计算机科学技术：计算机体系结构真题.docx

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1、计算机科学技术：计算机体系结构真题1、问答题简述自上而下的设计方法？答案：从用户的需求出发，先确定应用级虚拟机所具有的基本功能特性,然后逐级向下设计。对于以下的每一级，都必须考虑使上一级优化实现。2、填空题根据指令系统功能结构的不同，计算机体系结构发展趋势呈现（）和（）两种截然不同的方向，相同的指令系统可以通过“（）”或“（）”的方法来实现。答案：复杂指令集计算技术；精简指令集计算技术；微程序控制器；硬布线3、问答题多机系统的耦合度可以分为哪几类？答案：（1）最低耦合：除通过某种中间存储介质之外，各计算机之间没有物理连接，也无共享的联机硬件资源。（2）松散耦合：通过通道或通信线路实现计算机间互

2、连，共享某些外围设备，机间的相互作用是在文件或数据集一级进行。（3）紧密耦合：机间物理连接的频带较高，往往通过总线或高速开关实现互连，可以共享主存。4、问答题在分布式存储器结构的机器中，对应于两种地址空间的组织方案，分别有哪两种通信机制？它们是怎么实现的？答案：（1）共享地址空间的机器：可利用1oad和StOre指令中的地址隐含地进行数据通信，因而可称为共享存储器机器。（2）多个地址空间的机器：根据简单的网络协议，通过传递消息来请求某些服务或传输数据，从而完成通信。因而这种机器常称为消息传递机器。5、问答题请叙述设计一个I/O子系统的步骤。答案：A、列出将要链接到计算机的I/O设备的类型，或者

3、列出机器将要支持的标准总线。B、列出每种I/O设备的物理要求，包括：容量、电源、连接器、总线槽、扩展机箱等等。C、列出每种I/O设备的开销，包括设备所需要的控制器的开销。D、记录每种I/O设备对CPU资源的要求。E、列出每种I/O设备对存储器和总线资源的要求。F、按照不同的方法组织I/O设备，并计算其性能和开销。6、填空题对于采用预取技术来降低失效率的方法，目的是要使O,预取优化的主要对象是（）。答案：执行指令和读取数据能重叠执行；循环7、问答题什么是“程序的动态定位方式”？答案：利用类似变址寻址方法，有硬件支持完成。程序装入主存时，在程序运行前，装入主存的过程中，指令或数据地址不作修改，只把

4、主存的起始地址装入该程序对应的基址寄存器中。在程序运行时，利用地址加法器，指令中的逻辑地址与己经存放在基址寄存器中的程序起始地址相加，就形成了主存的物理地址。指令的地址码不需全部修改。这种方式主要优点是在程序执行时由硬件形成主存物理地址，一个程序可以不连续分配在主存物理空间内，提高主存利用率，多个用户可以共享主存同一个程序段，支持虚拟存储器实现。缺点是需要硬件支持，实现存储管理的软件算法比较复杂。8、填空题对于指令集结构功能设计问题，当前有两种截然不同的技术方向。一个方向是复杂指令集计算机，其目的是()，Oo本题答案：强化指令功能；实现软件功能向硬件功能转移解析：岚邀答案强化指令功能；实现软件

5、功能向硬件功能转移9、填空题流水线需要有()，在此之后流水过程才进入稳定工作状态；流水技术适合于()过程，只有()，流水线的效率才能充分发挥。答案：通过时间；大量重复的时序；输入端能连续地提供任务10、问答题将多台光盘机组合在一起有哪三种结构？答案：光盘塔(CD-ROMTower)、光盘库(Jukebox)和光盘阵列(CD-ROMArray)11、问答题简述计算机软件系统在计算机系统的作用。答案：计算机系统包括硬件和软件两个组成部分。硬件是所有软件运行的物质基础，软件能充分发挥硬件的功能作用并且可以扩充硬件功能,完成各种系统及应用任务，两者互相促进、相辅相成、缺一不可。软件是计算机系统的重要组

6、成部分，它是计算机程序以及与程序有关的各种文档的总称。一般来说，计算机软件通常完成以下功能：(I)计算机软件系统通常需要包含语言支持功能。计算机通常使用它对硬件进行直接识别。(2)计算机软件要为计算机系统本身提供性能良好的资源管理功能。(3)计算机软件包括各种应用程序，它们是为支持某一应用领域、解决某个实际问题而专门研制的应用程序，是计算机功能的扩展。12、名词解释流水线寄存器文件答案：分割流水线各段逻辑的寄存器组。13、问答题消除流水线的瓶颈段有哪些方法？答案：（1）细分瓶颈段；（2）重复设置瓶颈段。14、问答题什么是堆栈机器？其优缺点如何？答案：具有堆栈数据表示的计算机是堆栈机器。其主要操

7、作是压入和弹出，其他操作还有加、减、比较等。优点是表示数值的模型简单，指令长度短，可以有较高的编码密度，便于逆波兰表示的算术表达式运算。缺点是简单的模型与现代化的编译器技术不相匹配，寄存器需要好的编码性能，堆栈格式限制了应用，并且很难高速执行。15、单选计算机中优化使用的操作码编码方法是OoA,哈夫曼编码B.ASCII码GBCD码D.扩展操作码答案：D16、判断题流水线吞吐率是指单位时间内流水线所完成的任务数。答案：对17、名词解释CaChe并行查找算法答案：在组相联或全相联CaChe中并行访问和比较多个tag,并行访问数据体的查找模式。18、问答题试用实例说明计算机系统结构、计算机组成和计算

8、机实现之间的相互关系。答案：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构；确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成；而选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。计算机实现是计算机组成的物理实现。一种系统结构可以有多种组成。一种组成可以有多种实现。19、单选并行（阵列）处理机主要实现的是OA,作业级并行B,任务级并行C.指令操作级并行D.指令内操作步骤并行答案：C20、填空题存储器层次结构设计技术的基本依据是程序Oo答案：访问的局部性原理21、问答题简述流水线的特点。答案：（1）流水过程由多个相

9、联系的子过程组成。（2）每个子过程由专用的功能段实现。（3）各个功能段所需时间尽量相等。（4）流水线有“通过时间”（第一个任务流出结果所需的时间）。在此之后流水过程才进入稳定工作状态，一拍流出一个结果。（5）流水技术适合于大量重复的时序过程，只有输入端连续提供任务,流水线效率才可充分发挥。22、问答题F1ynn分类法是根据什么对计算机进行分类的？将计算机分成哪几类？答案：FIynn分类法，根据计算机中指令和数据的并行状况把计算机分成：（1）单指令流单数据流（SISD.；（2）单指令流多数据流（SIMD.；（3）多指令流单数据流（MISD.；（4）多指令流多数据流（M1MD23、判断题强制性失效

10、和容量失效也受相联度的影响。答案：错24、单选支持动态地址再定位的寻址方式是OoA.基址寻址B,间接寻址C,变址寻址D.直接寻址答案：A25、填空题在指令集结构的功能设计中，所有的指令集一般都会对算术和逻辑运算型、（）和（）类型的操作提供指令。答案：数据传输；控制26、判断题具有越低平均访存时间的系统性能越高。答案：错27、问答题计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系？答案：一种体系结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系结构包括对组织与实现的研究。28、填空题基于时钟周期时间和CP1的折中取舍考虑，指令的实现有两种方式（）实现和O实现。答案：单周期；多周期29、填空题

11、在寻址技术中，通过统计得出，偏移寻址方式和立即值寻址方式的使用频率十分高。如果要在一种指令集结构中设置偏移寻址方式，那么首先必须知道Oo和偏移寻址方式一样，立即值寻址方式需要确定（）答案：各种偏移量大小的使用情况；指令所使用的立即值大小的范围30、问答题预测分支失败方法的主要思想是什么？答案：当流水线译码到一条分支指令时，流水线继续取指令，并允许该分支指令后的指令继续在流水线中流动。当流水线确定分支转移成功与否以及分支的目标地址之后，如果分支转移成功，流水线必须将在分支指令之后取出的所有指令转化为空操作，并在分支的目标地址处重新取出有效的指令；如果分支转移失败，那么可以将分支指令看作是一条普通

12、指令，流水线正常流动，无需将在分支指令之后取出的所有指令转化为空操作。计算机科学技术：计算机体系结构1、名词解释虚拟CaChe答案：访问Cache的索引以及Cache中的标识都是虚拟地址的一部分。2、问答题四种I/O工作方式是什么？答案：程序控制、中断、DMA、I/O处理机。3、问答题什么是程序动态定位方式？答案：动态定位方式是利用类似变址寻址方法，有硬件支持完成。程序装入主存时，指令或数据地址不作修改，只把主存的起始地址装入该程序对应的基址寄存器中。在程序运行时，利用地址加法器，指令中的逻辑地址与已经存放在基址寄存器中的程序起始地址相加，就形成了主存的物理地址。指令的地址码不需全部修改。4、

13、问答题计算题：如果FP操作比例为20%,FP的平均CPI（FP）=4,其它指令的平均CPI（它）为1.5,FPSQR操作比例为1.8%,而FPSQR的CP1（FPSQR）=20,改进的方案有二：一是提高FP操作的速度，使其增加一倍，一是提高FPSQR的速度10倍。试比较两个方案，假设IN与TC不变，求两种方案下的CPI值，比较优劣。答案：CPI（原）=4*0.2+1.5*0.8=2方案1：CPI=42*0.2+1.5*0.8=1.6方案2：CPI=CPI（原）-0.018*CPI（SQR原）-CP1（SQR改）=2-0.018*（20-2）=1.68方案1好些5、填空题程序的局部性原理指出，绝

14、大多数程序访问的（）和（）是相对簇聚的。答案：指令；数据6、问答题简述减小CaChe失效开销的几种方法。答案：（1）让读失效优先于写。（2）子块放置技术。（3）请求字处理技术。（4）非阻塞CaChe技术。（5）采用两级Cacheo7、单选CaChe存储器常用的地址映像方式是（）。A.全相联映像B,页面表映像C.组相联映像D.段页表映像答案：C8、问答题根据多处理机系统中处理器个数的多少，可把现有的M1MD机器分为哪两类？答案：根据多处理机系统中处理器个数的多少，把现有的M1MD机器分为：第一类为集中式共享存储器结构；第二类为分布式存储器结构；每一类代表了一种存储器的结构和互连策略。9、填空题假

15、设流水线各段的时间相等，均为At,则最大吞吐率=O答案：1/t10、判断题由汇编语言写成的程序叫做汇编程序。答案：错11、判断题根据MoOre定律，DRAM的周期时间是每三年降低四倍。答案：错12、填空题按照产生不命中的原因不同，可以把不命中分为（）、O和（）3类。答案：强制性不命中；容量不命中；冲突不命13、填空题弗林分类法中多倍性指的是在O部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。答案：系统性能瓶颈14、问答题简述维护Cache一致性的两种共享数据跟踪技术。答案：目录：物理存储器中共享数据块的状态及相关信息均被保存在一个称为目录的地方。监听：每个CaChe除了包含物理存储器中块的数据拷贝之外，也保存着各个块的共享状态信息。15、问答题地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？答案：（1）全相联映象。实现查找的机制复杂，代价高，速度慢。Cache空间的利用率较高，块冲突概率较低，因而CaChe的失效率也低。（2）直接映象。实现查找的机制简单，速度快。CaChe空间的利用率较低，块冲突概率较高，因而CaChe的失效率也高。（3）组相联映象。组相联是直接映象和全相联的一种折衷。16、填空题在“Cache-主存”层次中，主存的更