上海交通大学“计算机组成与系统结构”试卷8(附答案)

高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构卷子(课程代码02325)本卷子共3页，总分值l00分，考试时间l50分钟。

考生答题考前须知：1．本卷全部真题必须在答题卡上作答。

答在卷子上无效，卷子空白处和反面均可作草稿纸. 2．第一局部为选择题。

必须对应卷子上的题号使用2B铅笔将“答题卡〞的相应代码涂黑。

3．第二局部为非选择题。

必须注明大、小题号，使用0．5毫米黑色字迹签字笔作答。

4．合理安排答题空间，超出答题地域无效。

第一局部选择题一、单项选择题(本大题共10小题，每题1分，共10分)在每题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡〞的相应代码涂黑。

未涂、错涂或多涂均无分。

1．以软件为主完成的机器称为A．模型机器B．模拟机C．虚拟机器D．实际机器2．以下关于系列机软件兼容描述正确的选项是A．系列机软件必须保证向后兼容，力争向前兼容B．系列机软件必须保证向下兼容，力争向前兼容C．系列机软件必须保证向前兼容，力争向上兼容D．系列机软件必须保证向下兼容，力争向后兼容3．浮点数阶值采纳二进制p位、尾数基值位r m，则该浮点数的最大阶值为A．2p B．2p-1C．2p-1D．2p-1-14．为了使任何时候所需的信息都只用一个存储周期访问到，信息在主存中存放的地址要求是A．地址最低位为0 B．地址最高位为0C．该信息宽度的一半D．该信息宽度的整数倍5．存储器的最大频宽是指A．存储器瞬时访问的频宽B．存储器最大的传输速率C．存储器连续访问时的频宽D．存储器的实际传输速率6．总线操纵定时查询方法的操纵线的线数为A．┌log2N┐B．1+┌log2N ┐C．2+┌log2N┐D．3+┌log2N┐7. 存储层次构成的主要依据是A．CPU的速度B．主存器件C．程序设计言语D．程序的局部性8．相联存储器的访问依据是A．内容B．地址C．速度D．周期9．并行向量处理的互联网络是A．交换开关B．纵横交叉开关C．单总线D．多总线10．从指令和数据的多倍性来看，阵列机属于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．多指令流多数据流第二局部非选择题二、填空题(本大题共10小题，每题2分，共20分)请在答题卡上作答。

所有试卷免费下载上海交通大学2004年硕士研究生入学考试计算机组成和系统结构部分一．填空题(每空1分)1．设计算机执行程序A的时间为3秒，执行程序B的时间为2秒，程序A和程序B的执行指令数均为107条，该计算机的调和平均性能为_______MIPS。

2．数据－133的16位补码编码为_______.。

3．已知x＝10002和y＝10112，用8位补码加减法计算[x]补＋[y]补的结果是_______。

4．在组相联映像的cache中，用于判断命中与否的标志是_________。

5．一种浮点数有1位符号位，阶码为7为移码，尾数8位与符号位一起采用原码的规格化表示，基数为2。

数据1在这种浮点数格式中的表示为_________。

这种浮点数表示的大于1的最小数的数值是_________。

6．64个结点的二进制超立方体的度是__________，直径等于__________。

7．层次化存储器结构的设计是依据__________原理。

二．名词解释(每题2分)1．可编程逻辑阵列2．虚地址cache3．(输入输出设备的)统一编址法三．问答题1．(4分)在消息传递型多处理机系统中，数据通信方式有哪几种？这些方式各有什么特点？四．计算题1．(8分)某向量计算机系统中，标量指令的平均CPI是1，向量运算指令的平均CPI是64，系统加快向量运算部件的速度后使向量运算速度提高到原来的2倍。

某一测试程序执行时的向量运算指令数量占全部指令数的10％，问该计算机系统运行这个测试程序的整体性能比原来提高多少？2．(10分)设x＝5.5，y＝－0.12，用浮点数乘法运算步骤计算xy。

浮点数的编码格式是：1位符号位，4位补码的表示的阶码，7位尾数与符号位构成原码编码，运算器中有7位保护位，采用0舍1入的舍入法。

五．分析题1．(10分)如果以度与直径的乘积作为评价指标，对于k-ary n-cube网络，试分析在结点总数N＝4096时，k分别为2、4、8、16、64的评价指标值，指出哪一种k-ary n-cube网络最好。

一．单项选择题（每个空格只有一个正确答案，35分，每题5分）1. B 的基本任务是按照 H 所排的指令序列，从 F 取出指令操作码到 B 中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。

适配器的作用是保证 A 用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

A. I/O设备B. 控制器C. 缓冲器D. 译码器E. 寄存器F. 存储器G. 地址H. 程序2.在奇偶校验中，只有当数据中包含有 A 个1时,奇校验位C=0；只有当数据中包含有 B 个1时,偶校验位C= C 。

奇偶校验可提供单个错误检测,但无法检测 E 错误,更无法识别错误信息的 G 。

A. 奇数B. 偶数C. 0D. 1E. 多个F. 内容G. 位置H. 来源3.MOS半导体存储器中， D 的外围电路简单，速度 G ，但其使用的器件多，集成度不高； C 可大幅度提高集成度，但由于 F 操作，外围电路复杂，速度 H 。

A. ROMB. RAMC. DRAMD. SRAME. 读写F. 刷新G. 快H. 慢4.指令格式就是 G 用二进制代码表示的结构形式，通常由 A 字段和 F 字段组成，前者表征指令的操作特性与功能，后者通常指定参与操作的 B 的 E 。

A. 操作码B. 操作数C. 操作特性D. 数据字E. 地址F. 地址码G. 指令字H. 功能字5.根据设计方法不同， B 控制器可分为三种：第一种称为 G 控制器，它是采用时序逻辑技术来实现的；第二种称为 A 控制器，它是采用 E 逻辑来实现的；第三种是前两种方式的 F 。

A. 微程序B. 操作C. 指令D. 时间E. 存储F. 组合G. 硬布线H. 软布线6.一条 C 是由若干条 G 组成的序列（通常叫做 E ）来实现的，而 E 的总和便可实现整个的 D 。

A. 微操作B. 宏操作C. 机器指令D. 指令系统E. 微程序F. 宏程序G. 微指令H. 宏指令7.奔腾CPU的大多数简单指令用 E 控制实现，在 A 个时钟周期内执行完毕。

一：名词解释1：虚拟机：由软件实现的机器。

2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟周期数。

3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。

5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。

相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。

局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。

6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的指令，来提高操作系统效率的计算机。

RISC：即精简指令系统计算机，指在系统中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。

7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。

8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件，按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。

9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。

10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。

11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。

12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。

[由于主存中的块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。

这时，需要被迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。

]二：选择题1，直接执行微指令的是（C）A 汇编程序B 编译程序C 硬件D微指令程序2，对汇编语言程序员不透明的是（C）A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的A运算器B控制器C存储器 D I/O设备4，计算机系统结构的角度的结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（C ）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计算机各部分硬件的实现5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ）A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言C 模拟D仿真6，利用时间重叠原理，实现并行处理的是（A）A流水处理机B多处理机 C 阵列处理机D集群系统7，多处理机实现的并行主要是（B）A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行8计算机系统结构不包括（B）A信息保护B存储速度C数据表示D机器工作状态9，不需要编址的数据存储空间（D ）A CPU通用寄存器B 主存储器C I/O寄存器D堆栈10，RISC执行程序的速度比CISC 快的原因是（C）A RISC指令系统中条数较少B 程序在RISC编译生成的目标程序较短C RISC指令平均执行周期数较少D RISC中只允许LOAD和STORE指令存储11，程序员在编写程序时，使用的访存地址是（B）A主存地址B逻辑地址C物理地址D有效地址12，虚拟存储器主要是为了（A）A扩大存储器系统容量B提高存储器系统速度C扩大存储器系统容量和提高存储器系统速度D便于程序的访存操作13，与全相联映像相比，组相联映像的优点是（B）A目录表小B块冲突概率低C命中率高D主存利用率高14，输入输出数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是（C ）A程序控制方式B中断 C DMA方式D上述三种方式15，在配置了通道的计算机系统中，用户程序需要输入输出时引起的中断是（A）A访管中断 B I/O中断C程序性中断D外部中断16，当计算机系统通过执行通道程序，完成输入输出工作时，执行通道程序的是（B）A CPUB 通道C CPU和通道D指定的外设三：填空1，常见的计算机系统结构的分类法有两种：Flynn分类法，冯氏分类法冯氏分类法是根据系统的最大并行度对计算机系统结构进行分类，大多数的位并行的单处理机属于字串位并的处理机方式2，由软件实现的机器称为：虚拟机3，在一个计算机系统中，低层机器的属性往往对高层机器的程序员是透明的。

2021年上海交通大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、某计算机按字节编址，指令字长固定且只有两种指令格式，其中三地址指令29条，二地址指令107条，每个地址字段为6位，则指令字长至少应该是（）。

A.24位B.26位C.28位D.32位2、一般来说，变址寻址经常和其他寻址方式混合在起使用，设变址寄存器为X，形式地址为D，某机具有先间址寻址再变址寻址的方式，则这种寻址方式的有效地址为（）。

A.EA=D+（IX）B.EA=（D）+（IX）C.EA=（D+（IX））D.EA=D+IX3、假设机器字长为8位（含两位符号位），若机器数DA日为补码，则算术左移一位和算术右移一位分别得（）。

A.B4H EDHB.F4H 6DHC.B5H EDHD.B4H 6DH4、float类型（即IEEE754标准中的单精度浮点数格式）能表示的最大整数是（）。

A.2126-2103B.2127-2104C.2127-2105D.2128-21045、假设机器字长为16位，用定点补码小数表示时，一个字所能表示的范围是（）。

A.0~（1-2-15）B.-（1-2-15）~（1-2-15）C.-1~1D.-1~（1-2-15）6、若数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式（小端存储），则十六进制数12345678H按自己地址由小到大依次存为（）。

A.12345678B.87654321C.78563412D.341278567、地址线A15~A0（低），若选取用16K×1位存储芯片构成64KB存储器，则应由地址码（）译码产生片选信号。

A.A15，A14B.A0，AlC.A14，A13D.A1，A28、某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。

该机的MIPS数是（）。

A.100B.200C.400D.6009、下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是（）。

计算机组成与系统结构_上海交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.下面关于冯诺依曼计算机特点的描述，错误的是哪一个？答案:以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送都经过运算器。

自冯诺依曼计算机问世70多年来，计算机技术发展和变化很大，但这个特点一直没有改变。

2.假设某个使用桌面客户端和远程服务器的应用受到网络性能的限制，那么对于下列方法，哪个既没有改进吞吐率、也没有改善响应时间？答案:增加计算机内存3.假设同一套指令集用不同的方法设计了两种机器M1和M2。

机器M1的时钟周期为0.8ns，机器M2的时钟周期为1.2ns。

某个程序P在机器M1上运行时的CPI为4，在M2上的CPI为2。

对于程序P来说，哪台机器的执行速度更快？快多少？答案:M2 比 M1 快，快25%4.只有当程序执行时才将源程序翻译成机器语言，并且一次只能翻译一行语句，边翻译边执行的是（）程序，把汇编语言源程序转变成机器语言程序的过程是（）程序。

Ⅰ编译Ⅱ目标Ⅲ汇编Ⅳ解释答案:Ⅳ和Ⅲ5.假设一台计算机的I/O处理占整个系统运行时间的10%，当CPU性能改进到原来的10倍，而I/O性能仅改进为原来的两倍时，系统总体性能改进获得的加速比为多少？答案:7.14倍6.设主存储器容量为64K*32位，并且指令字长，存储字长，机器字长三者均相等，请问MAR，PC、MDR，IR 等寄存器的位数分别为多少位？答案:MAR 、PC为16位，MDR 、 IR均为32位7.假定带符号数整数采用补码表示，若int型变量x和y的机器数分别为FFFF FFDFH 和 0000 0041H，则x、y的值以及x-y的机器数分别是：答案:x=-33,y=65, x-y的机器数为 FFFF FF9EH8.某32位计算机按字节编址，采用小段（little Endian）方式存储。

若语句"int i=0 ; " 对应的指令机器代码为C7 45 FC 00 00 00 00,那么语句" int i = - 64 ;" 对应的指令机器代码是：答案:C7 45 FC C0 FF FF FF9.执行以下代码后，哪些变量的值为0?unsigned int a = 0xffffffff; unsigned int b = 1;unsigned int c = a + b; unsigned long d = a + b;unsigned long e = (unsigned long)a + b;(假定 int 型数据长度为32 位，long型数据长度为64位.)答案:c 和 d10.无符号整数变量ux和uy的声明和初始化如下：unsigned ux=x;unsigned uy=y;若sizeof(int)=4，则对于任意int型变量x和y，判断以下表达式哪些为永真i. x*4+y*8==(x<<2)+(y<<3)ii. x*y==ux*uyiii. (x*x)>=0iv. x/4+y/8==(x>>2)+(y>>3)答案:i 和 ii11.对于一个n（n≥8）位的变量x，根据C语言中按位运算的定义，下面的C语言表达式，哪一个的功能是：“x的最高有效字节不变，其余各位全变为0”？答案:(x>>(n-8))<<(n-8)12.考虑以下C语言程序代码：int func1(unsigned word) { return (int) (( word <<24) >> 24); } int func2(unsigned word) { return ( (int) word <<24 ) >> 24; }假设在一个32位机器上执行这些函数，该机器使用二进制补码表示带符号整数。

计算机系统结构试题及答案⼤全计算机系统结构试题模拟试卷（有答案）⼀、名词解释1.系统结构：是对计算机系统中各机器级之间界⾯的划分和定义，以及对各级界⾯上、下的功能进⾏分配。

2.SIMD：单指令流多数据流计算机系统。

3.资源共享4.Cache：⾼速缓冲存储器5.模拟:是对真实事物或者过程的虚拟⼆、选择1.Cache是介于CPU和( C )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。

A.寄存器B.DRAMC.主存D.硬盘2.并⾏性开发的途径为时间重叠、资源共享和( C )等。

A.时间并⾏B.资源分布C.资源重复D.时间并发3.冯?诺依曼型计算机的设计思想是( C )。

A.存储数据并按地址顺序执⾏B.存储程序并按地址逆序执⾏C.存储程序并按地址顺序执⾏D.存储程序并乱序执⾏4.在计算机系统的层次结构中，属于硬件级的是( D )。

A.应⽤语⾔级B.⾼级语⾔级C.汇编语⾔级D.机器语⾔级5.消除流⽔线性能瓶颈的⽅法：瓶颈段细分和( B )。

A.瓶颈段串联B.瓶颈段并联C.瓶颈段拆分D.瓶颈段流⽔三、简答1.试述现代计算机系统的多级层次结构。

2.试述RISC设计的基本原则和采⽤的技术。

3.试述全相联映像与直接映像的含义及区别。

直接映像: 指主存的⼀个字块只能映像到Cache的⼀个准确确定的字块中。

直接映象是⼀种最简单的地址映像⽅式，它的地址变换速度快，⽽且不涉及其他两种映像⽅式中的替换策略问题。

但是这种⽅式的块冲突概率较⾼，当称序往返访问两个相互冲突的块中的数据时，Cache的命中率将急剧下降，因为这时即使Cache中有其他空闲块，也因为固定的地址映像关系⽽⽆法应⽤。

全相联映像：指主存的⼀个字块可以映像到整个Cache的任何⼀个字块中。

这种⽅式只有当Cache中的块全部装满后才会出现块冲突，所以块冲突的概率低，可达到很⾼的Cache命中率；但实现很复杂。

当访问⼀个块中的数据时，块地址要与Cache块表中的所有地址标记进⾏⽐较已确定是否命中。

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.到目前为止，使用最为广泛的计算机形态是：。

CA超级计算机B个人计算机C嵌入式计算机D服务器2.1970年代开始出现的第四代计算机，使用作为电子器件。

CDA小规模集成电路B中规模集成电路C大规模集成电路D超大规模集成电路3.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。

ADA冯•诺伊曼B哈佛（Harvard） C Zuse D存储程序4.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。

BA. I/O设备B. 控制器C. 寄存器D. 存储器5.在计算机系统的层次结构中，采用二进制数语言。

ABDA微程序设计级B操作系统级C汇编语言级 D 机器语言级6.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。

CA计算机组成B计算机组织C计算机体系结构D计算机实现7.在IEEE 754标准中，对于一个规格化的32位浮点数，其尾数域所表示的值是，这是因为规格化的浮点数的尾数域最左（最高有效位）总是，故这一位经常不予存储，而认为隐藏在小数点的左边，这可以使尾数表示范围多一位，达位。

CA. 0.M、0、23B. 0.M、1、24C. 1.M、1、24D. 1.M、0、238.在运算中，为了判断溢出是否发生，可采用双符号位检测法。

不论溢出与否,其符号位始终指示正确的符号。

AA 定点、最高B 定点、最低C 浮点、最高D 浮点、最低9.Cache由高速的组成。

BA. DRAMB. SRAMC.ROMD. Flash10.虚拟地址由生成。

CA. 操作系统B. CPU地址引脚C. 编译程序D. 用户程序11.指令的跳跃寻址方式，是指下一条指令的地址由本条指令直接给出，因此，的内容必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址。

DA. 数据寄存器B. 堆栈指示器C. 状态寄存器D. 程序计数器12.堆栈是一种特殊的数据寻址方式，基于原理。

2022年上海交通大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、局部性原理是一个持久的概念，对硬件和软件系统的设计和性能都有着极大的影响。

局部性通常有两种不同的形式：时间局部性和空间局部性。

程序员是否编写出高速缓存友好的代码，就取决于这两方面的问题。

对于下面这个函数，说法正确的是（）。

int sumvec(int v[N]){int i, sum=0;for(i=0;i<N;i++)sum+= v[i]eturn sum;}A.对于变量i和sum，循环体具有良好的空间局部性B.对于变量i、sum和v[N]，循环体具有良好的空间局部性C.对于变量i和sum，循环体具有良好的时间局部性D.对于变量i、sum和v[N]，循环体具有良好的时间局部性22、某机器字长32位，存储容量64MB，若按字编址，它的寻址范围是（）。

A.8MB.16MBC.16MD.8MB3、对于相同位数（设为N位，且各包含1位符号位）的二进制补码小数和十进制小数，（二进制小数所表示的数的个数）/（十进制小数所能表示的数的个数）为（）。

A.（0.2）NB. （0.2）N-1C. （0.02）ND. （0.02）N-14、假设寄存器的内容为00000000，若它等于-128，则该机器采用了（）。

A.原码B.补码C.反码D.移码5、下列关于定点数原码一位乘算法的描述正确的是（）。

I.符号位不参加运算，根据数值位的乘法运算结果确定结果的符号位II.在原码一位乘算法过程中，所有移位均是算术移位操作Ⅲ.假设两个n位数进行原码一位乘，部分积至少需要使用n位奇存器A.II，III C.只有IIIB.只有Ⅲ D.全错6、在计数器定时查询方式下，正确的描述是（）。

A.总线设备的优先级可变B.越靠近控制器的设备，优先级越高C.各设备的优先级相等D.对硬件电路故障敏感7、总线按连接部件不同可分为（）。

A.片内总线、系统总线、通信总线B.数据总线、地址总线、控制总线C.主存总线I/O总线、DMA总线D.ISA总线、VESA总线、PCI总线8、假定机器M的时钟频率为200MHz，程序P在机器M上的执行时间为12s。

1冯?诺依曼型计算机的设计思想是存储H 并按_G_顺序执行，它的主要组成部分包括：运算器、F 、_B_、适配器与_A_。

A. I/O 设备B.控制器C.缓冲器D.译码器2•为了提高浮点数的表示精度，当尾数不为 _C_时，通过修改阶码并移动小数点，使尾数域的最高有效 位为_D_，这称为浮点数的规格化表示。

在IEEE754标准中，对于一个规格化的32位浮点数，其尾数域 所表示的值是 B ，这是因为规格化的浮点数的尾数域最左(最高有效位)总是 _D_，故这一位经常不予存储，而认为隐藏在小数点的左边，这可以使尾数表示范围多一位，达G 位。

A. B.C. 0D. 1 件在C 间隔内发生。

6. RISC 的三个基本要素是：(1) 一个有限的_E_的C_;(2)CPU 配备大量的_B_;(3)强调对指令_G_的_D_ A.专用寄存器B.通用寄存器C.指令集 D.优化7•为了解决多个主设备同时 C 总线G 权的问题，必须具有总线仲裁部件， 以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。

仲裁方式分为 A 仲裁和_B_仲裁两类：前者需要E，后者则不需要。

A.集中式B.分布式C.竞争D.分享E.中央仲裁器F.分布仲裁器G.控制H.共享8 _B_的基本任务是按照 H 所排的指令序列，从_F_取岀指令操作码到 B 中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。

适配器的作用是保证用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

A. I/O 设备B.控制器C.缓冲器D.译码器E.寄存器F.存储器G.地址H.程序9 •在奇偶校验中，只有当数据中包含有_A_个1时，奇校验位C=0；只有当数据中包含有_B_个1时，偶 校验位C= C 。

奇偶校验可提供单个错误检测 ，但无法检测 E错误,更无法识别错误信息的 G 。

A. 奇数 B.偶数 C. 0 D. 1E.多个F.内容G.位置H.来源10・M0胖导体存储器中， D 的外围电路简单，速度 G ，但其使用的器件多，集成度不高； C 可大幅度提高集成度，但由于 _F_操作，外围电路复杂，速度 _H_。