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计算机系统结构练习测试题库一、填空题1一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，一般可采用 方法或 方法。2并行性概念包含 性和 性。3按指令流与数据流，体系结构可分类为SISD、 、 和MIMD。4Huffman编码，长操作码的使用频度较 ，而短操作码的使用频度较 。5多体存储器属 ，而存储层次属 。6.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出_，其次，要处理好指令之间可能存在的_。7就目前的通用机来说，计算机系统结构的属性主要包括数据表示， ,寄存器组织, ,存储系统。8Amdahl定律定义了用加速比来衡量改进措施对 提高的程度。加速比的定义为_。9一个程序在计算机上运行，花费的CPU时间为CPU的时钟周期乘以该程序所有机器指令使用CPU的时钟周期数，即CPU时间= _。10.数据流机采用_，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则采用_，执行的操作序列取决于对数据的要求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。11软件和硬件成本由 和 组成。12指令由 和 组成。13评价地址码个数不同的4种指令的优缺点的主要标准是 和 。14操作码的表示方法通常有3种，即 、 和扩展编码。15计算任何一个程序的执行时间的公式可表示为P=ICPIT，其中I是 ，CPU是 ，T是一个周期的时间长度。16按照流水线使用的级别，可以把流水线分为 、 和处理机间级三大类。17在一般标量流水线处理机中，通常把一条指令的执行过程分解为“取指令”、“ ”、“ ”和“写回结果”4级流水线，每一级的执行时间为一个基本时钟周期。18在理想情况下，超标量超流水线处理机执行程序的速度是 和 的乘积。19向量指令可分为_和_。20目前已有的向量处理机结构主要采用_和_两种结构。21基于寄存器-寄存器的向量指令是指_来自_，或把操作后的结果写入向量寄存器。这类指令是向量指令集中最重要的指令。22基于存储器-存储器的向量指令是指_来自_，而且把操作后的结果直接写入存储器。23所谓链接技术是指把_链接起来成为_。24衡量向量处理机性能的主要参数是_和_。25存储器速度可以用_、_、频宽来描述。26三级存储系统是指 、 、磁盘存储器。27单体多字并行存储器的访问冲突包括取指令冲突， ，写数据冲突， 。28交叉访问存储器通常有两种交叉编址方式： 和 。29段式存储管理是指_，为此每道程序在系统中都有一个_。30页面调度的两种方式 和 。31LRU替换算法的实现方法有 和 。32Cache系统的加速比是命中率H和 与 比值的函数。33解决Cache与主存不一致性的方法有 和 。34互连函数通常有的表示方法有 、输入输出对应表示法、 。35直接网络可分为3类： 、 和超立方体网络。36动态多级互连网络可分为 、 和非阻塞网3种类型。37基准网络的开关控制方式为 ，采用 法实现单元控制。38消息寻径方式可以分为两大类： 和 。39多计算机互连网络中的通信模式有 、 和 。40寻径的基本原则是： 或 。二、单项选择题1A：=B+C；C：=A+B对于A存在 。A）读写相关 B）写读相关 C）写写相关2微指令由 直接执行。 A）程序 B）汇编 C）硬件3用机器语言解释实现软件移植的方法是 。A）模拟 B）仿真 C）宿主机4对汇编程序员透明的是 。A）通用寄存器 B）指令系统 C）物理地址寄存器5超流水线实现了 。A）同时性 B）并行性 C）并发性6字长为16位，四个存储体能同时读写四个字，称为 。A）多体多字 B）多体单字 C）单体多字7Cache与主存的数据传递由 完成。 A） 操作系统 B）软件 C）硬件8组相联映象中，组内块数为 时，成为直接映象。 A）1 B）组数 C）区数9功能最强的流水线是 。 A）多功能流水线 B）动态流水线 C）超流水线10对出入端0123456789ABCDEF实现4组4元交换后，其变换图像为 。A)32017645BA89FECD B）23106754AB98EFDC C）32107654BA98FEDC11C：=A+B：A：=B+C对于C存在 。A）读写相关 B）写读相关 C）写写相关12机器指令不能由 直接执行。 A）程序 B）汇编 C）硬件13用固件解释实现软件移植的方法是 。A）模拟 B）仿真 C）宿主机14对高级语言程序员透明的是 。A）CACHE B）数据类型 C）算法15超标量流水线实现了 。A）同时性 B）并行性 C）并发性16.字长为16位，四个存储体能同时读写八个字，称为 。A）多体多字 B）多体单字 C）单体多字17外存与主存的数据传递主要由 控制完成。 A） 操作系统 B）程序员 C）硬件18第三代计算机的特点是采用 。 A）电子管 B）晶体管 C）小规模或中规模集成电路19. 冯.诺依曼型计算机的思想是 。A）存储程序 B）存储指令 C）执行指令20. 按计算机信息加工的步骤和阶段的并行性划分，并行性等级最高的是 。 A）位串字串 B）全并行 C）位片串字并21. 按计算机系统中执行的并行性划分，等级最低的是 。 A）指令内部并行 B）指令之间并行 C）任务或进程之间并行22对于向量和矩阵运算的指令，最好采用 地址指令结构。 A）一 B）二 C）三23程序计数器和处理机的程序状态字属于 。 A）硬件现场 B）软件现场 C）不确定24用来平滑运算器与主存的工作，且是主存与运算器之间的一种缓冲存储器的是 。 A）先行指令缓冲栈 B）先行读数栈 C）后行写数栈25流水线阻塞出现在 中。 A）非线性流水线的调度B）线性流水线的调度C）非线性或线性流水线的调度26转移类指令和中断引起的相关是属于 。 A）局部相关 B）全局相关 C）局部或全局相关27以下处理机中，性能最高的是 。 A）超标量处理机B）超标量超流水线处理机C）超流水线处理机28超标量处理机的兼容性 于VLIW处理机。A）优 B）差 C）等29一条指令可以处理相同类型的多个或多对数据的处理方式是 。A）标量处理 B）向量处理 C）二者均可30CRAY 1 中向量处理采用 。 A）横向处理方式B）纵向处理方式；C）分组纵横处理方式31虚拟存储技术适用于 存储系统。 A）主存-辅存 B）Cache-主存 C）Cache-辅存32程序访问局部性包括_和时间局部性两方面。 A）地点局部性 B）位置局部性 C）空间局部性33在虚拟存储技术中，把程序经编译生成的访存地址称为 。 A）虚地址 B）实地址 C）变换地址34段是 单位，由 划分，它的长度 。A）逻辑，系统，定长B）逻辑，用户，不定长C）物理，用户，不定长35选择将来一段时间内最久不被访问的页作为被替换页的算法是 。A）近期最少使用算法 B）最优替换算法 C）先进先出算法36LRU算法 堆栈型替换算法。 A）不是 B）是 C）不能确定37堆栈型替换算法有下述性质：随着分配给程序的主存实页数增加，堆栈型替换算法保证访问主存的命中率 。 A）不下降 B）下降 C）不能确定38CPU在执行写操作时，必须把数据同时写入Cache和主存的方法是 。A）写回法 B）写直达法 C）二者均可39 是一种一维网络，其中N个结点用N-1条链路连成一行，内部结点度为2，端结点度为1，直径为N-1，等分宽度为1，结构不对称。A）线性阵列 B）超立方体 C）搏动式阵列40不是令牌环的优点的是 。A）点点连接 B）总线连接 C）物理参数更容易控制41.从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）四级。A、任务或进程之间B、指令内部C、作业或程序之间D、指令之间42.从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。A、位并字串B、全并行C、位串字串D、位串字并43.存储器操作并行的典型例子是（ ），处理机操作步骤并行的典型例子是（ ），处理机操作并行的典型例子是（ ），指令、任务、作业并行的典型例子是（ ）。A、阵列处理机B、并行存储器系统和相联处理机C、流水线处理机D、多处理机44.开发并行的途径有（ ），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45、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（ ）。A、汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级B、微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级C、传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级D、汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级46、对系统程序员不透明的应当是（ ）A、CACHE 存储器B、系列机各档不同的数据通路宽度C、指令缓冲寄存器D、虚拟存储器47、对机器语言程序员透明的是（ ）A、中断字B、主存地址寄存器C、通用寄存器D、条件码48、计算机系统结构不包括（ ）A、主存速度B、机器工作状态C、信息保护D、数据表示49、对汇编语言程序员透明的是（ ）A、I/O 方式中的DMA 访问B、浮点数据表示C、访问方式保护D、程序性中断50、属计算机系统结构考虑的是（ ）A、主存采用MOS 还是TTLB、主存采用多体交叉还是单体C、主存容量和编址方式D、主存频宽的确定51、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（ ）A、计算机软件所要完成的功能B、计算机硬件的全部组成C、编程要用到的硬件组织D、计算机各部件的硬件实现。52、计算机组成设计不考虑（ ）A、专用部件设置B、功能部件的集成度C、控制机构的组成D、缓冲技术53、在多用户机器上，应用程序员不能使用的指令是（ ）A、“执行”指令B、“访管”指令C、“启动I/O”指令D“测试与置定”指令54、以下说法中，不正确的是（ ）。软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会A、提高解题速度B、提高硬件利用率C、提高硬件成本D、减少所需存储器用量55、下列说法中不正确的是（ ）A、软件设计费用比软件重复生产费用高B、硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现C、硬件的生产费用比软件的生产费用高D、硬件的设计费用比软件的设计费用低56、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57、推出系列机的新机器，不能更改的是（ ）。A、原有指令的寻址方式和操作码B、系统总线的组成C、数据通路宽度D、存储芯片的集成度58、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（ ）。A、用统一的高级语言B、用统一的汇编语言C、模拟D、仿真59、在操作系统机器级，一般用（ ）程序（ ）作业控制语句。A、汇编程序，翻译B、汇编程序，解释C、机器语言，解释D、机器语言，翻译60、高级语言程序经（ ）的（ ）成汇编语言程序。A、编译程序，翻译B、汇编程序，翻译C、汇编程序，解释D、编译程序，解释61、传统机器语言机器级，是用（ ）来（ ）机器指令。A、硬件，翻译B、编译程序，翻译C、微指令程序，解释D、微指令程序，翻译62、汇编语言程序经（ ）的（ ）成机器语言程序。A、编译程序，翻译B、汇编程序，翻译C、汇编程序，解释D、编译程序，解释63、微指令由（ ）直接执行。A、微指令程序B、硬件C、汇编程序D、编译程序64、系列机软件必须保证（ ），一般应做到（ ）A、向上兼容B、向下兼容C、向前兼容D、向后兼容65、在计算机系统的层次结构中，机器被定义为（ ）的集合体A、能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构B、硬件和微程序（固件）C、软件和固件D、软件和硬件66、优化性能价格比指（ ）或（ ）。A、在尽量提高性能前提下尽量降低价格B、在某种价格情况下尽量提高性能C、在满足性能前提下尽量降低价格D、在尽量降低价格情况下尽量提高性能67、目前，M0 由（ ）实现，M1 用（ ）实现，M2 至M5 大多用（ ）实现。A、软件，固件，硬件B、固件，软件，硬件C、硬件，软件，固件D、硬件，固件，软件68、系列机中（ ）的性能价格比通常比（ ）的要高。A、中档机B、低档机C、高档机D、A 和B69、（ ）着眼于机器级内各事件的排序方式，（ ）着眼于对传统机器级界面的确定，（ ）着眼于机器内部各部件的功能，（ ）着眼于微程序设计。A、计算机组成B、计算机实现C、计算机体系结构D、A 和B70、计算机系统结构也称（ ），指的是（ ）的系统结构。A、计算机组成B、计算机实现C、计算机体系结构D、A 和BE、微程序机器级F、传统机器级G、汇编语言机器级H、操作系统机器级71、用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为（ ），用机器语言解释实现软件移植的方法称为（ ）。虚拟机是指（ ），目标机是指（ ）。A、模拟B、仿真C、被模拟的机器D、被仿真的机器72、同时性指两个或多个事件在（ ）发生，并发性指两个或多个事件在（ ）发生。A、同一时间间隔B、同一时刻C、不同时刻D、不同时间间隔73、除了分布处理、MPP 和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（ ）四种不同的结构。A、计算机网络B、控制流计算机C、机群系统D、数据流计算机74、费林分类发能反映出大多数计算机的并行工作方式或结构特点，但只能对（ ）机器分类，不能对（ ）机器分类，而且对（ ）的分类不确切。A、数据流B、控制流C、阵列处理机D、流水线处理机75、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类，这里的多倍性指（ ）。A、系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令流是数据流的多少倍。B、系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的数据流是指令流的多少倍。C、系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。D、A 和B76、1TFLOPS 计算机能力，1TBYTE/S 的I/O 带宽和（ ）称为计算机系统的3T 性能目标。A、1TBYTE 硬盘容量B、1TBYTE 软盘容量C、1TBYTE 主存容量D、A 和B77、向上兼容指的是（ ），向下兼容指的是（ ），向前兼容指的是（ ），向后兼容指的是（ ）。A、某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之前投入市场的机器上。B、某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它低档的机器上。C、某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之后投入市场的机器上。D、某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它高档的机器上。78、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（ ）。A、高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B、高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C、应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D、应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级三、判断 1重叠寄存器窗口技术是RISC最关键的技术。（ ）2单功能流水线只能完成一种固定功能。（ ）3指令间的读写相关是全局相关。（ ）4硬件上设置多条相同的流水线，可实现超标量流水线。（ ）5最近最少使用法是STACK型替换算法。（ ）6在一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，采用模拟方法比采用仿真方法更快捷。（ ）7在一段时间内相继发射多个任务，体现了并发性概念。（ ）8延迟转移技术是RISC关键技术之一。（ ）9超标量功能流水线能完成执行多种指令的功能。（ ）10条件转移是局部相关。（ ）11OPT是STACK型替换算法。（ ）12时间是衡量计算机性能的主要标准。（ ）13流水线的吞吐率是流水线单位时间输出结果的数量。（ ）14流水线的效率是流水线的设备利用率。（ ）15快表和主存也构成一个两级层次，一般快表的替换算法为PFF。（ ）16能做为评价其它置换算法标准的置换算法是RAND。（ ）17合并网络提供了一组新的指令，其中一条称为Fetch-andAdd指令，叫做取与加指令。（ ）18多处理机实现信息交换和同步最简单的方法是存储器共享。（ ）19. 监听协议用来保持Cache一致性的两种策略分别是写无效(Write-Invalidate)策略和写更新(Write-Update)策略。（ ）20S2MP主要解决的问题是当前小规模共享存储多处理器系统在可扩展性上的瓶颈问题。（ ）21程序并行处理的效率定义为：。（ ）22异构机群的负载均衡任务优化调度问题可以描述为：寻找一个映射关系，将任务图TG映射到机群图PC，使作业时间最短。（ ）23指令存储器的作用是存放并执行指令。（ ）24. 多处理机中，两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则不能并行，但任何情况下可以交换串行。 （ ） 25. 设某机有 32 个处理器，其编号为0，1，A 31，用Shuffle（Shuffle）互联函数时，第 11 号处理器与第26号处理器相联。 （ ） 26. 中断响应就是允许其中断CPU现行程序的运行，转去对该请求进行预处理，如保存好运算的数据结果，调出中断服务程序，准备运行。 （ ） 27. 由于 Cache 存储器的地址变换和块替换算法是全硬件实现的，则 Cache 存储器对系统程序员是不透明的， Cache 对处理机和主存间的信息交换是透明的。 （ ） 28. 分布系统以分布为特征，用真实处理机替代虚拟处理机，其并行性是属于并发性。 （ ） 29.对操作码进行优化编码时，在了解每种指令在程序中出现的概率后，使用Huffman算法构造Huffman树，这样获得的Huffman编码是唯一的。( ) 30.多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写2种相关，以交换数据为目的时，则必须并行执行，读写要完全同步，允许顺序串行和交换串行。( )31.计算机仿真适合在两种结构差距大的机器间运用。( )32.主存空间数相关是相间隔的两条指令之间出现对主存同一单元要求先写而后读的关联。( )33.由于Cache存贮器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache存贮器对应用程序员是透明的，而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。( )34.标志符与每个数据相连，合存于相邻存储单元，用于描述单个数据的类型特征。（ ）35.总线仲裁算法有：静态优先级算法、固定时间片算法、动态优先级算法和先来先去服务算法。（ ）36.计算机仿真用微程序解释，计算机模拟用机器语言解释。（ ）37.按弗林(Michael J.Flynn)的观点，计算机系统可分为单指令流单数据流、单指令流多数据流、多指令流单数据流和多指令流多数据流四大类。（ ）38.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出空间代价，其次，要处理好指令之间可能存在的关联。（ ）39.与重叠机器一样，流水机器在遇到转移指令，尤其是条件转移指令时，效率也会显著下降。（ ）40.超长指令字(VLIW)结构是将水平型微码和超标量处理两者相结合。（ ）四、名词解释 1、计算机系统结构；2、软件兼容；3、模拟、仿真； 4、Amdahl定律；5、CPI；6、向量化编译器或量化器；7、收集和散播指令；8、分段开采；9、向量链接技术；10、互连网络；11、Cache一致性；12、机群系统13、存储器-存储器工作方式；14、寄存器-寄存器工作方式；15、周期窃取方式；16、直接存取方式；17、数据块传送方式；18、计算机实现19、资源共享20、二次重叠执行方式五、简答题 1、计算机系统结构用软件实现和硬件实现各自的优缺点?2、就目前通用机来说，计算机系统结构的属性主要包括哪些?3、试述由上往下、由下往上设计思路和存在的问题?4、采用统一高级语言方法、适用场合、存在问题和应采取的策略。5、采用系列机方法、适用场合、好处、存在问题和应采取的策略6、除了分布处理MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为哪几种不同结构?例举它们要解决的问题。7、多计算机系统和多处理机系统的区别8、以实例说明计算机系统结构、组成、实现的相互关系与影响。9、器件的发展对逻辑设计方法的影响10、软件移植的途径，各受什么限制?11、并行处理数据的四个等级，给出简单解释，各举一例12、设计乘法指令时，结构、组成、实现各考虑什么?13、常用的直接存储器访问方式(DMA)有哪几种？它们的工作原理和主要优缺点各是什么？14向量流水机的工作方式可分为哪两大类？它们的主要特点是什么？15、SIMD计算机的分布式存储器与共享存储器的异同16、简述SIMD计算机的分布式存储器结构与共享存储器结构异同。17、何谓大规模并行处理机？它的主要特点是什么？18、多处理机有哪些基本特点?发展这种系统的主要目的有哪些？多处理机着重解决哪些技术问题？19、何谓SMP？它的主要特点是什么？20、何谓机群系统？它的主要特点是什么？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？22、为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构？23、说明翻译和解释的区别和联系.24、就目前的通用机来说计算机系统结构的属性主要包括那些？25、试以实例简要说明计算机系统结构,计算机组成,与计算机实现的相互关系与影响.26、简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自优缺点27、试述由上往下设计思路,由下往上设计思路和他们所存在的问题28、试述由中间开始的设计思路及其优点29、问什么要进行软件移植？30、简述采用统一高级语言方法,适用场合,存在问题和应采取的策略.31、简述采用系列机方法,适用场合,好处,存在问题和应采取的策略.32、简述采用模拟与仿真方法,适用场合,好处,存在问题和应采取的策略.33、模拟与仿真区别是什么？34、器件的发展如何改变逻辑设计的传统方法？35、为什么说器件的发展是推动结构和组成前进的关键因素？36、除了分布处理,MPP 和机群系统以外,并行处理计算机按其基本结构特征可分37、简单说明多计算机系统和多处理机系统的区别。38、简述几种耦合度的特征39、软件移植的途径，各受什么限制？40、并行处理数据的四个等级，给出简单解释，各举一例41、设计乘法指令时，结构、组成、实现各考虑什么？六、综合应用题1经统计，某机14条指令的使用频度分别为：0.11, 0.01, 0.15, 0.12, 0.03, 0.02, 0.04, 0.02, 0.04, 0.01, 0.13, 0.15, 0.14, 0.03。分别求出用等长码和Huffmam码的平均码长（要求作图，并写出操作码）。2根据下列预约表完成流水线的调度。 段号拍 号 1 2 3 4 5 6 7 8 91 2 34 5 3对4*4的二维数组，要求同时无冲突访问列、行和正反对角线各元素，试设计存储器，并作图。4要求按下列节点配对通信：(B,1), (8,2), (7,D), (6,C), (E,4), (A,0), (9,3), (5,F)。试选择所用互连网类型、控制方式，并画出拓扑结构和各交换开关状态图。5经统计，某机13条指令的使用频度分别为：0.11, 0.02, 0.15, 0.12, 0.03, 0.02, 0.04, 0.02, 0.04, 0.13, 0.15, 0.14, 0.03。分别求出用等长码和Huffmam码的平均码长（要求作图，并写出操作码）。6虚页地址流为1，2，1，0，4，1，3，4，2，1，4，1：（1） 作图求n=1，2，3，4，5，6时的命中率。（2） n为几时性价比最高？7、假设某模型机共有7条指令，7条指令I1I7使用的频度分别为：0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。(1)利用Huffman算法，构造Huffman树，并给出Huffman编码和平均码长。（2)给出Huffman扩展码编码。8、多级混洗交换网络是如何组成的？它与间接二进制n立方体网络有何差异?并画出N=8时的多级混洗交换网络图。答案