1、计算机系统结构自考题模拟 10 及答案解析(总分：99.97，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.属计算机系统结构考虑的是_（分数：1.00）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2.目前，M0 由哪项实现，M1 用哪项实现，M2 至 M5 大多用哪项实现_（分数：1.00）A.软件，固件，硬件B.固件，软件，硬件C.硬件，软件，固件D.硬件，固件，软件3.RISC 采用重叠寄存器窗口技术，可以减少_（分数：1.00）A.绝大多数指令的执行时间B.目标程序的指令条数C.程序调用引起的访存次
2、数D.CPU 访存的访问周期4.拓扑结构用多级立体网络、二功能交换单元、级控制方式，称这种网络为_（分数：1.00）A.Omega 网络B.交换网络C.间接二进制 n 方体网络D.数据交换网络5.主存故障引起的中断是_（分数：1.00）A.I/O 中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外部中断6.下列哪个选项不属于计算机组成的范畴_（分数：1.00）A.功能部件的并行度B.器件的集成度和速度C.缓冲和排队技术D.控制机构的组成方式7.程序员编写程序时使用的地址是_（分数：1.00）A.基址B.有效地址C.逻辑地址D.主存物理地址8.在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一级是下列
3、哪一个选项_（分数：1.00）A.L5(应用语言)级B.L2(操作系统)级C.L0(微程序)级D.L1(机器语言)级9.当挂上设备后，字节交叉方式工作的应是该通道所接各设备的字节传输速率_（分数：1.00）A和B.最小值C.最大值D差10.系列机软件应能够做到_（分数：1.00）A.向后兼容，力争向前兼容B.向前兼容，并向上兼容C.向前兼容，并向后兼容D.向后兼容，力争向下兼容二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.根据通道数据传输期中信息传输方式的不同，通道可分为字节多路、 1 和 2 三类通道。 （分数：2.00）12.设计何种系列机属于 1，系列机内不同型号计算机的组
4、织属于 2。 （分数：2.00）13.模拟指用机器语言解释实现 1，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟的机器称为 2。 （分数：2.00）14.阵列机开发并行性的途径是 1，是利用并行性中的 2。 （分数：2.00）15. 1 是指各段可以进行不同的连接，以实现不同功能的流水线。 （分数：2.00）16.流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占 1 之比，也称流水线设备的 2。 （分数：2.00）17.从计算机系统中处理数据的角度来讲，并行性等级从低到高分别是 1、位并字串、 2 和全并行。 （分数：2.00）18.数组多路通道适合于连接多台 1 速设备，通道“数据宽度”为 2。 （分数：2
5、.00）19.SIMD 计算机的互连网络中，操作方式有 1、 2、 3 三种。 （分数：2.00）20.多立方体网络的控制方式有 1、 2 和单元控制。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.什么是 RISC 计算机?RISC 结构采用的基本技术有哪些? （分数：6.00）_22.计算机中的存储器件可分为哪些类型? （分数：6.00）_23.什么是 Cache?它是如何组织的? （分数：6.00）_24.多处理机操作系统有哪三种类型?各适合于哪类机器? （分数：6.00）_25.多处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别? （分数：6.00）_四、简单
6、应用题(总题数：2，分数：20.00)计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的部件加速比如下： 部件加速比 1 =30 部件加速比 2 =20 部件加速比 3 =10（分数：9.99）(1).如果部件 1 和部件 2 的可改进比例为 30%，那么当部件 3 的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到 10?（分数：3.33）_(2).如果三个部件的可改进比例分别为 30%、30%和 20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?（分数：3.33）_(3).如果相对某个测试程序，三个部件的可改进比例分别为 20%、20%，和 70%，要达到最好改进效
7、果，仅对一个部件改进时，要选择哪个部件?如果允许改进两个部件，又如何选择?（分数：3.33）_具有 N=2 n 个输入端的 Omega 网络，采用单元控制的方式。（分数：9.99）(1).N 个输入端共有多少种不同的排列?（分数：3.33）_(2).该 Omega 网络通过一次可以实现的置换有多少种是不同的?（分数：3.33）_(3).若 N=8，计算出一次通过能实现的置换数占全部排列数的百分比。（分数：3.33）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)在一台单流水线多操作部件上执行下面的程序，取指令、指令译码各需要一个时钟周期，MOVE、ADD 和MUL 操作各需要 2、3 个和 4
8、 个时钟周期。每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。 k： MOVE R 1 ，R 0 ； R 1 (R 0 ) k+1： MUL R 0 ，R 2 ，R 1 ； R 0 (R 2 )(R 1 ) k+2： ADD R 0 ，R 2 ，R 3 ； R 0 (R 2 )+(R 3 ) （分数：9.99）(1).就程序本身而言，可能有哪几种数据相关?（分数：3.33）_(2).在程序实际执行过程中，有哪几种数据相关会引起流水线停顿?（分数：3.33）_(3).画出指令执行过程的流水线时空图，并计算执行完这三条指令共使用了多少时钟周期?（分数
9、：3.33）_26.一个 5 段的流水线处理机上需经 9 拍才能完成一个任务，其预约表如下表所示。 （分数：10.00）_计算机系统结构自考题模拟 10 答案解析(总分：99.97，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.属计算机系统结构考虑的是_（分数：1.00）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.主存频宽的确定解析：考点 计算机系统结构的范畴 解析 主存容量和编址方式是计算机系统结构考虑的重点之一。2.目前，M0 由哪项实现，M1 用哪项实现，M2 至 M5 大多用哪项实现_（分数：1.00）A.软
10、件，固件，硬件B.固件，软件，硬件C.硬件，软件，固件D.硬件，固件，软件 解析：考点 计算机系统的层次结构 解析 MO 由硬件实现，M1 用固件实现，M2M5 大多用软件实现。3.RISC 采用重叠寄存器窗口技术，可以减少_（分数：1.00）A.绝大多数指令的执行时间B.目标程序的指令条数C.程序调用引起的访存次数 D.CPU 访存的访问周期解析：考点 RISC 结构采用的基本技术 解析 在 CPU 中设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口。为减少访存，尽量让指令的操作在寄存器之间进行，以提高执行速度，缩短指令周期，简化寻址方式和指令格式。4.拓扑结构用多级立体网络、二功能交换单元、级控制方
11、式，称这种网络为_（分数：1.00）A.Omega 网络B.交换网络 C.间接二进制 n 方体网络D.数据交换网络解析：考点 多级立体网络 解析 拓扑结构用多级立体网络、二功能交换单元、级控制方式，称这种网络为交换网络。5.主存故障引起的中断是_（分数：1.00）A.I/O 中断B.程序性中断C.机器校验中断 D.外部中断解析：考点 中断的分类和分级 解析 机器校验中断属于主存故障引起的中断。6.下列哪个选项不属于计算机组成的范畴_（分数：1.00）A.功能部件的并行度B.器件的集成度和速度 C.缓冲和排队技术D.控制机构的组成方式解析：考点 计算机组成 解析 器件的集成度和速度属于计算机实现
12、。7.程序员编写程序时使用的地址是_（分数：1.00）A.基址B.有效地址C.逻辑地址 D.主存物理地址解析：考点 逻辑地址的概念 解析 逻辑地址是程序员编程时使用的地址。主存物理地址是程序在主存中的实际地址。8.在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一级是下列哪一个选项_（分数：1.00）A.L5(应用语言)级B.L2(操作系统)级C.L0(微程序)级 D.L1(机器语言)级解析：考点 计算机系统层次结构 解析 LD(微程序)级南硬件直接执行，速度最快。9.当挂上设备后，字节交叉方式工作的应是该通道所接各设备的字节传输速率_（分数：1.00）A和 B.最小值C.最大值D差解析：
13、考点 通道流量的设计 解析 由通道原理可知，当挂上设备后，字节交叉方式工作的应是该通道所接各没备的字节传输速率之和。10.系列机软件应能够做到_（分数：1.00）A.向后兼容，力争向前兼容 B.向前兼容，并向上兼容C.向前兼容，并向后兼容D.向后兼容，力争向下兼容解析：考点 系列机兼容性 解析 系列机软件必须做到向后兼容，力争向前兼容。向前(后)兼容指的是在某个时期投入市场该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行在它之前(后)投入市场的机器上。二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.根据通道数据传输期中信息传输方式的不同，通道可分为字节多路、 1 和 2 三类通道。 （分数
14、：2.00）解析：选择数组多路 考点 通道处理机的工作原理 解析 根据通道数据传输期中信息传输方式的不同，通道可分为字节多路、数组多路和选择三类。12.设计何种系列机属于 1，系列机内不同型号计算机的组织属于 2。 （分数：2.00）解析：计算机系统结构计算机组成 考点 计算机系统结构和计算机组成的区别 解析 设计何种系列机属于计算机系统结构，系列机内不同型号计算机的组织属于计算机组成。13.模拟指用机器语言解释实现 1，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟的机器称为 2。 （分数：2.00）解析：软件移植虚拟机 考点 模拟 解析 模拟指用机器语言解释实现软件移植，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟
15、的机器称为宿主机。14.阵列机开发并行性的途径是 1，是利用并行性中的 2。 （分数：2.00）解析：资源重复同时性 考点 阵列处理机的构形和特点 解析 阵列机开发并行性的途径是资源重复，是利用并行性中的同时性。15. 1 是指各段可以进行不同的连接，以实现不同功能的流水线。 （分数：2.00）解析：多功能流水线 考点 多功能流水线 解析 多功能流水线指各段可以进行不同的连接，以实现不同功能的流水线。16.流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占 1 之比，也称流水线设备的 2。 （分数：2.00）解析：整个运行时间时间利用率 考点 流水线的效率 解析 流水线的效率是指流水线中设备的实际使
16、用时间占整个运行时间之比，也称流水线设备的时间利用率。17.从计算机系统中处理数据的角度来讲，并行性等级从低到高分别是 1、位并字串、 2 和全并行。 （分数：2.00）解析：位字符串位片串字并 考点 并行性的含义与级别 解析 从计算机系统中处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可以分为四级，分别是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。18.数组多路通道适合于连接多台 1 速设备，通道“数据宽度”为 2。 （分数：2.00）解析：高定长块 考点 通道处理机的工作原理 解析 数组多路通道适合连接多台磁盘等高速设备。19.SIMD 计算机的互连网络中，操作方式有 1、 2、 3 三种。 （分数：
17、2.00）解析：同步异步同步与异步组合 考点 SIMD 互连网络 解析 SIMD 计算机的的互连网络中，操作方式有同步、异步、同步与异步组合三种。20.多立方体网络的控制方式有 1、 2 和单元控制。 （分数：2.00）解析：部分级控制级控制 考点 基本的多级互连网络 解析 控制方式是对各个交换开关进行控制的方式，以多级立方体网络为例，它可以有三种：级控制、单元控制、部分级控制。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.什么是 RISC 计算机?RISC 结构采用的基本技术有哪些? （分数：6.00）_正确答案：()解析：RISC：计算机是精简指令系统计算机，即减少指令种数，简化指令功能
18、，使指令系统规整，指令执行时间尽可能短。采用的技术有：按 RISC 设计的一般原则设计计算；以硬联逻辑为主，辅以微程序固件实现；在 CPU 中设大量寄存器，并采用重叠寄存器窗口技术；指令执行用流水和延迟转移技术；精心设计、优化编译系统的技术。22.计算机中的存储器件可分为哪些类型? （分数：6.00）_正确答案：()解析：按存储介质分，存储器件有半导体介质、磁表面介质和光记录介质等类型。按访问方式分，存储器件有随机访问、顺序访问和半顺序访问三种类型。半导体随机访问存储器可分为 SRAM 和 DRAM 两种。按访问方式分，还可以将存储器分为读写存储器和只读存储器两种。半导体只读存储器有掩膜式RO
19、M、PROM、EPROM、EEPROM 等。23.什么是 Cache?它是如何组织的? （分数：6.00）_正确答案：()解析：如果把程序在一段时间内集中访问的部分数据存放在高速的存储器中，访问存储器的平均时间就可以大大减少，从而减少程序的执行时间，这种高速、小容量的存储器就是 Cache。Cache 放在 CPU 与主存的中间，访问时间通常是主存的 1/4 到 1/10。在层次化的存储器系统中，它是速度最快的存储器。Cache的基本思想是把程序执行时最频繁访问的指令和数据存放在速度较高的 Cache 存储器中，使得访存的平均时间接近于 Cache 的访问时间，而存储的容量则是主存的容量。Ca
20、che 存储器的容量尽管很小，但是由于访存的局部性规律，绝大部分对存储器的访问数据都可以在 Cache 中发现，实际上不需要到主存中寻找，所以访存的平均时间可以接近 Cache 的访问时间。24.多处理机操作系统有哪三种类型?各适合于哪类机器? （分数：6.00）_正确答案：()解析：多处理机操作系统有主从型、各自独立型和浮动型三种。 (1)主从型适合于工作负荷固定，且从处理机能力明显低于主处理机，或由功能差别很大的处理机组成的异构型多处理机。 (2)独立型适合于松耦合多处理机。 (3)浮动型适合于紧耦合多处理机，特别是由公用主存和 I/O 子系统的多个相同处理机组成的同构形多处理机。25.多
21、处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)结构灵活性。 (2)程序并行性。 (3)并行任务派生。 (4)进程同步。 (5)资源分配和任务调度。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的部件加速比如下： 部件加速比 1 =30 部件加速比 2 =20 部件加速比 3 =10（分数：9.99）(1).如果部件 1 和部件 2 的可改进比例为 30%，那么当部件 3 的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到 10?（分数：3.33）_正确答案：()解析：S 1 =30，S 2 =20，S
22、3 =10，S N =10 F 1 =0.3，F 2 =0.3，求 F 3 的值。 其中 S N =1/1-(F 1 +F 2 +F 3 )+F 1 /S 1 +F 2 /S 2 +F 3 /S 3 ，则 F 3 =0.36。(2).如果三个部件的可改进比例分别为 30%、30%和 20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?（分数：3.33）_正确答案：()解析：S 1 =30，S 2 =20，S 3 =10 F 1 =0.3，F 2 =0.3，F 3 =0.2 求不可加速部分执行时间与总执行时间的比值。 其中不可加速部分执行时间=1-(F 1 +
23、F 2 +F 3 )T 0 ，总执行时间=T N ， 则 S N =T 0 /T N =1/1-(F 1 +F 2 +F 3 )+F 1 /S 1 +F 2 /S 2 +F 3 /S 3 =4.08， 不可加速部分执行时间/总执行时间=1-(F 1 +F 2 +F 3 )T 0 /T N =81%(3).如果相对某个测试程序，三个部件的可改进比例分别为 20%、20%，和 70%，要达到最好改进效果，仅对一个部件改进时，要选择哪个部件?如果允许改进两个部件，又如何选择?（分数：3.33）_正确答案：()解析：S 1 =30，S 2 =20，S 3 =10， F 1 =0.2，F 2 =0.3，
24、F 3 =0.2 仅对一个部件改进，改进部件 1；仅对两个部件改进，改进部件 1、2。 考点 计算机系统的定量设计原则具有 N=2 n 个输入端的 Omega 网络，采用单元控制的方式。（分数：9.99）(1).N 个输入端共有多少种不同的排列?（分数：3.33）_正确答案：()解析：N 个输入共应有 N!种不同排列。(2).该 Omega 网络通过一次可以实现的置换有多少种是不同的?（分数：3.33）_正确答案：()解析：Omega 网络通过一次，可实现的置换数只能(3).若 N=8，计算出一次通过能实现的置换数占全部排列数的百分比。（分数：3.33）_正确答案：()解析：N=8 时，一次通
25、过 Omega 网络可实现的置换数为 8 4 =4096 种，全部排列数应为 8!=40320 种，所以，一次通过 Omega 网络能实现的置换数占全部排列数的百分比为 4096/40320100%=10.16%。 考点 基本的多级互联网络五、综合应用题五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)在一台单流水线多操作部件上执行下面的程序，取指令、指令译码各需要一个时钟周期，MOVE、ADD 和MUL 操作各需要 2、3 个和 4 个时钟周期。每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。 k： MOVE R 1 ，R 0 ； R 1 (R 0
26、 ) k+1： MUL R 0 ，R 2 ，R 1 ； R 0 (R 2 )(R 1 ) k+2： ADD R 0 ，R 2 ，R 3 ； R 0 (R 2 )+(R 3 ) （分数：9.99）(1).就程序本身而言，可能有哪几种数据相关?（分数：3.33）_正确答案：()解析：K 与 K+1 为先写后读相关；K+1 与 K+2 为写写相关。(2).在程序实际执行过程中，有哪几种数据相关会引起流水线停顿?（分数：3.33）_正确答案：()解析：由流水线时空图看，K 与 K+1 的先写后读相关在第 4 时钟周期会引起流水线停顿，而 K+1 与 K+2 的写写相关在第 8 时钟周期会引起流水线停顿。 (3).画出指令执行过程的流水线时空图，并计算执行完这三条指令共使用了多少时钟周期?（分数：3.33）_正确答案：()解析：由流水线时空图看，共插入了 3 个时钟周期的停顿，执行完这 3 条指令共使用了 11 个时钟周期。 26.一个 5 段的流水线处理机上需经 9 拍才能完成一个任务，其预约表如下表所示。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：延退禁止表 F=1，3，4，8 由延退禁止表 F 可转换得初始冲突向量 C=(10001 101) 根据初始冲突向量可画出状态转移图，如下图所示。
