计算机系统结构考试计算题

)分; CRT，_C_A，超大规模集成电路B，集成电路C，晶体管D，电子管3.微型计算机中控制总线提供的完整信息是_D__A，存储其和I/O设备的地址码B，所有存储其和I/O设备的时序信号和控制信号C，来自I/O设备和存储器的响应信号D，上述各项4.某计算机字长是32位，它的存储容量是356KB，按字编址，它的寻址范围是__B__。

A，128K B，64K C，64KB D，128KB5.主机与I/O设备传送数据时，采用_A__,CPU 的效率最高。

A，DMA方式B，程序查询方式C，中断方式D，以上都可以6.DMA方式中，周期窃取是窃取一个__A___。

A，存取周期B，指令周期C，CPU 周期D，总线周期7.两个十六进制数7E5和4D3相加，得__C___。

A，(BD8)16 B，(CD8)16 C，(CB8)16 D，以上都不对8.运算型指令的寻址和转移型指令的寻址不同点在于_B___A，前者是短指令，后者是长指令B，前者取操作数，后者决定程序转移地址C，后者是短指令，前者是长指令D，后者取操作数，前者决定程序转移地址9.某机有四级中断，优先级从高到低依次为1，2，3，4。

若将优先级顺序修改，改后1级中断的屏蔽字是1011，2级中断的屏蔽字是1111，3级中断的屏蔽字是0011，4级中断的屏蔽字是0001，则修改后的优先顺序从高到低为_D_。

A，3，2，1，4B，1，3，4，2C，4，2，1，3D，2，1，3，410.在中断周期中，将允许中断触发器置“0”的操作由__A___完成。

A，硬件B，软件C，关中断指令D，开中断指令三，判断题(1*10=10分)1，控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果。

（错）2，Zilog Z80是16位微处理器。

（错）3，总线的半同步通信方式既采用时钟信号，又采用握手信号。

（对）4，可编程的只读存储器不一定是可改写的。

（对）5，大多数个人计算机中可配置的最大主存容量受指令中地址码位数的限制。

一填空题（每空1分，共30分）1、系列机是指具有相同的体系结构，但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。

2、存储程序计算机结构上的主要特点之一是以运算器为中心。

3、从计算机系统结构的多级层次结构可知，通常情况下，第1、2、3级用解释方法实现，第4或更高级用翻译方法实现。

4、对于最常见的事件，通常赋予它优先的处理权和资源使用权，这是计算机体系结构设计中的大概率事件优先原则。

5、容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128字节，每4块为一组，若主存容量为4096块，且以字编址，那么主存地址为 19 位，主存区号为 6 位。

6、可改进比例的值总是小于等于1 。

7、一般有两种策略来保存寄存器的内容,即：调用者保存和被调用者保存。

8、DLX指令集提供了立即数寻址、寄存器寻址、偏移寻址和寄存器间接寻址4种寻址方式。

9、对某流水线处理器测试时发现其存在结构冲突，通常可采用资源重复和流水化功能单元方法解决该问题。

10、编译器通过重新组织代码顺序消除暂停的技术被称为指令调度。

11、按照流水的级别可以把流水线分为部件级流水线、处理机级流水线和处理机间流水线。

12、为解决流水线使用非流水数据通路的寄存器引起冲突，在流水线设计中采用寄存器文件技术解决该问题。

13、Cache的替换算法常见的有 FIFO 、LRU 和随机法。

14、改进Cache性能的方法主要有降低失效率、减少失效开销和减少Cache命中时间。

15、减少流水线处理分支暂停时钟周期数的途径包括尽早判断分支转移是否成功和尽早计算出分支成功转移的PC值。

二、选择题（1—15题，每题1分，共15分）1、下面的指令中， A 不属于RISC处理器指令集。

Ａ.ADD R4,[1000] Ｂ.LD R3,(R4) Ｃ.SUB R4,R3 Ｄ.SD 0(R3),R42. 在其它部件性能保持不变的情况下，对CPU性能的不断改进并没有获得期望的结果，这主要是受到了 A 的影响。

计算机系统结构考试试题一、选择题（每题 2 分，共 40 分）1、以下关于计算机系统结构的说法中，错误的是（）A 计算机系统结构是指计算机系统的软、硬件的界面B 计算机系统结构是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配C 计算机系统结构是指计算机系统的概念性结构和功能特性D 计算机系统结构与计算机组成和计算机实现无关2、提高并行性的技术途径不包括（）A 时间重叠B 资源重复C 资源共享D 增加指令3、指令流水线中出现数据相关时，通常采用的解决办法不包括（）A 停顿B 分支预测C 数据旁路D 指令预取4、以下关于存储系统的说法中，正确的是（）A Cache 是为了弥补主存速度的不足B 虚拟存储器是为了扩大主存容量C 相联存储器是按地址访问的D 主存是按内容访问的5、以下关于中断的说法中，错误的是（）A 中断是指计算机在执行程序过程中，遇到突发事件而中断当前程序的执行B 中断响应的过程包括关中断、保存断点、识别中断源、保护现场等C 中断向量是中断服务程序的入口地址D 中断处理的过程包括恢复现场、开中断、返回原程序等6、以下关于总线的说法中，错误的是（）A 总线是连接计算机各部件的公共信息传输线B 总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线C 同步总线的传输效率高于异步总线D 总线的带宽等于总线的时钟频率乘以总线的宽度7、以下关于输入输出系统的说法中，正确的是（）A 程序查询方式的效率最高B 中断方式需要 CPU 不断查询设备状态C DMA 方式可以直接在内存和外设之间传输数据D 通道方式的功能比 DMA 方式强大8、以下关于多处理机系统的说法中，错误的是（）A 多处理机系统是指由两个或两个以上的处理机组成的计算机系统B 多处理机系统的并行性比单处理机系统高C 多处理机系统的通信方式包括共享存储器和消息传递D 多处理机系统的性能只取决于处理机的数量9、以下关于流水线的说法中，正确的是（）A 流水线的段数越多，流水线的效率越高B 流水线的吞吐率与流水线的段数无关C 流水线的加速比等于流水线的段数D 流水线的效率与任务的类型有关10、以下关于 RISC 指令集的说法中，错误的是（）A RISC 指令集的指令长度固定B RISC 指令集的指令格式种类少C RISC 指令集的寻址方式简单D RISC 指令集的指令功能强大11、以下关于 CISC 指令集的说法中，正确的是（）A CISC 指令集的指令长度可变B CISC 指令集的指令格式种类多C CISC 指令集的寻址方式复杂D 以上都是12、以下关于超标量技术的说法中，错误的是（）A 超标量技术是指在一个时钟周期内同时发射多条指令B 超标量技术可以提高指令的并行度C 超标量技术需要增加硬件的复杂度D 超标量技术可以在任何指令集架构上实现13、以下关于向量处理机的说法中，正确的是（）A 向量处理机是专门用于处理向量数据的计算机B 向量处理机的运算速度比标量处理机快C 向量处理机的并行性主要体现在指令级并行D 以上都是14、以下关于存储层次的说法中，错误的是（）A 存储层次的目的是为了提高存储系统的性能价格比B 存储层次的性能由命中率、访问时间和失效开销决定C 增加 Cache 的容量可以提高命中率D 降低主存的访问时间可以提高存储层次的性能15、以下关于虚拟存储器的说法中，正确的是（）A 虚拟存储器的容量等于主存容量加上辅存容量B 虚拟存储器的页面大小是固定不变的C 虚拟存储器的地址转换是由硬件完成的D 虚拟存储器的页面替换算法对系统性能有很大影响16、以下关于多总线结构的说法中，错误的是（）A 多总线结构可以提高系统的性能B 多总线结构可以增加系统的可靠性C 多总线结构可以减少系统的成本D 多总线结构可以提高系统的可扩展性17、以下关于 I/O 接口的说法中，正确的是（）A I/O 接口是 CPU 与外设之间的桥梁B I/O 接口可以实现数据格式的转换C I/O 接口可以实现数据缓冲和锁存D 以上都是18、以下关于 DMA 控制器的说法中，错误的是（）A DMA 控制器可以接管总线控制权B DMA 控制器可以在内存和外设之间直接传输数据C DMA 控制器可以减少 CPU 的干预D DMA 控制器可以提高系统的并行性19、以下关于通道的说法中，正确的是（）A 通道是一种具有特殊功能的处理器B 通道可以实现对 I/O 设备的统一管理C 通道可以提高系统的 I/O 性能D 以上都是20、以下关于计算机系统性能评价的说法中，错误的是（）A MIPS 是衡量计算机性能的常用指标之一B MFLOPS 是衡量浮点运算性能的指标C 基准测试程序可以用来评价计算机系统的性能D 计算机系统的性能只取决于硬件的性能二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、计算机系统结构的经典定义是由提出的。

《计算机组成与系统结构》课程考试试卷( A 卷) 本试卷适用专业 ：计科、网络、物联、软工 年级 ： 考试时间：110分钟 考试方式： 闭卷 一、 单项选择题（每小题1分，共10分） 1．用于直接给出内存地址寻找内存中操作数的寻址方式称为______寻址。

A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器间接 2．______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。

A ．用户 B ．运算器 C ．存储器 D ．控制器 3．系统总线中地址线的功用是 。

A. 用于指定主存单元和I/O 设备接口电路的地址 B. 用于传送主存物理地址和逻辑地址 C. 用于选择进行信息传输的设备 D. 用于选择主存单元 4．某计算机字长是16位，它的存储容量是512KB ，按字编址，它的寻址范围是______。

A ．128K ；B ．256K ；C ．256KB ；D ．128KB 。

5．在小数定点机中，下述第______种说法是正确的。

A ．原码和反码不能表示 -1，补码可以表示 -1 B ．三种机器数均可表示 -1 C ．三种机器数均可表示 -1，且三种机器数的表示范围相同 D ．三种机器数均不可表示 -1 6．相对寻址方式中，操作数的有效地址是______。

A ．基址寄存器内容加上形式地址（位移量） B ．程序计数器内容加上形式地址 C ．变址寄存器内容加上形式地址 D ．以上都不对 7．一个节拍信号的宽度是指______。

A ．存储周期 B ．时钟周期 C ．机器周期 D ．指令周期 8．将微程序存储在EPROM 中的控制器是______控制器。

A ．硬布线 B ．毫微程序 C ．静态微程序 D ．动态微程序 9．地址总线的宽度由总线的 定义。

A. 功能特性B. 电气特性C. 物理特性D. 时间特性10．三种集中式总线控制中，______方式对电路故障最敏感。

A ．以下都不对B ．计数器定时查询C ．独立请求D ．链式查询二 填空题（每小题3分，共15分）1．存储器和CPU 连接时，要完成______的连接、______的连接和______的连接，方能正常工作。

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。

1. 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？根据Amdahl 定律可知： 系统加速比 ＝ ＝＝由题可知： 可改进比例 = 40% = 部件加速比 = 10 系统加速比 =采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高倍。

2. 假设一台计算机的I/O 处理占10％，当其CPU 性能改进到原来的10倍时，而I/O 性能仅改进为原来的两倍时，系统总体性能会有什么改进？加速比＝1/（10%/2+90%/10）=本题反映了Amdahl 定律，要改进一个系统的性能要对各方面性能都进行改进，不然系统中最慢的地方就成为新系统的瓶颈。

3. 双输入端的加、乘双功能静态流水线有1、2、3、4四个子部件，延时分别为Δt, Δt, 2Δt, Δt ，“加”由1→2→4组成，“乘”由1→3→4组成，输出可直接返回输入或锁存。

现执行∑=*+41])[(i iiic b a（1） 画出流水时空图，标出流水线输入端数据变化情况。

（2） 求运算全部完成所需的时间和流水线效率。

（3） 找出瓶颈子过程并将其细分，重新画出时空图并计算流水时间和效率。

（1）（2）由上图可知，全部运算完的时间是23Δt 。

923723437=∆⨯∆=t t η（3）部件 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 结果输入 a 1 a 2 a 3 a 4 a 1+b 1 a 2+b 2 a 3+b 3 a 4+b 4 ① ③ ⑤ b 1 b 2 b 3 b 4 c 1 c 2 c 3 c 4 ② ④ ⑥Δt4 3 2 1由上图可知，流水时间为20Δt 。

1003720537=∆⨯∆=t t η4. 有一条流水线如下所示。

50ns50ns100ns200ns(1) 求连续输入5指令，该流水线的实际吞吐率和效率；(2) 该流水线的瓶颈在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。

3.12 有一指令流水线如下所示（1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；（2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。

对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1）2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T maxm1i i pipeline =⨯++++=∆-+∆=∑= )(ns 2201T nT P 1pipeline-==45.45%1154400T P mtT P E m1i i≈=⋅=∆⋅=∑= （2）瓶颈在3、4段。

⏹ 变成八级流水线（细分）850(ns)509850t 1)(n t T maxm1i i pipeline =⨯+⨯=∆-+∆=∑=)(ns 851T nT P 1pipeline-==58.82%17108400T P mtiT P E m1i ≈=⋅=∆⋅=∑= ⏹ 重复设置部件出50ns 50ns 100ns 200ns)(ns 851T nT P 1pipeline-==58.82%1710885010400E ≈=⨯⨯=3.134段组成，3段时，一次，然4段。

如果需要的时间都是，问：（1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生什么情况？（2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？（3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个任务时，其吞吐率提高多少？（2）t ∆t ∆254.35%925045T P E 2310T nT p 23T 21T P pipelinepipeline max ≈=∆⋅=∆∆==∆=∆=t tt t（3）重复设置部件tt ∆⋅=∆⋅==751410T nT P pipeline吞吐率提高倍数＝tt ∆∆231075＝1.643.14 有一条静态多功能流水线由5段组成，加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第3段的时间为2△t ，其余各段的时间均为△t ，而且流水线的输出可以直接返回输入端或 )(41i i i B A +∏=23段t∆ 14暂存于相应的流水寄存器中。

★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。

计算机组成原理期末考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 计算机硬件系统主要由哪两部分组成？A. 控制器和运算器B. 输入设备和输出设备C. 中央处理器和外部设备D. 存储器和输入输出设备答案：C2. 下面哪个不是计算机的五大组成部分？A. 控制器B. 运算器C. 输入设备D. 电源答案：D3. 下面哪个寄存器用于存放将要执行的下一条指令的地址？A. 指令寄存器B. 程序计数器C. 地址寄存器D. 数据寄存器答案：B4. 下面哪个不是计算机的数据表示方法？A. 二进制B. 十进制C. 八进制D. 十六进制答案：B5. 下面哪个不是计算机的存储器层次结构？A. 寄存器B. 高速缓存C. 主存储器D. 硬盘答案：D6. 下面哪个不是计算机的输入设备？A. 鼠标B. 键盘C. 扫描仪D. 显示器答案：D7. 下面哪个不是计算机的输出设备？A. 显示器B. 打印机C. 扬声器D. 键盘答案：D8. 下面哪个不是计算机的总线类型？A. 数据总线B. 地址总线C. 控制总线D. 通信总线答案：D9. 下面哪个不是计算机的指令类型？A. 数据传输指令B. 算术运算指令C. 逻辑运算指令D. 中断指令答案：D10. 下面哪个不是计算机的并行计算技术？A. 流水线技术B. 向量处理技术C. 多线程技术D. 分布式计算技术答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 计算机硬件系统主要由______和______组成。

答案：中央处理器，外部设备2. 计算机的五大组成部分包括：控制器、运算器、______、______和______。

答案：存储器，输入设备，输出设备3. 计算机的数据表示方法有：二进制、八进制、十六进制等，其中计算机内部使用的是______。

答案：二进制4. 计算机的存储器层次结构包括：寄存器、高速缓存、______和______。

答案：主存储器，硬盘5. 计算机的指令分为：数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令和______。