1、计算机系统结构自考题模拟 2及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.虚拟存储器是因何而提出来的_（分数：1.00）A.主存速度满足不了要求B.外存速度满足不了要求C.主存容量满足不了要求D.外存容量满足不了要求2.根据存储映像算法的不同，可有多种不同的存储管理方式的虚拟存储器，其中不属于其主要管理方式的是_（分数：1.00）A.段式B.页式C.段页式D.页段式3.下列哪个算法是选择最早装入内存的页作为被替换的页_（分数：1.00）A.FIFOB.LRUC.OPTD.FILO4.Cache存储器的性能主要取决于命中率的高低，下
2、列与命中率无关的是_（分数：1.00）A.主存容量B.替换算法C.块的大小D.采用组相联时组的大小5.虚拟存储器中段式管理虚地址不包含的部分是_（分数：1.00）A.基号B.段号C.页号D.段内位移6.下列不属于堆栈型替换算法的是_（分数：1.00）A.近期最少使用算法B.先进先出替换算法C.优化替换算法D.近期最久未使用算法7.最易出现块冲突的 Cache地址映像方式是_（分数：1.00）A.段相联B.直接相联C.全相联D.组相联8.如果能顺利流水，最关键的是_（分数：1.00）A.一条指令分为几个过程段B.只处理一个结果C.要有相关发生D.各过程段时间要尽量相等9.在全局性相关处理中，用软
3、件方法进行静态指令调度的技术是_（分数：1.00）A.使用猜测法B.加快和提前形成条件码C.采取延迟转移D.加快段循环程序的处理10.在运算器内部，浮点减的流水属于_（分数：1.00）A.处理器级B.元件级流水C.系统级D.部件级流水二、第部分 非选择题(总题数：12，分数：20.00)11.Cache存储器不仅对 1 是透明的，而且对 2 也是透明的。 （分数：2.00）12.在虚拟存储器中，页式存储是把 1 和 2 等分成固定大小的页，按页顺序编号。 （分数：2.00）13.段页式在地址变换的过程中至少要查表两次，即查 1 和 2。 （分数：2.00）14.在三级存储体系中，物理地址 Ca
4、che是由 1 和 2 两个独立的存储层次组成的。 （分数：2.00）15.解决 Cache与主存内容不一致的方法一般有 1 和写直达法两种。 （分数：2.00）16. 1是存储器为弥补主存速度的不足，在处理机和主存之间设置的一个高速、小容量的器件。 （分数：1.00）17.在 Cache存储器中，CPU 每次写 Cache的同时，也写入主存，称这种更新主存块内容的方法为 1 法。 （分数：1.00）18.对 Cache存储器而言， 1 就是将每个主存块按某种规则装入 Cache中。 （分数：1.00）19.解释一条指令的微操作可归并成 1、 2 和 3 三个部分。 （分数：3.00）20.
5、1是让构成存储系统的几种不同的存储器之间，配上辅助软、硬件，使之从应用程序员角度看来，它们是一个逻辑上的整体。 （分数：1.00）21.从流水线中各功能之间是否有反馈回路的角度，可以把流水线分为线性流水线和 1。 （分数：1.00）22.在虚拟存储器中，在主存命中率低时，改用 1 型替换算法，并增大 2 容量，可提高命中率。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)23.什么是虚拟存储器?它有什么特点和作用? （分数：6.00）_24.采用重叠方式解决访主存冲突问题，具体的解决办法是什么? （分数：6.00）_25.简述在流水机器中全局性相关的概念及处理全局性相关的方法。
6、（分数：6.00）_26.流水线的特点是什么? （分数：6.00）_27.简述超长指令机系统设计的基本原则。 （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)28.某台主频为 400MHz的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下表。指令类型 指令执行数量 平均时钟周期数 整数 45000 1 数据传输 75000 2 浮点 8000 4 分支 1500 2 求该计算机的有效 CPI、MIPS 和程序执行时间。 （分数：10.00）_29.流水线由 4个功能部件组成，每个功能部件的延迟时间都为 t，当输入 10个数据后，等候 5t 又输入 10个数
7、据，如此周期性地工作，求此时流水线的吞吐率，并画出时空关系图。 （分数：10.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)30.设有两个向量 C和 D，各有 4个元素，静态双功能流水线上工作。其中，1235 组成加法流水线，145 组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为 t，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实际吞吐率 T p 和效率 。 （分数：10.00）_31.设某程序包含 5个虚页，其页地址流为 1，2，1，0，4，1，3，4，2，1，4，1。当使用 LRU算法替换时，为获得最
8、高的命中率，至少应分配给该程序几个实页?列出分配不同实页时的命中率。 （分数：10.00）_计算机系统结构自考题模拟 2答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.虚拟存储器是因何而提出来的_（分数：1.00）A.主存速度满足不了要求B.外存速度满足不了要求C.主存容量满足不了要求 D.外存容量满足不了要求解析：考点 虚拟存储器的概念 解析 虚拟存储器是因主存容量满足不了要求而提出来的。在主存和辅存之间，增设辅助的软、硬件设备，让它们构成一个整体，所以也称为主存一辅存存储层次。2.根据存储映像算法的不同，可有多种不同的存储管理方式
9、的虚拟存储器，其中不属于其主要管理方式的是_（分数：1.00）A.段式B.页式C.段页式D.页段式 解析：考点 虚拟存储器的管理方式 解析 根据存储映像算法的不同，可有多种不同存储管理方式的虚拟存储器，其中主要管理方式是段式、页式、段页式。3.下列哪个算法是选择最早装入内存的页作为被替换的页_（分数：1.00）A.FIFO B.LRUC.OPTD.FILO解析：考点 页面替换算法 解析 FIFO 指的是先进先出算法，是选择最早装入内存的页作为被替换的页。4.Cache存储器的性能主要取决于命中率的高低，下列与命中率无关的是_（分数：1.00）A.主存容量 B.替换算法C.块的大小D.采用组相联
10、时组的大小解析：考点 Cache 存储器性能 解析 评价 Cache存储器的性能主要是看命中率的高低，而命中率与块的大小、块的总数(即 Cache的总容量)、采用组相联时组的大小(组内块数)、替换算法和地址流的簇聚性等有关。5.虚拟存储器中段式管理虚地址不包含的部分是_（分数：1.00）A.基号B.段号C.页号 D.段内位移解析：考点 段式管理虚地址的组成 解析 虚拟存储器中段式管理虚地址包含的部分是基号、段号、段内位移。6.下列不属于堆栈型替换算法的是_（分数：1.00）A.近期最少使用算法B.先进先出替换算法 C.优化替换算法D.近期最久未使用算法解析：考点 堆栈型替换算法 解析 先进先出
11、替换算法不属于堆栈型替换算法，而近期最少使用算法和优化替换法是堆栈型替换算法。7.最易出现块冲突的 Cache地址映像方式是_（分数：1.00）A.段相联B.直接相联 C.全相联D.组相联解析：考点 地址的映像规则 解析 直接相联是把主存空间按 Cache大小等分成区，每区内的各块只能按位置一一对应到 Cache的相应块位置上。其致命缺点是 Cache的块冲突率很高。8.如果能顺利流水，最关键的是_（分数：1.00）A.一条指令分为几个过程段 B.只处理一个结果C.要有相关发生D.各过程段时间要尽量相等解析：考点 流水的基本概念 解析 流水是把一条指令分为多个子过程。它与重叠的区别是把一条指令
12、分解的子过程数量不同。9.在全局性相关处理中，用软件方法进行静态指令调度的技术是_（分数：1.00）A.使用猜测法B.加快和提前形成条件码C.采取延迟转移 D.加快段循环程序的处理解析：考点 全局性相关的处理 解析 采取延迟转移是用软件方法进行静态指令调度的技术，不必增加硬件，让成功转移总是延迟到这一条或多条指令执行之后。10.在运算器内部，浮点减的流水属于_（分数：1.00）A.处理器级B.元件级流水C.系统级D.部件级流水 解析：考点 流水方式的基本概念 解析 部件级流水是指构成部件内的各个子部件的流水，如运算器内浮点数的加减。二、第部分 非选择题(总题数：12，分数：20.00)11.C
13、ache存储器不仅对 1 是透明的，而且对 2 也是透明的。 （分数：2.00）解析：应用程序员 系统程序员 考点 高速缓冲存储器的原理 解析 由于 CPU与主存的速度只差一个数量级，信息在 Cache与主存之间的传输就只能全部用辅助硬件实现，因此，Cache 存储器不仅对应用程序员是透明的，而且对系统程序员也是透明的。12.在虚拟存储器中，页式存储是把 1 和 2 等分成固定大小的页，按页顺序编号。 （分数：2.00）解析：主存空间 程序空间 考点 页式管理 解析 页式存储是把主存空间和程序空间都机械地等分成固定大小的页。13.段页式在地址变换的过程中至少要查表两次，即查 1 和 2。 （分
14、数：2.00）解析：段表 页表 考点 页式虚拟存储器的构成 解析 段页式管理方式至少要先通过段表查找到相应的页表，然后通过页表查找到所在页。14.在三级存储体系中，物理地址 Cache是由 1 和 2 两个独立的存储层次组成的。 （分数：2.00）解析：Cache主存 主存辅存 考点 三级存储体系 解析 在三级存储体系中，物理地址 Cache是由“Cache主存”和“主存辅存”两个独立的存储层次组成的。15.解决 Cache与主存内容不一致的方法一般有 1 和写直达法两种。 （分数：2.00）解析：写回法 考点 Cache 的工作原理 解析 Cache 存储器的透明性解决方法一般有两种，即写回
15、法和写直达法。16. 1是存储器为弥补主存速度的不足，在处理机和主存之间设置的一个高速、小容量的器件。 （分数：1.00）解析：高速缓冲存储器或 Cache 考点 高速缓冲存储器的概念 解析 高速缓冲存储器也就是 Cache，是存储器为弥补主存速度的不足，在处理机和主存之间设置的一个高速、小容量的器件。17.在 Cache存储器中，CPU 每次写 Cache的同时，也写入主存，称这种更新主存块内容的方法为 1 法。 （分数：1.00）解析：写直达(存直) 考点 Cache 的工作原理 解析 写直达法是 CPU每次写 Cache的同时，也写入主存。18.对 Cache存储器而言， 1 就是将每个
16、主存块按某种规则装入 Cache中。 （分数：1.00）解析：地址的映像 考点 地址的映像和变换 解析 对 Cache而言，地址的映像就是将每个主存块按某种规则装入 Cache中。19.解释一条指令的微操作可归并成 1、 2 和 3 三个部分。 （分数：3.00）解析：取指令 分析 执行 考点 存储体系 解析 解释一条机器指令的微操作可归并成取指令、分析和执行三个部分。20. 1是让构成存储系统的几种不同的存储器之间，配上辅助软、硬件，使之从应用程序员角度看来，它们是一个逻辑上的整体。 （分数：1.00）解析：存储体系 考点 存储体系的概念 解析 为了满足存储系统的大容量、高速度、低价格，需要
17、将多种不同工艺的存储器组织在一起。存储体系是让构成存储系统的几种不同的存储器之间，配上辅助软、硬件，使之从应用程序员角度来看，它们在逻辑上是一个整体。21.从流水线中各功能之间是否有反馈回路的角度，可以把流水线分为线性流水线和 1。 （分数：1.00）解析：非线性流水线 考点 流水线功能 解析 从流水线中各功能之间是否有反馈回路的角度，可以把流水线分为线性流水线和非线性流水线。22.在虚拟存储器中，在主存命中率低时，改用 1 型替换算法，并增大 2 容量，可提高命中率。 （分数：2.00）解析：堆栈 主存 考点 影响主存命中率和 CPU效率的某些因素 解析 主存命中率与所用的页面调度策略有一定
18、的关系，在一定条件下，使用堆栈型替换算法会提高命中率，适当地增大主存也可以提高命中率。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)23.什么是虚拟存储器?它有什么特点和作用? （分数：6.00）_正确答案：()解析：虚拟存储器是以主存与辅存为根据建立起来的一种存储体系，它使得程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器。虚拟存储器的地址空间可以大到 CPU的最大寻址范围。为了提高平均访存速度，将虚拟地址空间中访问最频繁的一小部分寻址范围映像到主存储器，其余的地址空间映像到外存储器，这样使得存储系统既具有外存的容量，又有接近于主存的访问速度。24.采用重叠方式解决访主存冲突问题，具体的解决办法是什么?
19、 （分数：6.00）_正确答案：()解析：采用重叠方式要解决好“取指 k+1 ”和“分析 k ”在时间上重叠时的访主存冲突问题，具体的解决办法有三种。 (1)将操作数与指令分开放在两个各自独立编址、又可同时访问的存储器中。缺点是主存总线控制及软件设计都比较麻烦。 (2)让主存采用多个分体交叉并行的组成方式，存在的问题是有时会发生分体冲突而无法并行。 (3)在采用多分体交叉的并行主存基础上，再增设采用先进先出方式工怍的指令缓冲器，让主存能插空将后续的指令预取进指令缓冲器。25.简述在流水机器中全局性相关的概念及处理全局性相关的方法。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：全局性相关是指转移指令
20、与其后续指令之间的相关。处理方法有以下几种。 (1)猜测法，猜选其中一个分支继续流入，待条件码形成后再决定是继续执行，还是作废后按另一条分支重新流入。 (2)提前形成转移所需的条件，包括指令内或程序段内条件码的提前生成。 (3)加快短循环程序的处理，判断如属于短循环，将循环体各指令一次取入指令缓冲器中，停止预取指令；猜选分支恒选循环分支。 (4)采取延迟转移，不必增加硬件，在编译生成目标指令程序时，将转移指令与其前面不相关的一条或多条指令交换位置，让成功转移总是延迟到这一条或多条指令执行之后再进行。26.流水线的特点是什么? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)流水线处理的任务必须是
21、连续的。 (2)流水线中子任务应有一个专门的部件来实现。 (3)在流水线的功能部件之后，需要有一个用于保存本功能段执行结果的缓冲寄存器。 (4)流水线中各功能段执行时间应尽量相等。 (5)流水线需要有装入时间和排空时间。27.简述超长指令机系统设计的基本原则。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)设立单一的控制流，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令。 (2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件。 (3)含有大量的数据流通路和功能部件，由于编译器在编译时间已考虑可能出现的数据相关，故控制硬件简单。 (4)在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。
22、四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)28.某台主频为 400MHz的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下表。指令类型 指令执行数量 平均时钟周期数 整数 45000 1 数据传输 75000 2 浮点 8000 4 分支 1500 2 求该计算机的有效 CPI、MIPS 和程序执行时间。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：(1)CPI=(450001+750002+80004+15002)/129500=1.776 (2)MIPS速率=f/CPI=400/1.776=225.225MIPS (3)程序执行时间=(450001+750002+80
23、004+15002)/400=575s 考点 流水方式29.流水线由 4个功能部件组成，每个功能部件的延迟时间都为 t，当输入 10个数据后，等候 5t 又输入 10个数据，如此周期性地工作，求此时流水线的吞吐率，并画出时空关系图。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：按题意可得 4个功能部件流水时的时空关系，如下图所示。 所以，按周期性工作时的流水线平均吞吐率为 五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)30.设有两个向量 C和 D，各有 4个元素，静态双功能流水线上工作。其中，1235 组成加法流水线，145 组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为 t，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实际吞吐率 T p 和效率 。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：31.设某程序包含 5个虚页，其页地址流为 1，2，1，0，4，1，3，4，2，1，4，1。当使用 LRU算法替换时，为获得最高的命中率，至少应分配给该程序几个实页?列出分配不同实页时的命中率。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：分配不同实页时的命中率如下所示。
