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计算机系统结构 第五章(习题)

计算机系统结构 第五章(习题)
计算机系统结构 第五章(习题)

1. 向量流水机的工作方式可分为哪两大类?它们的主要特点是什么?

2. 向量的加工方法有哪几种?各有什么特点?试从加工速度、需用中间变量

等方面加以比较。

3. 在CRAY1机上,V为向量寄存器,设向量长度均为32,s为标量寄存器,

所用浮点功能执行部件的执行时间分别为:加法需6拍,相乘需7拍,从存储器读数需6拍,求倒数近似值需14拍,打入寄存器及启动功能部件(包括寄存器)各需1拍。问下列各指令组中的哪些指令可以链接?哪些指令可以并行执行?试说明其原因并分别计算出各指令组全部完成所需的拍数。

(1)V0←存储器

V1←V2+V3

V4←V5*V6 (2)V2←V0*V1

V3←存储器

V4←V2+V3

(3)V0←存储器

V3←V1+V2

V4←V0*V3

V6←V4+V5 (4)V0←存储器

V1←1/V0

V3←V1+V2

V5←V3*V4

(5)V0←存储器

V1←V2+V3

V4←V5*V6

s0←s1+s2 (6)V3←存储器

V2←V0+V1

s0←s2+s3

V3←V1*V4

(7)V3←存储器

V2←V0+V1

V4←V2*V3

存储器←V4 (8)V0←存储器

V2←V0+V1

V3←V2*V1

V5←V3*V4

4. 在CRAYl机上,按链接方式执行下述4条向量指令(括号中给出相应功能

部件时间),如果向量寄存器和功能部件之间的数据传送需1拍,试求此链

接流水线的流过时间为多少拍?如果向量长度为64,则需多少拍能得到全部结果?

V0←存储器(存储器取数:7拍)

V2←V0+Vl (向量加:3拍)

V3←V2<A3 (按(A3)左移:4拍)

V5←V3∧V4 (向量逻辑乘:2拍)

5. 若某个向量机其向量方式的执行速率Rv=10MFLOPS,标量方式的执行速

率Rs=1MFLOPS,设α是程序中可向量化的百分比。要求:

⑴推导该向量机的平均执行速率Ra的公式。

⑵画出在(0,1)范围内,Ra与α的关系图。

⑶为使平均执行速率Ra=7.5MFlOPS,则α应取何值?

⑷假定Rs=1MFLOPS,α=0.7,则为使Ra=2MFLOPS,Rv应取何值?

计算机系统结构题库

《计算机系统结构》题库 一.单项选择题(在下列每小题的四个备选答案中,只有一个答案是正确的,请把你认为是正确的答案填入题后的()内,每小题2分) 第一章: 1.计算机系统多级层次中,从下层到上层,各级相对顺序正确的应当是: A.汇编语言机器级---操作系统机器级---高级语言机器级 B.微程序机器级---传统机器语言机器级---汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级---高级机器语言机器级---汇编语言机器级 D.汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级 答案:B 分数:2 所属章节1—1 2.汇编语言源程序变成机器语言目标程序是经来实现的。 A. 编译程序解释 B. 汇编程序解释 C. 编译程序翻译 D. 汇编程序翻译 答案:D 分数:2 所属章节1—1 3.直接执行微指令的是: A. 汇编程序 B. 编译程序 C. 硬件 D. 微指令程序 答案:C 分数:2 所属章节1—1 4.对系统程序员不透明的是: A. Cache存储器 B. 系列机各档不同的数据通路宽度 C. 指令缓冲寄存器 D. 虚拟存储器 答案:D 分数:2 所属章节1—2 5.对应用程序员不透明的是: A. 先行进位链 B. 乘法器 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器 答案:D 分数:2 所属章节1—2 6.对机器语言程序员透明的是: A. 中断字 B. 主存地址寄存器 C. 通用寄存器 D. 条件码 答案:B 分数:2 所属章节1—2 7.计算机系统结构不包括: A. 主存速度 B. 机器工作状态 C. 信息保护 D. 数据表示 答案:A 分数:2 所属章节1—2 8.对计算机系统结构透明的是: A. 字符行运算指令 B. 是否使用通道行I/O处理机 C. 虚拟存储器 D. VLSI技术 答案:D 分数:2 所属章节1—2 9.对汇编语言程序员透明的是: A.I/O方式中的DMA访问方式 B. 浮点数据表示 C. 访问方式保护 D 程序性中断. 答案:A 分数:2 所属章节1—2 10.属计算机系统结构考虑的应是:

计算机系统结构模拟试题(5)

计算机组成原理模拟试题(2) 一、填空题:04分,每题02分 1、X=-0.1001 [X]原=_____________ [X]补=_____________[-X]补=_____________ Y=0.0101 [Y]原=_____________ [Y]补=_____________ [-Y]补=_____________ [X+Y]补=_____________ 2、对西文输出的字符设备,在计算机的内存储器中存储的是字符数据的每个字符的_____________码,输出(包括显示或打印)的则是每个字符的_____________,设备中的字符发生器的主要功能是解决从字符的_____________码和字符的_____________间的对应关系。 二、单选题:20分,每题02分 3、32 x 32点阵汉字的机内编码需要。 A: 16个字节 B: 32个字节 C: 32×2个字节 D: 32×4个字节 4、某机字长32位,采用原码定点整数表示,符号位为1位,数值位为31位,则可表示的最大正整数为,最小负整数为。 A: B: C: D: 5、在定点二进制运算器中,减法运算一般通过来实现。 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是。 A: 运算过程中最高位产生了进位或借位 B: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围 D: 寄存器的位数太少,不得不舍弃最低有效位 7、无论如何划分计算机的功能部件,控制器部件中至少含有。 A: PC、IP B: PC、IR C: IR、IP D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位,则 A: 地址线为16根,数据线为32根 B: 地址线为32根,数据线为16根

计算机体系结构第五章练习题参考解答

第 五 章 5.34 在一个采用组相联映象方式的Cache 存储系统中,主存由B 0~B 7共8块组成,Cache 有2组,每组2块,每块大小为16B 。在一个程序执行过程中,访存的主存块地址流为:B 6,B 2,B 4,B 1,B 4,B 6,B 3,B 0,B 4,B 5,B 7,B 3。 (1)写出主存地址的格式,并标出各字段的长度。 (2)写出Cache 地址的格式,并标出各字段的长度。 (3)指出主存与Cache 之间各个块的映象关系。 (4)若Cache 的4个块号为C 0、C 1、C 2和C 3,列出程序执行过程中的Cache 块地址流。 (5)若采用FIFO 替换算法,计算Cache 的块命中率。 (6)若采用LRU 替换算法,计算Cache 的块命中率。 (7)若改为全相联映象方式,再做(5)和(6)。 (8)若在程序执行过程中,每从主存装入一块到Cache ,平均要对这个块访问16次,计算在这种情况下的Cache 命中率。 解:(1)(2)采用组相联映象时,主存和Cache 地址的格式分别为: 主存按Cache 的大小分区,现主存有8个块,Cache 有2×2=4个块,则主存分为8/4=2 个区,区号E 的长度为1位。又每区有2个组,则组号G 、g 的长度都为1位。而每组有2个块,则块号B 、b 的长度又都为1位。每块大小为16个存储字,故块内地址W 、w 的长度都为4位。 (3)根据组相联映象的规则,主存块0~7与Cache 块0~3之间的映象关系为:主存块0、1、4、5与Cache 块0、1之间全相联,主存块2、3、6、7与Cache 块2、3之间全相联。 (4)根据组相联映象的规则,该主存块地址流相应的一种Cache 块地址流如下表所示(组内替换算法为FIFO )。 时间: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 主存块地址流: B 6 B 2 B 4 B 1 B 4 B 6 B 3 B 0 B 4 B 5 B 7 B 3 Cache 块地址流: C 2 C 3 C 0 C 1 C 0 C 2 C 2 C 0 C 0 C 0 C 3 C 2 (5)组内替换算法采用FIFO 时,Cache 块0~3的使用过程如下表所示。 时间: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 主存块地址流: B 6 B 2 B 4 B 1 B 4 B 6 B 3 B 0 B 4 B 5 B 7 B 3 Cache 块0 Cache 块1 Cache 块2 Cache 块3 命中 命中 命中 可见命中三次,Cache 块命中率为H i = 3/12 = 0.25。 (6)组内替换算法采用LRU 时,Cache 块0~3的使用过程如下表所示。

计算机系统结构习题及答案

第1章计算机系统结构的基本概念 1、有一个计算机系统可按功能分成4级,每级的指令互不相同,每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍,即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令,而有一段第1级的程序需要运行Ks,问在第 2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间? 答:第2级上等效程序需运行:(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行:(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效程序需运行:(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 2、硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上又是不等效的?试举例说明。 答:软件和硬件在逻辑功能上是等效的,原理上,软件的功能可用硬件或固件完成,硬件的功能也可用软件模拟完成。只是反映在速度、价格、实现的难易程度上这两者不同。 3、试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。 答:计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同,但又相互影响。 (1)计算机的系统结构相同,但可采用不同的组成。如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同,均是由中央处理机/主存,通道、设备控制器,外设4级构成。其中,中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统,只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行,在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。 (2)相同的组成可有多种不同的实现。如主存器件可用双极型的,也可用MOS型的;可用VLSI单片,也可用多片小规模集成电路组搭。 (3)计算机的系统结构不同,会使采用的组成技术不同,反之组成也会影响结构。如为实现A:=B+CD:=E*F,可采用面向寄存器的系统结构,也可采用面向主存的三地址寻址方式的系统结构。要提高运行速度,可让相加与相乘并行,为此这两种结构在组成上都要求设置独立的加法器和乘法器。但对面向寄存器的系统结构还要求寄存器能同时被访问,而对面向主存的三地址寻址方式的系统结构并无此要求,倒是要求能同时形成多个访存操作数地址和能同时访存。又如微程序控制是组成影响结构的典型。通过改变控制存储器中的微程序,就可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。 综上所述,系统结构的设计必须结合应用考虑,为软件和算法的实现提供更多更好的支持,同时要考虑可能采用和准备采用的组成技术。应避免过多地或不合理地限制各种组成、实现技术的采用和发展,尽量做到既能方便地在低档机上用简单便宜的组成实现,又能在高档机上用复杂较贵的组成实现,这样,结构才有生命力;组成设计上面决定于结构,下面受限于实现技术。然而,它可与实现折衷权衡。例如,为达到速度要求,可用简单的组成但却是复杂的实现技术,也可用复杂的组成但却是一般速度的实现技术。前者要求高性能的器件,后者可能造成组成设计复杂化和更多地采用专用芯片。 组成和实现的权衡取决于性能价格比等因素;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会有差异。软件的硬化和硬件的软件都反映了这一事实。VLSI的发展更使结构组成和实现融为一体,难以分开。 4、什么是透明性概念?对计算机系统结构,下列哪些是透明的?哪些是不透明的? 存储器的模m交叉存取;浮点数据表示;I/O系统是采用通道方式还是外围处理机方式;数据总线宽度;字符行运算指令;阵列运算部件;通道是采用结合型还是独立型;PDP-11系列的单总线结构;访问方式保护;程序性中断;串行、重叠还是流水控制方式;堆栈指令;存储器最小编址单位;Cache存储器。答:透明指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到。 透明的有:存储器的模m交叉存取;数据总线宽度;阵列运算部件;通道是采用结合型还是独立型;PDP-11系列的单总线结构;串行、重叠还是流水控制方式;Cache存储器。 不透明的有:浮点数据表示;I/O系统是采用通道方式还是外围处理机方式;字符行运算指令;访问方式保护;程序性中断;堆栈指令;存储器最小编址单位。P.S. 属于计算机系统结构的属性有:数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储组织、中断机构、I/O结构、保护机构等。 属于组成的属性有:数据通路宽度、专用部件设置、功能部件并行度、控制机构的组成方式,可靠性技术等。它着眼于机器内各事件的排序方式,控制机构的功能及部件间的关系。 属于实现的属性有:部件的物理结构、器件、模块的划分与连接、微组装技术、信号传输技术等,它着眼于器件技术和微组装技术。 5、从机器(汇编)语言程序员看,以下哪些是透明的? 指令地址寄存器;指令缓冲器;时标发生器;条件寄存器;乘法器;主存地址寄存器;磁盘外设;先行进位链;移位器;通用寄存器;中断字寄存器。答:透明的有:指令缓冲器、时标发生器、乘法器、主存地址寄存器、先进先出链、移位器 6、下列哪些对系统程序员是透明的?哪些对应用程序员是透明的? 系列机各档不同的数据通路宽度;虚拟存储器;Cache存储器;程序状态字;“启动I/O”指令;“执行”指令;指令缓冲寄存器。 答:对系统程序员透明的有:虚拟存储器;Cache存储器;程序状态字; 对应用程序员透明的有:系列机各档不同的数据通路宽度;“启动I/O”指令;“执行”指令;指令缓冲寄存器。 该题答案纯属本人个人见解。对系统程序员透明是否意味着有计算机系统结构透明,而对应用程序员透明则对应着对计算机组成透明呢?----lanjing 以下摘自南京大学出版社出版,李学干主编的辅导书

2010年4月自考计算机系统结构试题及答案

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r m=16,尾数长度p=8,可表示的规格化最大正尾数的值是( ) A.1/256 B.1/2 C.15/16 D.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.CPU B.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.ILLIAC IV B.BSP C.CM-2 D.MP-1 1

计算机系统结构模拟试题5

计算机组成原理模拟试题(2)一、填空题:04分,每题02分 =_____________ [X]补=_____________补-X][1、 X=-0.1001 [X]原 =_____________ =_____________ =_____________ [-Y]补Y]原=_____________ []补 Y=0.0101 [Y ]补=_____________ [X+Y对西文输出的字符设备,在计算机的内存储器中存储的是 字符数据的每个字符的、 2,设备中的字符_____________(包括显示或打印)的则是每个字 符的码,输出_____________间的对应关_____________发生器的主要功能是解决从字符的 _____________码和字符的系。分二、单选题:20分,每题02 。3、 32 x 32点阵汉 字的机内编码需要 A: 16个字节 B: 32个字节 2个字节 C: 32×个字节 D: 32×4位,则可表示位,数值位为314、某机字长32位,采 用原码定点整数表示,符号位为1 。,最小负整数为的最大正整数为 A: B: C: D: 来实现。 5、在定点二进制运算器中,减法运算一般通过 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 。 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是运算过程中最高位产生了进位或借位 A: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围B: C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围寄存器的位数太少,不得不舍弃最低有效位 D: 。 7、无论如何划分计算机的功能部件,控制器部件中至少含有 IP A: PC、 IR B: PC、、IP C: IR D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位,则 A: 地址线为16根,数据线为32根 根16根,数据线为32地址线为B: C: 地址线为15根,数据线为16根 D: 地址线为15根,数据线为32根 9、在统一编址方式下,存储单元和I/O设备是靠指令中的来区分的。

计算机体系结构习题答案解析

第1章计算机系统结构的基本概念 1.1 解释下列术语 层次机构:按照计算机语言从低级到高级的次序,把计算机系统按功能划分成多级层次结构,每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为:微程序机器级,传统机器语言机器级,汇编语言机器级,高级语言机器级,应用语言机器级等。 虚拟机:用软件实现的机器。 翻译:先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序,然后再在这低一级机器上运行,实现程序的功能。 解释:对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令,都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后,再去高一级机器取下一条语句或指令,再进行解释执行,如此反复,直到解释执行完整个程序。 计算机系统结构:传统机器程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。 透明性:在计算机技术中,把这种本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。 计算机组成:计算机系统结构的逻辑实现,包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。 计算机实现:计算机组成的物理实现,包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,模块、插件、底板的划分与连接,信号传输,电源、冷却及整机装配技术等。 系统加速比:对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数。 Amdahl定律:当对一个系统中的某个部件进行改进后,所能获得的整个系统性能的提高,受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。 程序的局部性原理:程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的,而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。 CPI:每条指令执行的平均时钟周期数。 测试程序套件:由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序,用来测试计算机在各个方面的处理性能。 存储程序计算机:冯·诺依曼结构计算机。其基本点是指令驱动。程序预先存放在计算机存储器中,机器一旦启动,就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序,自动完成由程序所描述的处理工作。 系列机:由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 软件兼容:一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。差别只是执行时间的不同。 向上(下)兼容:按某档计算机编制的程序,不加修改就能运行于比它高(低)档的计算机。 向后(前)兼容:按某个时期投入市场的某种型号计算机编制的程序,不加修改地就能

计算机体系结构试题汇总

计算机系统结构 姓名:学号: 一、简答题(每小题10分,共20分) 1.简述使用物理地址进行DMA存在的问题,及其解决办法。 2.从目的、技术途径、组成、分工方式、工作方式等5个方面对同构型多处理机和异构型多处理机做一比较(列表)。 二、(60分)现有如下表达式: Y=a ×X 其中:X和Y是两个有64个元素的32位的整数的向量,a为32位的整数。假设在存储器中,X和Y的起始地址分别为1000和5000,a的起始地址为6000。 1.请写出实现该表达式的MIPS代码。 2.假设指令的平均执行时钟周期数为5,计算机的主频为500 MHz,请计算上述MIPS 代码(非流水化实现)的执行时间。 3.将上述MIPS代码在MIPS流水线上(有正常的定向路径、分支指令在译码段被解析出来)执行,请以最快执行方式调度该MIPS指令序列。注意:可以改变操作数,但不能改变操作码和指令条数。画出调度前和调度后的MIPS代码序列执行的流水线时空图,计算调度前和调度后的MIPS代码序列执行所需的时钟周期数,以及调度前后的MIPS流水线执行的加速比。 4.根据3的结果说明流水线相关对CPU性能的影响。 三、(20分)请分析I/O对于性能的影响有多大?假设: 1.I/O操作按照页面方式进行,每页大小为16 KB,Cache块大小为64 B;且对应新页的地址不在Cache中;而CPU不访问新调入页面中的任何数据。 2.Cache中95%被替换的块将再次被读取,并引起一次失效;Cache使用写回方法,平均50%的块被修改过;I/O系统缓冲能够存储一个完整的Cache块。 3.访问或失效在所有Cache块中均匀分布;在CPU和I/O之间,没有其他访问Cache 的干扰;无I/O时,每1百万个时钟周期中,有15,000次失效;失效开销是30个时钟周期。如果替换块被修改过,则再加上30个周期用于写回主存。计算机平均每1百万个周期处理一页。

计算机系统结构模拟题

《计算机系统结构》模拟题 一.判断是非题,对的打√,错的打× 1.系列机是指由一个厂家生产的具有相同组成,但具有不同系统结构和实现的一系列不同型号的机器。 ( × ) 2.Cray 1向量处理机中,由于每个向量寄存器的长度为64,当实际需要处理的向量长度大于64时,它就不能够处理了。 ( × ) 3.按照Flynn 分类法,Illiac IV 阵列处理机是MIMD 计算机。 ( × ) 4.多级混洗交换网络是阻塞网络。 ( √ ) 二.填空题 1.多机系统的互连网络的通信模式可分为4种,其中,一对一的通信模式称为____单播_____模式,一对全体的通信模式为_____广播____模式,多对多的通信模式为____会议_____模式。 2.SIMD 计算机和流水线向量处理机都可以执行向量指令,前者采用___资源重复______并行性,后者采用___时间重叠______并行性。 3.系列机软件兼容必须做到___向后_____兼容,力争做到___向上_____兼容。 4.流水线消除瓶颈段的方法有____细分_____和____重复设置瓶颈段(可交换次序)_____2种方法。 5.设通道数据传送过程中,选择一次设备的时间为 s T ,传送一个字节的时间为D T ,则字 节多路通道最大流量等于____ D s T T 1 _____。 6.Illiac IV 8×8阵列中,网络直径为____7_____。 7.对堆栈型替换算法,增大分配给程序的___主存页面______,对第一级存储器的命中率就会单调____上升_____。 8.从网络的任何结点看,若网络拓扑结构都是相同的,则称这样的网络是___对称______网络。 三.单项选择题 1.在计算机系统层次结构中,从下层到上层,各层相对顺序正确的是( B )。 A.汇编语言机器级-操作系统机器级-高级语言机器级 B.微程序机器级-传统机器语言机器级-汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级-高级语言机器级-汇编语言机器级 D.汇编语言机器级-应用语言机器级-高级语言机器级 2.Illiac IV 阵列处理机中,PE 之间所用的互连函数是( A )。

计算机系统结构_第五章练习 答案

第五章练习 1、描述计算机系统流水线的性能指标有哪些?其定义和定量表达式是什么? 指标主要有吞吐率、加速比、效率。 (1)吞吐率:在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。 基本公式:TP=n/Tk,其中,n是任务数,Tk是处理完成n个任务所用的时间。 各个功能段执行时间均相等,输入连续n个任务的一条k段线性流水线的实际吞吐率为:TP=n/[(k+n-1) ?t] (2)加速比:完成一批任务,不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比。 基本公式:S=T0/Tk,其中,T0为不使用流水线所用的时间,Tk为使用流水 线的执行时间。 各个功能段执行时间均相等的一条K段流水线完成n个连续任务时的实际加速比为:s=k*n*?t/[(k+n-1) ?t]=k*n/( k+n-1). (3)效率:指流水线的设备利用率。 在时空图上,流水线的效率定义为n个任务占用的时空区与k个功能段总的时空区之比。即:E=T0/(k*Tk) 各个功能段执行时间均相等,输入连续n个任务的一条k段线性流水线的效率为:E=n/(k+n-1) 2、假设某个流水线由4个功能部件组成,每个功能部件的执行时间都为?t。当 连续输入10个数据后,停顿5?t,又连续输入10个数据,如此重复。 画出时空图,计算流水线的实际吞吐率,加速比和效率。 总时间:Tk=[(4+10-1)+2] *?t*n =15n*?t 实际吞吐率:TP=N/Tk=10n/(15n*?t)=2/(3?t) 不使用流水线所用的时间为T0=4*N*?t =40n*?t 加速比:S=T0/Tk=2.67 效率:E=T0/(k*Tk)=0.67

计算机系统结构基本习题和答案

计算机系统结构基本习题和答案 填空题 1、从(使用语言的)角度可以将系统看成是按(功能)划分的多个机器级组成的层次结构。 2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为(应用语言机器级,高级语言机器级,汇编语言机器级,操作系统机器级,传统机器语言机器级,微程序机器级)。 3、应用程序语言经(应用程序包)的(翻译)成高级语言程序。 4、高级语言程序经(编译程序)的(翻译)成汇编语言程序。 5、汇编语言程序经(汇编程序)的(翻译)成机器语言程序。 6、在操作系统机器级,一般用机器语言程序(解释)作业控制语句。 7、传统机器语言机器级,是用(微指令程序)来(解释)机器指令。 8、微指令由(硬件)直接执行。 9、在计算机系统结构的层次结构中,机器被定义为(能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构)的集合体。 10、目前M0由(硬件)实现,M1用(微程序(固件))实现,M2到M5大多用(软件)实现。以(软件)为主实现的机器成为虚拟机。(虚拟机)不一定全用软件实现,有些操作也可用(固件或硬件)实现。 11、透明指的是(客观存在的事物或属性从某个角度看不到),它带来的好处是(简化某级的设计),带来的不利是(无法控制)。 12、计算机系统结构也称(计算机体系结构),指的是(传统机器级的系统结构)。它是(软件和硬件/固件)的交界面,是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的(机器物理系统)的抽象。 13、计算机组成指的是(计算机系统结构的逻辑实现),包括(机器级内的数据流和控制流)的组成及逻辑设计等。计算机实现指的是(计算机组成的物理实现),它着眼于(器件)技术和(微组装)技术。14、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-移位器的物理实现属于(计算机实现)。 15、主存容量与编址方式的确定属于(计算机系统结构),主存是否采用多体交叉属于(计算机组 成),主存器件的选定属于(计算机实现)。 16、设计何种系列机属于(计算机系统结构),系列机内不同型号计算机的组织属于(计算机组成)。 17、是否采用通道方式输入输出的确定属于(计算机系统结构),通道采用结合型还是独立型属于(计算机组成)。 18、对PDP-11或V AX-11来说,单总线结构属于(计算机系统结构),其机器级的I/O连接和使用方式属于(计算机组成)。 19、由于计算机组成和计算机实现关系密切,有人称它们为(计算机实现),即计算机系统的(逻辑实现)和(物理实现)。 20、计算机系统结构可有(由上而下)、(由下而上)和(由中间开始)三种不同的设计思路。 21、“由中间开始”设计的“中间”是指(层次结构中的软硬交界面),目前多数是在(传统机器级)与(操作系统级)之间。 22、除了分布处理,MPP和机群系统外,并行处理计算机按其基本结构特征可分为(流水线计算机)、(阵列处理机)、(多处理机)、(数据流计算机)四种不同的结构。 23、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类,这里的多倍性指(系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数)。 24、费林分类法能反映出大多数计算机的并行工作方式和结构特点,但只能对(控制流)机器分类,不能对(数据流)机器分类,而且对(流水线处理机)的分类不确切。 25、我们把(着眼于软、硬件功能分配和确定程序设计所看到的机器级界面的计算机系统结构)称为从程序设计者看的计算机系统结构,而把(着眼于如何更好、更合理地实现分配给硬件的功能的计算机组成)称为从计算机设计者看的计算机系统能够结构。

(完整版)计算机系统结构试题及答案

计算机系统结构复习题 单选及填空: 计算机系统设计的主要方法 1、由上往下的设计(top-down) 2、由下往上的设计(bottom-up) 3、从中间开始(middle-out) Flynn分类法把计算机系统的结构分为以下四类: (1)单指令流单数据流 (2)单指令流多数据流 (3)多指令流单数据流 (4) 多指令流多数据流 堆栈型机器:CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器:CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器:CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 名词解释: 虚拟机:用软件实现的机器叫做虚拟机,但虚拟机不一定完全由软件实现,有些操作可以由硬件或固件(固件是指具有软件功能的固件)实现。 系列机:由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 兼容机:它是指由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。 流水线技术:将一个重复的时序过程,分解成为若干个子过程,而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线:指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线:指各段可以进行不同的连接,以实现不同的功能的流水线。 顺序流水线:流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线:流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同,允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率:在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 指令的动态调度:

是指在保持数据流和异常行为的情况下,通过硬件对指令执行顺序进行重新安排,以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度: 是指依靠编译器对代码进行静态调度,以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 超标量: 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定,依代码的具体情况而定,但有个上限。 超流水:在一个时钟周期内分时流出多条指令。 多级存储层次: 采用不同的技术实现的存储器,处在离CPU不同距离的层次上,各存储器之间一般满足包容关系,即任何一层存储器中的内容都是其下一层(离CPU更远的一层)存储器中内容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度,最远的存储器的容量。 写直达法: 在执行写操作时,不仅把信息写入Cache中相应的块,而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法: 只把信息写入Cache中相应块,该块只有被替换时,才被写回主存。 集中式共享多处理机: 也称为对称式共享存储器多处理SMP。它一般由几十个处理器构成,各处理器共享一个集中式的物理存储器,这个主存相对于各处理器的关系是对称的, 分布式共享多处理机: 它的共享存储器分布在各台处理机中,每台处理机都带有自己的本地存储器,组成一个“处理机-存储器”单元。但是这些分布在各台处理机中的实际存储器又合在一起统一编址,在逻辑上组成一个共享存储器。这些处理机存储器单元通过互连网络连接在一起,每台处理机除了能访问本地存储器外,还能通过互连网络直接访问在其他处理机存储器单元中的“远程存储器”。 多Cache一致性: 多处理机中,当共享数据进入Cache,就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本,要保证多个副本数据是一致的。 写作废协议: 在处理器对某个数据项进行写入之前,它拥有对该数据项的唯一的访问权 。 写更新协议: 当一个处理器对某数据项进行写入时,它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。 机群:是一种价格低廉、易于构建、可扩放性极强的并行计算机系统。它由多台同构或异构

计算机系统结构总复习题

一、单项选择题 1、直接执行微指令的是( ) A.汇编程序B.编译程序 C.硬件D.微指令程序 2、对系统程序员不透明的应当是( )。 A.Cache存贮器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存贮器 3、对机器语言程序员透明的是( )。 A.中断字B.主存地址寄存器 C.通用寄存器D.条件码 4、计算机系统结构不包括( )。 A.主存速度B.机器工作状态 C.信息保护D.数据 5、从计算机系统结构上讲,机器语言程序员所看到的机器属性是( )。A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成 C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现 6、计算机组成设计不考虑( )。 A.专用部件设置B.功能部件的集成度 C.控制机构的组成D.缓冲技术 7、以下说法中,不正确的是( )。 软硬件功能是等效的,提高硬件功能的比例会: A.提高解题速度B.提高硬件利用率 C.提高硬件成本D.减少所需要的存贮器用量 8、在系统结构设计中,提高软件功能实现的比例会( )。 A.提高解题速度B.减少需要的存贮容量 C.提高系统的灵活性D.提高系统的性能价格比 9、下列说法中不正确的是( )。 A.软件设计费用比软件重复生产费用高 B.硬件功能只需实现一次,而软件功能可能要多次重复实现 C.硬件的生产费用比软件的生产费用高 D.硬件的设计费用比软件的设计费用低 10、在计算机系统设计中,比较好的方法是( )。 A.从上向下设计B.从下向上设计 C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计11、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( )。 A.传统机器语言级与操作系统机器级之间 B.传统机器语言级与微程序机器级之间 C.微程序机器级与汇编语言机器级之间 D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间 12、系列机软件应做到( )。 A.向前兼容,并向上兼容 B.向后兼容,力争向上兼容

计算机系统结构考试题库及答案

计算机系统结构试题及答案 一、选择题(50分,每题2分,正确答案可能不只一个,可单选 或复选) 1.(CPU周期、机器周期)是内存读取一条指令字的最短时间。 2.(多线程、多核)技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.(冯?诺伊曼、存储程序)体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.(计算机体系结构)是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性,其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.(控制器)的基本任务是按照程序所排的指令序列,从存储器取 出指令操作码到控制器中,对指令操作码译码分析,执行指令操作。 6.(流水线)技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.(数据流)是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.(指令周期)是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机,使用(晶体管)作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机,使用(小规模集成电路、 中规模集成电路)作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机,使用(大规模集成电路、超 大规模集成电路)作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时,可以采用以下替换算法:(LFU算法、 LRU算法、随机替换)。

13.Cache的功能由(硬件)实现,因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和(主存、内存)之间的小容量存储器,能高 速地向CPU提供指令和数据,从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的(SRAM)组成。 16.CPU的基本功能包括(程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工)。 17.CPU的控制方式通常分为:(同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式)反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是:(在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下,尽可能多地采用异步控制方式)。 19.CPU的同步控制方式有时又称为(固定时序控制方式、无应答控 制方式)。 20.CPU的异步控制方式有时又称为(可变时序控制方式、应答控制 方式)。 21.EPROM是指(光擦可编程只读存储器)。 22.MOS半导体存储器中,(DRAM)可大幅度提高集成度,但由于(刷 新)操作,外围电路复杂,速度慢。 23.MOS半导体存储器中,(SRAM)的外围电路简单,速度(快),但 其使用的器件多,集成度不高。 24.RISC的几个要素是(一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化)。

计算机系统结构模拟题

《计算机系统结构》模拟题(补)一.单项选择题 1. SIMD是指()。 A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2. 磁盘外部设备适合于连接到()。 A.字节多路通道B.数组多路通道或选择通道 C.选择通道或字节多路通道D.数组多路通道或字节多路通道 3. 下列()存储设备不需要编址。 A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 4.多处理机的各自独立型操作系统( )。 A.要求管理程序不必是可再入的 B.适合于紧耦合多处理机 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5.输入输出系统硬件的功能对( )是透明的。 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 6. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由()。 A.编译程序解释B.编译程序翻译 C.汇编程序解释D.汇编程序翻译 7.全相联地址映象是指( )。 A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间是固定的,而组任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入,组是固定装入 8.( )属于MIMD系统结构。 A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机 D.阵列处理机

9.设16个处理器编号分别为0,1,2,…,15用Cube3互联函数时,第10号处理机与第( ) 号处理机相联。 A.11 B.8 C.14 D.2 10.若输入流水线的指令既无局部性相关,也不存在全局性相关,则( )。 A.可获得高的吞吐率和效率 B.流水线的效率和吞吐率恶化 C.出现瓶颈 D.可靠性提高 11.流水线的技术指标不包括( )。 A.响应比 B.吞吐率 C.加速比 D.效率 12.指令优化编码方法,就编码的效率来讲,方法最好是()。 A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. Huffman编码法 D. 以上编码都不是 13.RISC 计算机的指令系统集类型是 ( ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器 - 存储器型 14.相联存储器的访问方式是( )。 A.先进先出顺序访问B.按地址访问 C.无地址访问D.按容访问 15.存储器读写速率越高,每位的成本也越高,存储容量也小。解决这一问题的主要方法是采用( )。 A.多级存储体系结构B.并行存储器 C. Cache D.缓冲技术 16.计算机系统多级层次中,从下层到上层,各级相对顺序正确的应当是()。 A.汇编语言机器级---操作系统机器级---高级语言机器级 B.微程序机器级---传统机器语言机器级---汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级---高级语言机器级---汇编语言机器级 D. 汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级 17.对系统程序员不透明的是()。 A.Cache 存储器 B.系列几各档不同的数据通路宽度 C.指令缓冲寄存器 D.虚拟存储器 18.在计算机系统设计中,比较好的方法是()。

计算机系统结构 第一章自考练习题答案教学内容

第一章计算机系统结构的基本概念 历年真题精选 1. 下列对系统程序员不透明的是()。 A. 乘法器 B. 先行进位链 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器2.“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在( D )。 A. 微程序机器级与汇编语言机器级之间 B. 操作系统机器级与汇编语言机器级之间 C. 传统机器语言机器级与微程序机器级之间 D. 传统机器语言机器级与操作系统机器级之间 3. 开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有时间重叠、(资源重复)和(资源 共享)。 4. 计算机系统弗林分类法,把计算机系统分成单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数 据流(SIMD)、(多指令流单数据流(MISD))和(多指令流多数据流(MIMD))四大类。 5. 设计指令系统时,以乘法运算为例,简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现 各应考虑的问题。(P4) 6. 实现软件移植的途径有哪些?各受什么限制?(P14) 同步强化练习 一.单项选择题。 1. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由( C )。 A. 编译程序翻译 B. 编译程序解释 C. 汇编程序翻译 D. 汇编程序解释

2. 系列机软件应做到( B ) A. 向前兼容,并向下兼容 B. 向后兼容,力争向上兼容 C. 向前兼容,并向上兼容 D. 向后兼容,力争向下兼容 3. 在计算机系统多级层次结构中,机器级由低到高,相对顺序正确的应当是( B )。 A. 传统机器语言、汇编语言、操作系统 B. 微程序、传统机器语言、高级语言 C. 高级语言、汇编语言、传统机器语言 D. 传统机器语言、应用语言、高级语言 4. 可以直接执行微指令的是( C )。 A. 编译程序 B. 微程序 C. 硬件 D. 汇编程序 5. 计算机系统结构不包括( A )。 A. 主存速度 B. 数据表示 C. 机器工作状态 D. 信息保护 6. 对计算机系统结构透明的是()。 A. 是否使用通道型I/0处理机 B. 虚拟存储器 C. 字符行运算指令 D. VLSI技术 7. 在主存设计上,属计算机系统结构考虑的应是( C )。 A. 频宽的确定 B. 多体交叉还是单体 C. 容量和编址单位 D. 用MOS还是TTL 8. 计算机组成设计不考虑( B )。 A. 缓冲技术 B. 功能部件的集成度 C. 专用部件设置 D. 控制机构的组成 9. 下列说法中不正确的是( D ) A. 硬件的生产费用比软件的生产费用高 B.软件设计费用比软件重复生产费用高 C. 硬件功能只需实现一次而软件功能可能要多次重复实现 D. 硬件实际费用比软件设计费用低

计算机系统结构期末考试试题及其答案

计算机系统结构期末考试试题及其答案

《计算机系统结构》期末考试试卷A 卷第 2 页 共 24 页 计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷(A 卷) 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一 单选题:(10分,每题1分) 1、 ."启动I/O"指令是主要的输入输出指 令,是属于( B ) A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对(B )是透 明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指(A ) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位

置 D.组间可任意装入,组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写 后读的数据相关,则(B ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是(B) A.专属软件范畴,与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是 (C ) A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 《计算机系统结构》期末考试试卷A卷第 3 页共 24 页

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