1、计算机系统结构自考题模拟 4及答案解析(总分：99.98，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)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_（分数：1.00）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2.存储器操作并行的典型例子是_（分数：1.00）A.阵列处理机B.并行存储器系统和相联处理机C.流水线处理机D.多处理机3.对系统程序员不透明的应当是_（分数：1.00）A.C
2、ache存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器4.在计算机系统设计中，相对好的方法是_（分数：1.00）A.从上向下设计B.从中间开始向两边设计C.从两边向中间设计D.从下向上设计5.微指令由哪项直接执行_（分数：1.00）A.微指令程序B.硬件C.汇编程序D.编译程序6.下列不属于按 CISC方向发展和改进指令系统的选项是_（分数：1.00）A.面向目标程序的优化实现B.面向高级语言的优化实现C.面向硬件系统的优化实现D.面向操作系统的优化实现7.从流水线各功能段之间是否有反馈回路来判断，可以把流水线分为_（分数：1.00）A.线性流水线和非线性流水线B.静态
3、流水线和动态流水线C.单功能流水线和多功能流水线D.标量流水机和向量流水机8.在输入/输出系统经历的三种方式中，中断驱动属于_（分数：1.00）A.程序查询B.DMAC.程序控制 I/OD.I/O处理机9.开发并行的途径有哪项资源重复和资源共享_（分数：1.00）A.多计算机系统B.多道分时C.分布式处理系统D.时间重叠10.立方体单级网络的顶点二进制码是 010，不能连接下列哪个顶点上_（分数：1.00）A.111B.011C.000D.110二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能来开发并行性的途径是 1。 （分数：2.00）12.
4、运算中的精度损失是运算中 1 右移出计算机字长，使 2 丢失造成的。 （分数：2.00）13.总线控制的优先次序的确定可以有 1、 2、 3 三种不同的方式，也可以是它们的结合。 （分数：2.00）14.通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外，也可能存放形成访存操作数物理地址的 1 和 2。 （分数：2.00）15.尽可能加速处理 1 概率的事件要比加速处理概率很 2 的事件更能显著提高性能。 （分数：2.00）16.通用寄存器组的相关有两种解决办法，分别是 1 和 2。 （分数：2.00）17.评价存储器性能的基本要求是低价格、 1 和 2。 （分数：2.00）18.总线按在系统中的位置分为
5、芯片集、 1 和 2。 （分数：2.00）19.控制方式对各个交换开关进行控制的方式，分别是级控制、 1 和 2。 （分数：2.00）20.在多处理机上，各处理机的程序段并行必然是异步的，出现的三种数据相关分别是 1、 2 和数据相关。（分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.并行处理计算机除分布处理、MPP 和机群系统外，还有哪四种基本结构?它们各自解决的基本问题是什么? （分数：6.00）_22.简述三种面向的寻址方式的关系。 （分数：6.00）_23.简述设计 RISC的一般原则。 （分数：6.00）_24.简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。 （分数：6
6、.00）_25.简述程序的动态再定位的思想。 （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)26.设某系统的中断源的中断请求优先级分为 4级，从高到低为 1、2、3、4。设中断级屏蔽位为“1”，对应屏蔽；中断级屏蔽位为“0”，对应开放。要求中断处理次序与中断响应次序相同，请给出各级中断处理程序的中断级屏蔽位的设置(要求：先进行文字说明，再画出中断级屏蔽位表)。 （分数：10.00）27.某字节多路通道连接 8台外部设备，其数据传输速率见下表。 设备号 1 2 3 4 5 6 7 8 传输速率(kbit/s) 15 25 15 100 80 30 10 25 计算所有设备都工
7、作时的通道实际最大流量和实际的工作周期。 （分数：10.00）五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)在下列不同类型的处理机上做向量运算：D=(A+B)C，向量长度均为 4，每个周期的时间为 10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。（分数：9.99）(1).SISD单处理机，有一个通用运算部件，每 3个周期做完一次加法，或每 4个周期做完一次乘法。（分数：3.33）_(2).流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的 3段，乘法经过其中的 4段，每段的延迟时间均为一个周期。（分数：3.33）_(3).向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用 3段流水线，乘法器
8、采用 4段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。（分数：3.33）_某 4段的流水处理机需要 7拍才能完成某一个工作，其预约表如下所示。 （分数：9.99）(1).写出延迟禁止表、冲突向量。（分数：3.33）_(2).画出流水线状态转移图。（分数：3.33）_(3).求出最小平均延迟和最大吞吐率及调度方案。（分数：3.33）_计算机系统结构自考题模拟 4答案解析(总分：99.98，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)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_（分数：1.00）A.汇编语言机器级，操作系统机器级，高
9、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，高级语言机器级解析：考点 计算机系统的多层次结构 解析 计算机系统结构层次由高到低分别为：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。2.存储器操作并行的典型例子是_（分数：1.00）A.阵列处理机B.并行存储器系统和相联处理机 C.流水线处理机D.多处理机解析：考点 并行存储器系统 解析 下面是必须记住的几个典型的例子：存储器操作并行的典型例子是并行存储器系统和相联处理机，处理机操作步
10、骤并行的典型例子是流水线处理机，处理机操作并行的典型例子是阵列处理机，指令、任务、作业并行的典型例子是多处理机。3.对系统程序员不透明的应当是_（分数：1.00）A.Cache存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器 解析：考点 虚拟存储器工作原理 解析 虚拟存储器是一个主存一辅存两级存储层次。它对应用程序是完全透明的，使应用程序不必作任何修改就可以在系统上运行。但是，在操作系统中必须配置相应的管理软件，能对其虚实外部地址的映像和变换、程序的换道、程序由辅存调入主存、主存页面的替换、存储保护等进行管理，所以对系统程序员来说是不透明的。4.在计算机系统设计中，相对好
11、的方法是_（分数：1.00）A.从上向下设计B.从中间开始向两边设计 C.从两边向中间设计D.从下向上设计解析：考点 “从中间开始”向两边设计方法 解析 “从中间开始”向两边设计可以克服“由上往下”和“由下往上”两种设计中软、硬件设计分离和脱节的致命缺点。这是通用机一般采用的方法。5.微指令由哪项直接执行_（分数：1.00）A.微指令程序B.硬件 C.汇编程序D.编译程序解析：考点 微指令的执行原理 解析 微指令都是有硬件直接执行的。6.下列不属于按 CISC方向发展和改进指令系统的选项是_（分数：1.00）A.面向目标程序的优化实现B.面向高级语言的优化实现C.面向硬件系统的优化实现 D.面
12、向操作系统的优化实现解析：考点 按 CISC方向发展和改进指令系统 解析 按 CISC方向发展和改进指令系统可以分别从面向目标程序、面向高级语言、面向操作系统的优化实现三个方向来叙述。7.从流水线各功能段之间是否有反馈回路来判断，可以把流水线分为_（分数：1.00）A.线性流水线和非线性流水线 B.静态流水线和动态流水线C.单功能流水线和多功能流水线D.标量流水机和向量流水机解析：考点 流水线的分类方法 解析 从流水线中各功能段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。8.在输入/输出系统经历的三种方式中，中断驱动属于_（分数：1.00）A.程序查询B.DMAC.程序
13、控制 I/O D.I/O处理机解析：考点 输入/输出系统 解析 输入/输出系统的发展经历了 3个阶段，相对应于 3种方式，即程序控制 I/O(包括全软件的、程序查询的、中断驱动的)、直接存储器访问(DMA)及 I/O处理机方式。9.开发并行的途径有哪项资源重复和资源共享_（分数：1.00）A.多计算机系统B.多道分时C.分布式处理系统D.时间重叠 解析：考点 开发并行的途径 解析 开发并行的途径主要有 3种，分别是时间重叠、资源重复和资源共享。10.立方体单级网络的顶点二进制码是 010，不能连接下列哪个顶点上_（分数：1.00）A.111 B.011C.000D.110解析：考点 立方体单级
14、网络 解析 每个处理单元只能直接连到其二级制编号的某一位取反的其他三个处理单元上。二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能来开发并行性的途径是 1。 （分数：2.00）解析：资源重复 考点 并行性开发的途径 解析 资源重复是通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能来开发并行性的途径。12.运算中的精度损失是运算中 1 右移出计算机字长，使 2 丢失造成的。 （分数：2.00）解析：尾数 有效数字 考点 浮点数尾数基值的选择 解析 运算中的精度损失是运算中尾数右移出计算机字长，使有效数字丢失造成的。13.总线控制的优先次序的确定可以有 1、
15、 2、 3 三种不同的方式，也可以是它们的结合。 （分数：2.00）解析：串行链接 定时查询 独立请求 考点 总线的控制方式 解析 优先次序的确定可以有串行链接、定时查询、独立请求三种不同的方式，也可以是它们的结合。14.通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外，也可能存放形成访存操作数物理地址的 1 和 2。 （分数：2.00）解析：变址值 基址值 考点 通用寄存器组相关的处理 解析 通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外，也可能存放形成访存操作数物理地址的变址值和基址值。15.尽可能加速处理 1 概率的事件要比加速处理概率很 2 的事件更能显著提高性能。 （分数：2.00）解析：高 低 考点
16、 哈夫曼压缩原理 解析 尽可能加速处理高概率的事件远比加速处理概率很低的事件更能显著提高性能。16.通用寄存器组的相关有两种解决办法，分别是 1 和 2。 （分数：2.00）解析：推后分析 设置相关专用通路 考点 通用寄存器组的相关处理 解析 通用寄存器组的相关有两种解决办法，分别是推后分析和设置相关专用通路。17.评价存储器性能的基本要求是低价格、 1 和 2。 （分数：2.00）解析：大容量 高速度 考点 存储的基本要求 解析 对存储系统的基本要求是低价格、大容量和高速度。18.总线按在系统中的位置分为芯片集、 1 和 2。 （分数：2.00）解析：板级 系统级 考点 总线的分类 解析 总
17、线按在系统中的位置分芯片级(CPU 芯片内的总线)、板级(连接插件板内的各个组件，也称局部总线或内部总线)和系统级(系统间或主机与 I/O接口或设备之间的总线)等三级。19.控制方式对各个交换开关进行控制的方式，分别是级控制、 1 和 2。 （分数：2.00）解析：单元控制 部分级控制 考点 基本的多级互连网络 解析 控制方式对各个交换开关进行控制的方式，分别是级控制、单元控制、部分级控制。 (1)级控制：同一级的所有开关只用一个控制信号控制，同时只能处于同一种状态。 (2)单元控制：每一个开关都由自己独立的控制信号控制，可各自处于不同的状态。 (3)部分级控制：第 i级的所有开关分别用 i+
18、1个信号控制，i 介于 0和 n-1之间，n 为级数。20.在多处理机上，各处理机的程序段并行必然是异步的，出现的三种数据相关分别是 1、 2 和数据相关。（分数：2.00）解析：数据反相关 数据输出相关 考点 程序性并行性的分析 解析 程序段之间必然会出现类似的三种数据相关，分别是数据相关、数据反相关和数据输出相关。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.并行处理计算机除分布处理、MPP 和机群系统外，还有哪四种基本结构?它们各自解决的基本问题是什么? （分数：6.00）_正确答案：()解析：并行处理计算机还有四种结构：流水线计算机、阵列处理机、多处理机、数据流计算机。流水线计算机解
19、决拥塞控制，冲突防止，分支处理，指令和数据的相关处理，流水线重组，中断处理，流水线调度以及作业顺序的控制等。阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计，存储器组织，数据在存储器中的分布算法，针对具体应用题目的高效并行算法等问题，尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环，避免相关。多处理机解决处理机间互连和存储器组织等，存储管理、资源分配、任务分解、系统死锁的防止、进程间的通信和同步、多处理机的调度、系统保护等，高效并行算法和并行语言的设计等问题。数据流计算机主要研究合适的硬件组织和结构，数据流程序图，能高效并行执行数据流语言以及解决目前数据流机存在的某些问题。22.简述三种面向
20、的寻址方式的关系。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：3 种寻址方式各有特点但又不相互排斥。 面向寄存器的寻址速度最快，但需增大寄存器的硬件开销。面向主存的寻址速度比面向寄存器的寻址速度慢，但可使用少量的寄存器。面向堆栈的寻址可减轻编译的负担，不用考虑寄存器的优化分配，很好地支持了程序的调用，可省去命令中的地址字段，但速度慢，甚至比面向主存的寻址慢。3 种面向的寻址不互相排斥。在同一系统结构中，应以一种面向 的寻址为主，辅以其他面向的寻址，互相取长补短。例如，在堆栈型机器中，可增设面向寄存器的寻址方式；除直接访问栈顶外，还能访问栈中任意单元；可增设硬堆栈或增设栈顶寄存器组来提高运算速度。
21、23.简述设计 RISC的一般原则。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)确定指令系统时，只选择使用频度很高的那些指令，再增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其他功能的指令，大大减少指令条数，使之一般不超过 100条。 (2)减少指令系统所用寻址方式种类，一般不超过两种。 (3)让所有的指令都在一个机器周期内完成。 (4)扩大通用寄存器数，一般不少于 32个，尽量减少访存，只有存取指令访存。 (5)为提高指令执行速度，大多数指令都用硬联控制实现，少数指令才用微程序实现。 (6)通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。24.简要解释提高计算机系统并行性的三个
22、技术途径。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)时间重叠：引入时间因素，是让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。 (2)资源重复，是引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能。 (3)资源共享，是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，来提高其利用率，相应也就提高了系统的性能。25.简述程序的动态再定位的思想。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：在硬件上设置基址寄存器和地址加法器。在程序不作变换直接装入主存的同时，装入主存的起始地址存入对应该道程序使用的基址寄存器中。程序执行时，只要通过地址加法器将逻辑地
23、址加上基址寄存器的程序基址形成物理(有效)地址后去访存即可。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)26.设某系统的中断源的中断请求优先级分为 4级，从高到低为 1、2、3、4。设中断级屏蔽位为“1”，对应屏蔽；中断级屏蔽位为“0”，对应开放。要求中断处理次序与中断响应次序相同，请给出各级中断处理程序的中断级屏蔽位的设置(要求：先进行文字说明，再画出中断级屏蔽位表)。 （分数：10.00）解析：要求中断处理次序为 1、2、3、4，即要求： 中断处理程序 1应屏蔽其他所有中断请求，包括同级的其他请求，以保证中断处理程序 1能优先执行完； 中断处理程序 2屏蔽中断请求 2、3 和 4，并对中
24、断请求 1开放； 中断处理程序 3屏蔽中断请求 3和 4，并对中断请求 1和 2开放； 中断处理程序 4屏蔽中断请求 4，并对中断请求 1、2 和 3开放。 中断请求中断处理程序级别中断级屏蔽位 1234111111220111330011440001。 考点 中断处理27.某字节多路通道连接 8台外部设备，其数据传输速率见下表。 设备号 1 2 3 4 5 6 7 8 传输速率(kbit/s) 15 25 15 100 80 30 10 25 计算所有设备都工作时的通道实际最大流量和实际的工作周期。 （分数：10.00）解析：F=(15+25+15+100+80+30+10+25)=300k
25、bi/s T=1/F=1/(3001024)=0.00326ms/bit。 考点 指令流水五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)在下列不同类型的处理机上做向量运算：D=(A+B)C，向量长度均为 4，每个周期的时间为 10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。（分数：9.99）(1).SISD单处理机，有一个通用运算部件，每 3个周期做完一次加法，或每 4个周期做完一次乘法。（分数：3.33）_正确答案：()解析：10ns4(3+4)=280ns，4 次加法和 4次乘法串行执行。(2).流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的 3段，乘法经过其中的 4段，每段的延
26、迟时间均为一个周期。（分数：3.33）_正确答案：()解析：10ns(6+7)=130ns，流水线执行 4次加法需要 6个周期，流水线执行 4次乘法需要 7个周期。(3).向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用 3段流水线，乘法器采用 4段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。（分数：3.33）_正确答案：()解析：10ns(7+3)=100ns，得到第 1个结果需要 7个周期，另外 3个结果需要 3个周期。考点 向量处理机某 4段的流水处理机需要 7拍才能完成某一个工作，其预约表如下所示。 （分数：9.99）(1).写出延迟禁止表、冲突向量。（分数：3.33）_正确答案：()解析：禁止向量：(2，4，6)，初始冲突向量：(101010)。(2).画出流水线状态转移图。（分数：3.33）_正确答案：()解析：流水线状态转移图如下所示。 (3).求出最小平均延迟和最大吞吐率及调度方案。（分数：3.33）_正确答案：()解析：简单循环 平均延迟 (1,7) 4 (3,5) 4 (3,7) 5 (3,5,7) 5 (5,7) 6 (5,3) 4 (5,3,7) 5 (5) 5 (7) 7 最小平均延迟 4 拍 最大吞吐率 1/4 最佳调度方案(1,7)、(3,5)、(5,3) 考点 流水线原理
