计算机系统结构自考真题及答案02325历年试题全带答案.docx
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计算机系统结构自考真题及答案02325历年试题全带答案
全国4月高等教诲自学考试
一、单项选取题(每小题1分,共10分)在每小题四个备答案中有一种对的答案,将对的答案序号写在题干后括号内)
1.计算机使用语言是(B)
A.专属软件范畴,与计算机体系构造无关E.分属于计算机系统各个层次
C.属于用以建立一种顾客应用坏境D.属于符号化机器指令
2.动态数据流机最突出特点是使(C)
A.数据流令牌无标号B.需要程序记数器来实现C.令牌带上标号D.同步由门(Latch)寄存器来实现
3.多解决机上两个程序段之间若有先写后读数据有关,贝IJ(B)
A.可以并行执行E.不也许并行C.任何状况均可互换串行D.必要并行执行
4.多解决机各自独立型操作系统(D)
A.规定管理程序不必是可再入E.适合于紧耦合多解决机C.工作负荷较平衡D.有较高可靠性
5.输入输出系统硬件功能对(B)是透明。
A.操作系统程序员B.应用程序员C.系统构造设计人员D.机器语言程序设计员
6•“启动I/O”指令是重要输入输出指令,是属于(E)
A.目态指令E.管态指令C.目态、管态都能用指令D.编译程序只能用指令
7.全相联地址映彖是指(A)
A.任何虚页都可装入主存中任何实页位置E.—种虚页只装进固定主存实页位置
C.组之间是固定,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,组内是固定装入
8.(C)属于2VHMD系统构造。
A.各解决单元同步受同一种控制单元管理E.各解决单元同步接受同一种控制单元送来指令
C.松耦合多解决机和多计算机D.阵列解决机
9.设16个解决器编号分别为0,1,2,…,15用Cubes互联函数时,第10号解决机与第(D)号解决机
相联。
A.UB.8C.14D.2
10.若输入流水线指令既无局部性有关,也不存在全局性有关,贝U(A)
A.可获得高吞吐率和效率B.流水线效率和吞吐率恶化C.浮现瓶颈D.可靠性提高
二、填空题(每空1分,共20分)
11.标志符与每个数据相连,合存于_同一存储单元,用于描述单个数据—类型特性—。
12.总线仲裁算法有:
静态优先级算法、固定期间片算法、_动态优先级算法和—先来先服务—算法。
13.计算机仿真用—微程序—解释,计算机模仿用—机器语言_军释。
14.按非林(MichaelJ.Flyim)观点,计算机系统可分为单指令流单数据流、_单指令流多数据流、多指令流单数据流和—多指令流多数据流—四人类。
15.要实现两条指令在时间上重叠解释,一方面需要付出—空间代价—,另一方面,要解决好指令之间
也许存在_关)(。
16.与重叠机器同样,流水机器在遇到—转移—指令,特别是—条件转移—指令时,效率也会明显下降。
17.超长指令字(VLIW)构造是将—水平型微码—和_超标量解决两者相结合。
18.互连网络互换办法重要有线路互换、包互换、线路/包互换,SIMD互连网络多采用—线路—互换,多解决机常采用—包—互换。
19.数据流机采用—数据驱动—,执行操作序列取决于输入数据可用性;归约机则采用—需求驱动—,执行操作序列取决于对数据规定,对数据需求又来源于函数式程序设计语言对表达式归纳。
20•输入输出系统涉及输入输出设备、设备_控制器—及与输入输出操作关于_软硬件。
三、改错题(每小题2分,共10分)(下列每小题划线某些A、B、C中有一处错误,请先写出错处,并在括号中写出对的文字)
21.对操作码进行优化编码时,在理解每种指令在程序中浮现概率后,使用Huffman算
AB
法构造Huffinan树,这样获得Huffinan编码是唯一。
(C错改为“不是唯一”)
C
22.多解决机中,两个程序段之间若同步有先写后读和先读后写2种有关,以互换数据为目时,则必要并行
执行,读写要完全同步,容许顺序串行和互换串行。
(C错改为“不容许顺序串行和互换串行”)
23.计算机仿真适合在两种构造差距人机器间运用。
(E错改为“差距不人”)
ABC
24.主存空间数有关是相间隔两条指令之间浮现对主存同一单元规定先写而后读关联。
ABC
(A错改为“相邻”)
25.由于Cache存贮器地址变换和块替代算法是用辿实现,因而Cache存贮器相应用
A
程序员是透明,并且Cache对解决机和主存间信息交往也是透翌。
(A错改为“硬件”)
BC
四、简答题(每小题6分,共30分)
26.简述标志符数据表达重要长处。
27.简述设计RISC构造用了哪些基本技术?
2&设R和Pj程序段都是一条语句,且比在Pj之前执行,试举出匕和Pj间存在3种也许数据有关。
29.简述控制驱动控制流方式特点?
30•模仿与仿真重要区别和适合场合是什么?
五、应用题(共30分)
31.(12分)假设某模型机共有7条指令,7条指令IIb使用频度分别为:
0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。
⑴运用Huffiiian算法,构造Huffinan树,并给出Huffinan编码和平均码长。
(2)给出Huffinaii扩展码编码。
32.(10分)多级混洗互换网络是如何构成?
它与间接二进制n立方体网络有何差别?
并画出N=8时多级混洗互换网络图。
4
33.(8分)设向量A和B各有4个元素在卞图所示静态双功能流水线上计算向量点积A・B=工巧b「其中
i=l
2-3-5构成加法流水线,1-4-5构成乘法流水线。
若假定流水线各段所通过时间均为△t=2.5,流水线输出可直接送回输入或暂存于相应缓冲寄存器中,其延迟时间和功能切换所需时间都可忽视。
求出吞吐率和加速比。
Y
参照答案:
四、简答题(每小题6分,共30分)
26.答:
(1)简化了指令系统和程序设计:
(2)简化了编译程序;(3)便于实现一致性校验;(4)能由硬件自动变换数据类型:
(5)支持数据库系统实现与数据类型无关规定;(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。
27.答:
(1)按RISC普通原则设计;
(2)逻辑实现用硬联和微程序结合:
(3)用重叠寄存器窗11(4)指令用
流水和延迟转移;(5)优化设计编译系统。
2&答:
(1)若R左部变量在Pj右部变量集内,且R必要取出匕运算成果来作为操作数,则称P「'数据有关”于Pi。
(2)若Pj左部变量在R右部变量集内,且当B未取用其变量值之前,是不容许被Pj所变化,则称P「'数据反有关”于P,
(3)若Pi左部变量也是Pj右部变量,且Pj存入其算得值必要在Pi存入之后,则称Pj“数据输出有关”于%
29.答:
控制驱动控制流方式特点是:
通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递;指令执行顺序隐含于控制流中,可以显式地使用专门控制操作符来实现并行解决,指令执行顺序受限度计数器控制,即受控制令牌所支配。
30.答:
模仿与仿真重要区别在于解释用语言。
仿真是用微程序解释,其解释程序存在控制存储器中,而模仿是用机器语言程序解释,其解释程序存在主存中。
模仿灵活,可实现不同系统间软件移植,但构造差别太人时,效率、速度会急剧卞降。
仿真在速度上损失小,但不灵活,只能在差别不大系统之间使用,否则效率也会过低且难以仿真,需与模仿结合才行。
五、应用题(共30分)
平均码长=»*•!
图Huffman树
表操作码Huffman码及扩展操作码编码
指令
频度(Pi)
操作码使用Huffman编码
OP长度(Li)
运用Huffman概念扩展操作码
0P长度(Li)
11
0・35
0
1
00
2
I:
0・25
10
2
01
2
L
0.20
110
3
10
2
I.
0.10
11100
5
1100
4
Is
0.04
11101
5
1101
4
Is
0.03
11110
5
1110
4
I:
0.03
11111
5
1111
4
32•多级混洗互换网络由n级相似网络构成,每一级都包括一种全混拓扑和随后一列2"个四功能互换单元,
采用单元控制方式。
多级混洗互换网络与间接二进制n方体网络只有两点差别:
前者数据流向级号顺序
因顺序方式所需时间为4x3At+3x4At=24At,
因而加速比Sp=24At/15At=l.6
全国4月高等教诲自学考试
一、单项选取题(在每小题四个备选答案中,选出一种对的答案,并将对的答案序号填在题干括号内。
每小
题1分,共10分)
1•字串位并是指同步对一种字所有位进行解决,这(c)
A.不存在并行性E.有较高并行性C.已经开始浮现并行性D.是最高一级并行性
2.全局性有关解决不涉及(A)
A.采用顺序流动E.猜测法C.采用延迟转移D.加快短循环程序解决
3.顾客高档语言源程序中浮现读写(I/O)语句,到读写操作所有完毕,需要通过—同完毕。
(D)
A.编译系统和操作系统
EIO总线、设备控制器和设备
C.操作系统和I/O设备硬件
D.编译系统、
操作系统软件和I/O总线,
设备控制器、设备硬件等
4.不属于计算机模仿特点。
(
c)
A.用机器语言解释实现程序移植
E•灵活性人
C・提高速度
D.效率低
5.通道方式输入输出系统中,对优先级高磁盘等高速设备,适合于连接(B)
A.字节多路通道B.选取通道C.数组多路通道D.字节及数组多路通道
6.计算机系统中主存一辅存存储层次或Cache一主存存储层次惯用替代算法是(B)
A.随机算法B.近期至少使用算法C.先进后出算法D.OPT算法
7.按照M•那林对解决机并行性定义分类原则,阵列机ILLIAC—IV是(B)
A.SISDB.SIMDC.MISDD.NAMD
&数据流计算机是指(B)
A.计算机运营由数据控制E.任何一条指令只要它所需要数据可用时,即可执行
C.数据流水计算机D.单指令多数据计算机
9.设16个解决器编号分别为0,1,2,15,用PM2.0互联函数时,第13号解决机与第—号解决机相
联。
(A)
A.12B.9C.llD.5
10.流水线技术指标不涉及(A)
二、填空题(每空1分,共20分)
11•数据表达是指_机器硬件直接辨认和引用_数据类型。
12.多解决机互连普通采用四种形式为:
总线、坏形互连、_交叉开关或—多端II存储器o
13.解释是在低档机器级上用它—一串语句或指令来仿真高档机器级上一条指令或指令功能,通过_
高档机器语言程序中每条语句或指令逐条解释来实现技术。
14.就其本质而言,并行性包拾着—同步性和—并发性二重含义。
15.若一次重叠方式解释指令仍达不到—速度规定期,可用同步解释—多条指令流水办法。
16.指令有关、—访存数—有关和_通用寄存器纟有关等局部有关都是由于机器要同步解释多条指令之间浮现了对同一主存单元或寄存器规定“先写后读”。
17.典型互连网络是由许多开关单元和互连线路构成,互连通路途径选取是通过置定开关单元_工作状态
来控制,这种置定可以有—集中或分布两种控制方略。
归约机和数据流机同样,都是基于一数据流计算机模型,只是它们所采用_驱动方工一不同样。
19.1/0设备获得I/O总线后,所传送数据总量,称为_数据宽度;数据通路宽度是数据总线—物理宽
度o
20.信息在主存一辅存存储层次间传送是由_辅助软硬设备来实现;信息在Cache一主存层次间传送
贝IJ由_A辅助硬件来实现。
三、改错题(每小题2分,共10分)
每小题有三处划线,其中仅有一处有错误,请指出错误并改正。
若只指岀错误不改正只给1分。
21.多解决机中,两个程序段之间若有先写后读数据有关,则不能并行,但任何情况下可以交换串行。
ABC
(C错改为“在特殊状况下可以互换串行”)
22.设某机有32个解决器,其编号为0,1,-31,用Shuffle(Shuffle)互联函数时,第11号解决器与
AB
第26号处理器相联。
(C错改为“第13号解决器”)
C
23.中断响应就是容许其中断CPU现行程序的运行,转去对该祈求进行预解决,如保存好运算的数据结果,
AB
调出中断服务程序,准备运营。
C
(E错改为“断点及其现场”)
24.由于Cache存储器地址变换和块替代算法是全硬件实现,则Cache存储器对系统程序员是不透明的,
AB
Cache对解决机和主存间信息互换是透明的o
-C
(E错改为“透明”)
25.分布系统觉得如特性,用真实处理机代替虚拟解决机,其并行性是属于并发性。
"A-B-C
(C错改为“同步性”)
四、简答题(每小题6分,共30分)
26.简述使用多解决机目。
27.简述脉动阵列构造特点。
2&简述计算机系统构造、构成和实现三者互有关系。
29.为解决不同系统构造机器之间软件移植,普通采用何种途径?
并简述其过程。
30.简述老式控制流机与数据流机区别。
五、应用题(共30分)
31.(8分)设向量A和E各有4个元素,要在下图所示静态双功能流水线上计算向量点积A・B=£a1b1。
i=l
其中If2-3->5构成加法流水线,1-4-5构成乘法流水线。
又假设每个流水线所通过时间均为
流水线输出可直接返回输入或暂存于相应缓冲寄存器中,其延迟时河和功能切换所需时间都可忽视,
(1)求出流水线从开始流入到成呆流出这段时间实际吞吐率TP和效率qo
(2)在什么状况下,流水线效率和实际吞吐率较高?
:
二工1了巨卜二2]匚口
4^]—•
32.(10分)在采用描述符办法取操作数办法中,可以将描述符按树形联结来描述多维数组。
请画图表达用描述符描述一种3X4二维阵列状况。
33.(12分)请分析如图所示组相联地址变换工作原理?
阐明组相联映象与全相联映彖和直接映彖有何关系?
组相联映彖有哪些重要长处?
n«F:
$
m:
s
nd*s':
$
V
“个单元
组相联地址变換的一种实现方式
图中沖d为区号q为组号川为组内块号为块内地址
四■简答题本大题共亍小题,毎小题6分,共30分。
26.
(1)用多台处理机进行多任务处理,提高协同求解一个大而复杂I'可题的速度;
(2)依靠冗余的处理机及其重组来提髙系统的可靠性、适应性和可用性。
27•⑴结构简单,规整,模块化强,可扩充性好,非常适合用超大规模集成电路实现。
(2)PE间数拯通借距离短、规则,使数据流和控制流的设计、同步控制均简单规整。
(3)脉动阵列中所有PE能同时运算■具有极髙的计算井行性■町通过流水获得很髙的运
算效率和吞吐率。
输入数据能被多个处理单元重复使用,大大减轻了阵列与外界【/()通信量,
降低对系统主存和I/O系统频宽的要求。
(4)脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法密切相关,具有臬种专用性,限制「应用范围,这对VLSF是不利的。
28•结构、组成、实现三者互不相同,但又相互影响:
柑同结构(如描令系统相同)的计算机,可以因速度不同而采用不同的组成。
同样•一种组戍可有多种不同的实现。
反过来■组成也会影响结构,徴程序控制就是一个典型的例子。
通过改变控制存储器中的微程序就町改变系统的机器指令,改变结构。
如果没有组成技术的进步,结构的进展是不可能的。
正因为如此,系统结构的设计必须结合应用考虑,为软件和算法的真现握供更多更好的支持,同时考虑可能釆用和准备采用的组成技术。
组成设计上面决定丁结构,下面受限于实现技术。
然而它们是可以实现折衷权衡的。
结构、组成和实现所包含的具体内容随不同时期及不同的计算机系统有差异。
在某些系统中作为结构的内容,在另一些系统中可能是组成和实现的内容。
软件的硬化和硬件的软化都反映了这一事实。
29•为实现不同系统结构的机器之间的软件移植,就必须做到在一种机器的系统结构上实现另一种机器的扌旨令系统,即另・•种机器语;^例如,要求原在B机器上运行的应用软
件,能够移植到有不同系统结构的A机器上,根据层次结构的概念可把B机器的机器语畜看成是在A机器的机器语言级上的一个虚拟机器语■言,在A机器上用虚拟概念来实现B机器的指令系统。
30.数据流驱动的数据流机不同于传统控制驱动的控制流机。
传统控制流机是通过访问
共享存储单元让数据在各个指令之间传递,指令执行顺序陰含在控制流中,受程序计数器即控制令牌支配。
数据流机没有共孚变量的册念,不共学存储的数据。
指令执行顺序只受
指令中数据的相关性制约。
数据是以表示某一操作数或參数已准备就绪的数据令牌直接在指令之间传递。
数据流机主要研究合适的硬件组织和结构,数据流程序阳,能高效并行执行的数据流语斉以及解决目前数据流机存在的问题。
五、应用题共30分。
31,
(1)先应选择适合静态流水线工作的算法使完成向量点积A、B所用的时间最短。
本题可先连续计算a.Xb,、內xb、&X4、无X人4个乘法,然后功能切换,按((31xb,+a?
xbj)+(为汕+加xbj)经过3次加法来求得fit后的结果。
在15个4时间内流传7个结果,其实际吞吐率TP为7/(15^t),、而顺序方式所需时间为4x3At+3x4At=24At,该流水线的尸“丑加一址%。
(2)当连续流动的任务数n值较大时,流水线的效率可接近1,实际吞叶率也可接近于最大乔吐率°
000
伽)
000
(aiz)
000
000
伽)
idl一「3甲
J三元素向■.3X4二维阵列
000
(aji)一
000
伽)-
000
(ajjl
网
(ad
3X4二维阵列A3“二维幣懐‘
33.⑴图中的组相联地址变换原理是先由q在尸组中选出-组,对该组再用%+s‘进行相联査找,若在T行中査不到相符的,表示主存孩块不在Qch上中;如果査到宅相符的•则機衆中相应的S拼■上q和g就是访问Ca&e的地址。
(2)当组相联晩象中齟内的块歆大到等于°出亡的块数(即$=3)时,就成了全相联映象,而当S值小到只有-块(即无S字段)时,就变成了直接映氧因此全相联映象和直接映象只是组相联映象的两个极瑞。
(3)组相联殴象旺能鴻少块冲灵抚率•巽高°che空间利用率,又施使地址跌象机构及地址变换速度比全相联的的单且快速,此外它比全相联映象成本低而性能可接近于全相联映象,所以得到广忆的应用个
全国4月高等教诲自学考试
一、单项选取题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)
1.就使用语言角度而言,可将计算机系统当作是按功能划分(A)构成层次构造。
A.各种机器级E.各种软件级C.微程序级D.各种系统
2.根据MichaelJ.Flymi提出按指令流和数据流多倍性对计算机系统分类,阵列机ILLIAIV属于(E)
3.静态数据流计算机明显特点是(A)
A.数据令牌没加标号E.数据令牌带上标号
C.其同步由匹配部件实现D.同步由门(Latch)寄存器来实现
4.VonNenmann型计算机不具备特点是(C)
A.在程序计数器集中控制下E.以控制流方式工作
C.以数据流驱动D.指令是顺序执行
5.多解决机互连方式采用总线形式长处是(A)
A.硬件成本低且简朴E.合用于解决机机数较多场合
C.有很高潜在通信速率D.不便于变化系统硬件设立
6.在23X23Delta网络中需要2X2交叉开关模块个数为(B)
A.6B.12C.24D.64
7.设16个解决器编号分别为0,1,3,15用Cube互连函数时,第10号解决机与第(D)号解决
机相连。
A.llB.8C.14D.2
&解释指令流水线方式中,同一时间内,流水线各段只能按同一种功能连接方式工作称为(D)
A.单功能流水线E.部件级流水线C.线性流水线D.静态流水线
9.位片解决是指计算机采用(C)方式对数据进行解决。
A.字串位串E.字串位并C.字并位串D.字并位并
10.松散耦合机器之间实现互联方式是通过(C)
A.中间存储介质互相通信E.共享主存储器
C.文献或数据集合一级进行互相通信D.指令级并行互相通信
二、填空题(本大题共10小题,每空1分,共20分)
11•通用寄存器型机器对堆栈数据构造实现支持是较差,它体现为堆栈操作用_机器指令数少,
堆栈置于—存储器内,访问堆栈速度低。
12.MISD系统构造是指有11个解决单元,按_n条不同指令规定,对同一种数据流及其中间成果
进行不同解决,一种解决单元—输出作为另一种解决单元输入。
13.总线仲裁算法有:
—静态优先级算法、—固定期间片算法、动态优先级算法和先来
先服务算法。
14•从计算机系统中解决数据并行性来看,并行性级别从高到低可分为全并行、—位串字并、位
并字串、—位串字串o
15.流水线单解决机性能改进重要通过如何对指令或操作流水功能部件进行分离和—细分,以及
平衡好它们之间_频带o
16.按流水解决级别可分为_部件级、解决机级和—系统级。
17.导致流水线断流除了编译形成—目程序不能发挥流水构造作用,或存储系统供不上为持续流
动所需指令和操作数以外,还因浮现了_有关和中断。
解决重叠方式有关解决两种基本办法是—推后分析k+1和设立_有关专用通路O
19•根据机器内部对函数表达式所用存储方式不同,把归约方式提成—串归约和_图归约
两类。
20.输入输出系统中,I/O解决机方式,又可分为—通道方式和—外圉解决机方式两种。
三、改错题(本大题共5小题,每小题2分,共10分)
21.在运用Huffman算法构造Huffman树过程中,先将所研究指令按使用频度
由小到大排序,每次选取其中最大二个频度合并成一种频度做为它们两者之和新结点。
ABC
(B错,改为“最小”
)
22.若计算机系统体系构造和硬件设计使编写程序时需要理解系统构造细节,则
AB
对程序设计而言,该计算机系统有透明性。
C
(B错,改为“不需要”
)
23.在流水线系统构造中,取指分析和执行三某些是顺序进行。
(c错,改为''重叠进行”
)
24.网络拓扑构造指是互连网入端可以实现连接模式。
ABC
(B错,改为“互联网络入、出端”)
25.模m并行主存系统中,主存实际频宽,能随模m值增大而线性提高。
ABC
(B错,改为“不一定随模m”)
四、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
26•设计RISC应遵循哪些原则?
27.机群系统与老式并行解决系统相比有哪些明显长处?
2&简述指令顺序解释方式优缺陷。
29.简述统一高档语言出发点、难点和发展前景。
30.虚拟存贮器为什么必要要替代算法?
它解决什么问题?
五、综合应用题(本大题共30分)
31.(10分)设某机阶值p为6位,尾数m是48位,阶符和数符不在其内,当尾数分别以2为基时,在非负阶、正尾数、规格化数状况下,求出其最人阶、阶个数,最小尾数值、最人尾数值,可表达最小数和最大数及可表达规格化数总个数。
32.(8分)顺序方式和重叠方式各自定义和特点是什么?
重叠方式如何解决流水线有关解决。
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- 计算机系统 结构 自考 答案 02325 历年试题