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1、2022年临夏现代职业学院计算机应用技术专业计算机系统结构科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、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C.向前兼容，并向下兼容D.向后兼容，力争向下兼容2、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3、程序员编写程序时使用的地址是（）oA.有效地址B.逻辑地址C.辅存实地址D.主存地址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、对系统程序员不透明的应当是（）。A.Cache存贮器XB
2、.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6、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8、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。9、对系统程序员不透明的应当是（）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10、利用时间重叠概念实现并行
3、处理的是（）oA.流水处理机B.多处理机C,并行（阵列）处理机D.相联处理机二、判断题11、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。（）12、磁盘设备在数据传送时，数据宽度宜采用单字或单宇节。（）13、能做为评价其它置换算法标准的置换算法是RAND。（）14、虚拟存贮器内部地址映象方式的选择，依据于是否有高的主存命中率，而不是高的实页冲突概率。（）15、OPT是STACK型替换算法。（）16、超长指令字（）V1.IW）结构是将水平型微码和超标量处理两者相结合。（）17、计算机仿真用微程序解释，计算机模拟用机器语言解释。（）18、快表和主存也构
4、成一个两级层次，一般快表的替换算法为PFFo（）19、条件转移是局部相关。（）20、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存贮器对应用程序员是透明的，而且CaChe对处理机和主存间的信息交往也是透明的。（）三、填空题21、三级存储系统是、磁盘存储器。22、CaChe存贮器采用组相联的映象规则是组间映象，组内各块间映象。23、一个程序在计算机上运行，花费的CPU时间为CPU的时钟周期乘以该程序所有机器指令使用CPU的时钟周期数，即CPU时间=24、指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要,也是他们之间互相沟通的一座桥梁。在计算机系统的设计过程中，的设计
5、是非常关键的，它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。25、段页式虚拟存储器的内部地址映象表机构有表和表两部分。26、基准网络的开关控制方式为采用法实现单元控制。27、流水线消除速度瓶颈的方法有和瓶颈子过程多套并联两种。28、数据流机采用,执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则采用,执行的操作序列取决于对数据的要求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。29、一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，一般可采用方法或方法。30、输入输出设备的异步性、实时性、与三个特点是现代计算机系统必须具备的共同特性。四、名词解释31、RAID：33、并行性:34、尽早重启动
6、:36、流水线的效率:五、简答题37、在标准的栅栏同步中，设单个处理器的通过时间（包括更新计数和释放锁）为C,求N个处理器一起进行一次同步所需要的时间。38、试比较可用于动态互连的总线、交叉开关和多级互连网络的硬件复杂度和带宽。39、地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？40、解决流水线瓶颈问题有哪两种常用方法?41、减少流水线分支延迟的静态方法有哪些?六综合题42、11、根据需要展开下面的循环并进行指令调度，直到没有任何延迟。指令的延迟如表4.4o1.OOP：1.DF0,0(Rl)MU1.DF0,F0,F21.DF4,0(R2)ADD.DF0,F0,F4S.DF0,0(R2)DSUBIR
7、1.R1.#8DSUBIR2,R2,#8BNEZRlf1.OOP43、有些机器实现了专门的锁广播一致性协议，实现上可能使用不同的总线。假设使用写广播协议，重新给出例旋转锁的时间计算。44、在相同的条件下，如果展开7遍循环，求:（1）每遍循环的平均时钟周期；（2）每个时钟周期流出指令数；（3）操作槽（功能部件）的使用效率；（4）如果展开10遍，会出现哪些问题？参考答案一、选择题1、【答案】B2、【答案】D3、【答案】B4、【答案】B5、【答案】D6、【答案】A7、【答案】A8、【答案】C9、【答案】D10、【答案】A二、判断题11、【答案】对12、【答案】错13、【答案】对14、【答案】错15、
8、【答案】对16、【答案】对17、【答案】对18、【答案】对19、【答案】错20、【答案】错三、填空题21、【答案】高速缓冲存储器主存储器22、【答案】直接全相联23、【答案】CPU时钟周期数，时钟周期24、【答案】分界面指令系统25、【答案】快慢26、【答案】单元控制方式终端标记27、【答案】瓶颈过程再细分28、【答案】数据驱动需求驱动29、【答案】仿真，模拟30、【答案】独立性四、名词解释31、答：廉价磁盘冗余阵列或独立磁盘冗余阵列。32、答：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。33、答：计算机系统在同一时刻或
9、者同一时间间隔内进行多种运算或操作。只要在时间上相互重叠，就存在并行性。它包括同时性与并发性两种含义。34、答：在请求字没有到达时，CPU处于等待状态。一旦请求字到达，就立即发送给CPU,让等待的CPU尽早重启动，继续执行。35、答：主存中的每一块可以放置到CaChe中唯一的一组中任何一个地方(CaChe分成若干组，每组由若干块构成)。36、答：即流水线设备的利用率，它是指流水线中的设备实际使用时间与整个运行时间的比值。五、简答题37、答：我们忽略读写锁的时间。N个处理器中的每一个都需要C个时钟周期来锁住与栅栏相关的计数器，修改它的值，然后释放锁。考虑最坏情况，所有N个处理器都要对计数器加锁并
10、修改它的值，由于锁只能顺序访问计数器，在同一时间，只能有一个处理器修改计数器的数据。所以，总共要花NC个时钟周期使得所有的处理器都到达数据栅栏。38、答：总线互连的复杂性最低，成本也是最低。其缺点是每台处理机可用的带宽较窄。交叉开关是最昂贵的，因为其硬件复杂性以n2上升，所以其成本最高。但是交叉开关的带宽和寻径性能最好。当网络的规模较小时，它是一种理想的选择。多级互连网络的复杂度和带宽介于总线和交叉开关之间，是一种折中方案。其主要优点是采用模块化结构，可扩展性较好。不过，其时延随网络级数的增加而上升。另外，由于其硬件复杂度比总线高很多，其成本也不低。39、答：(1)全相联映象。实现查找的机制复
11、杂，代价高，速度慢。CaChe空间的利用率较高，块冲突概率较低，因而CaChe的失效率也低。(2)直接映象。实现查找的机制简单，速度快。CaChe空间的利用率较低，块冲突概率较高，因而CaChe的失效率也高。(3)组相联映象。组相联是直接映象和全相联的种折衷。40、答：细分瓶颈段与重复设置瓶颈段41、答：（1）预测分支失败：沿失败的分支继续处理指令，就好象什么都没发生似的。当确定分支是失败时，说明预测正确，流水线正常流动；当确定分支是成功时，流水线就把在分支指令之后取出的指令转化为空操作，并按分支目标地址重新取指令执行。（2）预测分支成功：当流水线ID段检测到分支指令后，一旦计算出了分支目标地
12、址，就开始从该目标地址取指令执行。（3）延迟分支：主要思想是从逻辑上延长”分支指令的执行时间。把延迟分支看成是由原来的分支指令和若干个延迟槽构成。不管分支是否成功，都要按顺序执行延迟槽中的指令。3种方法的共同特点：它们对分支的处理方法在程序的执行过程中始终是不变的。它们要么总是预测分支成功，要么总是预测分支失败。六综合题42、解：将循环展开两次，进行指令调度，即可以消除延迟，代码如下：1.OOP：1.DFO,0(Rl)1.DF10,-8(Rl)MU1.DF0,F0,F2MU1.DF10,F10,F21.DF4,0(R2)1.DF14,-8(R2)ADD.DF0,F0,F4ADD.DF10,F1
13、0,F14DSUBIRl,Rl,16S.D0(R2),FODSUBIR2,R2,16BNEZRl,1.OOPS.D8（R2）,FlO43、解：当实现了专门的锁广播一致性协议后，每当一把锁被释放的时候，和锁相关的值将被广播到所有处理器，这意味着在处理器对锁变量进行读操作的时候，未命中的情况永远不会发生。假定每个CaChe都有一个数据块保留锁变量的初值。通过下表可以知道，10次上锁/释放锁的平均时间是550个时钟周期，总时间是5500个时钟周期。事件持续时间所有处理器都读（命中）锁0释放锁的处理器进行写（不命中）广播100读（命中）锁（处理器认为锁足空闲的）0一个处理器进行写交换广播，同时还有9个
14、写广播1000一个处理器得到并释放锁的总时间110044、解：展开7遍循环访存指令1访存指令2浮点指令1浮点指令2整数/转移指令1.DFOfO(Rl)1.DF6,-8(Rl)1.DF10,-16(Rl)1.DF14f-24(Rl)1.DF18,-32(Rl)1.DF22,-40(Rl)ADD.DF4,F0,F2ADD.DF8,F6,F21.DF26,-48(Rl)ADD.DF12,F10,F2ADD.DF16,F14,F2ADD.DF20,F18,F2ADD.DF24,F22,F2S.DF4,0(Rl)S.DF8,-8(Rl)ADD.DF28,F26,F2S.DF1216(Rl)S.DF16-24(Rl)S.DF20,-32(Rl)S.DF24-40(Rl)DADDIUR1,R1,#-56S.DF28,8(Rl)BNERl,1.oop这段程序的运行时间为9个时钟周期，每遍循环平均约1.28个时钟周期。9个时钟周期内流出了23条指令，每个时钟周期2.55条。9个时钟周期共有操作槽9x5=45个，有效槽的比例为51.1%。
