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系统结构
全国2011年7月自学考试计算机系统结构试题
课程代码:
02325
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1.在计算机系统结构设计中,提高硬件功能实现的比例可()
A.提高硬件利用率B.提高系统的运行速度
C.减少需要的存储器容量D.提高系统的性能价格比
2.当浮点数尾数的基rm=8,尾数长度m=6时,可表示的规格化最小正尾数的值是()
A.1/64B.0.125
C.0.25D.0.5
3.RISC采用重叠寄存器窗口技术,可以减少()
A.绝大多数指令的执行时间B.目标程序的指令条数
C.程序调用引起的访存次数D.CPU访存的访问周期
4.通道程序执行结束时引起的中断是()
A.I/O中断B.访管中断
C.程序性中断D.外部中断
5.主存故障引起的中断是()
A.I/O中断B.程序性中断
C.机器校验中断D.外部中断
6.与全相联映象相比,组相联映象的优点是()
A.成本低B.块冲突概率低
C.命中率高D.主存利用率高
7.静态流水线是指()
A.功能不能改变的流水线
B.各段之间的连接是固定不变的流水线
C.可同时执行多种功能的流水线
D.同时只能完成一种功能的多功能流水线
8.BSP计算机属于()
A.SISD计算机B.SIMD计算机
C.MISD计算机D.MIMD计算机
9.下列关于任务粒度的描述,正确的是()
A.任务粒度的大小,会显著影响多处理机的性能和效率
B.任务粒度小,并行度高,则性能和效率高
C.任务粒度大,辅助开销小,则性能和效率高
D.任务粒度与计算机系统的应用无关
10.下列关于归约机的描述,错误的是()
A.归约机不是VonNeumann型计算机
B.归约机是以函数式语言为机器语言的计算机
C.归约机采用需求驱动,执行的操作序列取决于对数据的需求
D.归约机采用数据驱动,执行的操作序列取决于输入数据的可用性
二、填空题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均不得分。
11.提高计算机系统并行性的主要技术途径有_______________、_______________和资源共享。
12.寻址方式的三种面向分别是面向寄存器寻址、面向____________寻址和面向__________寻址。
13.在可表示浮点数的正数区间,规格化浮点数的最小正数值由尾数的_______________与阶码的_______________组合而成。
14.在中断输入输出方式中,由_______________执行_______________程序来完成输入输出工作。
15.若某子通道连接的外设台数为p,外设i的数据传输速率为fi,则,字节多路通道子通道的实际流量fbyte·j=____________,选择通道子通道的实际流量fselect·j=_____________。
16.页式虚拟存储器中,影响命中率的主要因素有:
访问页地址流,_______________和分配给该程序的_______________。
17.解决重叠和流水中操作数相关的两种基本方法是_____________法和_____________法。
18.阵列处理机提高速度主要是靠增大_______________数,而向量流水处理机提高速度主要是靠缩短_______________。
19.多处理机机间互连一般采用总线形式、环形互连形式、_______________形式、形式和开关枢纽结构形式。
20.根据机器内部对函数表达式所用存储方式的不同,可将归约机的归约方式分成________和________两类。
三、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
21.简述模拟和仿真的定义,并说明两者的主要区别。
22.简述RISC的优缺点。
23.简述字节多路通道、选择通道和数组多路通道的数据传送方式。
24.设指令由取指、分析、执行和存结果四个子部件组成,每个子部件经过时间均为Δt,连续执行4条指令。
请画出在度m为3的超长指令字处理机上工作的时空图。
25.画出具有分布式存储器的阵列处理机的基本构形。
四、简单应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
26.有一个4段流水线(如题26图所示。
)
题26图
其中,段S1和段S3的执行时间均为200ns,段S2和段S4的执行时间均为100ns。
(1)画出连续处理4个数据的处理过程的时空图;
(2)求出流水线连续处理4个数据的实际吞吐率和效率。
27.在多处理机上,给定表达式为:
E=a+b(c+def+g)+h,利用减少树高来尽可能加快运算速度,要求
(1)画出在3台处理机上并行运算的树形流程图。
(2)当处理机数P=3时,确定运算级数Tp,单处理机级数T1,加速比Sp和效率Ep的值。
五、综合应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
28.在一个采用组相联映象的Cache存储器中,主存由0~7共8块组成,Cache分为2组,每组2块,每块大小为16个存储字。
在某个程序执行时,访存的主存块地址流为:
6,2,4,1,4,6,3,0,4,5,7,3。
(1)写出主存块地址和Cache块地址的格式,并指出各字段的长度。
(2)采用LRU替换算法,说明该程序访存对Cache的块位置的使用情况,并计算Cache命中率。
29.在编号分别为0,1,2,…,E,F的16个处理器之间,要求同时按下列配对通信:
(B.1),(8,2),(7,D),(6,C),(E,4),(A.0),(9,3),(5,F)。
(1)写出实现该要求的互连网络的互连函数;
(2)选择一种实现该要求的多级网络,并说明控制方式和控制信号。
全国2011年4月自学考试计算机系统结构试题
课程代码:
02325
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1.下列属于计算机系统结构研究范畴的是()
A.指令系统的确定B.可靠性技术
C.数据通路宽度D.乘法器的物理实现
2.对机器语言程序员透明的是()
A.中断字寄存器B.条件码寄存器
C.通用寄存器D.乘法器
3.按弗林(Flynn)提出的计算机系统分类方法,阵列处理机属于()
A.SISDB.SIMD
C.MISDD.MIMD
4.下列四种浮点数尾数下溢处理方法中,平均误差可以调节的是()
A.截断法B.舍入法
C.恒置“1”法D.查表舍入法
5.非专用总线的总线控制方式采用集中式定时查询方式,若部件的数量N=8,则需要的控制线线数是()
A.3B.4
C.5D.8
6.计算机系统中采用Cache存储器的主要目的是()
A.增大容量B.提高速度
C.降低价格D.既提高速度又降低价格
7.下列关于阵列处理机与流水线处理机特点的描述,不正确的是()
A.阵列处理机利用并行性中的同时性,而流水线处理机利用的是时间重叠
B.阵列处理机提高速度主要靠缩短时钟周期,流水线处理机主要靠增大处理单元数
C.阵列处理机使用互连网络来确定处理单元间的连接,而流水线处理机则不是
D.与流水线处理机不同,阵列处理机的结构是和所采用的并行算法紧密联系的
8.编号为0、1、2、……、15的16个处理器,用单级互连网络互连,用Cubeo互连函数时,与第9号处理器相连的处理器编号是()
A.8B.10
C.11D.12
9.编号为0、1、2、……、15的16个处理器,用单级互连网络互连,用Shuffle互连函数时,与第7号处理器相连的处理器编号是()
A.10B.12
C.14D.15
10.阵列处理机主要实现()
A.程序段的并行B.主存操作的并行
C.作业、任务间并行D.操作级并行
二、填空题(本大题共20空,每空1分,共20分)
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均不得分。
11.用____________解释实现软件移植的方法称为模拟;用_______________直接解释另一
种机器指令系统的方法称为仿真。
12.引入数据表示的原则,一看系统的效率是否提高,即是否减少了实现时间和____________,其次看其____________和利用率是否高。
13.主存物理地址是程序在主存中的实际地址,_____________是程序员编程用的地址。
14.开发并行性的途径有____________、____________和资源共享等。
15.阵列处理机根据存储器的组成方式不同分为_______________存储器的阵列处理机构形和____________存储器的阵列处理机构形。
16.通过控制机构同时解释两条、多条机器指令可以加快机器语言程序的解释。
其中_____________和____________是常用的指令解释方式。
17.超标量处理机利用资源重复实现并行处理,超流水线处理则着重开发________________的并行性。
18.非专用总线的集中式总线控制方式有____________、定时查询和____________三种不同方式。
19.根据所用的存储映象算法,虚拟存储器管理方式主要有____________页式和_____________三种。
20.多处理机的操作系统有____________、______________和浮动型三类。
21.从语义上讲,数据流是基于____________和____________的一种计算模型。
三、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
22.简述寻址方式在指令中的两种指明方式,并说明它们的优缺点。
23.简述RISC的优缺点。
24.简述全排列网络的含义及实现全排列网络的两种方式。
25.简述对中断进行分级的原因以及分级方法。
26.简述机群系统与传统的并行处理系统相比所具有的优点。
四、简单应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
27.若指令的解释分取指、分析与执行3个阶段,每阶段的时间相应为t取指、t分析、t执行。
分别写出采用以下解释方式,执行完100条指令所需时间的一般关系式;并计算当t取指=5、
t分析=3、t执行=2时的具体结果。
(1)顺序方式;
(2)仅“执行k”,“分析k+1”,“取指k+2”重叠;
(3)仅“执行k”与“取指k+1”重叠。
28.用霍纳法则给定的表达式如下:
E=a(b+c(d+ef))+g
利用减少树高的办法加速运算,要求:
(1)画出树形流程图;
(2)计算运算级数TP,处理机机数P、加速比SP和效率EP的值。
五、综合应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
29.某字节多路通道连接5台外设,数据传送速率分别如下表所示:
设备号
1
2
3
4
5
传送速率(MB/s)
0.1
0.2
0.04
0.05
0.01
(1)计算所有设备都工作时的通道实际最大流量;
(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,同时让传送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。
30.若主存有4个页,每页256个字,现有一个2008个字的程序,其访问虚存的地址流为40、80、534、580、180、800、2000、300、320、1560、1600,现采用FIFO算法进行页面替换。
(1)请按访存的各个时刻,画出页面替换过程模拟图并标出命中情况;
(2)计算主存的命中率H。
全国2010年7月自学考试计算机系统结构试题
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1.指令系统的确定属于()
A.计算机系统结构B.计算机组成
C.计算机实现D.计算机应用
2.对系统程序员不透明的是()
A.系列机各档不同的数据通路宽度B.Cache存储器
C.程序状态字D.指令缓冲寄存器
3.按弗林(Flynn)提出的计算机系统分类方法,多处理机属于()
A.SISDB.SIMD
C.MISDD.MIMD
4.在多数机器中,浮点数的阶码采用的进制是()
A.二进制B.八进制
C.十进制D.十六进制
5.非专用总线的总线控制方式采用集中式独立请求方式,则每增加一个部件需增加的控制线数量是()
A.1B.2
C.4D.8
6.以下替换算法中,不属于堆栈型替换算法的是()
A.先进先出算法B.近期最少使用算法
C.近期最久未用过算法D.优化替换算法
7.指令间“一次重叠”是指()
A.任何时候只是“取指k+1”与“分析k”重叠
B.任何时候只是“分析k+1”与“执行k”重叠
C.“取指k+2”、“分析k+1”与“执行k”重叠
D.若“分析k+1”比“执行k”提前结束,则“执行k+1”可与“执行k”重叠
8.多处理机主要实现()
A.指令级并行B.操作级并行
C.主存操作的并行D.作业、任务间并行
9.编号为0、1、2、…、15的16个处理器,用单级互连网络互连,用Shuffle互连函数时,与第5号处理器相连的处理器编号是()
A.8B.9
C.10D.11
10.在智能机中,必不可少的组成部分不包括()
A.知识库机B.通道处理机
C.推理机D.智能接口处理机
二、填空题(本大题共11小题,每空1分,共20分)
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均不得分。
11.用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为_________;用微程序直接解释另一种机器指令系统实现软件移植的方法称为_____________。
12.引入数据表示的原则,一是看系统实现软件移植的效率是否提高,即是否减少了_______和存储空间,其次是看其通用性和____________是否高。
13.逻辑地址是程序员编程用的地址,主存______________是程序在主存中的实际地址。
14.指令格式优化指的是如何用最短的位数来表示指令的_____________和______________,使程序中指令的平均字长最短。
15.以IBM370系统为例,中断一般可以分成__________、访管中断、程序性中断、外部中断、______________、重新启动中断几类。
16.输入输出系统有3种方式,即程序控制I/O、_______________和______________方式。
17.向量的流水处理方式有横向(水平)处理、______________和_______________。
18.存储器的速度可用访问时间、_____________和频宽描述。
19.流水线按处理的级别可以分为部件级、________________和_______________。
20.与流水线处理机相比,阵列处理机利用的是____________,而不是时间重叠;利用并行性中的___________,而不是并发性。
21.归约机和数据流机都是基于数据流的计算模型,只是采用的驱动方式不同,数据流机是
采用____________,归约机则是__________。
三、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
22.简述堆栈机器(堆栈数据表示)的特点。
23.简述虚拟存储管理方式中段式存储管理的优缺点。
24.简述流水线瓶颈子过程的概念。
假设有一个3段的指令流水线如题24图所示,画图说明消除流水线瓶颈子过程的两种方法。
25.简述多处理机的操作系统中主从型操作系统的优缺点和适用场合。
26.简述超标量处理机的工作方式和特点。
四、简单应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
27.浮点数系统使用的阶基rp=2,阶值位数p=3,尾数基值rm=8,以rm为基的尾数位数m′=2,计算在非负阶、正尾数、规格化情况下的最小尾数值、最大尾数值、最大阶值、可表示数的最小值和最大值及可表示的数的个数。
28.编号为0~7的8个处理器,采用单级立方体互连网络互连,
(1)写出所有各种单级立方体互连函数的表达式;
(2)计算与5号处理器直接相连的处理器。
五、综合应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
29.设中断级屏蔽位“1”对应于开放,“0”对应于屏蔽,各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如题29表所示:
题29表
中断处理程序级别
中断级屏蔽位
1级
2级
3级
4级
第1级
0
0
0
0
第2级
1
0
1
0
第3级
1
0
0
0
第4级
1
1
1
0
(1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时,其中断处理次序是什么?
(2)如果所有的中断处理都各需5个单位时间,中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。
当机器正在运行用户程序时,同时发生第2、3级中断请求,经过3个单位时间,又同时发生第l、4级中断请求,请画出程序运行过程示意图。
30.某虚拟存储器共有6个页面,每页为512个字,实际主存为4个页,采用页表法进行地址映象,映象表的内容如题30—l表所示。
题30—1表
实页号
装入位
2
1
1
1
3
0
1
0
0
1
3
1
(1)列出会发生页面失效的全部虚页号;
(2)按题30一2表第一列的虚地址计算、填写表中其它各项内容。
题30—2表
虚地址
虚页号页内位移
装入位
实页号页内位移
实地址
100
1600
600
1024
2600
2048
全国2010年4月自学考试计算机系统结构试题
课程代码:
02325
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1.在计算机系统结构设计中,提高软件功能实现的比例可()
A.提高解题速度B.减少需要的存储器容量
C.提高系统的灵活性D.提高系统的性能价格比
2.浮点数表示的尾数的基rm=16,尾数长度p=8,可表示的规格化最大正尾数的值是()
A.1/256B.1/2
C.15/16D.255/256
3.下列数据存储空间为隐含寻址方式的是()
A.CPU中的通用寄存器B.主存储器
C.I/O接口中的寄存器D.堆栈
4.当计算机系统执行通道程序完成输入输出工作时,执行通道程序的是()
A.CPUB.通道
C.CPU和通道D.指定的外设
5.下列有关中断的叙述正确的是()
A.中断响应的次序是由硬件决定的B.中断处理的次序是由硬件决定的
C.中断处理的次序是不可改的D.中断响应的次序是可灵活改变的
6.与虚拟存储器的等效访问速度无关的是()
A.访存页地址流B.页面替换算法
C.主存的容量D.辅存的容量
7.非线性流水线的特征是()
A.一次运算中使用流水线中的多个功能段
B.一次运算中多次使用流水线中的某些功能段
C.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同
D.流水线的各功能段在不同的运算中可以有不同的连接
8.属于集中式共享存储器结构的SIMD计算机是()
A.ILLIACIVB.BSP
C.CM-2D.MP-1
9.指令执行结果出现异常而引起的中断是()
A.程序性中断B.I/O中断
C.机器校验中断D.外部中断
10.下列关于脉动阵列机的描述,错误的是()
A.脉动阵列机是由一组内部结构相同的处理单元构成的阵列
B.脉动阵列机结构简单、规整,模块化强,可扩充性好
C.脉动阵列机不适用于要求计算量大的信号/图像的处理
D.脉动阵列机各PE间数据通信距离短、规则,使数据流和控制流的设计、同步控制等均简单、规整
二、填空题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均不得分。
11.使用多处理机的主要目的是用多个处理机__________执行多个任务来提高__________。
12.指令的操作码优化编码方法有__________和__________。
13.在可表示浮点数的负数区间,规格化浮点数的最大负数值由尾数的__________与阶码的__________组合而成。
14.输入输出系统的发展经历了三个阶段,对应于三种方式,即__________、直接存储器
访问(DMA)及__________方式。
15.若TS是通道的设备选择时间,TD是通道传送一个字节数据的传送时间,P为通道连接的外设台数,n为每台外设需要传送的字节数,那么,字节多路通道完成数据传送的时间Tbyte=__________,选择通道完成数据传送的时间Tselect=__________。
16.Cache存储器系统是由__________和__________构成的二级存储系统。
17.解释一条机器指令的微操作可归并成取指令、__________和__________三个部分。
18.分布式存储器结构的并行处理机的每个处理单元PE都有自己的__________存储器,只能被__________直接访问。
19.程序员编程用的地址是__________,主存物理地址是程序在主存中的__________。
20.根据对数据令牌处理方式的不同,可以把数据流计算机的结构分成______________和__________两类。
三、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
21.简述实现软件移植的统一高级语言途径存在的问题。
22.简述设计RISC结构采用的基本技术。
23.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l、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)
24.设指令由取指、分析、执行和存结果四个子部件组成,每个子部件经过时间为
t,连续执行12条指令。
画出在度m为3的超流水线处理机上工作的时空图。
25.画出ILLIACIV处理单元的互连结构,用PUi表示第i个处理单元(i=0,l,…,63)。
四、简单应用题(本大题共2小题,每小题10分,共20分)
26.设有一条3段流水线,各段执行时间依次为△t、3△t和△t。
(1)分别计算连续输入3条指令和连续输入30条指令时的实际吞吐率和效率。
(2)将瓶颈段细分为3个独立段,各子段执行时间均为At,分别计算改进后的流水线连续输入3条指令和连续输入30条指令时的实际吞吐率和效率。
(3)比较
(1)和
(2)的结果,给出结论。
27.在多处理机上,给定表达式为:
E=a(b+c(d+e(f+gh))),利用减少树高来尽可能加快运算速度,求
(1)画出在3台处理机上并
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