体系结构期末复习题.docx
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体系结构期末复习题
《体系结构复习题》
一、选择题
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．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
3．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
4．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）
A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言
C.模拟D.仿真
5．堆栈型机器比通用寄存器型机器优越的是（）
A.支持先进先出类接替算法的求解B.能更好地支持向量的运算
C.支持由逆波兰表达式将高级语言多元赋值语句直接编译生成堆栈指令程序D.能优化存储器的空间利用率
6．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（）
A.0.5B.0.25C.0.125D.1/64
7．在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（）
A.截断法B.舍入法
C.恒置“1”法D.ROM查表法
8．ILLIACⅣ是一种（）
A.流水线处理机B.指令重叠处理机
C.阵列处理机D.多处理机
9．能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（）
A.MISDB.SIMDC.MIMDD.SISD
10．非线性流水线是指（）
A.一次运算中使用流水线中多个功能段
B.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段
C.流水线中的某些功能段在各次运算中的作用不同
D.流水线中的各个功能段在各种运算中有不同的组合
11．流水机器对全局性的相关处理不包括（）
A.猜测法B.提前形成条件码
C.加快短循环程序的执行D.设置相关专用通路
12．外部设备打印机适合于连接（）
A.数组多路通道或选择通道B.字节多路通道或选择通道
C.选择通道D.任意一种通道
13．虚拟存储器常用的地址映像方式是（）
A.全相联B.段相联
C.组相联D.直接
14．下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的是（）
A.访主存命中率随页面大小增大而提高
B.访主存命中率随贮存容量增加而提高
C.更换替换算法能提高命中率
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
15．Cache存储器常用的地址映像方式是（）
A.全相联映象B.页表法映象
C.组相联映象D.段页表映象
16．对系统结构透明的是（）
A.字符行运算指令B.主存地址寄存器
C.虚拟存储器D.VLSI技术
17．汇编语言源程序变换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
18．“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在（）
A.传统机器语言机器级与微程序机器级之间
B.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间
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
19．推出系列机的新机器，不能更改的是（）
A.原有指令的寻址方式和操作码B.系统总线的组成
C.数据通路宽度D.存储芯片的集成度
20．利用时间重叠概念实现并行处理的是（）
A.流水处理机B.多处理机
C.并行（阵列）处理机D.相联处理机
21．在相同机器字长和尾数位数的情况下，浮点数尾数基值取小，可使浮点数（）
A.运算过程中数的精度损失降低B.数在数轴上的分布变密
C.可表示数的范围增大D.可表示数的个数增多
22．当浮点数尾数的基值rm=16,除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值是（）
A.1/2B.15/16
C.1/256D.255/256
23．尾数下溢处理方法中，平均误差可调整到零的方法是（）
A.舍入法B.截断法
C.ROM查表法D.恒置“1”法
24．支持动态地址再定位的寻址方式是（）
A.基址寻址B.间接寻址
C.变址寻址D.直接寻址
25．磁盘外部设备适合于连接（）
A.数组多路通道或选择通道B.字节多路通道或选择通道
C.数组多路通道或字节通道D.任意一种通道
26．最能确保提高虚拟存储器访主存的命中率的改进途径是（）
A.增大辅存容量B.采用FIFO替换算法并增大页面
C.采用LRU替换算法并增大页面D.采用LRU替换算法并增大页面数
27．下列说法正确的是（）
A.Cache容量一般不大，命中率不会很高
B.Cache芯片速度一般比CPU的速度慢数十倍
C.Cache本身速度很快，但地址变换速度很慢
D.Cache存储器查映象表和访问物理Cache其间可以流水，使速度与CPU匹配。
28．与流水线最大吞吐率高低有关的是（）
A.各个子过程的时间B.最快子过程的时间
C.最慢子过程的时间D.最后子过程的时间
29．用循环表示PM2-1的互连函数，应该是（）
A.（6420）（7531）B.（0246）（1357）
C.（01234567）D.（76543210）
30．在共享主存的多处理机中，为减少访主存冲突，采用的方式一般是（）
A.并行多体交叉主存系统B.虚拟存储器
C.共享Cache存储器D.用高速单体主存储器
31．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
32．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
33．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）
A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言
C.模拟D.仿真
34．多处理机主要实现的是（）
A.指令级并行B.任务级并行
C.操作级并行D.操作步骤的并行
35．浮点数尾数下溢处理时，最大误差最大，但下溢处理不需要时间，平均误差又趋于零的方法是（）
A.截断法B.舍入法
C.ROM查表法D.恒置“1”法
36．程序员编制程序所使用的地址是（）
A.有效地址B.逻辑地址
C.辅存实地址D.主存地址
37．通道流量是在某个时期单位时间内传送的字节数，这个时期应是（）
A.通道开始选择设备期B.通道数据传送期
C.通道数据传送结束期
D.用户经访管指令进入管态，运行I/O管理程序的期间
38．用于虚拟存储器页面替换，且为堆栈型的算法是（）
A.随机法B.相联目录表法
C.比较对法D.近期最久未用法
39．与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（）
A.页地址流B.页面调度策略
C.主存的容量D.辅存的容量
40．采用组相联映象的Cache存储器，地址变换可用的方法是（）
A.目录表法B.比较对法
C.页表法D.堆栈法
41．组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是（）
A.增加Cache中的块数B.增大组的大小
C.增大主存容量D.增大块的大小
42．指令间的“一次重叠”是指（）
A.“取指k+1”与“分析k”B.“分析k+1”与“执行k”
C.“分析k”与“执行k+1”D.“取指k+1”与“执行k”
43．静态流水线是指（）
A.只有一种功能的流水线B.功能不能改变的流水线
C.同时只能完成一种功能的多功能流水线
D.可同时执行多种功能的流水线
44．在流水机器中，全局性相关是指（）
A.先写后读相关B.先读后写相关
C.指令相关D.由转移指令引起的相关
45．多处理机中在先的程序段1中的指令CA*B和在后的程序段2中的指令AD+E之间存在（）。
A.RAW数据相关B.WAR数据相关
C.RAR数据相关D.WAR数据相关
46、属计算机系统结构考虑的应是（）
A主存采用MOS还是TTLB主存采用多体交叉还是单体
C主存容量和编址方式D主存频宽的确定
47、堆栈型机器比通用寄存器型机器优越的是（）
A支持先进先出类接替算法的求解
B能更好地支持向量的运算
C支持由逆波兰表达式将高级语言多元赋值语句直接编译生成堆栈指令程序
D能优化存储器的空间利用率
48、替换算法要解决的问题是（）
A用户的虚页如何与主存的实页对应
B如何用主存的实页号替代多用户的虚页号
C当页面失效，选择主存中哪个页作为被替换的页
D新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户
49、组相联映像、LRU替换的Cache存贮器，不影响Cache命中率的是（）
A增加Cache中的块数B增大组的大小
C增大主存容量D增大块的大小
50.多处理机实现的并行主要是（）
A.指令级并行B.任务级并行
C.操作级并行D.操作步骤的并行
51．逆均匀洗牌函数得到输出端地址的方法是把输入端二进制地址（）
A．循环左移一位
B．循环右移一位
C．从第k位开始的低端地址部分循环左移一位
D．从最高位至第n-k-1位的高端地址部分循环左移一位
52．输入输出数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是（）。
A.程序控制输入输出方式B.中断输入输出方式C.直接存储器访问方式D.上述3种方式
53．下列4种消息寻径方式中，不属于包交换的消息寻径方式是（）。
A.存储转发寻径B.虚拟直通寻径C.虫蚀寻径D.线路交换寻径
54．下列（）兼容方式对系列机来说是必须做到的。
A.向上兼容B.向下兼容C.向前兼容D.向后兼容
二、填空题
1.实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、_____________和______________。
2．从计算机处理数据的并行性看，由低到高的并行性等级，可有位串字串、位并字串、_____________和______________。
3．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，由数据驱动的_____________流方式，按_____________驱动的规约方式等。
4．浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失_____________，可表示数的精度变_____________。
5．评价存储器性能的基本要求是大容量、_____________和_____________。
6．Cache存储器是增加辅助_____________件，使之速度接近于Cache的，容量是_____________的。
7．设T1和T2为CPU访问到M1和M2中信息的时间，H为命中M1的概率，则由M1和M2构成的二级存储层次的等效访问时间应等于_____________。
8．在ILLIACIV阵列机上，实现N个元素的累加和，相对单处理机上的顺序相加，速度提高的最大比值只是_____________倍。
9．就本质而言，并行性包含着_________________和_________________的二重含义。
10．多处理机可用FORK、JOIN语句来管理进程的并行，其中，FORK用于_____________新的进程，JOIN用于_____________先前已并发的进程。
11.系列机软件兼容必须做到_____________兼容，尽可能争取______________兼容。
12．从计算机执行程序的并行性看，由低到高的并行性等级可分为_____________、指令之间、任务或进程间和_____________间四级。
13．沿时间重叠技术途径发展的同构型多处理机系统的典型代表是_____________处理机；沿资源重复技术途径发展的同构型多处理机系统的典型代表是_____________处理机。
14．自定义数据表示又分为_____________表示和_____________表示两类。
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（P2P1P0）=_____________。
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。
31．设T1和T2为CPU访问到M1和M2中信息的时间，H为命中M1的概率，则由M1和M2构成的二级存储层次的等效访问时间应等于_____________。
32．我们通常所接触的个人计算机是按照地址来访问存储单元内容，然而相联存储器是按照_____________来访问存储单元的。
33．就本质而言，并行性包含着_________________和_________________的二重含义。
34．多处理机可用FORK、JOIN语句来管理进程的并行，其中，FORK用于_____________新的进程，JOIN用于_____________先前已并发的进程。
35．把能在同一个时钟周期内一起开始执行的几条向量指令称为一个。
36．按照同一时间段内各段之间的连接方式来分，流水线可分为和2种类型。
37．通道分为、和三种类型。
38．流水线中的相关有控制相关、名相关和相关三种。
39.在“cache-主存”层次中，CPU的访存地址被分割和两部分。
三、判断题
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。
（）
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。
（）
31．程序员编写程序时，使用的访存地址是主存地址。
（）
32．无论采用什么方法，只要消除流水线的瓶颈段，就能提高流水线的吞吐率和效率。
（）
33．计算机仿真适合在两种结构差距大的机器间运用。
（）
34．由于Cache存贮器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache存贮器对35程序员是透明的，而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。
（）
35．全相联地址映像是指一个虚页只装进固定的主存实页位。
（）
36．当计算机系统通过执行通道程序完成输入输出工作时，执行通道程序的是CPU。
（）
37．能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属MIMD。
（）
38．替换算法要解决的问题是如何用主存的实页号替代多用户的虚页号。
（）
39．要使线性流水线的实际吞吐率接近于理想的最大吞吐率，应将子过程数分得越多越好。
（）
四、简答题
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？
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？
16、数据表示、数据类型和数据结构的关系是什么？
17、从计算机执行程序的角度出发，并行性可分为哪五个等级？
18、假定要在一个时钟速率为3000MHz的标量处理机上执行200万条目标代码指令的程序，该程序中含有4种主要类型指令，每种指令类型所占的比例及CPI（每条指令的时钟周期数）数如下表所示，要求计算在单处理机上执行该程序的平均CPI;执行200万条目标代码指令的程序所需要的时间?
CACHE的命中率?
指令类型
CPI
指令所占比例
ALU（算术逻辑指令）
2
70%
LOAD/STORE存取指令
8
18%
Branch转移指令
4
5%
访存指令（CACHE不命中时）
17
7%
19、简述采用二级cache的基本思想。
20.假设浮点数FP指令的比例为25%，其中，FPSQR占全部指令的比例为2%，FP操作的CPI为4，FPSQR操作的CPI为20，其他指令的平均CPI为1.33。
现有两种改进方案，一种是把FPSQR操作的CPI减至2，另一种是把所有的FP操作的CPI减至2，试比较两种方案对系统性能的提高程度。
21．简述定向技术的基本思想。
22．任写出五种Cache优化技术。
23.计算机系统中有3个部件可以改进，这3个部件的加速比为：
部件1加速比=30,；部件2加速比=20；部件3加速比=10。
（1）如果部件1和部件2的可改进比
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