计算机系统结构总复习

第一章概论本章重点：计算机系统的层次结构、计算机系统结构的定义、计算机系统的设计思路、系统结构并行性开发的方法和计算机系统的分类。

本章难点：透明性分析。

复习建议：本章在历年考试中，为必考的章节，但一般考察基本概念和基本知识;从题型来讲主要为单项选择题和填空题。

建议学员在复习时注意基本概念的理解和掌握。

第一节计算机系统的多级层次结构一、计算机系统的层次(1)从使用语言的角度，计算机系统可以被看成是按功能划分的多层机器级所组成的层次结构。

层次结构由高到低依次为应用语言机器级、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，如图所示。

(2)对各级机器级的理解对每一级编程的程序员来说，只要熟悉和遵守该级语言的使用规定，所编写的程序就能在此机器上运行并得到结果，而不用考虑该机器级是如何实现的。

机器：能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构的集合体。

(3)各级机器的实现技术各级机器的实现主要采用翻译或解释技术来实现，或者两者结合。

多级机器构成的层次结构推动了计算机系统结构的发展。

第二节计算机系统结构、计算机组成和计算机实现一、计算机系统结构的定义★系统结构是对计算机系统中的各级界面的定义及其上下的功能分配。

在多级的层级结构中，每层每级都有自己的系统结构。

不同机器级的程序员所看到的计算机属性是不同的，这就是计算机系统不同层次的体现。

系统结构就是要研究对于某级，哪些属性应透明，哪些不应透明。

透明，即如果客观存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。

★计算机系统结构也称为计算机系统的体系结构(Computer Architecture)，它指的是层次结构中传统机器级的系统结构，其界面之上的功能包括操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有软件的功能。

界面之下的功能包括所有硬件和固件的功能。

计算机系统结构是软件和硬件的交界面。

就目前的通用机来说，计算机系统结构的属性应包括：★l 硬件能直接识别和处理的数据类型和格式等的数据表示;l 最小可寻址单位、寻址种类、地址计算等的寻址方式;l 通用/专用寄存器的设置、数量、字长、使用约定等的寄存器组织;l 二进制或汇编级指令的操作类型、格式、排序方式、控制机构等的指令系统;l 主存的最小编址单位、编址方式、容量、最大可编址空间等的存贮系统组织;l 中断的分类与分级、中断处理程序功能及入口地址等的中断机构;l 系统机器级的管态和用户态的定义和切换;l 输入输出设备的连接、使用方式、流量、操作结束、出错指示等的机器级I/O结构;l 系统各部分的信息保护方式和保护机构;【例题】下列对应用程序员不透明的是( )(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【答案】B【解析】对应用程序员来说只需要知道输入输出系统硬件的功能，就能进行应用系统的开发，而标志符、虚地址与实地址如何变换、“执行”指令均属于底层机器级所要确定的问题，对其是透明的。

《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。

32．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10．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11．解释指令的流水线方式中，同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作称为。

二、填空题1、按照Flynn分类法,根据指令流和数据流的不同组织方式,计算机系统的结构可以分为SISD(单指令流单数据流)、MISD、MIMD或单指令流多数据流和多指令流多数据流。

2、Amdahl等人在1964年把系统结构定义为：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。

3、指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要分界面，也是他们之间互相沟通的一座桥梁。

在计算机系统的设计过程中，指令系统的设计是非常关键的，它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。

4、实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、模拟和仿真。

5、系列机软件兼容必须做到向后兼容，尽可能争取向上兼容。

6、开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有同时性和并发性二重含义。

7、浮点数尾数基值增大。

可使运算中的精度损失减小可表示数的精度变降低。

8、浮点数阶码位数影响数的可表示范围大小，尾数位数影响数的可表示精度大小。

9、设计指令系统时，在功能方面的基本要求是：指令系统的完整性、规整性、高效率和兼容性。

10、根据多台外围设备共享通道的不同情况，可将通道分为三种类型：字节多路通道、选择通道和数组多路通道。

11、输入输出设备的异步性、实时性、与设备无关性三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。

12、评价存贮器性能的基本要求是大容量、高速度和低价格。

13、虚拟存贮器主要是为解决主存容量满足不了要求发展出来的。

14、Cache存贮器是为解决主存速度满足不了要求发展出来的。

15、虚拟存贮器是增加辅助软硬件。

使主、辅存形成整体，速度接近于主存的。

容量是辅存的。

16、Cache存贮器是增加辅助硬件，使之速度接近于Cache的，容量是__主_存的。

17、Cache存贮器对应用程序员是透明的。

对系统程序员是透明的(填“透明”或“不透明”)18、程序在时间上的局部性表现在，最近未来要用的信息可能就是现在正在使用的信息，这是因为程序中有存在着循环。

计算机系统结构复习试题及答案（⾮计算）⼀．名词解释计算机系统结构：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，但从某种⾓度看⼜好像不存在的概念称为透明性。

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。

同构型多处理机系统：由多个同类型或⾄少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同⼀作业中能并⾏执⾏的多个任务。

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。

数据相关：考虑两条指令i 和j，i 在j 的前⾯，如果下述条件之⼀成⽴，则称指令j 与指令 i 数据相关：（1）指令j 使⽤指令i 产⽣的结果；（2）指令j 与指令k 数据相关，⽽指令k ⼜与指令i 数据相关。

定向：⽤来解决写后读冲突的。

在发⽣写后读相关的情况下，在计算结果尚未出来之前，后⾯等待使⽤该结果的指令并不见得是马上就要⽤该结果。

如果能够将该计算结果从其产⽣的地⽅直接送到其它指令需要它的地⽅，那么就可以避免停顿。

向量处理机：指令级并⾏：简称ILP。

是指指令之间存在的⼀种并⾏性，利⽤它，计算机可以并⾏执⾏两条或两条以上的指令。

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。

失效率：CPU 访存时，在⼀级存储器中找不到所需信息的概率。

失效开销：CPU 向⼆级存储器发出访问请求到把这个数据调⼊⼀级存储器所需的时间。

强制性失效：当第⼀次访问⼀个块时，该块不在Cache 中，需要从下⼀级存储器中调⼊Cache，这就是强制性失效。

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C．单级立方体网络D．多级混洗交换网络10．多端口存储器适合于连接A．紧耦合多处理机B．松耦合多处理机C．机数很多的处理机D．机数可变的多处理机二、填空题11．多处理机实现的是___________、___________间的并行。

计算机系统结构复习总结计算机系统结构复习总结一、计算机系统结构概念1.1 计算机系统结构：程序员所看到的计算机的基本属性，即概念性结构与功能特性。

*注意：对不同层次上的程序员来说，由于使用的程序设计语言不同，可能看到的概念性结构和功能特性会有所不同。

1.2 计算机系统的层次结构现代计算机是一种包括机器硬件、指令系统、系统软件、应用程序和用户接口的集成系统。

现代计算机结构图*注意：计算机结构的层次模型依据计算机语言广义的理解，可将计算机系统看成由多级“虚拟”计算机所组成。

从语言层次上画分可得下图：计算机结构的层次模型1.3计算机系统结构组成与实现计算机系统结构：是计算机系统的软件与硬件直接的界面计算机组成：是指计算机系统结构的逻辑实现计算机实现：是指计算机组成的物理实现*计算机系统结构、组成与实现三者间的关系：计算机系统结构不同会影响到可用的计算机组成技术不同，而不同的计算机组成又会反过来影响到系统结构的设计。

因此，计算机系统结构的设计必须结合应用来考虑，要为软件和算法的实现提供更多更好的硬件支持，同时要考虑可能采用和准备采用哪些计算机组成技术，不能过多或不合理地限制各种计算机组成、实现技术的采用与发展。

计算机组成与计算机实现可以折衷，它主要取决于器件的来源、厂家的技术特长和性能价格比能否优化。

应当在当时的器件技术条件下，使价格不增或只增很少的情况下尽可能提高系统的性能。

1.4 计算机系统结构的分类计算机结构分类方式主要有三种：（1）按“流”分类按“流”分类法是Flynn教授在1966年提出的一种分类方法，它是按照计算机中指令流（Instruction Stream）和数据流（Data Stream）的多倍性进行分类。

指令流是指机器执行的指令序列，数据流是指指令流调用的数据序列。

多倍性是指在计算机中最受限制（瓶颈最严重）的部件上，在同一时间单位中，最多可并行执行的指令条数或处理的数据个数。

*注意：按“流”分类法，即Flynn分类法的逻辑结构类型：①SISD计算机②SIMD计算机③MISD计算机④MIMD计算机（2）按“并行性”和“流水线”分类（3）按计算机系统结构的最大并行度进行分类1.5计算机系统的设计与实现随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势，计算机系统软、硬件间界限已经变得模糊了。

1【简答题】传统的存储程序计算机的主要特征是什么？存在的主要问题是什么？目前计算机系统是如何改进的?正确答案：解：主要特征：(1)机器以运算器为中心；(2）采用存储程序原理；（3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间；(4)控制流由指令流产生；（5）指令由操作码和地址码组成；（6)数据以二进制编码表示,采用二进制运算。

主要问题和改进：（1)问题：以运算器为中心,所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾,影响运算器效率发挥。

改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。

（2）问题:数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。

改进:通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序.(3)问题:访问存储器次数较多影响计算机系统性能。

改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器,在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。

(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行.改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。

（5）问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难;计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够.改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能,RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式,如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。

2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案:(1）寄存器的访问速度比存储器快很多;(2）对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。

在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。

计算机系统结构：第一章基本概念填空题、选择题复习：1、从使用语言角度，系统按功能划分层次结构由低到高分别为：微程序机器M0、传统机器M1、操作系统机器M2、汇编语言机器M3、高级语言机器M4、应用语言机器M5.2、计算机系统的设计思路：“从中间开始”设计的“中间”是指层次结构中的软硬件交界面，目前多数在传统机器语言机器级与操作系统机器级之间。

3、翻译与解释的区别与联系：区别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句；联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的必须步骤。

4、模拟与仿真的区别：模拟：用机器语言解释实现软件移植的方法，解释的语言存在主存中；仿真用微程序解释，存储在控制存储器中。

5、解决好软件的可移植性方法有统一高级语言、采用系列机、模拟与仿真。

6、系列机必须保证向后兼容，力争向上兼容。

7、非用户片也称通用片，其功能是由器件厂生产时定死的，器件的用户只能用，不能改；现场片，用户根据需要改变器件内部功能；用户片是专门按用户的要求生产高集成度VLSI器件，完全按用户的要求设计的用户片称为全用户片。

一般同一系列内各档机器可分别用通用片、现场片或用户片实现。

8、计算机应用可归纳为向上升级的4类：数据处理、信息处理、知识处理、智能处理。

9、并行性开发的途径有：时间重叠、资源重复和资源共享。

10、并行性是指：同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，并行性包含同时性和并发性二重含义。

11、科学计算中的重大挑战性课题往往要求计算机系统能有1TFLOPS的计算能力、1TBYTE 的主存容量、1TBYTE/S的I/O带宽。

12、并行处理计算机的结构：流水线计算机——时间重叠，阵列处理机——资源重复，多处理机——资源共享。

13、多机系统分多处理机系统和多计算机系统，多处理机系统：多台处理机组成的单一系统，多计算机系统：多台独立的计算机组成的系统。

14、多机系统的耦合度可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合。

第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。

位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。

位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。

全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。

从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。

存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。

例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。

处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。

擅长对向量、数组进行处理。

例子有阵列处理机。

指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。

例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。

并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。

时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。

例子有阵列处理机，相联处理机。

资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。

例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。

SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。

二、填空题1、按照Flynn分类法,根据指令流和数据流的不同组织方式,计算机系统的结构可以分为SISD(单指令流单数据流)、MISD、MIMD或单指令流多数据流和多指令流多数据流。

2、Amdahl等人在1964年把系统结构定义为：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。

3、指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要分界面，也是他们之间互相沟通的一座桥梁。

在计算机系统的设计过程中，指令系统的设计是非常关键的，它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。

4、实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、模拟和仿真。

5、系列机软件兼容必须做到向后兼容，尽可能争取向上兼容。

6、开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有同时性和并发性二重含义。

7、浮点数尾数基值增大。

可使运算中的精度损失减小可表示数的精度变降低。

8、浮点数阶码位数影响数的可表示范围大小，尾数位数影响数的可表示精度大小。

9、设计指令系统时，在功能方面的基本要求是：指令系统的完整性、规整性、高效率和兼容性。

10、根据多台外围设备共享通道的不同情况，可将通道分为三种类型：字节多路通道、选择通道和数组多路通道。

11、输入输出设备的异步性、实时性、与设备无关性三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。

12、评价存贮器性能的基本要求是大容量、高速度和低价格。

13、虚拟存贮器主要是为解决主存容量满足不了要求发展出来的。

14、Cache存贮器是为解决主存速度满足不了要求发展出来的。

15、虚拟存贮器是增加辅助软硬件。

使主、辅存形成整体，速度接近于主存的。

容量是辅存的。

16、Cache存贮器是增加辅助硬件，使之速度接近于Cache的，容量是__主_存的。

17、Cache存贮器对应用程序员是透明的。

对系统程序员是透明的(填“透明”或“不透明”)18、程序在时间上的局部性表现在，最近未来要用的信息可能就是现在正在使用的信息，这是因为程序中有存在着循环。

计算机系统结构复习资料、名词解释1. 时间局部性【答案】时间局部性是指最近访问过的代码是不久将被访问的代码2. 空间局部性【答案】空间局部性是指那些地址上相邻近的代码可能会被一起访问3. 物理地址空间【答案】主存储器中所有存储字构成的物理地址空间 。

4. 从执行程序的角度看，并行性等级可分为哪些？【答案】指令内部并行、指令级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行5. CPI【答案】每条指令平均时钟周期数其中h =指令i 在程序中执行的次数 6. 从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件码寄存器；乘法器；主存地址 寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器【答案】透明的有：指令缓冲器、时标发生器、乘法器、先行进位链、移位器7. 高位存储交叉存取【答案】用存储器地址的高位指明存储体的体号， 而低位用于指明存储体的体内 地址。

8. 直接映射高速缓存组织的优缺点【答案】直接映射的优点在于硬件比较简单， 不需要相联查找，不需要页面替换 算法，因而成本较低且速度较高。

缺点是命中率较低。

9. 写回【答案】在M +i 中的修改延迟到M 中正在修改的字被替换或从 M 中消除后才进行。

10. 虚拟地址空间【答案】应用程序员用来编写程序的地址空间，这个地址空间非常大。

11. 动态互连网络【答案】设臵有源开关，可以根据需要借助控制信号对连接通路加以重新组合实 CPI=CPU 寸钟周期数/IC （指令的条数） n(CPI i *=i 丄 IC12．向量横向处理方式【答案】向量计算是按行的方式自左向右横向的进行。

13．动态流水线【答案】在同一时间内，多功能流水线的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。

其中流水线中各个功能部件不能发生冲突。

14．程序中的数据相关【答案】数据相关指在执行本条指令的过程中，如果用到的指令、操作数、变址偏移量等是前面指令的执行结果，则必须等待前面的指令执行完成，并把结果写到主存或通用寄存器中之后，本条指令才能开始执行。

计算机系统结构复习题一、选择填空题1．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2．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3．信息按整数边界存储的主要优点是（a ）。

A．访存速度快B．节约主存单元C．指令字的规整化D．指令的优化4．平均码长最短的编码是（ b ）。

A．定长编码B．哈夫曼编码C．扩展编码D．要根据编码使用的频度计算平均码长后确定5．非线性流水线的特征是（b ）。

A．一次运算中使用流水线中的多个段B．一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段C．流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同D．流水线的各功能段在不同的运算中可以有不同的连接6．以下说法不正确的是（d ）。

A．线性流水线是单功能流水线B．动态流水线是多功能流水线C．静态流水线是多功能流水线D．动态流水线只能是单功能流水线7．Cray-1向量处理机启动存储器、流水部件及寄存器打入各需一拍，现有向量指令串：V3←存储器（从存储器中取数：6拍）V4←V0+V1 （向量加：6拍）V5←V3×V4 （向量乘：7拍）向量长度均为N，则指令串最短的执行时间是（ a ）。

A．16+N拍B．17+N拍C．18+N拍D．19+N拍8．Cray-1的两条向量指令：V1←V2+V3V4←V1×V5属于（ b ）。

A．没有功能部件冲突和源向量冲突，可以并行B．没有功能部件冲突和源向量冲突，可以链接C．没有源向量冲突，可以交换执行顺序D．有向量冲突，只能串行9．Cray-1向量处理机要实现指令间的链接，必须满足下列条件中的（c ）。

A．源向量相同，功能部件不冲突，有指令相关B．源向量不同，功能部件相同，无指令相关C．源向量、功能部件都不相同，指令有写后读冲突D．源向量、功能部件都不相同，指令有读后写冲突10．按cache地址映像的块冲突概率从高到低的顺序是（）。

1【简答题】传统的存储程序计算机的主要特征是什么？存在的主要问题是什么？目前计算机系统是如何改进的？正确答案：解：主要特征：(1)机器以运算器为中心；(2)采用存储程序原理；(3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间；(4)控制流由指令流产生；(5)指令由操作码和地址码组成；(6)数据以二进制编码表示，采用二进制运算。

主要问题和改进：(1)问题：以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾，影响运算器效率发挥。

改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。

(2)问题：数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。

改进：通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序。

(3)问题：访问存储器次数较多影响计算机系统性能。

改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器，在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。

(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行。

改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。

(5)问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难；计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够。

改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能，RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式，如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。

2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案：(1)寄存器的访问速度比存储器快很多；(2)对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。

在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。