【例题】下列对应用程序员不透明的是(B )（2012年单选题）
A．标志符数据表示中的标志符
B．输入输出系统硬件的功能
C．虚拟地址到主存实地址的变换
D．"执行"指令
1．（单选题）以下不属于计算机系统结构的属性为（）。
?A．寻址种类
?B．主存的最小编址单位
?C．中断的分类
?D．加法采用行波进位还是先行进位
【答案】D
【解析】根据计算机系统结构的定义，系统结构主要对软、硬件之间的功能分配进行定义，确定系统设计有关的计算机属性，选项A、B、C均属于计算机系统结构的属性。而选项D属于计算机组成，即逻辑实现的属性，故答案为D。
【知识点】计算机系统结构的定义
【例题】主存的逻辑结构属于( ) （2012年单选题）
A．计算机实现
B．计算机组成
C．计算机系统结构
D．计算机应用
隐藏答案
【答案】B
【解析】根据计算机系统结构的属性，主存的容量、编址方式、容量等属于计算机系统结构，为达到性能价格要求，主存速度为多少或者逻辑结构是否采用多体交叉属于计算机组成。所以B选项正确。
2．（单选题）以下不属于计算机组成范畴的为（）。
?A．是否具有浮点乘法运算
?B．取指令的具体操作
?C．是否采用多体交叉存储的逻辑结构
?D．乘法指令是否采用专门的乘法器实现
【答案】A
【解析】根据计算机组成的定义，计算机组成主要定义了计算机的逻辑实现，包括数据流和控制流的组成及逻辑设计等，选项B、C、D均属于计算机组成，而选项A是否具有浮点运算，是计算机系统结构的范畴。
【知识点】计算机组成的定义
3．（单选题）目前一般通用计算机系统的设计方法为（）。
?A．从上自下，从如何满足应用要求出发
?B．从中间开始向两边设计
?C．由下往上，从目前已有的器件出发
?D．乘法指令是否采用专门的乘法器实现
【答案】B
【解析】"从中间向两边"的设计：这是目前通用机一般采用的方法。它可以克服"自上而下"和"自下而上"两种设计方法中，软、硬件设计分离和脱节的致命缺点，故答案为B。
【知识点】计算机系统的设计方法
【例题】实现软件移植的基本技术有______、采用系列机、______。（2012年填空题）隐藏答案
【答案】统一高级语言；模拟和仿真
【解析】书本的原文P38-41。
【例题】提高计算机系统并行性的主要技术途径有_______________、_______________和资源共享。（2012年填空题）
隐藏答案
【答案】时间重叠；资源重复
【解析】教材的原文P48。
4．（单选题）以下不属于实现并行的方法是（）。
?A．轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分
?B．重复设置多套硬件资源
?C．采用高速的处理器和存储器
?D．多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备
【答案】C
【解析】选项A属于时间重叠的并行技术，选项B属于资源重叠的并行技术，选项D属于资源共享的并行技术，故答案为C。
【知识点】并行的途径
5．（单选题）按弗林(Flynn)提出的计算机系统分类方法，CRAY-1属于( )
?A．SISD
?B．SIMD
?C．MISD
?D．MIMD
【答案】D
【解析】GRAY-1由若干台独立的计算机组成，且每台计算机能够独立地执行自己的程序，显然属于多指令流多数据流类型的计算机系统。所以D选项正确。
【知识点】计算机系统的分类
平时使用的计算机SISD
并行处理机SIMD
多处理机系统MIMD
6．（单选题）自定义数据中的标志符数据表示的主要优点不包括（）。
?A．简化了指令系统和程序设计
?B．简化了编译程序
?C．便于实现一致性校验
?D．会增加程序所占的主存空间
【答案】D
【解析】标志符数据表示的主要优点为：①简化了指令系统和程序设计。②简化了编译程序。③便于实现一致性校验。④能由硬件自动变换数据类型。而选项D为标志符数据表示的不足，故答案为D。
【知识点】标志符数据的定义
【例题】自定义数据表示包括______和______两类。（2012年填空题）
隐藏答案
【答案】标志符、数据描述符
【解析】教材原文P55-56。
【例题】堆栈机器(堆栈数据表示)的特点不包括( )
A.有力地支持子程序的嵌套和递归调用
B.有丰富的堆栈操作指令且功能强大
C.有力地支持高级语言程序的编译
D.访问堆栈的速度低
隐藏答案
【答案】D
【解析】教材原文P60。
【例题】浮点数尾数基值=8，以为基的尾数位数m′=2，则可表示的规格化最大尾
数值为( )（2012单项选择题）
A．B．
C．D．
隐藏答案
【答案】D
【解析】根据教材P63面表2-1。可表示的规格化最大尾数为1-1×- m′,所以最大尾数为1-8-2= 63/64，故D选项正确。
【例题】当浮点数尾数的基=8，尾数长度m=6时，可表示的规格化最小正尾数的值是
( ) （2011单项选择题）
A．1／64 B．0.125
C．0.25 D．0.5
隐藏答案
【答案】B
【解析】根据教材P63面表2-1。可表示的规格化最大尾数为1×-1,所以最大尾数为8-1= 0.125，故B选项正确。
7. （单选题）当浮点数尾数的基rm=4，尾数长度m=4时，可表示的规格化最大正尾数的值是( )
?A．1／64
?B．1/16
?C．15/16
?D．1/8
【答案】C
【解析】根据教材P63面表2-1。可表示的规格化最大尾数为1-1×rm- m′,所以最大尾数为1-4-2= 15/16，故C选项正确。
【知识点】浮点数尾数基值的选择
【例题】四种浮点数尾数下溢处理方法中，实现最简单的方法是( ) （2012单项选择题）
A.截断法
B.舍入法
C.恒置"1"法
D.查表舍入法
隐藏答案
【答案】A
【解析】根据教材P68面，截断法实现最简单，不增加硬件，不需要处理时间，故A选项正确。
【例题】寻址方式指的是指令按什么方式寻找(或访问)到所需的操作数或信息的，具有分别面向______、______和堆栈的寻址方式。（2012填空题）
隐藏答案
【答案】寄存器、主存
【解析】根据教材P69面的原文。
逻辑地址是程序员编程时使用的地址。主存物理地址是程序在主存中的实际地址。
【例题】程序员编写程序时使用的地址是( )
A.主存物理地址
B.有效地址
C.逻辑地址
D.基址
隐藏答案
【答案】C
【解析】根据教材P70的原文。
8. （单选题）当程序装入主存时，就需要进行逻辑地址空间到物理地址空间的变换，即进行程序的定位。不属于目前使用的定位技术的是（）
?A．静态再定位
?B．动态再定位
?C．虚实地址映像表
?D．全相联映射
【答案】D
【解析】程序的定位技术包括静态再定位、动态再定位、虚实地址映像表，而全相联映射属于Cache/主存的块映射方法，故正确答案为D。
【知识点】程序在主存中的定位技术
【例题】信息在存储器中按整数边界存储的目的是提高__________，但是它会造成存储空间的浪费。（2012填空题）
隐藏答案
【答案】访问速度
【解析】根据教材P73面的原文。
9. （单选题）哈夫曼编码的基本思想是对发生概率最高的事件采用（）的位数来表示。
?A．最长
?B．等长
?C．最短
?D．扩展
【答案】C
【解析】哈夫曼编码的基本思想是对发生概率最高的事件采用最短的位数来表示，故正确答案为C。
【知识点】指令操作码的优化
【例题】RISC采用重叠寄存器窗口技术，可以减少()
A.绝大多数指令的执行时间
B.目标程序的指令条数
C.程序调用引起的访存次数
D.CPU访存的访问周期
隐藏答案
【答案】C
【解析】在CPU中设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口，可以减少访存，尽量让指令的操作在寄存器之间进行，以提高执行速度，缩短指令周期，所以答案应该为C。
10. （单选题）以下不属于RISC的基本原则的是（）。
?A．确定指令系统时，尽量选择使用频度很高的那些指令
?B．大大减少指令系统可采用的寻址方式的种类，一般不超过两种
?C．让所有指令都在一个机器周期内完成
?D．减少通用寄存器的个数，提高软件的利用率
【答案】D
【解析】RISC的基本原则：①确定指令系统时，只选择使用频度很高的那些指令，在此基础上增加少量能有效支持操作系统和高级语言实现及其他功能的最有用的指令，让指令的条数大大减少，一般不超过100 条。②大大减少指令
系统可采用的寻址方式的种类，一般不超过两种。简化指令的格式，使之也限制在两种之内，并让全部指令都具有相同的长度。③让所有指令都在一个机器周期内完成。④扩大通用寄存器的个数，一般不少于32 个寄存器，以尽可能减少访存操作，所有指令中只有存(STORE)、取(LOAD)指令才可访存，其他指令的操作一律都在寄存器间进行。⑤为提高指令执行速度，大多数指令都采用硬联控制实现，少数指令采用微程序实现。⑥通过精简指令和优化设计编译程序，以简单有效的方式来支持高级语言的实现。选项D不属于RISC的基本原则，故正确答案为D。
【知识点】RISC指令系统
11. （单选题）为满足系统对存储器性能的要求，现在的计算机系统结构一般采用（）方法解决。
?A．全部使用多体交叉存储器
?B．尽量使用高速存储器
?C．使用由不同存储器组成的存储器系统
?D．尽量提高CPU的执行速度
【答案】C
【解析】该题考查考生对存储系统的基本要求的理解，单一工艺的存储器无法同时满足容量、速度和价格的要求，使用由不同存储器组成的存储器系统才能达到要求。故正确选项为C。
【知识点】存储系统的基本要求
12. （单选题）地址信息传送错误引起的中断属于（）
?A．程序性中断
?B．外部中断
?C．机器校验中断
?D．输入/输出中断
【答案】C
【解析】该题考查考生对中断类型的理解。地址信息传送过程中可以通过校验来检查地址传送是否正确，当数据传送错误时，应引起机器校验中断，所以正确答案应该为C。
【知识点】中断的分类
【例题】除数为０引起的中断属于( )
A.程序性中断
B.外部中断
C.机器校验中断
D.输入/输出中断
显示答案
【例题】以IBM370系统为例，中断一般可以分成机器校验中断、管理程序调用中断、程序性中断、输入输出中断、__________、__________几类。
隐藏答案
【答案】外部中断、重新启动中断
【解析】教材P103原文。
【例题】中断系统的软、硬件功能分配实质是______程序软件和______硬件的功能分配。
隐藏答案
【答案】中断处理、中断响应
【解析】教材P107原文。
只连接一对物理部件的总线称为专用总线。如果N个部件用双向专用总线在所有可能路径都互连，则需N×(N -1)/2组总线。
【例题】总线按用法可分为______和______两类。
显示答案
【例题】若有8个部件之间采用双向专用总线互连，则需要的专用总线组数是( ) A．8 B．16
C．28 D．256
隐藏答案
【答案】C
【解析】根据双向专用总线互连组数计算公式N×(N -1)/2，当N=8时，共28组。所以答案应该为C。
13. （单选题）以下不属于集中控制方式的为（）
?A．集中仲裁
?B．集中式串行链接
?C．集中式独立
?D．集中式定时查询
【答案】A
【解析】该题考查考生对集中控制方式的理解。集中控制方式可分为集中式串行链接、集中式定时查询和集中式独立，选项A与集中控制方式无关，所以正确答案应该为A。
【知识点】总线的控制方式
【例题】I／O处理机方式有__________方式和__________方式。
隐藏答案
【答案】通道、外围处理机
【解析】教材P115原文。
【例题】通道程序执行结束时引起的中断是( )
A.I／O中断
B.访管中断
C.程序性中断
D.外部中断
隐藏答案
【答案】A
【解析】教材P115原文。
14. （单选题）当CPU处理完通道程序执行结束后的I/O中断后，CPU转入( ) 运行
?A．中断服务程序
?B．通道服务程序
?C．管态（运行I/O管理程序）
?D．目态（运行目态程序）
【答案】C
【解析】该题考查通道处理的过程，当CPU处理完通道程序执行结束后的I/O 中断后，CPU转入CPU转入管态运行，用以"登记或例外情况处理"。所以C选项正确。
【知识点】通道处理机的工作原理
【例题】设有一字节多路通道，它有 3 个子通道："0"号、"1"号高速印字机各占一个子通道；"0"号打印机、 "1"号打印机和"0"号光电输入机合用一个子通道。假定数据传送期内高速印字机每隔 25 μs发一个字节请求，低速打印机每隔 150 μs发一个字节请求，光电输入机每隔 800 μs发一个字节请求，则这 5 台设备要求通道的流量为多少？
隐藏答案
【解答】
恭喜你！当前知识点测试通过，请继续学习！
15. （单选题）在字节多路通道执行时，通道的最大流量取决于( )
?A．所接各设备中字节传送速率最小者
?B．所接各设备中字节传送速率最大者
?C．所接各设备中字节传送速率的总和
?D．所接各设备中字节传送速率的乘积
【答案】C
【解析】该题考查考生对于通道流量的计算，在字节多路通道执行时，通道
的最大流量取决于所接各设备中字节传送速率的总和，公式为。所以C选项正确。
【知识点】通道流量的设计
16．（单选题）因主存容量满足不了用户要求，系统结构提出了（）的概念。
?A．主存
?B．辅助存储器
?C．虚拟存储器
?D．相联存储器
【答案】C
【解析】该题考查考生对于虚拟存储器的知识，根据教材P126的描述，虚拟存储器是因主存容量满足不了要求而提出的。故正确选项为C。
【知识点】存储体系的基本概念
【例题】系统存储体系的平均成本应取决于( )
A.主存的价格
B. Cache的价格
C.虚存的价格
D. 存储系统的位价格
隐藏答案
【答案】D
【解析】由于存储体系是一个多级的存储结构，根据位价格的公式，
因此系统存储体系的平均成本应取决于存储系统的位价格。
【例题】虚拟存储器的管理方式有段式、_______________和________________。
隐藏答案
【答案】页式、段页式管理
【解析】虚拟存储器的管理方式有段式、页式和段页式管理，P129教材原文。
17. （单选题）页表基址寄存器中的页表基地址字段指向( )。
?A．该道程序的页表在主存中的起始地址
?B．该程序的段表在主存中的起始地址
?C．该道程序在主存中的起始地址
?D．该段在主存中的起始地址
【答案】A
【解析】该题考查考生对于页表基址寄存器和页表的理解，页表基址寄存器中的页表基地址字段指向该道程序的页表在主存中的起始地址，故A选项正确。
【知识点】虚存的管理方式
【例题】设有一道程序，有1至5共5页，执行时的页地址流(即执行时依次用到的程序页页号)为2, 3, 2, 1, 5, 2, 4, 5, 3, 2, 5, 2 ，使用三种替换算法演示其访问及命中情况。
隐藏答案
【解答】
【例题】当处理机要用到的指令或数据不在主存时，会产生页面失效，这时需去辅存中将含该指令或数据的一页调入主存，将调入动作称为________________。
隐藏答案
【答案】页面替换
【解析】当处理机要用到的指令或数据不在主存时，会产生页面失效，这时需去辅存中将含该指令或数据的一页调入主存，将调入动作称为页面替换，P137教材原文。
18. （单选题）直接映像中主存的任意一块可映像装入到（）。
?A．Cache的指定位置
?B．Cache的指定组的任意位置
?C．Cache的任意一块
?D．Cache任意一组的指定位置
【答案】A
【解析】该题考查考生对于直接映射的知识，直接映像中不存在分组，主存的任意一块根据映射函数可映像装入到Cache的指定位置，故正确答案为A。
【知识点】地址的映像与变换
【例题】指令解释方式中，______和______任何时候都只有相邻两条指令在重叠解释的方式称为一次重叠。
隐藏答案
【答案】指令分析部件、指令执行部件
【解析】教材P170原文
19. （单选题）指令解释方式中，（）和（）任何时候都只有相邻两条指令在重叠解释的方式称为一次重叠。
?A．指令分析部件、指令执行部件
?B．指令取出部件、指令分析部件
?C．指令执行部件、指令取出部件
?D．指令取出部件、指令分析部件
【答案】A
【解析】该题考查考生对重叠解释方式的理解。"一次重叠"是指指令分析部件和指令执行部件任何时候都只有相邻两条指令在重叠解释的方式。所以A选项正确。
【知识点】重叠原理
多功能流水（静态和动态）：同一流水线的各个段之间可以多种不同的连接方式，以实现不同的功能。
（3）从计算机所具有的数据表示，分为标量流水和向量流水。
（4）从流水线中各功能段之间是否有反馈回路，分为线形流水和非线性流水。
【例题】静态流水线是指( )
A.功能不能改变的流水线
B.各段之间的连接是固定不变的流水线
C.可同时执行多种功能的流水线
D.同时只能完成一种功能的多功能流水线
隐藏答案
【答案】D
【解析】静态流水线属于多功能流水线的一种，但是在某一段时间内各段只能按一种功能连接流水。教材P179原文，故正确答案为D。
【例题】超标量处理机采用多指令流水线，每个Δt同时流出m条指令，称m为_______。
隐藏答案
【答案】超标量处理机的度
【解析】超标量处理机采用多指令流水线，每个Δt同时流出m条指令，称度为m
20. （单选题）超标量处理机与标量处理机的本质区别是( )
?A．工作方式和工作原理不同
?B．超标量处理机的效率比标量处理机更高
?C．超标量处理机的吞吐率比标量处理机更大
?D．超标量处理机配置多套功能部件、总线和指令译码电路
【答案】D
【解析】该题考查考生对于超标量处理机的理解，为了提高指令级的并行性，超标量处理机配置了比标量处理机更多套的功能部件、指令译码电路和总线。故正确答案为D。
【知识点】标量流水机与超标量流水机
【例题】向量处理机是由向量数据表示的处理机，分___________和___________两类。
隐藏答案
【答案】向量流水线处理机、阵列处理机
【解析】教材P204原文
21. （单选题）向量流水处理机是以( )途径开发的
?A．向量并行
?B．时间重叠
?C．标量并行
?D．资源重复
【答案】B
【解析】该题考查考生对于向量流水处理机的理解，向量处理机是由向量数据表示的处理机，分向量流水线处理机和阵列处理机两类。向量流水处理机是以时间重叠途径开发的，而阵列处理机是以资源重复途径开发。所以正确选项为B。
【知识点】向量流水处理的基本概念
【例题】编号为0、1、2、…、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用Cube0互连函数时，与第10号处理器相连的处理器的编号是( )
A．9B．10
C．11 D．12
隐藏答案
【答案】C
【解析】该题考查考生对于立方体单级网络互连函数的掌握，用Cube0互连函数时，Cube0（1010）=1011，所以与第10号处理器相连的处理器编号是11，故正确选项为C。
22．（单选题）编号为0、1、2、…、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用Cube2互连函数时，与第13号处理器相连的处理器的编号是( )
?A．9
?B．10
?C．11
?D．12
【答案】A
【解析】该题考查考生对于立方体单级网络互连函数的掌握，用Cubel互连函数时，Cube1（1101）=1001，所以与第13号处理器相连的处理器编号是9，故正确选项为A。
【知识点】立方体单级网络的互连函数
【例题】编号为0、1、2、…、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用PM2+1互连函数时，与第7号处理器相连的处理器的编号是( )
A．8 B．9
C．10 D．11
隐藏答案
【答案】B
【解析】该题考查考生对于PM2I单级网络互连函数的掌握，用PM2+1互连函数时，PM2+1（7）= （7+21） mod 16，所以与第7号处理器相连的处理器编号是9，故正确选项为B。
23．（单选题）编号为0、1、2、…、15的16个处理器，用单级互连网络互连，用PM2+2互连函数时，与第5号处理器相连的处理器的编号是( )
?A．8
?B．9
?C．10
?D．11
【答案】B
【解析】该题考查考生对于PM2I单级网络互连函数的掌握，用PM2+2互连函数时，PM2+2（5）= （5+2^2）mod 16，所以与第5号处理器相连的处理器编号是9，故正确选项为B。
【知识点】PM2I单级网络的互连函数
【例题】 ____________是指有两台以上的处理机，共享I/O系统，机间经共享主存或高速通信网络通信，在统一操作系统控制下，协同求解大而复杂问题的计算机系统。
隐藏答案
【答案】多处理机
【解析】该题考查多处理机的概念。
24.（单选题）多处理机系统是( )
?A．单指令流多数据流的系统
?B．单指令流单数据流的系统
?C．多指令流单数据流的系统
?D．多指令流多数据流的系统
【答案】D
【解析】该题考查考生对多处理机系统概念的领会，多处理机系统是多指令流多数据流的系统。所以正确选项应为D。
【知识点】多处理机的基本概念
25. （单选题）当各个处理机上活跃的进程只是较少或基本不共享集中的数据时，主存采用( )是有利的
?A．高位交叉编址
?B．顺序编址
?C．低位交叉编址
?D．散列编址
【答案】A
【解析】该题考查多处理机的存储器组织，当各个处理机上活跃的进程是共享同一集中连续物理地址空间中的数据时，主存采用低位交叉编址是有利的；当它们只是较少或基本不共享集中的数据时，采用高位交叉编址较好；选项B，D 与本题干无关，故正确选项是A。
【知识点】存储器的构成
26. （单选题）细粒度并行算法一般是指( )的并行。
?A．向量或循环级的并行
?B．较大的循环级并行
?C．函数级的并行
?D．子任务级的并行
【答案】A
【解析】该题考查对细、中、粗三种粒度并行算法的理解，选项D应为粗粒度并行算法的任务量，选项B应为中粒度并行算法的任务量，选项C根本就没有该任务级，选项A应为细粒度并行算法的任务量。所以A选项正确。
【知识点】并行算法的分类
27. （单选题）冯诺依曼型计算机很难最大限度地发掘出计算的并行性，其本质原因是（）。
?A．处理机的速度不够
?B．存储器的效率不高
?C．在程序计数器集中控制下，指令按顺序方式执行
?D．指令不能够并行
【答案】C
【解析】该题考查考生对于冯诺依曼型计算机的理解，冯诺依曼型计算机的特点是在程序计数器集中控制下，顺序地执行指令，因此，它是以控制流方式工作的。由于本质上仍是指令顺序执行，这很难最大限度地发掘出计算的并行性。所以C选项正确。
【知识点】数据驱动的概念
28.（单选题）下列关于归约机的描述，错误的是( )
?A．归约机不是Von Neumann型计算机
?B．归约机是以函数式语言为机器语言的计算机
?C．归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求
?D．归约机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性
【答案】D
【解析】该题考查考生对于规约机概念的理解，选项A，B，C均是对归约机的正确描述，对于选项D，采用数据驱动，执行操作序列取决于输入数据的可用性的是数据流计算机，而非归约机。故答案应为D。
【知识点】归约机的定义
------------阶段测评----------
计算机组成原理模拟试题（2） 一、填空题:04分，每题02分 1、X=-0.1001 ［X］原=_____________ [X］补=_____________［-X］补=_____________ Y=0.0101 ［Y］原=_____________ ［Y］补=_____________ [-Y］补=_____________ ［X+Y］补=_____________ 2、对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是字符数据的每个字符的_____________码，输出(包括显示或打印)的则是每个字符的_____________，设备中的字符发生器的主要功能是解决从字符的_____________码和字符的_____________间的对应关系。 二、单选题:20分，每题02分 3、32 x 32点阵汉字的机内编码需要。 A: 16个字节 B: 32个字节 C: 32×2个字节 D: 32×4个字节 4、某机字长32位，采用原码定点整数表示，符号位为1位，数值位为31位，则可表示的最大正整数为，最小负整数为。 A: B: C: D: 5、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过来实现。 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是。 A: 运算过程中最高位产生了进位或借位 B: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围 D: 寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 7、无论如何划分计算机的功能部件，控制器部件中至少含有。 A: PC、IP B: PC、IR C: IR、IP D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位，则 A: 地址线为16根，数据线为32根 B: 地址线为32根，数据线为16根
实验二指令流水线相关性分析 ·实验目的 通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。 ·实验原理： 指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。·实验步骤 一．使用WinDLX模拟器，对做如下分析： （1）观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。 （2）考察增加浮点运算部件对性能的影响。 （3）考察增加forward部件对性能的影响。 （4）观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销。 ·实验过程 一．使用WinDLX模拟器，对做如下分析： } 浮点加、乘、除部件都设置为1，浮点数运算部件的延时都设置为4，如图1： 图1 初始设置 将和加载至WinDLX中，如图2示。
图2 加载程序 1.观察程序中出现的数据/控制/结构相关；指出程序中出现上述现象的指令组合。 1）数据相关 点击F7，使程序单步执行，当出现R-Stall时停止，运行过程中出现下图3所示，输入整数6。 图3 输入整数6 @ 打开Clock Diagram，可以清楚的看到指令执行的流水线如图4所示。 图4 指令流水线 双击第一次出现R-Stall的指令行，如图5所示。
图5 指令详细信息 对以上出现的情况分析如下： 程序发生了数据相关，R-Stall（R-暂停）表示引起暂停的原因是RAW。 lbu r3,0×0(r2) 要在WB周期写回r3中的数据；而下一条指令 & seqi r5,r3,0×a 要在intEX周期中读取r3中的数据。 上述过程发生了WR冲突，即写读相关。为了避免此类冲突， seq r5,r4,0×a的intEX指令延迟了一个周期进行。 由此，相关指令为： 2）控制相关 由图6可以看出，在第4时钟周期：第一条指令处于MEM段，第二条命令处于intEX段，第三条指令出于aborted状态，第四条命令处于IF段。 图 6 指令流水线 }
计算机系统结构复习 填空（15*1分），选择（15*1分），简答题（5/6 30分），综合题（4*10分） 1、从使用语言角度，可将系统按功能划分为多层次机器级结构，层次结构分别是：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和微程序机器级。 2、各机器级的实现主要靠翻译和解释或两者结合进行。翻译是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。解释则是在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器上的一条语句或指令的功能，是通过对高级的机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。 3、计算机系统结构在计算机系统机器级层次中指传统机器级的系统结构。 4、计算机系统结构研究的是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定，为机器语言、汇编语言程序设计或编译程序生成系统提供使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到的遵循的计算机属性。 5、计算机系统结构的属性包括： 1.数据表示、2.寻址方式、3.寄存器组织、4.指令系统、5.存储系统组织、6.中断机构、7.系统机器级的管态和用户态的定义和切换、8.机器级的I/O 结构、9.系统各部分的信息保护方式和保护机构等。 6、机器透明性：指相对于每一机器级设计人员，都客观存在的功能或属性看不到的现象，称相对于此级设计人员来说，这些功能或属性是具有透明性，即透明的。 7、计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于机器级内部各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各部件间的联系。 8、计算机组成设计要解决的问题是在所希望达到的性能和价格下，怎样更好、更合理地把各种设备各部件组织成计算机，来实现所确定的系统结构。 9、当前，计算机组成设计主要是围绕提高速度，着重从提高操作的并行度、重叠度，以及功能的分散和设置专用功能部件来进行的。 10、计算机组成设计要确定的方面一般应包括： 1.数据通路宽路、2.专用部件的设置、3.各种操作对部件的共享程度、4.功能部件的并行度、5.控制机构的组成方式、6.缓冲和排队技术、7.预估预判技术、8.可靠性技术等。 11、计算机实现指计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。它着眼于器件技术和微组装技术，其中，器件技术在实现技术中起着主导作用。 13、软、硬件取舍的三个基本原则是： （1）.考虑在现有硬件、器件(主要是逻辑器件和存储器)条件下，系统要有高的性能价格比，主要从实现费用、速度和其他性能要求来综合考虑。 （2）.考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用。 （3）.从“软”的角度考虑如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持。 14、程序在系统上运行的时间应该是衡量机器时间（速度）性能最可靠的标准。 15、计算机性能通常用峰值性能及持续性能来评价。峰值性能是指在理想情况下计算机系统可获得的最高理论性能值，它不能反映出系统的实际性能。
计算机组成原理模拟试题（2）一、填空题:04分，每题02分 =_____________ [X］补=_____________补-X］［1、 X=-0.1001 ［X］原 =_____________ =_____________ =_____________ [-Y］补Y］原=_____________ ［］补 Y=0.0101 ［Y ］补=_____________ ［X+Y对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是 字符数据的每个字符的、 2，设备中的字符_____________(包括显示或打印)的则是每个字 符的码，输出_____________间的对应关_____________发生器的主要功能是解决从字符的 _____________码和字符的系。分二、单选题:20分，每题02 。3、 32 x 32点阵汉 字的机内编码需要 A: 16个字节 B: 32个字节 2个字节 C: 32×个字节 D: 32×4位，则可表示位，数值位为314、某机字长32位，采 用原码定点整数表示，符号位为1 。，最小负整数为的最大正整数为 A: B: C: D: 来实现。 5、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 。 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是运算过程中最高位产生了进位或借位 A: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围B: C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 D: 。 7、无论如何划分计算机的功能部件，控制器部件中至少含有 IP A: PC、 IR B: PC、、IP C: IR D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位，则 A: 地址线为16根，数据线为32根 根16根，数据线为32地址线为B: C: 地址线为15根，数据线为16根 D: 地址线为15根，数据线为32根 9、在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指令中的来区分的。
实验二结构相关 一、实验目得: 通过本实验,加深对结构相关得理解,了解结构相关对CPU性能得影响。 二、实验内容: 1、用WinDLX模拟器运行程序structure_d、s 。 2、通过模拟,找出存在结构相关得指令对以及导致结构相关得部件。 3、记录由结构相关引起得暂停时钟周期数,计算暂停时钟周期数占总执行 周期数得百分比。 4、论述结构相关对CPU性能得影响,讨论解决结构相关得方法。 三、实验程序structure_d、s LHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关 ADDUI R2, R2, A&0xFFFF LHI R3, (B>>16)&0xFFFF ADDUI R3, R3, B&0xFFFF ADDU R4, R0, R3 loop: LD F0, 0(R2) LD F4, 0(R3) ADDD F0, F0, F4 ;浮点运算,两个周期,结构相关 ADDD F2, F0, F2 ; < A stall is found (an example of how to answer your questions) ADDI R2, R2, #8 ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2 BNEZ R5, loop ;条件跳转 TRAP #0 ;; Exit < this is a ment !! A: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 B: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 四、实验过程 打开软件,load structure_d、s文件,进行单步运行。经过分析,此程序一 次循环中共有五次结构相关。(Rstall 数据相关Stall 结构相关) 1)第一个结构相关:addd f2,,f0,f2 由于前面得数据相关,导致上一条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段,所以下一条指令addd f2,,f0,f2发生结构相关,导致相关得部件:译码部件。
计算机系统结构复习题和重点（附答案） 一、单项选择题 1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（） A．编译程序解释B．编译程序翻译 C．汇编程序解释D．汇编程序翻译 2．系列机软件必须保证（） A．向前兼容，并向上兼容B．向前兼容，并向下兼容 C．向后兼容，力争向上兼容D．向后兼容，力争向下兼容 3．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（）A．56个B．63个 C．64个D．84个 4．在IBM370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（）A．“执行”指令B．“程序调用”指令 C．“比较与交换”指令D．“测试与置定”指令 5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误 ．．的是（） A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线 B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线 C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线 D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线 6．磁盘外部设备适合于连接到（） A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道 C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道 7．在Cache存储器中常用的地址映象方式是（） A．全相联映象B．页表法映象 C．组相联映象D．段页表映象 8．在指令级高度并行的超级处理机中，下列叙述正确的是（） A．超标量处理机利用资源重复，要求高速时钟机制 B．超流水线处理机利用资源重复，要求高速时钟机制 C．超标量处理着重开发时间并行性，要求高速时钟机制 D．超流水线处理机着重开发时间并行性，要求高速时钟机制 9．间接二进制n方体网络是一种（） A．多级立方体网络B．多级全排列网络
《计算机组织与体系结构》 实验报告 学号： XXX 姓名：XXX 班级：XXX 指导教师：XXX 时间: 2013年01月 中国矿业大学计算机学院
目录 一基本运算器实验 (2) 1、实验目的 (2) 2、实验设备 (2) 3、实验原理 (2) 4、实验步骤 (3) 5、实验结果 (5) 5、实验体会 (5) 二微程序控制实验 (6) 1、实验目的 (6) 2、实验设备 (6) 3、实验原理 (6) 4、实验步骤 (12) 5、实验体会 (13) 三CPU与简单模型机设计实验 (13) 1、实验目的 (13) 2、实验设备 (13) 3、实验原理 (13) 4、实验步骤 (18) 5、实验流图 (21) 6、实验体会 (25)
实验一基本运算器实验 1. 实验目的 (1) 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。 2. 实验设备 PC机一台，TD-CMA实验系统一套。 3.实验原理 本实验的原理如下图所示： 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片FPGA中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即： (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 (3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
《计算机系统结构》模拟题 一．判断是非题,对的打√，错的打× 1.系列机是指由一个厂家生产的具有相同组成，但具有不同系统结构和实现的一系列不同型号的机器。 （ × ） 2.Cray 1向量处理机中，由于每个向量寄存器的长度为64，当实际需要处理的向量长度大于64时，它就不能够处理了。 （ × ） 3.按照Flynn 分类法，Illiac IV 阵列处理机是MIMD 计算机。 （ × ） 4.多级混洗交换网络是阻塞网络。 （ √ ） 二．填空题 1．多机系统的互连网络的通信模式可分为4种，其中，一对一的通信模式称为____单播_____模式，一对全体的通信模式为_____广播____模式，多对多的通信模式为____会议_____模式。 2．SIMD 计算机和流水线向量处理机都可以执行向量指令，前者采用___资源重复______并行性，后者采用___时间重叠______并行性。 3．系列机软件兼容必须做到___向后_____兼容，力争做到___向上_____兼容。 4．流水线消除瓶颈段的方法有____细分_____和____重复设置瓶颈段（可交换次序）_____2种方法。 5．设通道数据传送过程中，选择一次设备的时间为 s T ，传送一个字节的时间为D T ，则字 节多路通道最大流量等于____ D s T T 1 _____。 6．Illiac IV 8×8阵列中，网络直径为____7_____。 7．对堆栈型替换算法，增大分配给程序的___主存页面______，对第一级存储器的命中率就会单调____上升_____。 8．从网络的任何结点看，若网络拓扑结构都是相同的，则称这样的网络是___对称______网络。 三．单项选择题 1.在计算机系统层次结构中，从下层到上层，各层相对顺序正确的是（ B ）。 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 2．Illiac IV 阵列处理机中，PE 之间所用的互连函数是（ A ）。
计算机系统结构复习题 单选及填空： 计算机系统设计的主要方法 1、由上往下的设计（top-down） 2、由下往上的设计（bottom-up） 3、从中间开始（middle-out） Flynn分类法把计算机系统的结构分为以下四类： （1）单指令流单数据流 （2）单指令流多数据流 （3）多指令流单数据流 (4) 多指令流多数据流 堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 名词解释： 虚拟机：用软件实现的机器叫做虚拟机，但虚拟机不一定完全由软件实现，有些操作可以由硬件或固件（固件是指具有软件功能的固件）实现。 系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 兼容机：它是指由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。 流水线技术：将一个重复的时序过程，分解成为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线：指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线：指各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能的流水线。 顺序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率：在单位时间流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 指令的动态调度：
是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度： 是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 超标量： 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定，依代码的具体情况而定，但有个上限。 超流水：在一个时钟周期分时流出多条指令。 多级存储层次： 采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，各存储器之间一般满足包容关系，即任何一层存储器中的容都是其下一层（离CPU更远的一层）存储器中容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。 写直达法： 在执行写操作时，不仅把信息写入Cache中相应的块，而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法： 只把信息写入Cache中相应块，该块只有被替换时，才被写回主存。 集中式共享多处理机： 也称为对称式共享存储器多处理SMP。它一般由几十个处理器构成，各处理器共享一个集中式的物理存储器，这个主存相对于各处理器的关系是对称的， 分布式共享多处理机： 它的共享存储器分布在各台处理机中，每台处理机都带有自己的本地存储器，组成一个“处理机-存储器”单元。但是这些分布在各台处理机中的实际存储器又合在一起统一编址，在逻辑上组成一个共享存储器。这些处理机存储器单元通过互连网络连接在一起，每台处理机除了能访问本地存储器外，还能通过互连网络直接访问在其他处理机存储器单元中的“远程存储器”。 多Cache一致性： 多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。 写作废协议： 在处理器对某个数据项进行写入之前，它拥有对该数据项的唯一的访问权 。 写更新协议： 当一个处理器对某数据项进行写入时，它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。 机群：是一种价格低廉、易于构建、可扩放性极强的并行计算机系统。它由多台同构或异构
一、单项选择题 1、直接执行微指令的是( ) A．汇编程序B．编译程序 C．硬件D．微指令程序 2、对系统程序员不透明的应当是( )。 A．Cache存贮器B．系列机各档不同的数据通路宽度C．指令缓冲寄存器D．虚拟存贮器 3、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 4、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 5、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 6、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 7、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．减少所需要的存贮器用量 8、在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( )。 A．提高解题速度B．减少需要的存贮容量 C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比 9、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 10、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11、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( )。 A．传统机器语言级与操作系统机器级之间 B．传统机器语言级与微程序机器级之间 C．微程序机器级与汇编语言机器级之间 D．操作系统机器级与汇编语言机器级之间 12、系列机软件应做到( )。 A．向前兼容，并向上兼容 B．向后兼容，力争向上兼容
《计算机系统结构》复习题（一） 一、单项选择题 1．同号相减或异号相加，阶差为1，只需要设置位警戒位。【】A．0 B. 1 C. 2 D. 3 2．计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是【】A．传统机器级B．高级语言机器级 C．应用语言机器级D．汇编语言机器级 3．以下不．是设计RISC的原则的是【】A．指令多用硬联控制实现 B．指令条数多，通常超过100条 C．指令寻址方式一般不超过两种 D．所有指令都在一个机器周期内完成 4. 下列操作码的编码方法中，操作码平均长度最短的是：【】 A、固定长编码 B、Huffman编码 C、不等长扩展编码 D、等长扩展编码 5．在采用延迟转移技术时，在以下几种调度方法中，效果最好的是哪一种方法【】 A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中 B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中 C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中 D.在延迟槽中填入NOP空操作指令 6．在以下输入输出控制器的管理方式中，外设的工作速度对计算机性能影响最小的是 【】 A. 程序控制轮询方式 B. 程序控制中断方式 C. 直接存储器访问方式 D. I/O处理机方式 7. 计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是【】 A．传统机器级B．高级语言机器级 C．应用语言机器级D．汇编语言机器级 8．多处理机的互连方式采用总线形式的优点是【】 A.硬件成本低且简单 B.适用于处理机机数较多的场合 C.有很高的潜在通信速率 D.不便于改变系统硬件设置 9．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是【】A．56个B．63个 C．64个D．84个
《计算机系统结构》模拟题（补）一．单项选择题 1. SIMD是指（）。 A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2. 磁盘外部设备适合于连接到（）。 A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道 C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道 3. 下列（）存储设备不需要编址。 A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 4.多处理机的各自独立型操作系统( )。 A.要求管理程序不必是可再入的 B.适合于紧耦合多处理机 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5.输入输出系统硬件的功能对( )是透明的。 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 6. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（）。 A．编译程序解释B．编译程序翻译 C．汇编程序解释D．汇编程序翻译 7.全相联地址映象是指( )。 A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间是固定的，而组任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组是固定装入 8.( )属于MIMD系统结构。 A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机 D.阵列处理机
9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第( ) 号处理机相联。 A.11 B.8 C.14 D.2 10.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( )。 A.可获得高的吞吐率和效率 B.流水线的效率和吞吐率恶化 C.出现瓶颈 D.可靠性提高 11．流水线的技术指标不包括( )。 A.响应比 B.吞吐率 C.加速比 D.效率 12．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，方法最好是（）。 A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. Huffman编码法 D. 以上编码都不是 13．RISC 计算机的指令系统集类型是 ( ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器 - 存储器型 14．相联存储器的访问方式是( )。 A．先进先出顺序访问B．按地址访问 C．无地址访问D．按容访问 15．存储器读写速率越高，每位的成本也越高，存储容量也小。解决这一问题的主要方法是采用( )。 A．多级存储体系结构B．并行存储器 C． Cache D．缓冲技术 16．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 17．对系统程序员不透明的是（）。 A.Cache 存储器 B.系列几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 18．在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。
北京邮电大学 实验报告 课程名称计算机系统结构 计算机学院03班 王陈(11)
目录 实验一WINDLX模拟器安装及使用......................................... 错误!未定义书签。 ·实验准备................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验内容及要求.................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验二指令流水线相关性分析 ............................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验三DLX处理器程序设计 .................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 A.向量加法代码及性能分析 ................................................... 错误!未定义书签。 B.双精度浮点加法求和代码及结果分析 .............................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验四代码优化 ....................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验原理................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结+实习体会........................................................... 错误!未定义书签。实验五循环展开 ....................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验原理................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 矩阵乘程序代码清单及注释说明........................................... 错误!未定义书签。 相关性分析结果........................................................................... 错误!未定义书签。 增加浮点运算部件对性能的影响........................................... 错误!未定义书签。 增加forward部件对性能的影响 ............................................ 错误!未定义书签。 转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销 .. 错误!未定义书签。 ·实验总结+实习体会+课程建议......................................... 错误!未定义书签。
《计算机体系结构》期末复习题答案
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
《计算机体系结构》期末复习题答案 系别_________ 班级_________ 姓名__________ 学号__________ 一、填空题（每空1分） 1.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、（SIMD计算机）、（MISD计算机）和（MIMD计算机）。 2. 改进之后的冯?诺依曼计算机的只要特点是存储器为中心，总线结构，分散控制。 3. 当前计算机系统中的存储系统是一个层次结构，其各层分别为：（通用寄存器，高速缓存，主存，辅存，脱机大容量存储器）。 4.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：（全向量方式，直接相联方式，组相联方式）。 5.虚拟存储器的三种管理方式是（段式管理，页式管理和段页式管理）。 6.目前计算机中常用数据有（用户定义数据，系统数据和指令数据）三种类型。 7.通常可能出现的流水线的相关性有（资源相关，数据相关和控制相关）。 8.解决中断引起的流水线断流的方法有（不精确断点法和精确断点法）。 9.目前向量处理机的系统结构有两种：（存储器－存储器型和寄存器－寄存器型）。 10.通用计算机基本指令分为5类，它们分别是：（数据传送类，运算类，程序控制类，输入输出类，处理机控制和调试类）。 11．执行指令x1=x2+x3；x4=x1-x5会引起（RAW）类型的数据相关，执行指令x5=x4*x3；x4=x0+x6会引起（W AR）类型的数据相关，执行指令x6=x1+x2；x6=x4*x5会引起（WA W）类型的数据相关。 12．多计算机网络中，通常出现的4种通信模式是（单播模式，选播模式，广播模式和会议模式）。 13.传统的冯?诺依曼计算机是以控制驱动方式工作，以数据驱动方式工作的典型计算机是（数据流计算机），以需求驱动方式工作的典型计算机是（归约机），以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是（人工智能计算机）。 二、名词解释（每题2分） 1.计算机体系结构： 计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，是硬件子系统的概念结构及其功能特性。 2.系列机： 所谓系列机是指同一厂家生产的具有相同的系统结构，但采取了不同的组成和实现的技术方案，形成了不同型号的多种机型。 3.模拟: 模拟是指用软件的方法在一台计算机上，实现另一台计算机的指令系统，被模拟的机器是不存在的，称为虚拟机，执行模拟程序的机器称宿主机。 4.程序的局部性原理: 程序访问局部性原理说明了计算机在程序执行过程中呈现出的一种规律，即程序往往重
北京邮电大学 计算机学院 计算机系统结构实验指导书 王春露邝坚编著 2007.3 – 2013.4
目录z计算机系统结构实验简介 z DLX处理器简介 1. 实验一WINDLX模拟器安装及使用 2. 实验二指令流水线相关性分析 3. 实验三DLX处理器程序设计 4. 实验四代码优化 5. 实验五循环展开（选作）
计算机系统结构实验简介 DLX是一个虚拟处理器。该处理器是加州大学伯克利分校计算机系JohnL .H ennessy教授和斯坦福大学计算机系David A. Patterson教授在其《计算机体系结构:一种定量的方法》一书中提出的。该处理器反映了新一代处理器的特点。通过了解DLX处理器的结构和工作原理，并利用DLX模拟器进行实验，可以帮助学生综合地了解和运用有关处理器指令系统的设计、流水线的设计与实现等方面的知识，有助于计算机系统结构课程内容的理解。 DLX处理器简介 第一节 DLX基本结构 DLX是一种典型的Load/Store型指令集结构。它不仅体现了当今多种机器的指令集结构的共同特点，而且它还体现出未来一些机器的指令集结构的特点。这些机器的指令集结构设计思想都和DLX指令集结构的设计思想十分相似，它们都强调： （1） 具有一套简单的Load/Store指令集； （2） 注重指令流水效率； （3） 简化指令的译码； （4） 高效支持编译器。 DLX是一种易于学习和研究的处理器结构模型。这种类型的机器正在日趋流行，而且其结构非常易于理解。 1．DLX中的寄存器 DLX中有32个通用寄存器（GPRs），分别将其命名为R0,R1…R31。每个通用寄存器长度为32位。 另外，DLX中有32个浮点寄存器（FPRs），分别将其命名为F0,F1…F31。每个浮点寄存器长度为32位。这些浮点寄存器可以用来保存32位的单精度浮点数，或者通过相邻两个浮点寄存器奇偶对FiFi+1（i=0,2,4…,30）来保存双精度浮点数，这种组合而成的64位双精度浮点寄存器在DLX中分别被命名为F0,F2…F28,F30. 2. DLX数据类型 DLX提供了多种长度的整型数据和浮点数据。对整型数据而言，有8位，16位，32位多种长度；对浮点而言，有32位单精度浮点数和64位双精度浮点数。浮点数据表示采用的是IEEE754标准。DLX操作都是对32位整型数据及32或64位浮点数据进行的。 3．DLX的寻址方式和数据传送 DLX提供了寄存器寻址，立即寻址，偏移寻址和寄存器间接寻址四种寻址方式。寄存器寻址字段的大小为5位，用来标识32个通用寄存器或浮点寄存器。
计算机系统结构试题及答案 一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选 或复选） 1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。 2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.（冯?诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取 出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。 6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、 中规模集成电路）作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超 大规模集成电路）作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、 LRU算法、随机替换）。
13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高 速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的（SRAM）组成。 16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工）。 17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式）反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。 19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控 制方式）。 20.CPU的异步控制方式有时又称为（可变时序控制方式、应答控制 方式）。 21.EPROM是指（光擦可编程只读存储器）。 22.MOS半导体存储器中，（DRAM）可大幅度提高集成度，但由于（刷 新）操作，外围电路复杂，速度慢。 23.MOS半导体存储器中，（SRAM）的外围电路简单，速度（快），但 其使用的器件多，集成度不高。 24.RISC的几个要素是（一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化）。