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) 22.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。Page 4
23.简述设计RISC的一般原则。Page55
24.CPU写Cache时，会发生Cache与主存的对应内容不一致的现象，简述解决这个问题的两种方法及各需要增加什么开销。见2005年4月评分标准
25.简述在流水机器中全局性相关的概念及处理全局性相关的方法。Page144-146 26.简述全排列网络的概念及实现全排列网络的两种方法。见11年4月评分标准 四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
27.浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时， （1）可表示的最小尾数值； （2）可表示的最大值； （3）可表示的尾数个数。
28.有一个虚拟存贮器，主存有0～3四页位置，程序有0～7八个虚页，采用全相联映象和FIFO替换算法。给出如下程序页地址流；2，3，5，2，4，0，1，2，4，6。
（1）假设程序的2，3，5页已先后装入主存的第3、2、0页位置，请画出上述页地址流工作过程中，主
存各页位置上所装程序各页页号的变化过程图，标出命中时刻。 （2）求出此期间虚存总的命中率H。
五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 29.在多处理机上求解 x=a(b+c(d+e))+f(g+h·1)
利用减少树高来尽可能加快运算速度。
（1）画出在3台处理机上并行运算的树形流程图。
（2）当p=3时，求运算级数Tp，单处理机串行级数T1，加速比SP和效率EP的值。 30.有一个3段的单功能非线性流水线，预约表如下表所示。
（1）写出冲突向量，画冲突向量状态转移图并确定最佳调度方案。
（2）按最佳调度方案输入5个任务，画出流水的时空图，求出此时的吞吐率和效率。
时钟 段号 S1 S2 S3
全国2009年7月自考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) 1.机器语言程序员看到的机器属性是( C ) 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 2.数据表示的含义是( D ) A.数据所采用的数制和码制 B.数据类型 C.浮点数的表示方式 D.硬件能直接识别的数据类型 3.RISC执行程序的速度优于CISC的原因是( B )
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t1 √ t2 √ t3 √ √ t4 √ 计算机系统结构自考2002~2012真题及答案
A.RISC的指令系统的指令数较少 B.程序在RISC上编译的目标程序较短 C.RISC的指令平均周期数较少 D.RISC只允许Load指令和Store指令访存 4.在配有通道的计算机系统中，用户程序需要输出时，引起的中断是( A ) A.访管中断 B.I/O中断 C.程序性中断 D.外部中断
5.能实现指令、程序、任务级并行的计算机系统属于( D ) A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 6.采用Cache存储器主要是为了( B ) A.扩大存储系统的容量 B.提高存储系统的速度 C.扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度 D.便于程序的访存操作 7.指令流水线属于( C )
A.操作流水线 B.部件级流水线 C.处理机级流水线 D.系统级流水线 8.下列不属于向量处理方式的是( D )
A.横向处理 B.纵向处理 C.分组纵横处理 D.超标量处理 9.下列浮点数尾数的下溢处理方法，相对较好的是( D ) A.舍入法 B.截断法 C.恒置“1”法 D.查表法 10.下列关于数据流计算机的描述，错误的是( D )
A.数据流计算机不是Von Neumann型计算机 B.数据流计算机不保存数组 C.数据流计算机采用数据驱动，执行的操作取决于输入数据的可用性 D.数据流计算机采用需求驱动，执行的操作取决于对数据的需求
二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)
11.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______。
12.按指令中包含的地址码的个数来分，指令可分为一地址指令、二地址指令、____三地址指令_______和______零地址指令_____。 13.在可表示浮点数的正数区间，规格化浮点数的最大正数值由_____阶码______的最大正数值与_____尾数______的最大正数值组合而成。
14.在程序控制输入输出方式中，由____CPU_______执行___控制________程序来完成输入输出工作。 15.在通道型I/O系统中，I/O系统的最大流量是_____通道极限流量______，I/O系统的实际流量是_____通道实际流量______。
16.二级存储系统的等效访问速度接近于第一存储器访问速度的依据是程序的局部性，它包括______时间局部性_____和____空间局部性_______两个方面。
17.异步流动流水线会出现顺序流动流水线不可能发生的_____先写后读______相关和___写——写________相关。
18.根据存储器的组织形式，并行处理机有两种类型的基本结构，分别是____分布式存储器_______和______集中式共享存储器_____。
19.多处理机机间互连一般采用____总线形式_______、______环形互连形式_____、交叉开关形式和多端口
存储器形式等。
20.在智能机中，____知识库机____、____推理机_____和智能接口处理机是必不可少的3个重要组成部分。 三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)
21.简述计算机系统Flynn分类法的分类角度及类别，并说明各类别的特征。Page25 22.简述脉动阵列结构的特点。Page208
23.简述中断响应和中断处理的软硬件功能是怎样进行分配的，并说明依据。Page73
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的超标量处理机上工作的时空图。Page154
25.画出具有集中式共享存储器的阵列处理机的基本构形。Page161 四、简单应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
26.有一条4段（S1~S4）组成的数据处理流水线如下图所示：其中，S1、S2和S3的执行时间为△t，S4的执
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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案
行时间为3△t
(1)画出连续处理4个数据的处理过程的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。
(2)采用瓶颈段细分方法对瓶颈段S4进行改造，画出改造后的流水线和连续处理4个数据的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。
27.在多处理机上求表达式E=a+bx+cx2+dx3,利用减少树高来尽可能加快运算速度。Page191
（1） 画出在3台处理机上并行运算的树形流程图。
（2） P=3时，求运算级数TP、单处理机级数T1、加速比SP和效率EP。
五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分) 28.有一个Cache存储器，主存有8块（0~7），Cache有4块（0~3），采用组相联映象，组内块数为2块。
采用LRU替换算法。
（1） 画出主存地址和Cache地址的格式，并指出各字段的长度。
（2） 某程序运行过程中，访问的主存地址流为：1，2，4，1，3，7，0，1，2，5，4，6，4，7，2，
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.设有一个4级立方体网络，从网络输入端到输出端的开关级依序为K0、K1、K2和K3，
网络输入端和输出端的编号均为0~15。
（1） 写出4组4元交换+1组16元交换的变换图像。 （2） 写出网络的互连函数和级控制信号。
答案
三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)
21.简述计算机系统Flynn分类法的分类角度及类别，并说明各类别的特征。 答：单指令流单数据流：单处理器计算机
单指令流多数据流：阵列处理机 相联处理机
多指令流单数据流：处理机间的鸿留水 和 脉动阵列流水机
多指令流多数据流：作业，任务，指令，数组全面并行的多机系统。 22.简述脉动阵列结构的特点。
答：1.结构简单，规整，模块化强，可扩充性好，适合大规模集成电路。
2.PE间通信距离短，数据流和控制流的设计简单规整。 3.所有PE同时运算，具有极高的并行性。
4.脉动阵列结构的构型与特定计算任务和算法密切相关，对VLSI不利。 23.简述中断响应和中断处理的软硬件功能是怎样进行分配的，并说明依据。
1.中断相应要求快，一般用硬件实现。 2.中断处理过程一般用软件，也可用硬件。
3.中断响应过程中现场的保存和恢复用硬件实现，以保证响应速度；另一部分现场用软件实现，提高灵活性。 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的超标量处理机上工作的时空图。
25.画出具有集中式共享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.有一条4段（S1~S4）组成的数据处理流水线如下图所示：其中，S1、S2和S3的执行时间为△t，S4的执行时间为3△t (1)画出连续处理4个数据的处理过程的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。
(2)采用瓶颈段细分方法对瓶颈段S4进行改造，画出改造后的流水线和连续处理4个数据的时空图，并求出流水线的实际吞吐率和效率。
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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案
五、综合应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20
28.有一个Cache存储器，主存有8块（0~7），Cache有4块（0~3），采用组相联映象，组内块数为2块。采用LRU替换算法。画出主存地址和Cache地址的格式，并指出各字段的长度。
某程序运行过程中，访问的主存地址流为：1，2，4，1，3，7，0，1，2，5，4，6，4，7，2，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.设有一个4级立方体网络，从网络输入端到输出端的开关级依序为K0、K1、K2和K3，
网络输入端和输出端的编号均为0~15。写出4组4元交换+1组16元交换的变换图像。写出网络的互连函数和级控制信号。
互联函数 cube2+cube3 控制信号1100
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全国2010年4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)
1．在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( C )
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( D ) 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( D )
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( B ) 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 ) 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( D ) ．．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( B )
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( B ) A．ILLIAC IV B．BSP C．CM-2 D．MP-1 9．指令执行结果出现异常而引起的中断是( A )
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( C ) ．．
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)
11．使用多处理机的主要目的是用多个处理机____并发_____执行多个任务来提高_____解题速度_____。 12．指令的操作码优化编码方法有_____哈夫曼编码_____和____扩展编码______。
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_____最大负数值_____与阶码的_____最小负数值_____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____程序控制I/O______、直接存储器访问(DMA)及_____I/O处理机_____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=_____（Ts+Td）pn_____，选择通道完成数据传送的时间Tselect=___(Ts/n+Td)pn_____。
16．Cache存储器系统是由_____Cache_____和_____主存_____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、_____分析指令_____和_____执行指令_____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____局部______存储器，只能被_____
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