数据结构考试复习提要及习题全.docx
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数据结构考试复习提要及习题全
第1章复习提要及习题
【复习提要】
1、冯.诺依曼对计算机研究的贡献与影响。
2、计算机系统的组成及各部件功能。
3、计算机体系结构的定义,层次性,与计算机组成、计算机实现的关系。
4、计算机硬件与软件逻辑功能的等价性。
5、计算机的性能指标。
6、加快计算机性能指标的原则。
【复习提要】
一、选择题
1.计算机按“存储程序,逐条执行”方式进行工作,这一方案是由(B)提出。
A.图灵B.冯.诺依曼C.杨振宁D.康托尔
2.下列观点不是冯.诺依曼提出的是(C)
A.程序和信息采用二进制存储B.存储程序,逐条执行
C.问题的可计算性D.计算机由运算器、控制器等五大部件组成
3.CPU不包括(D)
A.运算器B.总线C.寄存器D.存储器
4.下列说法正确的是(A)
A.控制器由指令控制部件、地址形成部件、定时部件及微操作部件等组成。
B.PC寄存器称为程序计数器,存放当前执行的指令。
下一条指令的地址
C.IR为指令寄存器,其功能是译码产生相应的控制信号。
保存当前正在执行的指令
D.微操作就是计算机执行一条指令所完成的操作。
计算机各部件在一个节拍能完成的基本操作
5.计算机体系结构是指(C)
A.计算机系统的逻辑实现。
B.计算机组成的物理实现
C.程序员所看到的计算机属性,即概念性结构和功能特性。
D.计算机的基本构成和工作原理。
6.“如何实现计算机系统结构所体现的属性”是(B)探讨的范围。
A.计算机体系结构B.计算机组成C.计算机实现D.计算机原理
7.经典意义上的计算机体系结构是指(A)看到的计算机属性。
A.机器语言程序员B.C语言程序员C.高级程序设计员D.普通人员
二、填空题
1.冯氏计算机的工作原理是“存储程序,然后逐条执行”。
2.计算机系统由硬件系统和软件系统构成。
3.计算机硬件系统包括:
控制器、运算器、存储器、输入输出设备和输入设备。
4.运算器能完成的运算有算术运算和逻辑运算。
5.计算机的主要性能指标有机器字长、存储容量和运算速度。
6.改进计算机性能指标的基本原则有大概率事件优先原则、程序局部性原理和Amdahl定律。
7.计算机实现是指计算机组成的物理实现。
三、简答题
1、如何理解软硬件之间的等效性?
计算机系统的功能由硬件或软件实现,在逻辑功能上是等价的。
换言之,用硬件实现的功能,在原理上可以用软件来实现;同样,用软件实现的功能,在原理上也可以由硬件来完成。
2、如何理解计算机体系结构的层次性,经典意义上的计算机体系结构涉及那些内容?
经典意义上的计算机体系结构包括:
数据表示、寻址规则、寄存器定义、指令集、中断系统、机器工作状态定义和切换、存储系统、信息保护、I/O结构等。
3、如何理解程序局部性原理?
P12
程序局部性原理包括时间局部性和空间局部性。
时间局部性是指计算机访问过的程序在不久的将来有可能又可能再次被访问;空间局部性是指计算机访问的地址空间往往是局限在一块地址连续的区域内
第2章复习提要与习题
【复习提要】
1、定点符号数的表示
2、浮点数的表示
3、计算机的指令格式
4、常见寻址方式及原理
5、指令格式设计方式
6、复杂指令计算机与精简指令计算机
【复习提要】
一、选择题
1、指令MOVAX,(BX)中,源操作数的寻址方式为(C)
A.立即寻址B.直接寻址C.间接寻址D.变址寻址
2.指令,MOVAX,(BX)中,源操作数在(B)
A.寄存器B.内存单元C.立即数D.Cache
3.
二、填空题
1.数据在计算机中的表示可分为定点表示和浮点表示。
2.向量具有三种属性,它们是:
起始地址、向量长度和向量间距。
3.计算机指令由操作码和操作数组成,其中前者指明计算机将要执行的任务,后者是要处理对象的来源。
4.长度为计算机字长一半的指令称为半字长指令。
5.按CPU内部存储单元类型分类,计算机指令集合结构可分为堆栈型指令结构、累加器型指令结构和通用寄存器型指令集结构。
通用寄存器型机器可分为寄存器—寄存器型、寄存器—存储器型和存储器-存储器型。
6.所谓的寻址技术是指从形式地址产生有效地址的方法。
7.指令MOV(AX),2000H的源操作数和目的操作数的寻址方式分别是立即数寻址、寄存器间接寻址。
三、简答题
1、精简指令计算机系统和复杂指令计算机系统有什么区别?
P47——P49
与CISC结构比较,RISC结构的主要优点有:
1、充分利用了VLSI芯片的面积
2、提高了机器的运算速度
3、易于设计,实现成本降低,提高了可靠性
4、对高级语言的支持
第3章复习提要及习题
【复习提要】
1、数值与数值转换
2、数的机器表示:
原码、反码、补码和移码
3、补码加减法运算电路及运算
4、一位补码乘法运算
5、补码浮点数的加法运算
6、控制器的实现原理
7、流水线的基本思想和特点
8、流水线的相关性与解决方式。
【复习提要】
一、选择题
1.100010001.01与下列(C)等价。
A.237.25B.111.1HC.111.4D.273.4H
2.下列不是机内码的是(D)
A.原码B.补码C.移码D.二进位码
3.-3的补码是(D)
A.7CHB.83HC.0FCHD。
0FDH
4.下列用来存放当前正在执行的指令的是(D)
A.MARB.MDRC.PCD.IR
5.下列流水线中,”堵塞”与”断流”并存的是(D)
6.关于流水线相关性,下列说法正确的是(A)
.A..流水线相关主要分为结构性相关、数据相关和控制相关。
B.为解决数据相关,通常可以通过把的指令cache和数据cache分离的方式得以解决。
C.控制相关可进一步分为写后读相关、写后写相关和读后写相关。
D.产生结构相关的原因是PC寄存器冲突。
二、填空题
1.数据在计算机内部的表示称为机器数,有符号数在计算机通常用补码表示。
2.-27的补码是E5H,移码是65H。
3.微指令P:
A←A∨B表示逻辑或微操作,P=1时,A、B两个寄存器对应位实现逻辑或微操作,结果送A寄存器。
4.为提高浮点数的精度,通常需要对浮点数进行规格化。
5.浮点数加法运算的步骤通常为:
判零、对阶、求和、规格化和舍入。
6.在异步控制方式中,部件之间通信协调通过咨询应答。
7.在同步时钟控制系统中,部件之间的控制与通信是在相同的时钟周期控制下完成。
8.控制器中的各部件必须能相互协调,控制器对这些器件之间的协调可采用同步
和异步方式。
9.控制器对指令译码产生控制时序信号的方式有组合电路控制方式和微程序控制方式。
10.流水线相关主要分为结构相关、数据相关和控制相关。
三、简答题
1.下图为什么电路?
试叙述其工作原理。
此电路为补码加减法运算电路,电路有一个半加器,若干个全加器和若干个异或门组成,M为加减法控制器,当M=0是【B】补与0异或仍为【B】补所以电路执行【A】补+【B】补=【A+B】补为加法运算器;当M=1时,【B】补与1异或得【-B】补,电路执行【A】补+【-B】补=【A-B】补,为减法运算器
2.CPU有那些功能?
试画出其结构图并进行说明。
3.什么是流水线相关?
流水线相关的种类及其主要处理方法有哪些?
流水线技术可以提高处理的效率,但这也有可以避免
种类:
结构相关、数据相关、控制相关
处理方法:
结构相关——采用流水化功能单元的方法或资源重复的方法
数据相关——采用定向(旁路或短路)的简单技术来解决
控制相关——“冻结”(freeze)或“排空”(flush)流水线方法
四、计算题
1、已知X=-44,Y=-53,求[X+Y]补和[X-Y]补
2、已知X=0.625,Y=-0.5625,用双符号位法求[X+Y]补并判断有无溢出。
3、已知[X]补=0.1101,[Y]补=1.0101,按一位补码乘法运算方式计算(X×Y)补的值。
(写出计算过程)
4、已知X=201×0.1101,Y=211×(-0.1010),求X+Y的值。
(其中阶码为4位二进制真值,包含阶符;尾数为7位二进制真值,包含尾符)
第4复习提要及习题
【复习提要】
1.存储器的分类与特点。
2.存储器的层次性结构及其实现原理。
3.cache的结构与工作原理
4.cache的置换算法与地址映像规则。
5.cache的数据一致性问题
6.cache的效率分析
7.主存的结构及功能
8.内存的扩展技术。
9.虚拟存储器的目的与原理。
【复习提要】
一、选择题
1.下列说法中,不正确的是(C)
A.按存储介质,存储器可分为半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器和光盘存储器。
B.按访问方式,存储器可分为随机存储器、只读存储器和顺序存储器。
C.所有的半导体存储器都属于易失性存储器。
D.RAM可分为静态RAM和动态RAM,其中动态RAM需要定期刷新。
2.关于存储系统的层次结构说法正确的是(B)
A.层次性结构主要指“寄存器—主存”和“主存—辅助存储器”两级结构。
B.Cache的引入是为了加快CPU对存储器的访问速度。
C.虚拟存储器的主要目的是加快提高系统吞吐量。
D.可以直接建立“cache—辅助存储器”的层次关系。
3.已知一存储系统提供34根地址线,如果按字节编址,则该存储系统的最大存储容量可为(D)
A.34MBB.34GBC.4GB.D.16GB
4.有一容量为1MB容量的存储器,字长为32位,如果按半字进行编址,则地址寄存器、数据寄存器各为多少位?
(C)
A.20,8B.16,16C.19,16D.18,32
5.要构造一个容量为16K×32位的存储器,可如下选择芯片(B)。
A.8片4K×4B.32片16K×1C.4片4K×8D.56片1K×4
二、填空题
1.在存储系统中,离运算器最近的是寄存器。
2.引入Cache的目的是加快CUP对存储器的访问速度,Cache引入的直指导理论是程序局部性原理,引入虚拟存储器的目的是扩大存储空间。
3.Cache的映像规则有直接映像、全相联映像和组相联映像。
4.存储容量的扩展方式有位扩展、字扩展和字位扩展。
5.存储芯片的译码方式有线选法、全译码和局部译码。
三、简答题
1.简述Cache的原理。
当CPU访问数据时,先在Cache中查找数据,如果找到(命中),则直接访问数据;如果找不到,则到主存储器中去查找,并根据一定的置换算法将数据读到cache中,然后在访问数据,被调入的数据继续保存在cache中,等待下一依次访问,(对于写操作,必须保证cache一致性)。
2.Cache置换主要有那些算法?
试述各算法的置换原理。
1、随机置换——为了均匀使用一组中的各块,这种方法随机的选择被替换的块
2、先进先出置换——选择最早调入的块作为被替换的块
3、最近最久未使用优先置换——选择最久没有被访问过的块作为被替换的块
四、计算题
1.已知CPU访问存储器的周期为20ns,访问Cache的周期为5ns,系统采用LRU置换算法,其中Cache页面数n=5,现有如下页面地址流:
2,1,3,1,4,2,5,3,2,1,2,3,4,1,5计算cache的命中率和性能比。
五、应用题
1、设CPU提供16位地址线,8位数据线,
(低电平有效)为访问控制信号,
为读/写控制信号,现有可选ROM芯片:
2K×8Bit、4K×4bit、8K×8bit;RAM芯片1K×4Bit、2K×8bit、4K×8bit和74138(3-6译码器),要求设计一存储系统,使系统程序区占用低4K地址空间,用户程序区占用4096--16383地址范围。
(1)试指出系统应选择的芯片类型及数量。
解:
根据题意,系统要求构造一个16KB的存储系统,其中,ROM为4KB,占用低地址,RAM为12KB,占用高地址。
如果选用2K×8Bit的ROM,则需要2片,片内地址为11根;
如果选用4K×4Bit的ROM,则需要2片,片内地址为12根;
8K×8bit的ROM不符合要求,不能使用。
如果选用1K×4Bit的RAM,则需要24片,片内地址为10根;
如果选用2K×8Bit的RAM,则需要6片,片内地址为11根;
如果选用4K×8bit的RAM,则需要3片,片内地址为12根;
由此,可有两种选择方案:
(1)选用2片2K×8Bit的ROM和6片2K×8Bit的RAM。
(2)选用2片4K×4Bit的ROM和3片4K×8bit的RAM。
(2)画出系统的逻辑连线图。
现选用方案
(2),其连接电路如下
第5章复习提要及习题
【复习提要】
10.标量处理机与向量处理机对向量数据醋栗的区别
11.。
向量处理的方式及特点。
12.
【复习提要】
一、选择题
1.下列说法正确的是(C)
.A.专门处理向量数据的处理机称为向量处理机.
B.标量处理机不能处理向量数据.
C.向量处理机中,CPU数据带宽统称为存储带宽的1/3
D.要处理向量数据,向量处理机必须设置向量寄存器。
二、填空题
1.向量处理的方法有横向处理方式、纵向处理方式和纵横处理方式。
第7章复习提要及习题
【复习提要】
13.并行性的定义
14.并行计算的实现方法
15.并行处理机的结构类型
【复习提要】
一、选择题
1.下列说法正确的是(D)。
A.并行性分同时性并行和并发性并行,其中并发性并行要求采用重复资源结构。
B.在并发实现技术中,分时系统属于时间重叠型;分布式系统属于资源重复型。
C.向量处理机也属于并行处理,它采用资源重复技术得以实现。
D.多处理机和机群技术多属于资源重复型的并行处理系统。
二、填空题
1.并行技术有资源重复、时间重复和资源共享三种实现方式。
2.并行处理机可分为分布存储器并行处理机和共享存储并行处理机两种基本结构。
3.并行处理机主要用于高速向量和矩阵运算。
三、简答题
1.向量处理机与并行处理机有什么区别?
并行处理机依靠的并行措施主要是资源重复,而不像向量机是时间的重叠
并行处理机使用的多处理单元通过互联网络连接在一起
第8章复习提要及习题
【复习提要】
16.
【复习提要】
一、选择题
1.下列属于时间重叠型并行性的是(A)
E.向量处理机B.并行处理机C.多处理机系统D.机群系统
2.按富林克兰分类法,下列属于SIMD的是(B)
A.向量处理机B.并行处理机C.多处理机系统D.机群系统
3.下列资源重复建立在CPU级别上的是(C)
A.向量处理机B.并行处理机C.多处理机系统D.机群系统
二、填空题
1.按系统的耦合紧密程度,机群系统属于松散耦合型多处理系统。
SMP系统为对称型多处理系统。
2.解决并行处理机中的Cache一致性问题可采用的方法有:
一、监听高速缓存一致性协议,二、基于目录的协议。
第9章复习提要及习题
【复习提要】
1、接口电路引入的原因。
2、接口电路的作用。
3、输入输出系统的特点。
4、基本输入输出方式的原理与特点。
5、中断系统的构成,中断系统的工作原理,工作响应过程。
6、直接存储存取(DM)方式的原理、过程与特点。
7、通道处理机的工作原理、类型及工作方式。
8、输入输出处理机的原理与特点
9、总线的作用、分类。
【复习提要】
一、选择题
1、以下不是引入接口电路原因的是(D)
A.CPU与外设速度不匹配B.负载不匹配
C.数据格式与电平逻辑不匹配D.设备类型不匹配
2、为使CPU与外设速度匹配,通常接口电路要设置(B)
A.频率加速器B.暂存缓冲区C.功率放大部件D.A/D转换部件
3、下列输入输出方式中,CPU效率最低的是(A)
A.查询方式B.中断方式C.DMA方式D.通道方式
4.下列输入输出方式中,CPU不参与数据传输的是(D)
A.直接方式B.查询方式C.中断方式D.DMA方式
5.输入输出方式中,CPU运行与外设到存储器之间数据传输可并发执行(D)
A.查询方式B.中断方式C.DMA方式D.通道方式
7.下面是输入输出处理机具有的特性或功能的是(C)
A.数据格式转换和数据校验由CPU完成。
B.具有文件管理功能。
C.接受来自CPU的程序,并由CPU激活。
D.对自身处理自身的故障。
二、填空题
1.解决CPU与外设之间的速度匹配的有效办法是在接口上设置端口寄存器。
2.输入输出系统具有:
异步性、实时性和设备无关的特点。
3.基本的输入输出方式有直接输入输出方式、查询方式、中断方式和DMA方式。
4.中断源的识别方法有软件查询法和硬件菊花链法。
5.利用DAM方式传输数据时,总线控制权由DMA控制,数据传输完毕后,总线控制权交还CPU。
6.通道可分为:
字节多路通道、选择通道和数组多路通道。
7.总线按位置级别可分为:
内部总线、系统总线和外部总线。
按传输的数据类型可分为:
数据总线、地址总线和控制总线。
8.总线的连接方式有:
单总线结构、双总线结构和三总线方式。
9.屏蔽中断的方法有:
设置中断屏蔽标志位和改变处理机优先两种方法.
三、简答题
1、主机与外设之间的连接为什么要设置借口电路?
为解1、速度不匹配2、时序不匹配3、信息格式不匹配4、信息类型与电平不匹配这四种问题,实现主机与外设之间的通信,必须使用接口设备
2、接口电路的功能是什么?
即I/O接口电路的功能
1、为计算机提供输入输出通道
2、缓冲、暂存信息、,协调主机与外设之间的数据传送
3、实现主机与外设的信息匹配
3、计算机与外设的数据交换有哪些方式?
各自的工作原理和特点是什么?
方式:
直接方式、查询方式、中断方式、DMA通道方式、输入输出处理方式
原理及特点:
直接方式——在需要进行输入输出操作时,直接(无条件)用输入输出指令进行输入输出操作。
查询方式——在需要进行输入输出操作前,先从特定端口中读取数据信息,了解外围设备转台信息(这一过程称为检测),在条件具备时才通过执行输入输出指令进行输入输出操作,检测过程往往是循环进行的。
特点:
电路简单;CPU以独占方式工作,利用率低
中断方式——系统使用中断控制器件。
当外部设备已经准备就绪或系统需要进行I/O时,由中断控制器向系统提出请求,系统根据情况响应,暂时停止当前任务,转二执行输入输出请求,待I/O结束,再继续原来的工作。
特点:
电路复杂;CPU以被动形式响应,利用率高
DMA通道方式——系统设置专门的输入输出硬件器件,负责I/O工作,系统需要进行I/O时,DMAC向CPU提出中断请求,CPU响应后,把系统总线控制全交给DMAC,(此时CPU不能工作),DMAC拿到BUS控制权后,利用总线进行高速的数据传输,直到数据传输完毕才把BUS控制权交换CPU(CPU才开始工作)。
特点:
电路复杂;
CPU不参与数据传输,数据传输速度快,适合大批量数据传输。
输入输出处理方式——系统设置有能够独立工作输入输出处理机,在系统启动时,由CPU激活输入输出处理机,之后输入输出处理机便可以独立的进行I/O工作,不再需要CPU的支持与控制。
特点:
电路复杂;
CPU不参与数据传输,输入输出处理机能独立完成工作,CPU与输入输出处理机可并行处理任务,系统吞吐量大。
4、中断系统由哪些部分组成?
A中断源B中断控制器C中断向量表D中断服务子程序
5、中断方式的工作原理如何?
有什么特点?
6、简述中断响应的过程。
接受中断请求信号
计算中断类型号
判断中断优先级和中断控制允许位
计算中断服务程序地址
保留现场
执行中断服务子程序
恢复现场
返回主程序
7、屏蔽中断有什么作用?
(1)改变中断源的中断服务顺序。
(2)决定设备是否采用中断方式工作。
(3)在多处理机系统中,不对外围设备的服务分配到不同处理机中。
8、DMA方式的工作原理如何?
有什么特点?
系统需要进行I/O时,DMAC向CPU提出中断请求,CPU响应后,把系统总线控制全交给DMAC,(此时CPU不能工作),DMAC拿到BUS控制权后,利用总线进行高速的数据传输,直到数据传输完毕才把BUS控制权交换CPU(CPU才开始工作)。
9、通道处理机由哪些类型?
如何传输数据?
字节多路通道:
以字节传输为时间片单位的分时复用多路通道。
使用于低速的外设数据传输。
选择通道:
按一定顺序进行串行化数据传输的通道,使用于高速数据传输。
数组多路通道:
是字节多路通道与选择通道的组合,将待传输的n个字节分成若干个组,每个组k个字节,按字节多路通道方式进行传输,每次查k个字节。
第6章复习提要及习题
【复习提要】
17.互联网络的作用
18.互联网络的表示方法。
19.互联网络的结构
20.互联网络的寻径方式
21.虚拟通道与死锁
【复习提要】
一、选择题
1.下列说法正确的是(B)。
F.计算机体系结构中的“互联网络”就是今天是说的internet。
G.互联网络是有开关器件按一定拓扑结构和控制方式连接而成的网络,用于连接计算机系统内部各功能部件,实现数据与信息交换。
H.已经有互联函数,则当k=2时,端口3与端口7互联。
I.已经有互联函数,则当k=2时,端口3与端口7互联。
2.下列说法不正确的是(D)。
A.总线型、星型网络既属于静态网络也属于给予公共介质的网络。
B.环型网络在拓扑上是一种静态网络,其介质访问控制采用令牌传递方式。
C.多级互联网络与点阵交加开关网络可通过开关器件改变网络的拓扑结构,寻址方式上属于电路交换方式。
D.网络中的死锁是因为用户竞争通信线路而引起的,因此,解决的方案是增加物理通信线路。
二、填空题
1.互联网络可有互联函数表示法、输入输出对应法和图形三中表示方法。
2、网络中虚拟通道的数量与网络通信结点的缓冲区的大小有关。
3.会议模式是一种多对多的通信模式,广播模式是一种一对全体的通信模式。
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