计算机体系结构问答题第2章

第2章数据表示与指令系统1、数据结构和机器的数据表示之间是什么关系确定和引入数据表示的基本原则是什么？答：数据表示是能由硬件直接识别和引用的数据类型。

数据结构反映各种数据元素或信息单元之间的结构关系。

数据结构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结构的组成元素。

不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性不同。

数据表示和数据结构是软件、硬件的交界面。

除基本数据表示不可少外，高级数据表示的引入遵循以下原则：（1）看系统的效率有否提高，是否养活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。

2、标志符数据表示与描述符数据表示有何区别描述符数据表示与向量数据表示对向量数据结构所提供的支持有什么不同？答：标志符数据表示指将数据类型与数据本身直接联系在一起，让机器中每个数所都带类型樗位。

其优点是：（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；（5）支持数据库系统的实现与数据类型无关；（6）为软件调试和应用软件开发提供支持。

缺点是：（1）会增加程序所点的主存空间；（2）在微观上对机器的性能（运算速度）不利。

数据描述符指数据的描述与数据分开存放，描述所访问的数据是整块还是单个的，及访问该数据块或数据元素的地址住处它具备标志符数据表示的优点，并减少了标志符数据表示所占的空间，为向量和数组结构的实现提供支持。

数据描述符方法优于标志符数据表示，数据的描述与数据分开，描述所访问的数据是整块还是单个的，及访问该数据块或数据元素的地址信息，减少了樗符数据表示所占的窨。

用描述符方法实现阵列数据的索引比用变址方法实现要方便，且便于检查出程序中的阵列越界错误。

但它不能解决向量和数组的高速运算问题。

而在有向量、数组数据表示的向量处理机上，硬件上设置有丰富的赂量或阵列运算指令，配有流水或阵列方式处理的高速运算器，不仅能快速形成向量、数组的元素地址，更重要的是便于实现把向量各元素成块预取到中央处理机，用一条向量、数组指令流水或同时对整个向量、数组高速处理．如让硬件越界判断与元素运算并行。

1.解：A为10MIPS，B为20MIPS，C为40MIPS。

三台机器实际性能相同。

2.解：加速比y与向量化比例x之间的关系是：y=1/((1-x)+x/8)=1/(1-7x/8)……(A) (1)(2) 在式(A)中令y=2，可解得x=4/7≈57.14%。

此时向量模式运行时间占总时间比例是((4/7)/8)/(3/7+((4/7)/8))=1/7=14.29% (3) 硬件方法，整体加速比为1/(1-0.7*(1-1/16))=2.91软件方法，设相同加速比下向量化比例为x，即1/(1-7x/8)=2.91, x=0.75所以推荐软件方法。

3.解：(1) MIPS EMUL=(I+F×Y)/(W×106)；MIPS FPU=(I+F)/(B×106)(2) 120=(I+8×106×50)/(4×106) => I=80×106(3) 80=(80×106+8×106)/(B×106) => B=1.1(4) MFLOPS=F/((B-((W*I)/(I+F*Y))) ×106)≈18.46(5) 决策正确，因为执行时间缩短了，这才是关键标准。

4.解：(1) y=12.29386-0.18295x+0.0015x2(2) y=342.47443-6.36386x+0.02727x25.解：1.1V下静态功耗1.1*1.1/(1.05/0.5)=0.576W1.1V下1GHZ时动态功耗为1.1*2.5-0.576=2.174W1.1V下0.5GHZ功耗功耗为2.174*0.5/1=1.087W1.1V下0.5GHZ总功耗为1.087+0.576=1.663W6. 解：a) 先证明N=2k 时，正数1212()/N N N a a a N a a a +++≥。

对k 进行数学归纳法即可。

第2章习题参考答案一、选择题1．计算机主机是由CPU和（ D ）构成的。

A．控制器B．输入/输出设备C．运算器D．内存储器2．在计算机软件系统中，用来管理计算机硬件和软件资源的是（ B ）。

A．程序设计语言B．操作系统C．诊断程序D．数据库管理系统3．I/O接口位于（ C ）。

A．主机和I/O设备之间B．主机和总线之间C．总线和I/O设备之间D．CPU和内存储器之间4．计算机中表示信息的最小单位（ A ）。

A．位B．字节C．字D．字长5．计算机中基本的存取单位是（ B ）。

A．位B．字节C．字D．字长6．微型计算机中的Cache是（ B ）。

A．只读存储器B．高速缓冲存储器C．可编程只读存储器D．可擦除可再编程只读存储器7．配置高速缓冲存储器（Cache）是为了解决（ C ）问题。

A．内存与辅助内存之间速度不匹配B．CPU与辅助内存之间速度不匹配C．CPU与内存储器之间速度不匹配D．主机与外设之间速度不匹配8．采用PCI的奔腾微型计算机，其中的PCI是（ B ）。

A．产品型号B．总线标准C．微型计算机系统名称D．微处理器型号二、填空题1．电子计算机能够快速、准确地按照人们的意图进行工作的基本思想是（存储程序），这个思想是由（冯·诺伊曼）提出的，按照这个思想，计算机由5大部件组成，它们是（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）、（输出设备）。

2．CPU是由（运算器）和（控制器）组成的。

3．根据功能的不同，可将内存储器分为（随机存取存储器或RAM）和（只读存储器或ROM）两种。

4．在表示存储器的容量时，MB的准确含义是（220字节）。

5．5678.123=(1 0110 0010 1110.0001 1111 01)2=(13056.0764)8=（162E.1F4）H。

6．同一个字母的大小写，（小写）字母的ASCII码值比（大写）字母的ASCII码值要大（32）。

7．微型计算机采用总线结构，根据传送信息的种类不同，系统总线分为（数据总线）、（地址总线）和（控制总线）。

第2章-计算机网络体系结构习题..第2章计算机网络体系结构一、单选1、在OSI模型中，NIC属于。

A、物理层B、数据链路层C、网络层D、运输层2、在OSI中，为网络用户间的通信提供专用程序的层次是。

A、运输层B、会话层C、表示层D、应用层3、在OSI中，完成整个网络系统内连接工作，为上一层提供整个网络范围内两个终端用户用户之间数据传输通路工作的是。

A、物理层B、数据链路层C、网络层D、运输层4、在OSI中，为实现有效、可靠数据传输，必须对传输操作进行严格的控制和管理，完成这项工作的层次是。

A、物理层B、数据链路层C、网络层D、运输层5、在OSI中，物理层存在四个特性。

其中，通信媒体的参数和特性方面的内容属于。

A、机械特性B、电气特性C、功能特性D、规程特性6、在OSI七层结构模型中，处于数据链路层与运输层之间的是A、物理层B、网络层C、会话层D、表示层7、完成路径选择功能是在OSI模型的Ａ、物理层Ｂ、数据链路层Ｃ、网络层Ｄ、运输层8、 TCP/IP协议簇的层次中，解决计算机之间通信问题是在 BA、网络接口层B、网际层C、传输层D、应用层9、网络协议主要要素为A、数据格式、编码、信号电平B、数据格式、控制信息、速度匹配C、语法、语义、同步D、编码、控制信息、同步10、Internet的网络层含有四个重要的协议，分别为A、IP，ICMP，ARP，UDPB、TCP，ICMP，UDP，ARPC、IP，ICMP，ARP，RARPD、UDP，IP，ICMP，RARP11、 TCP/IP体系结构中的TCP和IP 所提供的服务分别为A.链路层服务和网络层服务B.网络层服务和运输层服务C.运输层服务和应用层服务D.运输层服务和网络层服务12、计算机网络中，分层和协议的集合称为计算机网络的。

目前应用最广泛的是A. 组成结构；B参考模型； C.体系结构；D.基本功能。

E.SNA；F．MAP/TOP；G.TCP/IP；H．X.25；I.ISO／OSI；13、在TCP/IP协议簇中，UDP协议工作在。

第一章计算机体系构造的根本概念1. 什么是计算机系统的多级层次构造？2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？3. 经典计算机系统构造的本质是什么？4. 语言实现的两种根本技术是什么？5. 对于通用存放器型机器来说，机器语言程序设计者所看到的计算机的属性主要有哪些？6. 什么是软件兼容？软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？7. 什么是系列机？它的出现较好地解决了什么矛盾？8. 对计算机开展非常关键的实现技术有哪些？9. 实现软件移植的主要途径有哪些？10. 试以系列机为例，说明计算机系统构造、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。

11. 存储程序计算机在系统构造上的主要特点是什么？12. 从系统构造的开展情况看，新型系统构造的设计主要从哪两方面着手？13. 软件技术两个最重要的开展趋势是什么？14. 计算机系统设计人员的技术挑战主要来自哪几个方面？15. 一种计算机系统构造的生命周期是怎样的？16. 商品的标价〔价格〕由哪些因素构成？17. 对计算机系统本钱产生影响的主要因素有哪些？18. 用户CPU时间由哪三个因素决定？19. 目前常用的测试程序分为哪五类？20. 什么叫测试程序组件？在评价计算机系统设计时最常见的测试程序组件是哪个？21. SPEC2000测试程序组件中包括哪几个测试程序组件？22. 测试基于Microsoft公司的Windows系列操作系统平台的最常用测试组件有哪些？23. 常用的专门的性能指标测试程序有哪些？24. 计算机系统构造设计和分析中最经常使用的三条根本原那么是什么？25. 根据Amdahl定律，系统加速比由哪两个因素决定？26. 从执行程序的角度看，并行性等级从低到高可分为哪几级？27. 从处理数据的角度，并行性等级从低到高可以分为哪几级？28. 计算机系统中进步并行性的技术途径有哪三种？29. 多机系统的耦合度可以分为哪几类？30. 单机系统和多机系统中，都是按哪三种技术途径分别开展为哪三类多处理机？31. 三种类型的多处理机〔同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统〕的主要区别是什么？1. 什么是计算机系统的多级层次构造？从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成以下多级层次构造：2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？硬件和软件在功能实现上是等效的，即一种功能可以由软件实现，也可以由硬件实现。

第二章计算机系统结构练习题(一)单项选择题1．在现代计算机系统层次结构中，最内层是硬件,最外层是使用计算机的人，人与硬件之间是( )。

A．软件系统B．操作系统C．支援软件D．应用软件2．财务管理软件是一种专用程序,它属于( ) A．系统软件B．应用软件C接口软件D．支援软件3．当计算机被启动时，首先会立即执行( )。

A．接口程序B．中断服务程序C．用户程序D．引导程序4．当硬件的中断装置发现有事件发生，就会中断正在占用CPU的程序执行，让操作系统的( )占用CPU。

A．系统调用程序B．中断处理服务程序C．作业管理程序D文件管理程序5．操作系统支援软件和应用软件只有( )时才能履行自己的职责。

A．分配到主存空间B．占有了必要的外设C．占用中央处理器执行D．找到了所需的文件6．操作系统在中断处理服务程序完成之后，将( )。

A．选择刚被中断的程序执行B．选择正在排队的作业执行C．等待下—个事件的发生D．按预定策略选择程序执行7．在多道程序设计技术的计算机系统中，中央处理器( )。

A．只能被一个程序占用B．可以被多个程序同时占用C．可以被多个程序交替占用D．可以被操作系统和另一个程序同时占用8．外围设备通过相应的设备控制器和通道连接到公共系统总线上，这种结构( )。

A．有利于硬件保护B．允许中央处理器与外设并行工作C．可不用中断机制D．外设的启动速度快9．( )不是一种永久性的存储设备，当电源被切断时，其中的信息就会消失。

A．硬盘B．磁带C．软盘D．主存储器10．中央处理器可以直接存取( )中的信息。

A．光盘B．软盘C．主存储器D．硬盘11．中央处理器存取寄存器中信息的速度与使用主存储器和辅存储器信息相比( )。

A．比较快B．最快C．差不多D．最慢12．存放在( )信息只能顺序存取，无法随机访问。

A．硬盘B．软盘C．光盘D．磁带13．当操作系统退出执行，让用户执行时，系统会( ) A．继续保持管态B．继续保持目态C．从管态变为目态D．从目态变为管态14．硬件设置了( )以实现存储保护。

第二章数码系统例题及答案例题1写出下列各数的原码、反码、补码、移码（用二进制数表示）。

（1）－35/64 （2）23/128 （3）－127（4）用小数表示－1 （5）用整数表示－1 （6）用整数表示－128解：－1在定点小数中原码和反码表示不出来，但补码可以表示，－1在定点整数中华表示最大的负数，－128在定点整数表示中原码和反码表示不出来，但补码可以。

例题2设机器字长为16位，分别用定点小数和定点整数表示，分析其原码和补码的表示范围。

解：（1）定点小数表示最小负数最大负数0 最小正数最大正数二进制原码 1.111...111 1.000...001 0.000...001 0.111 (111)十进制真值- (1-215) -2152－151-2-15原码表示的范围：- (1-215) ～1-2-15二进制补码 1.000...000 1.111...111 0.000...001 0.111 (111)十进制真值-1 -2152－151-2-15原码表示的范围：- 1 ～1-2-15（2）定点整数表示最小负数最大负数0 最小正数最大正数二进制原码1111...111 1000...001 0000...001 0111 (111)十进制真值- (215－1) -1 ＋1 215－1原码表示的范围：- (215－1) ～215－1 [-32767 ~ +32767]二进制补码1000...0001111...111 0000...001 0111 (111)十进制真值-1 +1 215-1原码表示的范围：- 215～215-1 [-32768 ~ +32767]一、选择题1．下列数中最小的数为（）。

A．(101001)2B．(52)8C．(101001)BCD D．(233)162．下列数中最大的数为（）。

A．(10010101)2B．(227)8C．(96)16D．(143)53．在机器数中，（）的零的表示形式是惟一的。

★1.确定哪些数据类型用数据表示来实现，下面几项中不重要的是：A．能够缩短程序运行的时间B．数据表示能够有良好的通用性和利用率C．最可能多的用硬件实现，提高性能D．减少CPU和主存储器之间的通讯量【答案】C★2.早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。

但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：A.数据表示范围小B.单个需要的计算时钟周期多C.编程困难D.存储单元的利用率很低【答案】B★3. 简述采用标志符数据表示方法的主要优缺点。

【答案】优点有：（1）简化了指令系统（2）由硬件自动实现一致性检查和数据类型的转换。

（3）简化程序设计（4）简化编译器（5）方便软件调试（6）支持数据库系统缺点有：（1）数据和指令的长度不能一致（2）指令的执行速度降低（3）硬件的复杂性增加★4．有效的缩短地址码的长度，主要采用的有哪些方法？【答案】（1）用间址寻址方式缩短地址码长度（2）用变址寻址方式缩短地址码长度（3）用寄存器间接寻址方式缩短地址码长度是最有效的方法★5．随着计算机技术的不断发展和对指令系统的合理性的研究，精简的指令系统(RISC)出现并且逐步取代CISC的重要位置。

下面所述不是CISC的主要缺点的是：A.20%与80%规律B.VLSI技术的不断发展引起的一系列问题C. 软硬件功能分配的问题D. 由于指令众多带来的编码困难【答案】D★★★6. 某台计算机只有Load/Store 指令能对存储器进行读/写操作，其它指令只对寄存器进行操作。

根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI 数如下： 指令类型 指令所占比例 CPI 算逻指令 43％ 1 Load 指令 21％ 2 Store 指令 12％ 2 转移指令 24％ 2(1)求上述情况下的平均CPI 。

(2)假设程序由M 条指令组成。

算逻运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算逻指令执行前用Load 指令从存储器取到寄存器。

第二章计算机指令集结构设计2.1 名词解释1.堆栈型机器——CPU中存储操作数的单元是堆栈的机器。

2.累加型机器——CPU中存储操作数的单元是累加器的机器。

3.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。

4.CISC——复杂指令集计算机。

5.RISC——精简指令集计算机。

2.2堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各有什么优缺点？2.3常见的三种通用寄存器型机器的优缺点各有哪些？2.4 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？(1)指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向；(2)寻址方式的设计：设置寻址方式可以通过对基准程序进行测试统计，察看各种寻址方式的使用频度，根据适用频度设置相应必要的寻址方式；(3)操作数表示和操作数类型：主要的操作数类型和操作数表示的选择有，浮点数据类型（可以采用IEEE 754标准）、整型数据类型（8位、16位、32位的表示方法）、字符型（8位）、十进制数据类型（压缩十进制和非压缩十进制数据表示）等等。

(4)寻址方式的表示：可以将寻址方式编码与操作码中，也可将寻址方式作为一个单独的域来表示。

(5)指令集格式的设计：有固定长度编码方式、可变长编码方式和混合编码方式三种选择。

2.5 简述CISC计算机结构指令集功能设计的主要目标。

从当前的计算机技术观点来看，CISC结构有什么缺点？CISC结构追求的目标是强化指令功能，减少程序的指令条数，以达到提高性能的目的。

从目前的计算机技术观点来看，CISC结构存在以下几个缺点：(1)在CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。

(2)CISC结构的指令系统的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。

(3)CISC结构的指令系统的复杂性给VLSI设计带来了很大负担，不利于单片集成。

(4)CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。

一、填空题（20每空2分）1.计数制中使用的数据个数被称为。

（基）2.移码常用来表示浮点数的部分，移码和补码比较，它们除外，其他各位都相同。

（阶码，符号位）3.码值80H：若表示真值0，则为；若表示-128，则为；若表示-127，则为；若表示-0，则为。

（移码补码反码原码）4. 在浮点运算过程中，如果运算结果的尾数部分不是形式，则需要进行规格化处理。

设尾数采用补码表示形式，当运算结果时，需要进行右规操作；当运算结果时，需要进行左规操作。

（规格化溢出不是规格化数）二、选择题（20每题2分）1.以下给出的浮点数，______是规格化浮点数。

（B）A．2^-10×0.010101 B．2^-11×0.101010C．2^-100×1.010100 D．2^-1×0.00101012.常规乘除法器乘、除运算过程采用部分积、余数左移的做法，其好处是______。

（C）A．提高运算速度 B. 提高运算精度C. 节省加法器的位数D. 便于控制3.逻辑异运算10010011和01011101的结果是。

（B）A.01001110B.11001110C.11011101D.100011104.浮点数尾数基值rm=8,尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为。

（C）1.A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/645.当浮点数尾数的基值rm=16,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值是。

（D）A.1/2B.15/16C.1/256D.255/2566.两个补码数相加，采用1位符号位，当时表示结果溢出。

（D）A、符号位有进位B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0C、符号位为1D、符号位进位和最高数位进位异或结果为17.运算器的主要功能时进行。

（C）A、逻辑运算B、算术运算C、逻辑运算和算术运算D、只作加法8.运算器虽有许多部件组成，但核心部件是。