一、单选
1. 对汇编语言程序员透明的是（A ）。
A.Cache内容的存取 B.浮点运算 C.程序性中断 D.存取操作数
2. 通常计算机中采用浮点数来表示数学中的实数，如果浮点数尾数基值取大，下列说法中不正确的是（C ）。
A.扩大浮点数的表示范围 B.增加可表示数的个数 C.增加数据的表示精度 D.提高运算速度
3. RISC计算机中采用重叠寄存器窗口的作用是（B ）。 A.减少运算过程中对内存储器的访问 B.减少过程切换时参数保存和传递所花费的时间 C.减少对内存容量的要求 D.加快运算器的运算速度 4. 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.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段 D.流水线的各功能段在不同运算中可以有不同的连接
C.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同
5. CRAY-1的两条向量指令：
A.没有功能部件冲突和源Vi冲突，可以并行 C.没有源Vi冲突，可以交换执行顺序
；属于（ B ）。
B.没有功能部件冲突和源Vi冲突，可以链接 D.有向量Vi冲突，只能串行
6. 流水机器对全局性相关的处理不包括（D ）。
A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通道
7. 系列机软件应做到（ B）。
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
8. 以提高存储容量为目的的存储器是（B）。
A.Cache存储器 B.虚拟存储器 C.并行访问存储器 D.交叉访问存储器
9. RISC执行程序的速度比CISC要快的关键原因是（ C）。
A.RISC的指令系统的指令数较少 C.RISC的指令平均周期数较少
B.程序在RISC上编译生成的目标程序较短 D.RISC只允许Load指令和store指令访存
10. 对于机器语言程序员而言，以下（C ）是透明的。
A.通用寄存器 B.程序性中断 C.Cache数据的存取 D.主存储器
11. 利用时间交叉概念实现并行处理的是（A ）。
A.流水处理机 B.多处理机 C.阵列处理机 D.机群系统 12. 在推出系列机的新机器时，不能更改的是（ A）。 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 13. 下面关于流水线的说法中不正确的是（ A）。 A．在流水线中处理的必须是连续的任务
B．流水线实际上是将一个大的功能部件分解成多个独立的功能部件，并依靠多个功能部件并行工作来缩短程序的执行时间
C．流水线中各段的时间应尽量相等，否则将引起“堵塞”、“断流”等现象 D．流水线需要有“装入时间”和“排空时间” 14. 下面对Huffman编码的说法中，正确的是（ A）。
A.编码结果不唯一，但结果的平均码长唯一。 C.编码结果和结果的平均码长都不唯一。
B.编码结果唯一，但结果的平均码长不唯一。 D.编码结果和结果的平均码长都唯一。
15. 高速缓存的地址映像与变换方法中最常用的是（ C）。
A.全相联 B.直接相联 C.组相联 D.组相联和全相联
16. 向量计算机的基本结构有（ A）。
A.寄存器-寄存器结构和存储器-存储器结构 C.横向和纵向链接模式
B.Cache-主存-外存模式 D.横向、纵向和分组模式
17. 下述4种编码中，不是2-4扩展码的是（D ）。 A.1／2 B.2／8 C.3／4 D.4/8
18.
如下图所示一条单功能流水线，图中标明了各功能所需的时间，这条流水线的最大吞吐率应为（ B ）。
C. D.
19. 按照Flynn分类法可以将计算机系统结构分为四类，他们是（A ）。
A.单指令流单数据流、单指令流多数据流、多指令流单数据流、多指令流多数据流 B.字串位串、字并位串、字串位并、字并位并 C.科学计算、事务处理、实时控制、家用
D.单处理机、多处理机、标量处理机、向量处理机 20. 以下说法不正确的是（ D）。
A.
B.
A.线性流水线是单功能流水线 C.静态流水线是多功能流水线
B.动态流水线是多功能流水线 D.动态流水线只能是单功能流水线
21. 在顺序流动的指令流水线中，最可能发生的相关是（B ）。
A.同一条指令的读操作与写操作之间的先写后读相关
B.先流入的指令的写操作与后流入的指令的读操作之间的先写后读相关
C.后流入的指令的写操作与先流入的指令的读操作之间的先读后写相关 D.两条指令的写操作之间的写—写相关 22. 虚拟存储器常用的地址映像是（ A）。
A.全相联映像 B.组相联映像 C.直接映像 D.全相联、组相联和直接映像
23. 与全相联映像相比，组相联映像的优点是（A ）。
A.目录表小 B.块冲突概率低 C.命中率高 D.主存利用率高
24. 衡量机器性能的唯一固定而且可靠的标准是（ D）。
A.MIPS B.MFLOPS C.基准测试 D.真正执行程序的时间
25. “数据表示”的含义是（D ）。
A.表示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
26. RISC计算机中寄存器堆的作用是（ A）。
A.减少运算过程中对内存储器的访问 C.减少对内存容量的要求
B.减少过程切换时参数保存和传递所花费的时间 D.加快运算器的运算速度
27. 对于计算机系统结构而言，以下（ C）是透明的。
A.指令系统 B.中断响应 C.大规模集成电路 D.虚拟存储系统
28. 在顺序流动和异步流动流水线都可能出现的数相关是（A ）。
A.“先写后读”数相关 B.“先读后写”数相关 C.“写－写”数相关 D.“读－读”数相关
29. 作为存储系统的主要性能参数是（ A）。
A.存取时间、存储器容量、每字节成本 C.传输单位、传输带宽、存取时间
B.存取时间、存储器容量、传输单位 D.系统层次、传输带宽、每字节成本
30. 用于评价向量流水线建立时间对向量处理机性能影响的参数是（B ）。
A.最大性能值 B.半性能向量长度 C.向量长度临界值 D.向量指令处理时间
二 填空
1. 在多级立方体互连网络中，如果开关模块采用级控制方式，则该网络称为交换网络；如果开关模块采用部分级控制方式，则该网络称为__移数__网络；如果开关模块采用单元控制方式，则该网络称为__间接二进制n方体__网络。
2. 计算机系统结构设计的任务是进行软、硬件功能分配，确定传统机器级的软、硬件界面；计算机组成指的是计算机系统结构的 逻辑实现 ；计算机实现则指的是计算机组成的 物理实现 。
3. 一个时钟周期内能够同时发射多条指令的处理机称为 超标量处理机 ，一个周期内能够分时发射多条指令的处理机称为 超流水线处理机 。
4. 在向量处理机的性能参数中， 最大性能 常用于评价峰值性能，而 半性能向量长度 用于评价向量流水线建立时间对性能的影响。
5. 我们将问题中具有可以同时进行运算或操作的特性，称为并行性，并行性包括两重含义： 同时性 和 并发性 。
6. 假设一条指令的解释分为取指、分析和执行3步，每步的执行时间均为2，如果顺序执行100条指令，所花费的时间为 600 ；如果仅“执行k”与“取指k+1”重叠，执行100条指令所花费的时间为 402 。
7. Cache存储系统的主要目的是 提高存储访问速度 ，虚拟存储系统的主要目的是 提高存储容量 。 8. RISC的含义是 精简指令系统计算机 ，CISC的含义是 复杂指令系统计算机 。
9. 一个向量流水运算的结果寄存器正好是下一个向量流水运算源寄存器，这种向量运算采用的技术是 链接技术 ；而一个向量流水运算的源寄存器同时又是它的结果寄存器，这种向量运算采用的技术是 向量递归技术 。
10. 在计算机系统中，能够使用的数据类型很多，我们将由计算机硬件直接识别和引用的数据类型称为 数据表示 ，将由计算机软件才能识别和引用的数据类型称为 数据结构 。
11. 组相联方式中，主存的组到Cache的组之间采用 直接相联 映象方式，而两个对应组内部的块采用 全相联 映象方式。
12. Ω网络的级数n和输入端数N的关系式是 n=log2N 输入端及级间都采用 均匀洗牌 连接。 13. 引入数据表示的两条基本原则是：一要看系统的效率有否提高；二要看数据表示的__通用_性和__利用__率是否高。
14. 提高计算机系统并行性的主要技术途径有：__时间重叠__、___资源重复__和资源共享。
三 计算
1. 用一条4个功能段的浮点加法器流水线计算FAi。每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端和输入端之间
i110有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，要求：
（1） 列出进行加法的次序； （2） 画出流水线时空图；
（3） 并计算流水线在此任务中的实际吞吐率、加速比和效率。 [解答]
（1）将中间结果寄存器称为R，源操作数寄存器称为A，最后结果寄存器称为F，并假设源操作数已经在寄存器中，则指
令如下：
I1： R1←A1+A2 I2： R2←A3+A4 I3： R3←A5+A6 I4： R4←A7+A8 I5： R5←A9+A10
（2）
I6： R6←R1+R2 I7： R7←R3+R4 I8： R8←R5+R6 I9： F←R7+R8
（3）整个计算过程需要17Δt，所以吞吐率为：TP9 17t94t362.12 加速比为：S17t1794t90.53 效率为：E417t17
2. 在页式虚拟存储器中，一个程序由Pl—P5共5个页面组成。在程序执行过程中依次访问到的页面如下：
P2，P3，P2，P1，P5，P2，P4，P5，P3，P2，P5，P2
假设系统分配给这个程序的主存有3个页面，分别采用FIFO、LRU和OPT三种页面替换算法对这3页主存进行调度。
(1) 画出主存页面调入、替换和命中的情况表。 (2) 统计三种页面替换算法的页命中率。 [解答]
页流 FIFO 命中 页流 LRU 命中 页流 OPT p1 p2 p3 p1 p2 p3 p1 p2 p3 P2 2 调入 P3 2 3 调入 P2 2 3 命中 P1 2* 3 1 调入 P5 5 3* 1 替换 P2 5 2 1* 替换 P4 5* 2 4 替换 P5 5* 2 4 命中 P3 3 2* 4 替换 P2 3 2* 4 命中 P5 3 5 4* 替换 P2 3* 5 命中3次 2 替换 P2 2 调入 P3 2 3 调入 P2 2 3 命中 P1 2 3* 1 调入 P5 2 5 1* 替换 P2 2 5 1* 命中 P4 2 5* 4 替换 P5 2 5 4* 命中 P3 2 5 3* 替换 P2 2 5 3* 命中 P5 2 5 3* 命中 P2 2 5 命中6次 3 命中 P2 2 P3 2 3 P2 2 3 P1 2 3 1* P5 2 3* 5 P2 2* 3 5 P4 4 3 5 P5 4* 3 5 P3 4* 3 5 命中 P2 2 3* 5 替换 P5 2 3* 5 命中 P2 2 3 命中6次 5 命中 调入 调入 命中 调入 替换 命中 替换 命中 命中 （2）页命中率 FIFO=3/12=25%；LFU=6/12=50%；OPT=3/12=50%
3. 一条有三个功能段的流水线如下图：
每个功能段的延迟时间均相等，都为△t。其中功能段S2的输出要返回到它自己的输入端循环一次。 （1）如果向流水线的输入端连续输入新任务，这条流水线会发生什么情况? （2）求这条流水线能够正常工作的最大吞吐率、加速比和效率。 （3）有什么办法能够提高这条流水线的吞吐率，画出新的流水线。 （4）给出原来的流水线的禁用向量、冲突向量和预约表。 [解答]
（1）如果连续输入新任务流水线会阻塞，因为S2这一级需要连续使用两次，所以任务不能连续输入。
（2）如果每间隔一个△t向流水线输入一个任务，流水线就能正常工作。这时它的平均时延： Tk=4△t+（n-1）2△t；
n最大吞吐量：TPmax=lim1/2△t；
nTk最大加速比：Smax=lim效率：EmaxlimT0lim[4n△t/（4△t+（n-1）2△t）]=2n/（1+n）=2； nTnkn44nlim2/3
n3(42(n1))n66n（3）采用两个S2，一个称为S2，另一个称为S21，新的流水线如下：
（4）原来的流水线的禁用向量为：（1），冲突向量为：（1），预约表为：
1 2 3 4 S1 × S2 × × S3 ×
四 分析
1. 画出用2×4交叉开关组成一个2级的4×16交叉开关网络，其设备量比单级4×16的交叉开关节省多少设备？并说明它
是一个阻塞型网络。 [解答]
每个2×4交叉开关内部有8个开关，2级共2+4=6个模块，共有开关6×8=48个； 单级4×16交叉开关网络，共用4×16=64个开关，比前者多用16个开关。 举例说明它是一个阻塞型网络。
2. 一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。
（1）请设计该机操作码用哈夫曼编码的编码表，并计算所设计操作码的平均长度。
（2）设计8位字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于±127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。 [解答]
（1）构造Huffman树如下：
0.35 0.25 0.20 0.10 0.05 0.03 0.05 0.10 0.02 0 1 0 1 0.60 0 1
0 1
0 1 0.40 0 1 0.20 1.00 由此可以得到7条指令的编码分别如下： 指令号 1 2 3 4 5 6 7 出现的频率 35% 25% 20% 10% 5% 3% 2% 编码 00 01 10 110 1110 11110 11111 这样，采用Huffman编码法得到的操作码的平均长度为：
H = 2×(0.35+0.25+0.20) + 3×0.10 + 4 ×0.05 + 5×(0.03 + 0.02) = 1.6+0.3+0.2+0.25 =2.35
（2）设计8位字长的寄存器-寄存器型变址寻址方式指令如下：
因为只有8个通用寄存器，所以寄存器地址需3位，操作码只有两位，设计格式如下：
2
3 操作码OP 3 源寄存器R1 目的寄存器R2 三条指令的操作码分别为00，01，10
设计16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令如下：
4
3 操作码OP 1 8 通用寄存器 变址寄存器 偏移地址 四条指令的操作码分别为1100，1101，1110，1111
3. 某处理机的指令字长为16位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令三类，并假设每个地址字段的长度均为6位。
（1）如果双地址指令有15条，单地址指令和零地址指令的条数基本相同，问单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这三类指令分配操作码。
（2）如果要求三类指令的比例大致为1：9：9，问双地址指令、单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这三类指令分配操作码。 [解答]
⑴ 双地址指令15条，需要4位操作码来区分；单地址指令可以使用10-4=6位操作码来区分；零地址指令可以使用16-10=6位操作码来区分。这样，各类型指令的条数为：
双地址指令15条，操作码为：0000~1110；
单地址指令2-1=63条，操作码为：1111 000000~1111 111110
零地址指令2=64条，操作码为：1111 111111 000000~1111 111111 111111
⑵ 假设双地址指令x条，则单地址、零地址分别为9x条：
66
[(24x)269x]269x
解之即得：x =14
∴ 双地址指令14条，操作码为：0000~1101；留出两个编码用于扩展。
单地址指令(2-1)×2 = 126条，操作码为：
1110 000000~1110 111110，1111 000000~1111 111110
零地址指令126条，操作码为：
1110 111111 000000~1110 111111 111110，1111 111111 000000~1111 111111 111110
6
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容