1、计算机系统结构自考题模拟 9 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.下列选项中不属于计算机系统的设计方法的是_（分数：1.00）A.由上往下B.从左向右C.由下往上D.从中间开始2.在早期冯诺依曼计算机特征中，机器以哪项为中心_（分数：1.00）A.存储器B.输入输出设备C.运算器D.控制器3.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的_（分数：1.00）A.随机页面替换算法B.先进先出替换算法C.最久没有使用算法D.最优替换算法4.为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出_（分数：1.00）A.瓶颈B.任务数C.结果数D.以
2、上三个都不是5.下列选项不属于开发并行的途径的是_（分数：1.00）A.资源重复B.资源共享C.分布式处理系统D.时间重叠6.在对 Cache 写操作时，以下关于写回法描述不正确的是_（分数：1.00）A.需要设置修改位B.需要少量缓冲器C.不需要缓冲器D.没有直达法可靠7.下列不是 CISC 指令集存在的缺点的是_（分数：1.00）A.在这种指令系统中，各种指令的设计过于简单B.CISC 指令集结构的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误C.CISC 指令集结构的复杂性给VLSI 设计带来了很大负担，不利于单片集成D.在 CISC 指令集结构中
3、，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢8.静态流水线指的是_（分数：1.00）A.只有一种功能的流水线B.同时只能完成一种功能的多功能流水线C.功能不能改变的流水线D.可同时执行多种功能的流水线9.下列不属于三种数据相关的选项是_（分数：1.00）A.先读后写相关B.转子程序指令相关C.先写后读相关D.写写相关10.间接二进制 n 方体网络是指_（分数：1.00）A.多级立方体网络B.单级立方体网络C.多级全排列网络D.多级混洗交换网络二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.确定指令系统中是否要设乘法指令属于 1，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
4、 2。 （分数：2.00）12.从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为存储器操作并行，处理机操作步骤并行， 1 操作并行和 2 之间。 （分数：2.00）13.先行控制器处理机结构：包括三个独立的 1 和四个 2。 （分数：2.00）14.两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或 1 相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用程序员是 2 的。 （分数：2.00）15.在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、 1 和 2。 （分数：2.00）16.非线性流水线调度任务时要找出一个最小的一 1，按照周期向流水线输入新任务，
5、流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的 2 和效率最高。 （分数：2.00）17.根据计算机所用归约方式的不同，分为 1 和 2 两类。 （分数：2.00）18.互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有 1、 2 和循环表示法。 （分数：2.00）19.常见的数据路由(或互连函数)的功能有循环、 1、 2、超立方体路由功能、 3 和传播。 （分数：2.00）20.始终只让第 K+1 条指令的“分析”与第 K 条指令的“执行”在时间上重叠的方式叫做 1。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述 RISC 技术方法。 （分数：6.00
6、）_22.在页式虚拟存储器中，什么叫页面失效?什么叫页面争用?什么时候两者同时发生?什么时候两者不同时发生? （分数：6.00）_23.如何评价一个替换算法的好坏? （分数：6.00）_24.CPU 写 Cache 时，会发生 Cache 与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法?各需要增加什么开销? （分数：6.00）_25.简述带标志符数据表示方法，其优点是什么? （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)某字节多路通道连接 5 台外设，数据传输速率分别如下表所示。 设备号 1 2 3 4 5 传输速率(Mbit/s) 0.1 0.2 0.04 0.
7、05 0.01 （分数：10.00）(1).计算所有设备都工作时的通道实际最大流量。（分数：5.00）_(2).如果设计的通道工作周期使通道极限流量恰好与通道最大实际流量相等，以满足流量设计的基本要求，同时让传输速率越高的设备响应的优先级越高。从 5 台设备同时发出请求开始，画出此通道响应和处理各设备请求的时间示意图。（分数：5.00）_26.某机 8 条指令的使用频度为 0.12、0.08、0.11、0.14、0.15、015、0.12、0.13，求出哈夫曼码的平均码长，并画出哈夫曼树图。 （分数：10.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)有一个 Cache 一主存存储层次
8、，主存共 8 个块(07)，Cache 有 4 个块(03)，采用组相联映像，组内块数为 2 块，替换算法为 LRU 算法。（分数：10.00）(1).画出主存、Cache 空间块的映像对应关系示意图。（分数：5.00）_(2).对于如下主存块地址流：0、3、5、7、0、1、3、2、7、0、6、4，画出 Cache 内各块的实际替换过程图，并计算此期间的 Cache 命中率 H C 。（分数：5.00）_某通道在数据传输期中，选择设备需时间 4.9s，传输一个字节数据需时间 0.1s。（分数：10.00）(1).某低速设备每隔 250s 发出一个字节数据传输请求，问最多可接多少台这种设备?（分
9、数：5.00）_(2).若有 AE 共 5 种高速设备要求字节传输的时间间隔如下表所示，其时间单位为 s，一次通信传输的字节数不少于 1024 字节，问哪些设备可挂在此通道上，哪些则不能? 设备 A B C D E 间隔时间/s 0.13 0.1 0.11 0.2 0.3 （分数：5.00）_计算机系统结构自考题模拟 9 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.下列选项中不属于计算机系统的设计方法的是_（分数：1.00）A.由上往下B.从左向右 C.由下往上D.从中间开始解析：考点 计算机系统的设计方法 解析 计算机系统的设计
10、方法有由上往下、由下往上和从中间开始。2.在早期冯诺依曼计算机特征中，机器以哪项为中心_（分数：1.00）A.存储器B.输入输出设备C.运算器 D.控制器解析：考点 冯诺依曼计算机的概念 解析 在早期冯诺依曼计算机特征中，机器以运算器为中心。3.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的_（分数：1.00）A.随机页面替换算法B.先进先出替换算法C.最久没有使用算法D.最优替换算法 解析：考点 页面替换算法 解析 最优替换算法是理想上的算法，实际上是不可能实现的。但其可以作为一个考量标准，来评价其他算法的好坏。4.为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出_（分数：1.00）A.瓶颈 B.任务数C.
11、结果数D.以上三个都不是解析：考点 标量流水线的主要性能 解析 为了提高流水线的最大吞吐率，首先要找出瓶颈，然后没法消除此瓶颈。5.下列选项不属于开发并行的途径的是_（分数：1.00）A.资源重复B.资源共享C.分布式处理系统 D.时间重叠解析：考点 并行性开发环境 解析 开发并行性的途径有时间重叠、资源重复和资源共享等。6.在对 Cache 写操作时，以下关于写回法描述不正确的是_（分数：1.00）A.需要设置修改位B.需要少量缓冲器C.不需要缓冲器 D.没有直达法可靠解析：考点 Cache 存储器的性能 解析 写回法需要少量缓冲器，用于暂存将要写回的块，使之不必等待替换块写回主存后才开始进
12、行Cache 存取。7.下列不是 CISC 指令集存在的缺点的是_（分数：1.00）A.在这种指令系统中，各种指令的设计过于简单 B.CISC 指令集结构的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误C.CISC 指令集结构的复杂性给VLSI 设计带来了很大负担，不利于单片集成D.在 CISC 指令集结构中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢解析：考点 CISC 指令集存在的缺点 解析 CISC 指令集存在的缺点如下： (1)在这种指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 (2)CISC 指令集结构的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅
13、增加了研制时间和成本，而且容易造成设计错误。 (3)CISC 指令集结构的复杂性给 VLSI 设计带来了很大负担，不利于单片集成。 (4)在 CISC 指令集结构中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 (5)在 CISC 指令集结构中，由于各条指令功能的不均衡，不利于采用先进的计算机体系结构技术(如流水技术)来提高系统的性能。8.静态流水线指的是_（分数：1.00）A.只有一种功能的流水线B.同时只能完成一种功能的多功能流水线 C.功能不能改变的流水线D.可同时执行多种功能的流水线解析：考点 静态流水线含义 解析 静态流水线是指在某一时间内各段只能按一种功能连接流水，只有等流水线全
14、部流空后，才能切换成按另一种功能连接流水。动态流水线的各功能段在同一时间内可按不同运算或功能连接。9.下列不属于三种数据相关的选项是_（分数：1.00）A.先读后写相关B.转子程序指令相关 C.先写后读相关D.写写相关解析：考点 数据相关 解析 三种数据相关：先读后写相关、先写后读相关、写写相关。10.间接二进制 n 方体网络是指_（分数：1.00）A.多级立方体网络 B.单级立方体网络C.多级全排列网络D.多级混洗交换网络解析：考点 多级立方体网络 解析 多级立方体网络有 STARAN 网络和间接二进制 n 方体网络。两者的差别仅在于控制方式上，STARAN网络采用级控制和部分级控制，而间接
15、二进制 n 立方体网络用单元控制。二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.确定指令系统中是否要设乘法指令属于 1，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 2。 （分数：2.00）解析：计算机系统结构计算机组成 考点 计算机系统结构的概念 解析 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，乘法器和加法一移位器的物理实现属于计算机实现。12.从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为存储器操作并行，处理机操作步骤并行， 1 操作并行和 2 之间。 （分数：2.00）解析：处理机作业
16、或程序 考点 计算机并行性 解析 从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为存储器操作并行，处理机操作步骤并行，处理机操作并行和作业或程序之间。13.先行控制器处理机结构：包括三个独立的 1 和四个 2。 （分数：2.00）解析：控制器缓冲栈 考点 先行控制器处理机结构 解析 先行控制器处理机结构包括三个独立的控制器和四个缓冲栈。其中三个控制器为：存储控制器、指令控制器、运算控制器。四个缓冲栈为：先行指令缓冲栈、线性读数缓冲栈、现行操作栈、后行写数栈。14.两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或 1 相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用
17、程序员是 2 的。 （分数：2.00）解析：软件与硬件透明 考点 存储系统定义 解析 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个存储器系统对应用程序员是透明的，并且以应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。15.在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、 1 和 2。 （分数：2.00）解析：循环展开技术换名技术 考点 开发循环级并行技术 解析 在开发循环级并行的各种技术中，最基本的技术有：指令调度技术、循
18、环展开技术和换名技术。16.非线性流水线调度任务时要找出一个最小的一 1，按照周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的 2 和效率最高。 （分数：2.00）解析：循环周期吞吐率 考点 非线性流水线调度 解析 非线性流水线调度任务时要找出一个最小的循环周期，按照周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高。17.根据计算机所用归约方式的不同，分为 1 和 2 两类。 （分数：2.00）解析：串归约机图归约机 考点 归约机 解析 根据计算机内部对函数表达式所用存储方式的不同，将规约方式分成串规约和图规约。18.互连函数表示互连
19、网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有 1、 2 和循环表示法。 （分数：2.00）解析：输入输出对应表示法函数表示法 考点 互连网络应抉择的几个问题 解析 互连函数表示互连网络的出端号和入端号的一一对应关系，其表示方法有输入/输出对应表示法、函数表示法和循环表示法。19.常见的数据路由(或互连函数)的功能有循环、 1、 2、超立方体路由功能、 3 和传播。 （分数：2.00）解析：置换均匀混洗广播 考点 常见的数据路由的功能 解析 常见的数据路由(或互连函数)的功能有：(1)循环；(2)置换；(3)均匀混洗；(4)超立方体路由功能；(5)广播和传播。20.始终只让第 K+1 条指令
20、的“分析”与第 K 条指令的“执行”在时间上重叠的方式叫做 1。 （分数：2.00）解析：一次重叠 考点 重叠原理与一次重叠 解析 指令分析部件和指令执行部件任何时候都只有相邻两条指令在重叠解释的方式为“一次重叠”。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述 RISC 技术方法。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)在 CPU 中设置了较大量的寄存器，并采用窗口重叠寄存器技术。 (2)采用优化延迟转移技术。 (3)采用比较转移指令技术。 (4)采用优化编译技术。22.在页式虚拟存储器中，什么叫页面失效?什么叫页面争用?什么时候两者同时发生?什么时候两者不同时发生? （分数：
21、6.00）_正确答案：()解析：要访问的虚页不在实主存中时，就发生页面失效。当页面调入主存，主存中的页面位置已全部被其他虚页占用了，称发生页面争用。当分配给程序的内存区已被全部占用后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。反之，发生页面争用，并不会发生页面失效。23.如何评价一个替换算法的好坏? （分数：6.00）_正确答案：()解析：要想评价一个替换算法的好坏，一般可使用典型程序运行时所产生的页地址流来对该算法模拟其页面的替换过程，通过统计出的页面命中率的高低来分析。页面命中率的高低与所用的页面替换算法、页地址流、所分配到的实页数、页面的大小等多种因素有关。24.CPU 写 Cache 时
22、，会发生 Cache 与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法?各需要增加什么开销? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)写回法：CPU 只写入 Cache，不写入主存，仅当 Cache 块替换时，才先写回主存后再替换。这种方法要求对每个 Cache 块增加一个修改位的资源开销。 (2)写直达法：CPU 每次写入 Cache 的同时，也经写直达通路写入主存。这种方法要增加写主存的时间开销。25.简述带标志符数据表示方法，其优点是什么? （分数：6.00）_正确答案：()解析：带标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。标志符由编译程序建立，对高级语言源程序
23、应设计成透明的。其优点是： (1)可以简化指令系统和程序设计的难度。 (2)简化编译程序，提高编译效率。 (3)便于实现数据类型的一致性校验。 (4)能由硬件自动完成对数据的类型转换，缩短解题的时间。 (5)支持数据库系统要求其实现与数据类型无关的要求。 (6)为软件调试和应用软件的开发提供了一定的支持。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)某字节多路通道连接 5 台外设，数据传输速率分别如下表所示。 设备号 1 2 3 4 5 传输速率(Mbit/s0.1 0.2 0.04 0.05 0.01 ) （分数：10.00）(1).计算所有设备都工作时的通道实际最大流量。（分数：5.00）
24、_正确答案：()解析：实际最大流量=0.1+0.2+0.04+0.05+0.01=0.4 Mbit/s(2).如果设计的通道工作周期使通道极限流量恰好与通道最大实际流量相等，以满足流量设计的基本要求，同时让传输速率越高的设备响应的优先级越高。从 5 台设备同时发出请求开始，画出此通道响应和处理各设备请求的时间示意图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：T S +T D =2.5s，时间示意图如下。 26.某机 8 条指令的使用频度为 0.12、0.08、0.11、0.14、0.15、015、0.12、0.13，求出哈夫曼码的平均码长，并画出哈夫曼树图。 （分数：10.00）_正确答案：()
25、解析：哈夫曼算法结构造出哈夫曼树如下图。 所以哈夫曼编码的操作码平均码长是 五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)有一个 Cache 一主存存储层次，主存共 8 个块(07)，Cache 有 4 个块(03)，采用组相联映像，组内块数为 2 块，替换算法为 LRU 算法。（分数：10.00）(1).画出主存、Cache 空间块的映像对应关系示意图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：主存一 Cache 空间块的映象关系如下图所示。 (2).对于如下主存块地址流：0、3、5、7、0、1、3、2、7、0、6、4，画出 Cache 内各块的实际替换过程图，并计算此期间的 Cache 命中
26、率 H C 。（分数：5.00）_正确答案：()解析：实际替换过程如下所示。 时间 t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 主存块地址 0 3 5 7 0 1 3 2 7 0 6 4 0 0 0 0* 0* 0 0* 0* 0* 0 0 0 0* 1 5 5 5* 1 1 1 1 1* 1* 4 2 3 3 3* 3* 3* 3 3* 7 7 7* 7* Cache 块 3 7 7 7* 2 2* 2* 6 6 命中情况 H H H Cache 的块命中率为 H C =3/12=0.25。 考点 Cache 的工作原理某通道在数据传输期中，选择设备需时间 4.9s，传输一个字节数据需时间 0.1s。（分数：10.00）(1).某低速设备每隔 250s 发出一个字节数据传输请求，问最多可接多少台这种设备?（分数：5.00）_正确答案：()解析：低速速率的设备应接字节多路通道。 (2).若有 AE 共 5 种高速设备要求字节传输的时间间隔如下表所示，其时间单位为 s，一次通信传输的字节数不少于 1024 字节，问哪些设备可挂在此通道上，哪些则不能? 设备 A B C D E 间隔时间/s 0.13 0.1 0.11 0.2 0.3 （分数：5.00）_正确答案：()解析：根据题意，此通道为选择通道，
