 之间出现对主存同一单元要求 的关联。1 5 .为提高流水线的_ _ _ _ 吞吐率，首先要找出_ _ _ _ _ _,然后设法消除它。1 6 .阵列处理机主要通过 实现空间上的并行；多处理机主要通过 实现时间和空间上的异步并行。1 7 .动 态 数 据 流 计 算 机 最 主 要 的 特 点 是 让 令 牌 带 上,使得在任意给定的时刻，数据流程序图任一条弧上允许出现多个带不同 的令牌。1 8 .中断响应就是允许其中断C P U 运行，转去对该请求进行预处理，包括保存好调出有关处理该中断服务程序，准备运行。1 9 .设多体单字低位交叉的存贮器，单体容量为I的m个分体，其 M j 的编址模式为m X i+j,其中i=0,1,-,1-1；j=_ _ _ _ _ _,如 m=4,曲体 对 应 二 进 制 地 址 码 最 低 二 位 的 状 态 为。2 0 .自定义数据表示包括标志符数据表示和 两类，标志符应由编译程序建立，对程序透明，以减轻应用程序员的负担。2三、简答题（本大题共5 小题，每小题6 分，共 30分）21.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。22.RISC存在不足表现在哪些方面？23.简述SIMD系统的互连网络的设计目标。24.CPU写 Cache时，会发生Cache与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法?各需要增加什么开销？25.简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。四、简单应用题（本大题共2 小题，每小题10分，共 20分）26.试分析通过何种方法可以解决通用寄存器组数相关的问题？27.某机器有5 级中断，中断响应次序为1-2-3-4-5,现要求中断处理次序为2-3-1f 5 f 4。3(1)设计各级中断处理程序的中断屏蔽位的状态，令“0”为开放，“1”为屏蔽。(见下表)中断处理程序级别中断级屏蔽位1级2 级3 级4 级5 级第 1 级第 2 级第 3 级第 1 级第 5 级(2)若在运行用户程序时，同时发生I、3 级中断请求，而在I 蜴中断屈务未完成时，又发生2,3、4,5 线中断，请画出处理机执行程序的全过程示意图(标出交换PSW的时间).五、综合应用题(本大题共2 小题，每小题10分，共 20分)28.有表达式：a(b+cd4efg+h)在多处理机匕要求利用减少树府的方法加速运算。(1)画出并行律法的箱形流程图；(2确定处理机机数P、单台处理机顺序(串行)运算级数Ti、P 台处理机的运算镒数Tp、加速比 Sp和效率与各值。29.某虚拟存储器共8 个页面，每页为1024个字，实际主存为4K 个字，采用页表法进行地址映象.映象我的内容如卜表所示.实页号装入位3111203091100100(1球出会发生页面失效的全部虚页号；(2球出虚地址为：0,3728,1023,1021.7800,6800的主存实地址。4绝宙启用前2512 0 0 5年上半年高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试题答案及评分参考（课程代码2325）二、单项选择题（本大题共io小题,每小题】分，共 10分）I.C 2.A3.D4.C5.C6.C 7.A8.B9.A10.C二、填空题（本大题共10小题，每空1 分，共20分）11.指令 指令12.软件 固件或硬件13.时间重叠 时间上的并行14.相邻两条指令先写后读15.最大 瓶颈16.资源重复资源共享17.标记 标记18.现行程序断点和现场19.0,1,2,m-l 1020.数据描述符高级语言三、简答题（本大题共5 小题,每小题6分，共 30分）21.（1）当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数（时间）来表示（处理）。（3 分）（2）而对出现概率较低的,允许用较长的位数（时间）来表示（处理）,就会导致表示（处理）的平均位数（时间）的缩短。（3 分）22.（1）由于指令少,使原在CIS C上 由 单指令完成的某些复杂功能现在要用多条R IS C指令才能完成，加重了汇编语言程序设计的负担，增加了机器语言程序的长度，占用存储空间多，加大了指令的信息流量。（2 分）（2）对浮点运算执行和虚拟存储器的支持虽有很大加强，但仍显得不足。（2 分）（3）R IS C机器的编译程序比CIS C的难写。（2 分）23.（1）结构不要过分复杂,以降低成本;（1.5分）（2）互连要灵活,以满足算法和应用的需要;（1.5分）（3）处理单元间信息交换所需传送步数要尽可能少，以提高速度性能;（1.5分）（4）能用规模单一的基本构件组合而成，或者经多次通过或者经多级连接来实现冗杂的互连，使模块性好，以便于用VLS I实现并满足系统的可扩充性。（1.5 分）24.写回法:C P U 只写入Cac h e,不写入主存，仅当Cac h e块替换时，才先写回主存后再替换。这种方法要求对每个Cac h e块增加一个修改位的资源开销。（3 分）写直达法:C P U 每次写入Cac h e的同时，也经写直达通路写入主存。这种方法要增计算机系统结构试题答案及评分参考第1页（共 3 页）5加写主存的时间开销。（3分）25.（1）软硬件设计分离和脱节是“由上往下”和“由下往上”设计的主要缺点，由此提出“由中间开始”设计。“中间”提的是层次结构中的软硬交界面，目前多数是在传统机器级与操作系统机器级之间。（2分）（2）进行合理的软、硬件功能分配时,既要考虑能拿到的硬、器件，又要考虑可能的应用所需的算法和数据结构，先定义好这个交界面,确定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实现,同时还要考虑好硬件对操作系统、编译系统的实现提供些什么支持。然后由这个中间点分别往上、往下进行软件和硬件的设计。（4分）四、简单应用题（本大题共2小题,每小题10分，共20分）26.假定运算器的操作数寄存器为B和C。如下图，要想解决通用寄存器组数相关,一种方法是推后”分 析 的 读 到“执行J结束时开始，也可推后到“执行把结果送入L,.然后再由“分析、,J在取（L）或（L J时能取得即可。采用前者，只要发生数相关就使一次重度变成完全的顺序串行，速度明显下降；采用后者,则发生数相关时.相邻两条指令的解释仍有部分重叠，可以减少速度损失,但控制要复杂一些。这两种办法都是靠推后读,牺牲速度来避免相关时出错。（5分）另一种方法是通过设置“相关专用通路”来解决重登方式相关处理,它是以增加设备为代价，使重叠效率不下降.（3分）在实际中，相关处理的办法无非是“推后读”和设置相关专用通.路两种,应根据Huffman思想在成本和效率上权衡选用e此外.还应合理调配好机,器指令的微操作，使“分析”和“执行”的时间尽可能相等，以提高垂直的效率0（2分）结果送到L,第1拍|第2拍|第3拍|第4拍（L）送入B （J）送入C（L J、（L,）：操作数-分 析-图“执行J、”分析K.J重叠时,访问通用寄存器组的时间关系27.（I）各级中断处理程序的中断级屏蔽位状态如表：（4分）中断处理程序级别中断级屏蔽位1级2级3级4级5级第1级10011第2级11111第3级10111第4级00010第5级00011计算机系统结构试题答案及评分参考第2页（共3页）6中断处理程序中断请求用户程序(D(2)处理机执行程序的全过程如图：(6分)五、综合应用题(本大题共2小题,每小题10分，共2 0分)28.(1)a(b+c d+efg+h)=a(b+c d)+aefg+ah(2)P=3,T,-7,Tp=4,Sp=T1/Tp=7/4,Ep=Sp/P=7/12(5 分)29.(1)发生页面失效的虚页号：2,3,5,7(4分)(2)计算出：虚地址：0,3728,1023,1024,7800,6 800主存实地址：3072,页失效,4095,1024,页失效,6 56 (6分)计算机系统结构试题答案及评分参考第3页(共3页)72006年4 月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试题课程代码：2 3 2 5一、单项选择题（本大题共1 0 小题，每小题1 分，共 1 0 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1 .对系统程序员不透明的应当是（）A.虚拟寄存器 B.C ac h e存储器C.指令缓冲寄存器 D.系列机各档不同的数据通路宽度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.主存地址C.逻辑地址 D.辅存实地址4 .浮点数尾数基值n=1 6,除尾符之外的尾数机器位数为8 位时，可表示的规格化最大尾数数值为（）A.1 /2 B.1 5/1 6C.1 /2 5 6 D.2 5 5 /2 5 65.总线控制机构为解决N个部件使用总线时优先次序的裁决，采用集中式定时查询，需另外增加控制线路根数为（）A.3B.N+2C.2 N+1 D.2+l o g 2 N 6 .外部设备打印机适合于连接到（）A.选择通道 B.字节多路通道C.数组多路通道 D.任意一种通道7 .下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的应当是（）A.更换替换算法能提高命中率B.访主存命中率随主存容量增大而提高C.访主存命中率随页面大小增大而提高D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率8.CR AY-1 的流水线是（）A.多条单功能流水线 B.一条单功能流水线C.一条多功能流水线 D.多条多功能流水线9.多级混洗交换网络又称为（）8A.移数网络 B.Omega网络C.STARAN网络 D.数据交换网络10.多处理机主要实现的是（）A.任务级并行 B