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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。
计算机系统结构练习题及答案第一章计算机系统结构的基本概念(一)单项选择题(在下列每小题的四个备选答案中，只有一个答案是正确的)1. 计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是___。
A. 汇编语言机器级――操作系统机器级――高级语言机器级B. 微程序机器级――传统机器语言机器级――汇编语言机器级C. 传统机器语言机器级――高级语言机器级――汇编语言机器级D. 汇编语言机器级――应用语言机器级――高级语言机器级答案:B难度:1初级、中级适于级别:2. 汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经___ 来实现的。
.A. 编译程序解释 B. 汇编程序解释C. 编译程序翻译D. 汇编程序翻译答案:D难度:1适于级别:初级、中级3. 直接执行微指令的是___。
A. 汇编程序B. 编译程序C. 硬件D. 微指令程序答案: C难度:1适于级别:初级、中级4. 对系统程序员不透明的应当是___。
A. Cache存贮器B. 系列机各档不同的数据通路宽度C. 指令缓冲寄存器D. 虚拟存贮器答案: D难度:1适于级别:初级、中级5. 对应用程序员不透明的是___。
A. 先行进位链B. 乘法器C. 指令缓冲器D. 条件码寄存器答案:D难度:1适于级别:初级、中级。
6. 对机器语言程序员透明的是___A. 中断字B. 主存地址寄存器C. 通用寄存器D. 条件码答案:B难度:1适于级别:初级7. 计算机系统结构不包括___。
A. 主存速度B. 机器工作状态C. 信息保护D. 数据表示答案: A难度:1适于级别:初级、中级8. 对计算机系统结构透明的是___。
A. 字符行运算指令B. 是否使用通道型I/O处理机C. 虚拟存贮器D. VLSI技术答案:D难度:1适于级别:初级、中级和高级9. 对汇编语言程序员透明的是___。
A. I/0方式中的DMA访间方式B. 浮点数据表示C. 访问方式保护D. 程序性中断答案:A难度:1适于级别:初级、中级和高级。
02325计算机系统结构复习题一、单项选择题1．多处理机上两个程序段之间同时有先读后写和先写后读两种数据相关，则（ C）A．交换串行B．不能并行执行C．必须并行执行D．顺序串行2．输入输出系统硬件的功能对下面哪一类人员是透明的（A）A．应用程序员B．操作系统程序员C．机器语言程序设计员D．系统结构设计人员3．输入流水线的指令既无局部性相关也没有全局性相关，则（ B ）A．出现瓶颈B．可获得高的吞吐率和效率C．可靠性提高D．流水线的效率和吞吐率恶化4．相对较好的处理浮点数尾数的下溢的方法是（ D ）A．舍入法B．恒置1法C．截断法D．查表舍入法5．以下属于操作级并行SIMD计算机的是（ A ）A．阵列处理机B．多处理机C．超标量处理机D．超流水线处理机6．数据表示的含义是（ C ）A．程序中的数据格式B．数据结构C．硬件能直接识别引用的数据类型D．数据类型7．下面不是流水机器全局相关的处理方法的是（ B ）A．采取延迟转移B．堆栈法C．猜测法D．加快短循环程序的处理8．面向堆栈的寻址（ D ）A．能更好地支持向量的运算B．比面向寄存器的寻址访问速度快C．能更好地支持矩阵运算D．有利于子程序嵌套、递归调用参数、返回地址及现场的保存和恢复9．中断的优先级由高到低的是（ D ）A．程序性→I/O→机器校验B．外部→重新启动→程序性C．I/O→程序性→掉电D．通路错→程序性→I/O→重新启动10．多端口存储器适合于连接（ C ）A．机数很多的多处理机B．机数可变的多处理机C．紧耦合多处理机D．松耦合多处理机11．关于归约机的描述正确的是（ B ）A．归约机不是基于数据流的计算模型B．归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求C．归约机不是以函数式语言为机器语言D．归约机采是Von Neumann型计算机12．关于静态流水线的描述正确的是（ A ）A．某一时间内各段只能按一种功能联接流水的多功能流水线B．功能固定的流水线C．各段之间的连接是固定不变D．某一时间内可执行多种功能13．多处理机机间互连采用总线形式的优点是（ A ）A．结构简单、造价低、可扩充性好B．适用于处理机机数较多的场合C．系统增减模块不方便D．没有访问公用总线的冲突14．位片处理是指计算机采用___________方式对数据进行处理。
计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（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，微程序机器级）。
3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。
4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。
6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。
7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
8、微指令由（硬件）直接执行。
9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。
10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。
以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。
（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。
11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计），带来的不利是（无法控制）。
12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。
它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成及逻辑设计等。
计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。
14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。
15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
2022年南昌航空大学网络工程专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、除了分布处理、MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（）四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机2、若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则（）。
A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高3、属计算机系统结构考虑的是（）A.主存采用MOS还是TTLB.主存采用多体交叉还是单体C.主存容量和编址方式D.主存频宽的确定4、程序员编写程序时使用的地址是( )。
A.有效地址B.逻辑地址C.辅存实地址D.主存地址5、对机器语言程序员透明的是（）A.中断字B.主存地址寄存器C.通用寄存器D.条件码6、下列关于标量流水机的说法不正确的是（）A.可对标量数据进行流水处理B.没有向量数据表示C.不能对向量数据进行运算D.可以对向量、数组进行运算7、以下说法不正确的是( )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8、系列机软件应做到( )。
A.向前兼容，并向上兼容B.向后兼容，力争向上兼容C.向前兼容，并向下兼容D.向后兼容，力争向下兼容9、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率10、（）属于MIMD系统结构。
A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令C.松耦合多处理机和多计算机D.阵列处理机二、判断题11、指令存储器的作用是存放并执行指令。
（）12、低速打印机，在总线上传送数据时，其"数据宽度"宜用可变长块。
《计算机系统结构》练习测试题库参考答案一、填空题1．仿真，模拟2．并发、同时3．SIMD，MISD4．低，高、5．系统、体系6.空间代价关联7. 寻址方式指令系统8．系统性能，9. CPU时钟周期数，时钟周期10.数据驱动需求驱动11．一次性开发成本每个部件的生产成本12．操作码地址码13．定长操作码、Huffman编码14．程序的存储量程序的执行速度15．程序的指令条数每条指令执行的平均周期数16．功能部件级处理机级17．译码执行18．超标量处理机超流水线处理机执行程序速度19．基于寄存器-寄存器的向量指令基于存储器-存储器的向量指令20．存储器—存储器结构寄存器—寄存器结构21．参加运算操作的向量向量寄存器22．参加运算操作的向量存储器23．两条功能部件流水线一条功能较强的流水线24．向量指令的处理时间向量长度为无穷量处理机的最大性能25．访问时间存储周期26．高速缓冲存储器主存储器27．读操作数冲突读写冲突28．地址码的高位交叉编址地址码的低位交叉编址29．主存按段分配的存储管理方式段表30．分页式请求页式31．计数器法比较对法32．主存周期 Cache周期33．写直达法写回法34．函数表示法图形表示法35．网格网络环形网络36．阻塞网可重排非阻塞网37．单元控制方式终端标记38．线路交换包交换39．单播模式选播模式广播模式40．不应出现死锁循环等待二、单项选择题1、B2、C3、A4、C5、A6、B7、C8、A9、B 0、C 11、B 12、C 13、B 14、A 15、A 16、A 17、A 18、C 19、A 20、B 21、A 22、C 23、B 24、B 25、A 26、B 27、A 28、A 29、B 30、C 31、A 32、C 33、A 34、B 35、B 36、B 37、A 38、B 39、A 40、B三、判断1、错2、对3、错4、对5、对6、错7、对8、对9、对 10、错 11、对 12、对 13、对 14、对 15、对 16、对 17、对 18、对 19、对 20、对 21、对 22、对 23、错 24、错 25、错 26、错 27、错 28、错 29、错 30、错 31、错 32、错 33、错 34、错 35、对 36、对 37、对 38、对 39、对 40、对四、名词解释1、计算机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，这里的程序设计者所看到的计算机属性是指为机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，是硬件子系统的概念性结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。
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。
第一章2 执行第2、第3、第4级的一条指令各需KNns、KN2ns、KN3ns的时间。
3 这样做，可以加快操作系统中操作命令的解释速度，同时也节省了存放解释操作命令这部分解释程序所占的存储空间，简化了操作系统机器级的设计，也有利于减少传统机器级的指令条数。
4 第2、3、和4级上的一段等效程序分别需要KN/Ms、KN2/M2s、KN3/M3s的时间。
13（1）可以。
因为它虽然是属计算机系统结构的内容，但它是新增加的数据类型和指令，不会影响到已有指令所写的程序的正确运行，只是现在用新增加的指令来写程序，会使计算机的性能和效率变得更好。
（2）不可以。
中断的分级和中断的响应次序等中断机构都属于计算机系统结构的内容。
中断分级由原来的4级增加到5级应当还是允许的，关键是重新调整了中断响应的优先次序，这就使原有程序的中断响应次序发生了改变，会影响原有程序工作得正确性。
（3）可以。
Cache存贮器属于计算机组成，它不会改变原有的系统程序和应用程序，不会影响到它们的正常运行，只是有了Cache存贮器后，系统的性能有了明显的提高。
（4）可以。
浮点数尾部的下溢处理不属于计算机系统结构，而是计算机组成设计所考虑的内容。
（5）不可以。
指令的操作码、字段格式、寻址方式等的指明都是计算机系统结构的内容，如果将它们加以改变，就会直接导致以前编写的程序都不能正确运行了。
（6）可以。
数据通路宽度是计算机组成的内容。
（7）可以。
单总线改为双总线是计算机组成的内容。
（8）不可以。
通用寄存器的德使用是属于计算机系统结构的内容。
0号通用寄存器该作堆栈指示器，将使原先程序中0号通用寄存器中的内容改变直接影响到堆栈指针的位置发生变化，造成程序无法正常工作的局面。
第二章6 p=6、m=48时，在非负阶、规格化、正尾数情况下，r m=2、8、16时的各个参数的计算结果如表2.1所示。
8ROM下溢处理表16个单元的地址码0000~1111，它与其内容（即下溢处理后的3位结果值）的对照表关系如表2.2所示。
北京大学信息科学技术学院郗方2007年12月整理高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1)——2002年高体考试真题解析1.填空题1)第一台通用流水线计算机是：Stretch，即IBM7030解析：主要是考察流水线技术的相关背景。
最早实现流水线技术的计算机应该是使用Stretch，即IBM7030，使用流水线实现了重叠取指令、译码和执行。
其中还设计了避免冲突的ALU旁路技术。
在1964年发布了CDC6600是使用记分板技术实现动态调度流水线机制的机器。
而使用保留站机制的Tomasulo算法是在IBM 360/91中使用的。
知识来源于本科课件第二讲2)有效检测N位加法溢出的方法是：察看输入最高位的进位是否等于最高位输出的进位解析：该知识来自本科计算器加减法运算的相关知识。
溢出指运算的结果超出了正常的表示范围。
加法溢出只可能出现在两个同为正数或同为负数相加才可以实现。
可用以下方法检测：察看输入最高位的进位是否等于最高位输出的进位。
若不相等则容易知道该数据溢出。
3)时间局部性是指：如果一个信息项正在被访问，那么近期它还会再被访问解析：考察流水线及性能改进基础——局部性原理。
局部性原理：CPU访问存储器时，无论取指令或者存取数据，访问存储单元都趋向于聚集在一个较小的连续区域中。
局部性原理包含时间局部性和空间局部性。
时间局部性指如果一个信息项正在被访问，那么近期它还会再被访问。
原因：由程序循环和堆栈技术造成的。
空间局部性指在最近的将来用到的信息很可能在现在正在使用的信息在空间地址上临近。
原因：由指令顺序执行和数组存放造成。
4)流水线存在的三种相关是：数据相关、名字相关和控制相关解析：考察指令级并行技术的基础相关知识。
相关性是程序的特性，一个相关是否会导致实际的冒险，该冒险是否会造成停顿，这是流水线结构的基本特征。
指令共有三种不同类型的相关：数据相关、名字相关和控制相关。
2.辨析题1)加深流水线级数一定可以提升处理器性能。
《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1。
页式虚拟存储器得地址变换对于 D 就是透明得、ﻩＡ、操作系统设计者ﻩﻩＢ、任何程序员C、系统结构设计者D、应用程序员2.以下各类中断中,属于自愿中断得就是Ｃ、ﻩＡ、外部中断B、 I/Ｏ中断ﻩC、执行“访管”指令Ｄ、机器校验中断3、高速外部设备磁盘机适合连接于 C 、A、选择通道或字节多路通道ﻩB、数组多路通道或字节多路通道C、数组多路通道或选择通道ﻩﻩＤ、任意一种通道4、页式虚拟存储器页表得作用就是Ａ、ﻩA、反映虚页在主存得存储情况Ｂ、仅反映虚页就是否调入主存Ｃ、反映主存实页与Cache得对应关系D、反映虚页在辅存得存储情况5.软件与硬件得功能在逻辑上就是Ｃ得、Ａ、固件优于软件ﻩﻩB、不等价C、等价ﻩﻩﻩD、软件优于固件６、计算机中最优化得操作码编码方法就是 D 、ﻩD、哈夫曼编码A、ＢCD码ﻩﻩﻩB、AＳCＩＩ码C、扩展操作码ﻩﻩﻩ7、从计算机系统执行程序得角度瞧,并行性等级由低到高分为四级 A 、A.指令内部—-指令之间-—进程之间-—程序之间Ｂ。
指令之间——指令内部-—进程之间-—程序之间ﻫC。
进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D．程序之间—-进程之间——指令之间——指令内部8、计算机系统多级层次结构中,操作系统机器级得直接上层就是Ｄ、Ａ．传统机器级ﻩＢ。
高级语言机器C.应用语言机器级ﻩＤ.汇编语言机器级9、全相联地址映像就是指Ａ、Ａ、任何虚页都可装入主存中任何实页得位置B、一个虚页只装进固定得主存实页位置ﻩC、组之间就是固定得,而组内任何虚页可以装入任何实页位置D、组间可任意装入,组内就是固定装入１０.对于同一系列机，必须保证软件能够 C 、A。
向前兼容，并向上兼容ﻩB。
向前兼容，并向下兼容C.向后兼容，力争向上兼容ﻩD．向后兼容,力争向下兼容11。
设有１6个处理单元得并行处理机系统，采用共享主存得方式、若同时存取１6个数据, 为避免存储器访问冲突，共享主存得多体数量应该为 C 才合理、ﻩA、15ﻩﻩﻩﻩＢ、1６ﻩC、１７ﻩﻩD、1912、软件兼容得根本特征就是Ｃ、A、向前兼容ﻩﻩＢ、向后兼容C、向上兼容ﻩD、向下兼容ﻩ１3、在下列机器中，能够实现软件兼容得机器就是Ｂ、A、完全不同种类得机型ﻩB、系统结构相同得机器ﻩﻩC、宿主机与目标机ﻩD、虚拟机ﻩ14。
