发布时间 : 星期二 文章计算机体系结构复习题(有答案)更新完毕开始阅读
15．虚拟存储器对_____________程序员是透明的，对_____________程序员是不透明的（填“系统”或“应用”）。
16．在Cache存储器写操作中，只写入____________，仅当需要块替换时，才将其写回
_____________。称这种修改主存块内容的方法为“写回法”。
17．8个结点的混洗网络，其混洗函数为Shuffle(P2 P1 P0)=_____________。
18．解决重叠和流水中的操作数相关，不外乎是_____________法和设置_____________法两
种基本方法。 19．流水线消除速度瓶颈的方法有_________________和 _________________两种。
20．多处理机的程序段指令之间既有RAW相关，又有WAR相关，并且以交换数据为目的，
则它们必须_____________，且读写要___________。
21. 开发并行性是为了并行处理，并行性又包括_____________和______________二重含义。 22. 提高计算机系统并行性的主要技术途径有时间重叠、_____________、和_____________。 23．计算机按指令流和数据流及其多倍行分类，典型单处理机属于单指令流、单数据流；阵
列处理机属_____________；多处理机属 _____________。 24．浮点数阶码位数影响数的可表示 _____________大小，尾数位数影响数的可表示
_____________大小。 25．虚拟存储器主要是为解决主存_____________满足不了要求发展出来的；Cache 主要是
解决主存_____________满足不了要求发展出来的
26．Cache存储器采用组相联的映象规则是组间_____________映象，组内各块间_____________映象。 27．多功能流水线各功能同时只能按某一种功能连接地称为 _____________态流水线，同时可按不同运算或功能连接地称为 _____________态流水线。
28．N个端的混洗交换网络中，最远的两个入、出端的二进制编号是 _____________和
_____________，其最大距离为2log2N-1。
29．多处理机有 _________________和 _________________两种基本构型。 30．多处理机实现的是_____________、 _____________间的并行。
三、判断题（10分）
1．系列机可将单总线改成双总线以减少公用总线的使用冲突。 （ ） 2．系统是否设浮点运算指令，对计算机系统结构是透明的。 （ ）
3．二进制数表示数据信息较之二—十进制数表示，其存储空间利用率低，运算速度要快。（ ）
4．对概率不等的事件用Huffman编码，其具体编码不唯一，但平均码长肯定是唯一的，且是最短的。（ ） 5．I/O系统所带外设种类数量多，速度差异大，适宜采用专用总线来作I/O总线。（ ） 6．对标量数据来说，并行主存系统的实际频宽采用多体单字方式的要比采用单体单字方式组成的高。（ ）
7．Cache组相联映象的块冲突概率比直接映象的高。（ ）
8．指令的重叠解释，即可加快程序的解释，又能加快指令的解释。（ ）
9．为了使阵列机在包括向量、数组、标量等各种题目上有尽可能高的速度性能，只需要在价格允许的情况下，尽可能增大处理单元数N即可。 10．在多处理机上，各个任务的执行时间不同时，在各处理机总的运行时间均衡的前提下，采用不均匀分配，让各处理机所分配的任务数要么尽量的多，要么尽量的少，这样，才可使总运行时间减少。（ ）
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11．存储器采用单体单字，还是多体交叉并行存储，对系统结构设计应是透明的。 （ ） 12．系列机各档机器不同的数据总线线数，对计算机系统程序员和应用程序员都是不透明的。 （ ）
13．多数I/O系统的结构应面向操作系统设计，考虑如何在操作系统与I/O系统之间进行合理的软、硬件功能分配。（ ） 14．在存储体系中，地址的映象与地址的变换没有区别。（ ） 15．Cache存储器等效访问速度达不到接近于第一级Cache的，可以增加Cache容量来解决。（ ）
16．只要将子程序进一步细分，就可以使流水线吞吐率进一步提高。（ ）
17．CRAY_1向量机相邻向量指令之间，既无向量寄存器组的使用冲突，又无流水线的功能部件争用，它们可以同时并行。（ ）
18．在集中式共享存储器的阵列处理机构形中，处理单元数N应大于或等于系统存储体体数K，是各个体都能充分忙碌的工作。（ ）
19．在多处理机系统中，两个程序段的变量可以顺序串行x和y之间，为了交换数据，程序段1中有x=y，程序段2中有y=x，则这两个程序段可以顺序串行和交换串行，也可以并行执行，不必采取专门的同步措施。
20．在多处理机上，各个任务的执行时间不同时，在各处理机总的运行时间均衡的前提下，
采用不均匀分配，让各处理机所分配的任务数要么尽量的多，要么尽量的少，这样，才可使总运行时间减少。（ ） 21．软硬功能分配时，提高软件功能的比例会提高系统灵活性，也会提高解题速度。（ ） 22．系列机应用软件应做到向前兼容，力争向下兼容。（ ） 23．在高性能计算机上，信息在存储器中应按整数边界存储，即使会造成存储空间浪费也问
题不大。（ ） 24．中断嵌套时，在处理某级中断中的某个中断请求过程中是不能被同级的其他中断请求所
中断的。（ ） 25．Cache组相联映象的块冲突概率比直接映象的高。（ ） 26．流水线调度是看如何调度各任务进入流水线的时间，使单功能线性流水线有高的吞吐率和效率。（ ）
27．CRAY_1向量吉相邻向量指令之间，既无向量寄存器组的使用冲突，又无流水线的功能
部件争勇，它们可以同时并行。（ ） 28．0~15共16个处理单元用Cube2单级互联网络连接，第10号处理单元将连至第8号处理单元。（ ） 29．N个输入、N个输出的立方体log2N级互联网络，在一次运行中，能实现任意一个入端连到任意一个出端，但不能实现这N个端子任意排列的连接。 30．在多处理机上，各个任务的执行时间不同时，在各处理机总的运行时间均衡的前提下，采用不均匀分配，让各处理机所分配的任务数要么尽量的多，要么尽量的少，这样，才可使总运行时间减少。（ ）
四、简答题（25分）
1． 简要描述计算机系统结构、计算机组成与计算机实现的定义内容。 2． 简要叙述模拟和仿真的异同点。
3． 什么是峰值性能、持续性能？持续性能有哪几种表示方法？ 4．实现软件移植的途径有哪些？各受什么制约？
5．什么是流水线的速度瓶颈？消除这种瓶颈的方法有哪两种？
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6．在流水线中，什么是全局性相关？ 处理全局性相关的方法有哪些？ 简要说明。 7．多处理机操作系统有哪三种类型？各适合于哪类机器？ 8．CISC和RISC机各有哪些主要特征？
9、简要叙述“阿姆达尔定律”的内容和含义。
10、RISC机在CPU内部设置大量寄存器，并采用窗口重叠技术有什么好处？ 11、什么是资源冲突，什么情况下产生？如何解决？
13、提高计算机系统并行性的技术途径有哪三个 ？简要解释并各举一例。
14．、CPU写Cache时，会发生Cache与贮存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法？ 各需要增加什么开销？
15．、计算机访存有哪二种局部性规律？什么是存贮器的层次结构？ 五、设计与论述题（30分）。
1、 假设Cache存储器的速度是主存储器速度的5倍，程序执行时90%的时间可以访问到Cache存储器，采用这种Cache存储器后，加速比多大？（8分）
2、某一动态流水线有S1、S2、S3、S4段，其特性有以下的预约表表示，
（1） 确定禁止表F和冲突向量C。（4分）
（2） 画出状态图，确定其最小平均等待时间和最佳调度方案，以及最大吞吐率。（8分）
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 S1 × × S2 × S3 × S4 × × ×
3、试确定在下列两种计算机系统中计算算术表达式
S=A[1]B[1]+A[2]B[2]+A[3]B[3]+A[4]B[4]的时间
（1） 具有4个PE的SIMD系统
（2） 具有4个处理机的MIMD系统
加法需要2个单位时间。乘法需要4个单位时间。取指令和取数据所需存储器访问
时间忽略不计。数据从一个PE到另一个PE的传输时间均为一个单位时间。在SIMD系统中，PE间以线性环形连接，即每个PE与两个相邻的PE相连。在MIMD系统中，每个PE可以直接与其他的PE通信。
4．CRAY_1机启动存储器、流水部件及寄存器写入各需一拍，“加”6拍，“乘”7拍，“访存”6拍。现有向量指令串：
V3?存储器
V4?V0+V1 V2?V4*V3
向量长度均为N，计算指令串最短的执行时间。（给出必要的步骤和说明） （1）三条指令串行执行；
（2）前两条并行执行后，再执行第三条指令；
（3）采用链接技术；
5、某一5段的流水线需经9拍才能完成一个任务，其预约表如下表示，
（3） 确定禁止表F和冲突向量C。
（4） 画出状态图，确定其最小平均等待时间、最大吞吐率及其调度方案。
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t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 S1 × × S2 S3 S4 S5 × × × × × × × × ×
6、编号分别为0、1、2、…、7的8个处理器之间要求按下列配对通信： （0、2），（1、3），（4、6），（5、7）。 试选择互联网络类型、控制方式及各级交换开关状态图。
系统结构标准答案（一）
一、1（a）, 2(d), 3(d), 4(b), 5(c), 6(x)(1/86 ),7(a), 8(c), 9(c), 10(b), 11(d), 12(b), 13(a), 14(4), 15(c)
16（d）, 17(d), 18(b), 19(a), 20(a), 21(b), 22(x) (1-1/168 )), 23(c), 24(a), 25(a), 26(d), 27(d), 28(c), 29(a), 30(a)，31（c）, 32(c), 33(b), 34(b),35(d), 36(b), 37(b), 38(d), 39(d), 40(a), 41(c),
42(b), 43(c), 44(d), 45(b)
二、1. 模拟，仿真 2. 位片串字并，全并行 3.数据，需求 4.减小，低 5.高速度，低
价格 6.硬，主存 7. HT1+(1-H) T2 8.N/log2N 9.同时性，并发性 10.派生，汇合 11.后，上 12.指令内部，作业和程序 13.流水线，阵列（并行） 14.带标志符数据表示，数据描述符 15.应用，系统 16.Cache，主存 17. P1 P0 P2 18.推后法，设置相
关专用通路 19.平静子程序进一步细分，瓶颈子程序并联多套 20.并行，完全同步 21.同时性，并发性 22.资源重复，资源共享 23. 单指令流、多数据流，多指令流、多数据流 24.范围，精度 25.容量，速度 26.直接，全相联 27.静，动 28.全“0”，全“1” 29.紧密耦合，松散耦合 30.作业，任务
三、1.(对) 2.(错) 3.(错) 4.(对) 5.(错) 6.(对) 7.(错) 8.(错) 9.(错) 10.( 错)
11.(对) 12.(错) 13.(对) 14.(错) 15.(对) 16.(错) 17.(对) 18.(错) 19.(错)
20.(对) 21.(错) 22.(错) 23.(对) 24.(对) 25.(错) 26.(错) 27.(对) 28.(错) 29.(对) 30.(对)
四、
1．计算机系统结构是指多级层次结构中传统机器级的结构，它是软件和硬件/固件的主要交界面，是让编制的机器语言程序、汇编语言源程序及高级语言源程序编译生成的机器语言目标程序能在机器上正确运行所看到的计算机属性。
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