计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

5．总线控制机构为解决N个部件使用总线时优先次序的裁决，采用集中式定时查询，需另 外增加控制线路根数为( D ) A．3 B．N+2 C．2N+l D．2+[log2N] 6．外部设备打印机适合于连接到( B )

A．选择通道 B．字节多路通道 C．数组多路通道 D．任意一种通道 7．下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的应当是( D )

A．更换替换算法能提高命中率 B．访主存命中率随主存容量增大而提高 C．访主存命中率随页面大小增大而提高

D．在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率 8．CRAY-1的流水线是( C )

A．多条单功能流水线 B．一条单功能流水线 C．一条多功能流水线 D．多条多功能流水线 9．多级混洗交换网络又称为( B )

A．移数网络 B．Omega网络 C．STARAN网络 D．数据交换网络 10．多处理机主要实现的是( A )

A．任务级并行 B．指令级并行C．操作级并行 D．操作步骤的并行 二、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20分)

11．我们说以软件为主实现的机器为__虚拟机器 ____，以区别由硬件或___固件____实现的实际机器。 12．计算机系统的3T性能目标是__1 TFLOPS _____的计算能力、___l Tbyte___的主存容量和1Tbyte／s的I／O带宽。

13．引入数据表示的两条基本原则是：一看系统的效率有否提高；二看数据表示的___通用___性和____利

用____率是否高。

l4．中断系统软硬件功能分配实质是中断___响应____硬件和中断__处理程序____软件的功能分配。

15．虚拟存储器主要是为解决主存___容量___满足不了要求发展出来的，Cache存储器是为解决主存___

速度__满足不了要求发展出来的。

16．Cache存储器采用组相联的映象规则是组间___直接____映象，组内各块间___全相联__映象。

17．流水有部件、处理机、系统等不同等级，多个处理机之间的流水属____系统___级流水，也称____宏

___流水。

18．根据流水线中各功能段之间是否有反馈回路，可把流水线分为____线性__流水和____非线性__流水。 19．阵列机开发并行性的途径是__资源重复____，是利用并行性中的__同时___性。

20．从对执行程序或指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的_____控制流___方式和由数据驱

动的___数据流_____方式。

三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 21．器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响？

22．按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？ 23．主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？ 24．在“一次重叠”的机器中，“一次重叠”的含义是什么？并指出在这种机器中会出现哪些相关？ 25．简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 26．向量D=A*（B+C），各向量元素个数均为N，根据CRAY-1方式分解为3条向量指令：

①V3←存储器 {访存取A送入V3寄存器} ②V2←V0+V1 {B+C→K} ③V4←V2*V3 {K+A→D}

当采用下述三种方式工作时，各需要多少拍才能得到全部结果？ （1）①、②、③串行执行；

（2）①和②并行执行完后，再执行③； （3）采用链接技术。

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（注意：在CRAY-1处理机上，启动存储器、启动流水线功能部件、数据打入寄存器都各需要1拍的延迟时间，加法、访存为6拍，乘法为7拍。）

27．某程序包含5个虚页，其页地址为4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3。当使用LRU法替换时，

为获得最高的命中率，至少应分配给该程序几个实页？其可能的最高命中率为多少？ 五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 28．设中断屏蔽位“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下：

中断处理 程序级别 第1级 第2级 第3级 第4级 中断级屏蔽位 1级 0 1 1 1 2级 0 0 0 0 3级 0 1 0 1 4级 0 1 0 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3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，经过二个单位时间，又同时发生第1、4级中断请求，试画出程序运行过程示意图。 29．用霍纳法则给定的表达式如下：

E=a(b+c(d+e(f+gh)))

利用减少树高的办法加速运算，要求 （1）画出树形流程图；

（2）确定运算级数TP，处理机机数P、加速比SP和效率EP等的值。 答案：

三、21．器件的发展对逻辑设计方法的影响：(1)由逻辑化简改成着眼于采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩短设计周期，提高系统效能,尽量采用存贮逻辑和通用器件；(2)由全硬设计改成采用微汇编、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化设计。

22．按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统的思路有：(1)通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进；(2)如何增设专用操作系统的新指令；(3)把操作系统中频繁使用的，对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现；(4)发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。

23．并行主存系统的实际频宽随模数m的增加会提高，但不是线性增加，随模数m增大，其实际频宽的增量越来越小。这是因为程序中的指令和数据并不是完全顺序放置和被访问的。程序会有转移，数据分布有一定的随机性。

24．“一次重叠”是指将指令的解释分为“分析”和“执行”两个阶段，任何时刻都只是“执行K”与“分析K+1”在时间上重叠，也就是让指令分析部件与指令执行部件同时处理相邻的两条指令。在“一次重叠”机器中，会出现的相关主要有：指令相关；主存空间数相关；通用寄存器组相关等。

25．哈夫曼压缩概念的基本思想是，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)，而对出现概率较低的，允许用较长的位数(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的缩短。

四、26．(1)①、②、③3条向量指令顺序串行执行，全部执行完所需的时间是 7+N+7+N+8+N=22+3N(拍)

(2)向量指令①和②并行执行完后，再执行向量指令③，全部执行完所需要的时间是7+N+8+N=15+2N(拍)

(3)采用链接技术，只能是让向量指令①和②并行，再与向量指令③链接，全部执行完所需要的时间是1+6+1+8+N=16+N(拍)

27．用堆栈对面地址流处理一次的过程见下表所示，

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

从表中可以看出，使用LRU替换算法替换，对该程序至少应分配4个实页。如果只分配3个实页，其页命中率只有2／12，太低；而分配实页数多于4页后，其页命中率不会再有提高，所以，分配给该程序4个实页即’可，其最高命中率为 三H=7／12=0．583=58．3％

五、28．(1)当中断响应优先次序为l→2→3→4时，中断处理(完)的次序为1→3→2→4. (2)由题意，其CPU运行程序的过程示意图如下图所示。此为1个单位时间。

29．(1)E=a(b+e(d+e(f+gh)))

上式E=ace(f+gh)+a(b+cd)其树型流程图见下图，

由于同一层的节点数未超过3，故适合于用3台处理机并行处理。

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全国2006年7月高等教育自学考试

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

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（ C ） A.汇编语言机器级——操作系统机器级——高级语言机器级 B.汇编语言机器级——应用语言机器级——高级语言机器级 C.微程序机器级——传统机器语言机器级——汇编语言机器级 D.传统机器语言机器级——高级语言机器级——汇编语言机器级 2.计算机系统结构不包括（ D ） ．

A.主存速度 B.数据表示 C.信息保护 D.机器工作状态 3.系列机软件应做到（ C ）

A.向前兼容，并向上兼容 B.向前兼容，并向下兼容 C.向后兼容，力争向上兼容 D.向后兼容，力争向下兼容

4.浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为（ C ） A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.0.015625 5.支持动态地址再定位的寻址方式是（ A ） A.基址寻址 B.间接寻址 C.变址寻址 D.直接寻址 6.指令执行结果出现异常引起的中断是（ C ）

A.外中断 B.I/O中断 C.程序性中断 D.机器校验中断

7.用于虚拟存贮器页面替换，且为堆栈型的算法是（ D ） A.随机法 B.比较对法 C.相联目录表法 D.近期最久未用法 8.静态流水线是指（ D ）

A.只是一种功能的流水线 B.功能不能改变的流水线

C.可同时执行多种功能的多功能流水线D.同时只能完成一种功能的多功能流水线 9.STARAN网络是一种（ A ）

A.多级立方体网络 B.单级立方体网络 C.单级PM2I网络 D.多级混洗交换网络 10.能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属于（ B ） A.MISD B.MIMD C.SIMD D.SISD

二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

11.开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有____同时______性和___并发_______性二重含义。 12.实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、____模拟______和____仿真______。 13.为了使不超过主存字宽度的各种长度信息都只需要一个主存周期即可访问到，就需要让信息在主存中按_____整数边界_____存贮，但当长度不同的信息依次存放在主存中时，会带来_____存储空间_____的浪费。Page43

14.输入输出系统的发展经历了3个阶段，相应对应于3种方式，即程序控制I/O方式、_____直接存储器访问_____方式和____I/O处理机______方式。

15.存贮器速度性能可用存贮器____频宽Bm____衡量，它是单位时间里存贮器所能传送的___信息位数或字节数____。

16.页面替换是发生在_____主存已满_____，同时又发生_____页面失效_____的时候。

17.解决重叠和流水中的操作数相关，不外乎是______推后分析k+1____法和设置_____相关专用通路_____法两种基本方法。 18.让任务（指令）流出流水线的顺序保持与流入流水线的顺序一致，称为___顺序_______流动方式或称___同步_______流动方式。

19.数据流机有两种不同的方式，一种是采用____数据驱动______的数据流方式，另一种是采用___需求驱动______的数据流方式。

20.多机系统的耦合度可以分为最低耦合、______松散____耦合和____紧密______耦合。

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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案

三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 21.简述软硬件功能分配的基本原则。Page8

22.简述复杂指令系统（CISC）存在的问题。Page54

23.为了解决主存与CPU之间的速度差，有哪些方法可以解决？Page86

24.为处理流水机器的全局性相关，可以加快或提前形成转移指令所需的条件码，那么可从哪两方面考虑？举例说明。Page146

25.简述使用多处理机的主要目的。Page182

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

26.如果通道在数据传送期中，选择设备需9.8μs，传送一个字节数据需0.2μs。

（1）某低速设备每隔500μs发出一个字节数据传送请求，问至多可接几台这种低速设备？（2）对于如下A~F这6种高速设备，要求字节传送的间隔时间如下表所示。若一次通信传送的字节数不少于1024字节，问哪些设备可以挂在此通道上？哪些则不能？ 设备 发申请间隔（μs） A 0.2 B 0.25 C 0.5 D 0.19 E 0.4 F 0.21 27.画出8个处理单元互连的3级混洗交换网络；标出使5号处理单元的数据播送给0、2、4、6号，同时，4号处理单元播送给1、3、5、7号处理单元时，各有关交换开关单元控制状态。 五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

28.Cache-主存存贮层次中，主存有0~7共8块，Cache为4块，采用组相联映象。假设Cache已先后访问并预取进了主存的第5、1、3、7块，现访存块地址流又为1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6时， （1）画出用LRU替换算法，Cache内各块的实际替换过程图，并标出命中时刻。其中Cache分为两组。 （2）求出在此期间的Cache命中率。

29.某模型机有9条指令，其使用频度为ADD（加）：30%，SUB（减）：24%，JOM（按负转移）：6%，STO（存）：7%，JMP（转移）：7%，SHR（右移）：2%，CIL（循环左移）：3%，CLA（清加）：20%，STP（停机）：1%。

（1）根据使用频度，不考虑其它要求，设计出全Huffman操作码，并计算其平均码长； （2）设计优化实用的操作码形式，并计算操作码的平均码长。

全国2007年4月高等教育自学考试

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（ D ）

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 2．系列机软件必须保证（ C ） A．向前兼容，并向上兼容 B．向前兼容，并向下兼容 C．向后兼容，力争向上兼容 D．向后兼容，力争向下兼容

3．浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（ A ） A．56个 B．63个 C．64个 D．84个

4．在IBM370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（ C ） A．“执行”指令 B．“程序调用”指令 C．“比较与交换”指令 D．“测试与置定”指令 5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误的是（ C ） ．．A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线 B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线 C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线 D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线 6．磁盘外部设备适合于连接到（ B ） 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

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