下载文档原格式
全国2005年4月高等教育自学考试计算机系统结构试题一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)1.计算机系列化的优点不．包括( )A.有利于计算机的升级换代B.便于组成多机系统和网络C.同一系列内的软件一定是向下兼容的D.在使用共同系统软件的基础上解决程序的兼容性2.计算机的结构与组成不．包括( )A.操作系统B.硬联逻辑C.微程序控制D.所有硬件和固件的功能3.在流水线系统结构中，取指令、执行等操作是( )A.顺序B.转移C.中断D.重叠4.重叠机器局部相关的处理方法有两类：推后后续指令对相关单元的读和( )A.异步流动B.采用顺序流动C.设置相关直接通路D.调整指令流动的顺序5.在选择通道方式中，优先级高的磁盘等中高速设备，进行输入输出传送时，适合于采用的数据宽度是( )A.定长块B.单字节C.可变长块D.单字加可变长块6.替换算法要解决的问题是( )A.用户的虚页如何与主存的实页对应B.如何用主存的实页号替代多用户的虚页号C.当页面失效，选择主存中哪个页作为被替换的页D.新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户7.下列不．是数据流计算特点的是( )A.设置状态B.没有指令计数器C.没有变量的概念D.操作结果不产生副作用8.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是( )A.舍入法B.截断法C.恒置“1”法D.ROM查表法9.字串位并是指同时对一个字的所有位进行处理，其并行等级( )A.不存在并行性B.较高的并行性C.最高一级的并行性D.已经开始出现的并行性10.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15，用Cube0互联函数时，与第13号处理器机联的处理器是( )A.5号B.9号C.12号D.12号二、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20分)11.多处理机程序并行性既存在于______内部，也存在于______外部。
12.一般的说，虚拟机器不一定全部由______实现，有些操作也可用______实现。
第一章计算机系统结构的基本概念1. 有一个计算机系统可按功能分成4 级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M 倍，即第i 级的一条指令能完成第i-1 级的M 条指令的计算量。
现若需第i 级的N 条指令解释第i+1 级的一条指令，而有一段第 1 级的程序需要运行Ks ，问在第 2 、3 和 4 级上一段等效程序各需要运行多长时间？答：第2 级上等效程序需运行：(N/M)*Ks 。
第 3 级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks 。
第4 级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks 。
note: 由题意可知：第i 级的一条指令能完成第i-1 级的M 条指令的计算量。
而现在第i 级有N 条指令解释第i+1 级的一条指令，那么，我们就可以用N/M 来表示N/M 表示第i+1 级需(N/M) 条指令来完成第i 级的计算量。
所以，当有一段第 1 级的程序需要运行Ks 时，在第 2 级就需要(N/M)Ks ，以此类推2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。
答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。
但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。
在DOS 操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在汉卡(硬件)上，而随着CPU硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。
3. 试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。
答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。
(1) 计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。
如IBM370 系列有115、125 、135、158 、168 等由低档到高档的多种型号机器。
从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/ 主存，通道、设备控制器，外设 4 级构成。
)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。
武汉⼤学计算机学院《计算机系统结构》08级A卷B卷及答案武汉⼤学计算机学院2010-2011学年度第⼀学期2008级《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（开卷）姓名：学号：专业：（注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。
）⼀、单项选择题（每⼩题2分，共20分）1．设计⼀个计算机系统时，以下对系统结构透明的选择是（）。
【A】数据总线是64位还是32位【B】指令的寻址⽅式是否由操作码指明【C】是否设置堆栈数据表⽰【D】I/O系统是采⽤通道还是外围处理机2.在有通道处理机的I/O系统中，⽤户通过（）来向系统提出访问I/O设备的申请？【A】通道指令【B】中断指令【C】⽆链通道指令【D】⼴义指令3．RISC不采⽤的实现技术是（）。
【A】重叠寄存器窗⼝【B】以微程序为主解释指令【C】优化延迟转移【D】以硬联逻辑为主解释指令4、编号为0—F的16个处理器采⽤PM2+3单级⽹络互连，第13号处理器连⾄第（）号处理器。
【A】4 【B】5 【C】6 【D】75．流⽔计算机中采⽤“旁路技术”，可以解决（）。
【A】RAR相关【B】WAR相关【C】RAW相关【D】WAW相关6、某I/O系统有两个选择通道，每个通道上都接有速率分别为500、450、600和500（KB/S）的四台设备。
则I/O系统的实际流量为（）KB/S。
【A】450 【B】500 【C】600 【D】都不是7、“直接⽤微程序去解释另⼀台系统结构不同的机器的指令系统、以实现软件的移植”⽅法，这种技术是（）。
【A】向前兼容【B】向后兼容【C】仿真【D】模拟8、在Pentium处理器中，流⽔线对转移指令的猜测技术是（）。
【A】BHT 【B】BTB 【C】BTIB 【D】都不是9、在N个结点的混洗交换⽹络中，结点间的最⼤距离是（）。
【A】n次交换【B】n次混洗【C】n次交换，n-1次混洗【D】n-1次交换，n次混洗10、德国时间2010年5⽉31⽇公布的第35届全球超级计算机TOP500排⾏榜中，我国星云超级计算机系统排名是（）。
武汉大学计算机学院微机接口04~05年试题及答案武汉大学计算机学院《微机系统与接口技术》期末考试试卷〔A卷〕2022－2022学年第一学期年级：班号：姓名：学号：一、单项选择题〔选择A、B、C、D中最适宜的答案，直接写在括号中〕 1．在GDT、LDT和IDT中都可以包含的门是〔〕。
A．中断门 B．异常门 C．调用门 D．任务门 2．Intel 32位微处理器中段的最大可寻址范围是〔〕。
A．64KB或1MB B．1MB或4GB C．4GB或1TB D．1TB或64TB 3．Intel 32位微处理器的保护模式存放器不包括〔〕。
A．全局描述表存放器 B．局部描述表存放器 C．任务存放器 D．标志存放器4．在实模式下的物理地址是将段地址左移4位加偏移量。
在保护模式下的线性地址是将〔〕加偏移量。
A．虚拟地址 B．段基址 C．段限制 D．逻辑地址 5．Intel 32位微处理器在指令执行前检查异常条件并处理的中断类型有如下的〔〕。
A．除法错 B．非屏蔽中断 C．溢出中断 D．单字节断点中断 6．Intel 32位微处理器中存储器分页部件变换是指〔〕。
A．对线性地址低12位进行变换 B．对线性地址高20位进行变换 C．对线性地址中的偏移量进行变换 D．对逻辑地址中的偏移量进行变换 7．以下哪种方式下Intel 32位微处理器不能设置VM标志进入虚拟8086模式？〔〕 A．执行最高特权级代码段IRET指令 B．任务转换进入16位的新任务 C．任务转换进入32位的新任务 D．实模式下执行IRET指令8．Pentium微处理器收到有效信号后立即释放总线进入保持状态，此信号是〔〕。
A．HOLD B．AHOLD C．SMI D． BOFF9．在Intel 32位微处理器的四级特权保护中，系统效劳能够调用的程序级有〔〕。
A．用户程序级 B．操作系统扩展级 C．操作系统核心级 D．应用程序级 10．某段描述符的第0、1、5字节均为全1，第6字节为CFH，它描述的段是〔〕。
（完整版）计算机系统结构考试题目及参考答案.doc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。
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又实用文档好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：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，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用实用文档来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
武汉大学计算机学院2010-2011学年第一学期2009级《计算机组成原理》期末考试试题A卷(闭卷)学号_____________ 班级 _________ 姓名_____________ 成绩________ 一、单项选择题（每小题2分，共20分）1．如果用一位符号位表示数据的正负，0代表正号，1代表负号，其余的代码用数据的绝对值表示的机器码是______。
A. 原码B. 反码C. 补码D. 移码2．浮点数的精度取决于______ 。
A. 尾数的位数B. 阶码C.尾数的编码D. 基数3．以下________ 是零的一个原码。
A. 11111111B. 10000000C. 01111111D.110000004．动态RAM的刷新是以______ 为单位进行的。
A. 存储单元B. 行C. 块D. 字节5．在虚拟存储器中，______主存的命中率越高。
A. 页面越大B. 主存容量越大C. 段越长D. 辅存容量越大6．在Cache的地址映像中，若主存中的任意一块均可以映射到Cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为______ 。
A. 全相联映像B. 直接映像C. 组相联映像D. 混合映像7．在指令格式设计中，采用扩展操作码的目的是______。
A. 增加指令长度B. 增加地址码数量C. 增加指令数量D. 增加寻址空间8．指令操作所需要的数据不会来自______ 。
A. 寄存器B. 指令本身C. 主存中D. 控制存储器9．能够改变程序执行顺序的是______ 指令。
A. 数据传送B. 移位操作C. I/OD. 转子程序10．在控制器的信号中，相容的信号是______ 信号。
A. 可以同时出现的B. 可以相继出现的C. 可以相互替代的D. 可以相互容错的二、运算方法与运算器分析题（共20分）1．（10分）在定点补码加法运算中，产生溢出的条件是什么？写出两种溢出判断方法，并分析判断溢出的过程。
2．（10分）图一是一个（7，4）循环海明码编码器的原理图，该码的生成多项式是G(x)=x3+x+1，它由三个延迟电路D和两个异或门组成。
武汉大学计算机学院2006级系统结构试卷《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷）一、单项选择题（共20题,每小题2分，共40分）1．包含有64个处理单元的ILLICA-Ⅳ阵列计算机，属于（）类。
A. SISDB.SIMDC. MISDD.MIMD2.假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高( )倍。
A.1.56B.2.00C.1.98D.2.013．ILLICA-Ⅳ阵列计算机中采用的是闭合螺线阵列结构，它可以用（）函数来描述。
A.立方体 B.交换 C.全混洗 D.PM2I4．在先行控制中，各缓冲栈的深度要求最大的是（）。
A.先行读数栈B.后行写数栈C.先行指令栈D.先行操作栈5. 数组多路通道的“数据宽度”是（）。
A.单字节B.双字节C.定长数据块D.不定长数据块6. 在有通道处理机的I/O系统中，用户通过（）来向系统提出访问I/O设备的申请？A.通道指令B.广义指令C.无链通道指令D.中断指令7.计算机中优化实用的操作码编码方法是（）。
A.哈夫曼编码B.ASCII码C.BCD码D.扩展操作码8.机器内浮点数都包含阶码和尾数两部分，其中尾数的位数主要影响（）。
A.表数精度B.表数效率C.表数范围D. 都不对9. 某I/O系统有两个选择通道，每个通道上都接有速率分别为500、450、600和500（KB/S）的四台设备。
则I/O系统的实际流量为（）KB/S。
A.450B.500C.600D.都不是10. 在处理数据相关时，采用相关专用通道（旁路）技术，主要是解决（）相关。
A.RAWB.WARC.WAWD.都不是11．有一条流水线连接图如下所示，它是一条（）的流水线。
A.指令级B.非线性C.操作级D.动态12．对于上题中所示的流水线，若△t1=△t3=△t4=△t0, △t2=3△t0,连续输入4个任务时的最大吞吐率为（）。
《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷）一、单项选择题（共20题,每小题2分，共40分）1．包含有64个处理单元的ILLICA-Ⅳ阵列计算机，属于（）类。
A. SISDB.SIMDC. MISDD.MIMD2. 假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高( )倍。
A.1.56B.2.00C.1.98D.2.013．ILLICA-Ⅳ阵列计算机中采用的是闭合螺线阵列结构，它可以用（）函数来描述。
A.立方体B.交换C.全混洗D.PM2I4．在先行控制中，各缓冲栈的深度要求最大的是（）。
A.先行读数栈B.后行写数栈C.先行指令栈D.先行操作栈5. 数组多路通道的“数据宽度”是（）。
A.单字节B.双字节C.定长数据块D.不定长数据块6. 在有通道处理机的I/O系统中，用户通过（）来向系统提出访问I/O设备的申请？A.通道指令B.广义指令C.无链通道指令D.中断指令7.计算机中优化实用的操作码编码方法是（）。
A.哈夫曼编码B.ASCII码C.BCD码D.扩展操作码8.机器内浮点数都包含阶码和尾数两部分，其中尾数的位数主要影响（）。
A.表数精度B.表数效率C.表数范围D. 都不对9. 某I/O系统有两个选择通道，每个通道上都接有速率分别为500、450、600和500（KB/S）的四台设备。
则I/O系统的实际流量为（）KB/S。
A.450B.500C.600D.都不是10. 在处理数据相关时，采用相关专用通道（旁路）技术，主要是解决（）相关。
A.RAWB.WARC.WAWD.都不是11．有一条流水线连接图如下所示，它是一条（）的流水线。
A.指令级B.非线性C.操作级D.动态12．对于上题中所示的流水线，若△t1=△t3=△t4=△t0,△t2=3△t0,连续输入4个任务时的最大吞吐率为（）。
A.1/△t0B.1/2△t0C. 1/3△t0D.1/4△t013．在转移历史表中记录信息字段不可能的是（）。
《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷）
一、词语辩析：（每小题5分、共20分）
1．系列机与兼容机
2．模拟与仿真
3．RAW与WAR
4．CISC与RISC
二、（15分）一模型机有10条指令，各指令的使用频度分别为：
0.25,0.20,0.15,0.10,0.08,0.08,0.05,0.04,0.03,0.02。
（H=2.96）
(1)写出这些指令操作码的哈夫曼编码，并求其平均码长和信息冗余量。
(2)写出这些指令的3/7和2/8两种扩展编码，并计算其平均码长和信息冗余量。
三、（15分）在三种类型的通道上各接有5台设备。
请分别写出这三种通道上每个设备完成1024B数据传输的总时间，并画简图来示意传送过程。
(设TS=9.8us,TD=0.2us,K=512B)
四、（15分）有一四段线性流水线，每功能段延时时间分别是：△t1=△t3=△t4=△t，△t2=3△t。
现在这个流水线上分别执行4个任务（要求画出时空图）和40个任务，求实际吞吐率、效率和加速比。
五、（15分）对于采用级控制的三级立方体网络，当第2级为直连状态时，PE5不能实现与哪些结点之间的通信？当第2级为交换状态时，又不能实现与哪些结点之间的通信？
六、（10分）对于算术表达式Z=A1+A2+…+A8，分析其数据相关性，并用FORK、JOIN语句，编写可在多处理机上并行执行的程序。
七、（10分）对于一非线性流水线，其4行6列的预约表如下：
求出该流水线的最佳调度方案。
《计算机系统结构》期末考试试卷（B）（闭卷）
一、填空题：（每小题4分、共20分）
1、CISC的含义是，RISC的含义是。
2．程序访问的局部性包含两方面的含义，其中时间局部性是指________________________，空间局部性是指______________________。
3．流水线中经过时间最长的子过程（子部件）称为流水线中的______________。
4．Flynn分类将计算机系统分为四类，这四类是指单指令流单数据流、、和。
5．二元交换开关的四种状态是________、________、________、________。
应用题（共5题，共80分）
二．（15分）设一模型机有7条指令，它们的使用频度如下表所示。
请设计出指令的Huffman编码和只有两种码长的扩展操作码编码，求其平均码长和信息冗余量。
（已知H=1.95）
三．（15分）为提高流水线的效率可采用哪两种主要技术途径来克服速度瓶颈？现有3段流水线，各段经过时间依次为Δt、3Δt、Δt。
（1）分别计算在连续输入3条指令时和30条指令时的吞吐率和效率；
（2）按两种途径之一改进，画出你的流水线结构示意图。
四．（15分）在一个5功能段非线性流水线处理机上需经9△t才能完成一个任务，预约表如下：
求出流水线的最优调度方案及最小平均延迟时间和流水线的最大吞吐率。
五．（15分）画出N=8（0---7）个处理单元的间接二进制n方体多级互连网络图。
并指当K2K1K0=100时，输入端的第5号处理单元与输出端的哪一个处理单元相连？
六、（20分）在CRA Y-1型向量处理机上，V为向量寄存器，长度为32；S为标量寄存器。
所用浮点功能部件的执行时间分别为：加法需6拍，乘法需7拍，从存储器读数需6拍，打入寄存器需1拍，启动功能部件（包括存储器）需1拍。
问下列各指令组中的哪些指令可以链接？哪些可以并行执行？说明原因并分别计算各指令组全部完成所需的拍数。
（1） V0←存储器，V1←V2+V3，V4←V5×V6；
（2） V3←存储器，V2←V0×V1，V4←V2+V3；
《计算机系统结构》期末考试试卷（A）参考答案
一、词语辩析：（每小题5分、共20分）
1．系列机与兼容机
答：系列机：是指同一厂商生产的系统结构同、组成和实现不同的不同档次的机器；
兼容机：是指不同厂商生产的系统结构相同、组成和实现不同的不同档次的机器。
2．模拟与仿真
答：模拟：用一台机器的指令系统去解释另一台系统结构不同的机器的指令系统，以实现软件的移植；
仿真：直接用微程序去解释另一台机器的指令系统，以实现软件的移植。
模拟灵活性好，速度慢；仿真速度快，灵活性差。
3．RAW与WAR
答：RAW是指读与写相关；WAR是指写与读相关。
它们都是流水线中的寄存器中的数据相关，对流水线性有影响。
4．CISC与RISC
答：CISC是指复杂指令系统结构的计算机；RISC是指精简指令系统结构的计算机。
它们代表着计算机指令系统的两种设计风格。
二、应用题：（共6题、共80分）
1．（15分）
解：
（1）L哈=2.99(位)，R哈=(2.99-2.96)/2.99=1%（7分）
（2）L3/7=3.2(位)，R3/7=7.5%；L2/8=3.1(位)，R2/8=4.5%（8分）
2、（15分）
解：（每小步5分）
Tbyte=np(TS+TD)=1024×5×(9.8+0.2)=51200(us)
Tblock=2×5×(9.8+512×0.2)=1122(us)
Tselect=5×(9.8+1024×0.2)=1073(us)
3、（15分）
解：
执行4个任务时：
TP=4/15Δt，E=40%，SP=1.6（7分）
执行40个任务时：
TP=40/123Δt，E=48.8%，SP=1.95（8分）
4、（15分）
解：
当第2级为直连时，PE5不能与输出2、3、6、7结点相连；（7分）
当第2级为交换时，PE5不能与输出0、1、4、5结点相连。
（8分）
5、（10分）
span style="; z-index:1; left:0px; margin-left:180.0000px; margin-top:0.0000px;
width:183.0000px; height:159.0000px; "解：
S1:A1=A1+A2
S2:A3=A3+A4 S3:A5=A5+A6 S4:A7=A7+A8 S5:A1=A1+A3 S6:A5=A5+A7 S7:A1=A1+A5 （5分）FORK 20 FORK 30 FORK 40
10 A1=A1+A2 JOIN 4 GOTO 50
20 A3=A3+A4 JOIN 4 GOTO 50
30 A5=A5+A6 JOIN 4 GOTO 50
40 A7=A7+A8 JOIN 4
50 FORK 70 60 A1=A1+A3 JOIN 2 GOTO 80
70 A5=A5+A7 JOIN 2
80 A1=A1+A3 （5分）
6、（10分）
解：状态图如下：（5分）
最佳调度方案为（1，5）或（3），平均延时为3。
（5分）
《计算机系统结构》期末考试试卷（B）参考答案
一、填空题：（每小题4分、共20分）
1、复杂指系统计算机、精简指令系统计算机
2．两个事件在同一时刻发生、两个事件在同一时间间隔内发生
3．瓶颈
4．单指令流单数据流、单指令流多数据流、多指令流单数据流、多指令流多数据流
5．直通、交叉、上播和下播
应用题（共5题，共80分）
二．（15分）（已知H=1.95）
解：由各条指令的使用频度构造Huffman树图略。
由此可求出Huffman编码和只有两种码长的扩展编码以及它们的码长如下表所示：
span style="; z-index:1; left:0px; margin-left:21.0000px; margin-top:17.7333px;
width:484.0000px; height:56.0000px; "
Huffman 编码平均码长为：
信息冗余量为：(1.97-1.95)/1.97≈1.02%
span style="; z-index:1; left:0px; margin-left:21.0000px; margin-top:8.3333px; width:400.0000px; height:56.0000px;
" 扩展编码的平均码长为：
信息冗余量为：（2.2-1.95）/2.2≈11.36%
三．（15分）
解：
（1）连续输入3条指令时，吞吐率和效率分别为
当连续输入30条指令时，流水线的吞吐率和效率分别为
（2）按方法一改进后的流水线示意图如下所示：
"
"
四．（15分）
解：
（1）初始冲突向量为C0=（10110001）。
（2）状态图如图所示。
（3）平均延迟最小的调度方案（3，4）。
最大吞吐率为
五．（15分）
解：网络图如图所示。
输入5号与输出1号相连。
"
六、（20分）
解：
（1）这三条指令可并行执行。
执行时间为：
T=（1+7+1）+N-1=40（拍）。
（2）前二条指令可并行执行，再与第三条链接。
执行总的执行时间为：T=（1+7+1）+（1+6+1）+N-1=48（拍）。
