《计算机系统结构》复习题课件
计算机系统结构复习
填空（15*1分），选择（15*1分），简答题（5/6 30分），综合题（4*10分）
1、从使用语言角度，可将系统按功能划分为多层次机器级结构，层次结构分别是：应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。
2、各机器级的实现主要靠翻译和解释或两者结合进行。翻译是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。解释则是在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器上的一条语句或指令的功能，是通过对高级的机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
3、计算机系统结构在计算机系统机器级层次中指传统机器级的系统结构。
4、计算机系统结构研究的是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定，为机器语言、汇编语言程序设计或编译程序生成系统提供使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到的遵循的计算机属性。
5、计算机系统结构的属性包括： 1.数据表示、2.寻址方式、3.寄存器组织、4.指令系统、5.存储系统组织、6.中断机构、7.系统机器级的管态和用户态的定义和切换、8.机器级的I/O 结构、9.系统各部分的信息保护方式和保护机构等。
6、机器透明性：指相对于每一机器级设计人员，都客观存在的功能或属性看不到的现象，称相对于此级设计人员来说，这些功能或属性是具有透明性，即透明的。
7、计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于机器级内部各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各部件间的联系。
8、计算机组成设计要解决的问题是在所希望达到的性能和价格下，怎样更好、更合理地把各种设备各部件组织成计算机，来实现所确定的系统结构。
9、当前，计算机组成设计主要是围绕提高速度，着重从提高操作的并行度、重叠度，以及功能的分散和设置专用功能部件来进行的。
10、计算机组成设计要确定的方面一般应包括： 1.数据通路宽路、2.专用部件的设置、3.各种操作对部件的共享程度、4.功能部件的并行度、5.控制机构的组成方式、6.缓冲和排队技术、7.预估预判技术、8.可靠性技术等。
11、计算机实现指计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。它着眼于器件技术和微组装技术，其中，器件技术在实现技术中起着主导作用。
13、软、硬件取舍的三个基本原则是：
（1）.考虑在现有硬件、器件(主要是逻辑器件和存储器)条件下，系统要有高的性能价格比，主要从实现费用、速度和其他性能要求来综合考虑。
（2）.考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用。
（3）.从“软”的角度考虑如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持。
14、程序在系统上运行的时间应该是衡量机器时间（速度）性能最可靠的标准。
15、计算机性能通常用峰值性能及持续性能来评价。峰值性能是指在理想情况下计算机系统可获得的最高理论性能值，它不能反映出系统的实际性能。
16、持续性能的表示有算术性能平均值、调和性能平均值和几何性能平均值三种。
17、算术性能平均值通常对系统执行时间评价；调和性能平均值与运行全部程序所需的时间成反比，比较准确地衡量计算机的时间（速度）性能；几何性能平均值是对不同机器进行性能比较时，可以对性能采取归一化，即可以以某台机器性能作为参考标准，让其他机器的性能与参考标准去比，不论哪台机器作参考机，几何性能平均值均能正确地反映出结果的一致性。
18、计算CPU的程序执行时间Tcpu有3个因素，即程序执行的总指令条数IC、平均每条指令的时钟周期数CPI、主时钟频率fc。
19、MIPS是机器单位时间执行指令的条数。它与时钟周期数CPI有关，CPI越少，MIPS 就越高，一定程度上反映机器的性能越好。MIPS很大程度依赖于机器的指令系统，用它很难准确衡量指令系统不同的机器之间的性能。因此MIPS只能用于比较相同机器指令系统的计算机之间的性能。即使是同一台机器，程序不同，其CPI也不同，其性能的差异会很大。其次MIPS还与机器硬件有关，如浮点运算部件的机器，虽MIPS很低，但浮点运算速度会很高，而在软件实现浮点运算机器上，MIPS虽然很高，但浮点运算速度可能很低。
MFLOPS只能反映机器执行浮点操作的性能，并不能反映机器的整体性能。
20、简述Amdahl定理？
答：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。
Told：没有采用改进措施前执行某任务的时间
Tnew：采用改进措施后执行某任务的时间
Sp ：加速比（系统改进后的性能与未改进时的性能的比值）Sp= Told/ Tnew
Fe:计算机执行某个任务的总时间中可被改进部分的时间所占比例。
r new：改进部分采用改进措施后比没有采用改进措施的性能提高倍数。（部件加速比）
21、程序访问的局部性包括时间上和空间上的两个局部性。
22、什么是时间上的局部性？
指最近将来要用到的信息很可能就是现在正在使用的信息，这是因为程序存在着循环。
23、什么是空间上的局部性？
指最近将来要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在程序位置上是邻近的，这是因为指令通常是顺序存放、顺序执行的，数据也通常是以向量、阵列、树、表等形式簇聚地存放在一起。
24、系统结构的差异决定软件的移植工作量，要实现软件移植工量小，常采用三种方法来实现：统一高级语言、采用系列机、模拟和仿真。
25、模拟是指？仿真是指？
B机器的每条机器指令用 A机器一段机器语言程序解释,如同A 机器上也有 B 机器的指令系统一样,这种用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为模拟.进行模拟的 A 机器称为宿主机,被模拟的 B机器称为虚拟机.
用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法就称为仿真。进行仿真的机器称为宿主机,被仿真的B机器称为目标机。为仿真所写的解释程序称为仿真微程序。
26、多级存储体系的采用是依据_局部性原理_原理建立，且存储速度提高，但存储体价格下降。
27、B机上的每条指令都由A机上的一段微程序解释执行称为仿真。
28. 流水线分为静态流水线和动态流水线。
静态：某一时间内各段只能按同一种功能连接流水。
动态：同一时间内可按不同运算或功能连接。
29、衡量浮点操作的指标是 MFLOPS ，衡量指令执行速度的指标是____MIPS____。
30、指令系统设计的两大典型风格是___CISC___和____RISC___________。
31、克服流水中的瓶颈段的两种方法是：瓶颈流水段的细分和瓶颈流水段的重复。
32、流水线中出现的3种相关是：结构相关，数据相关，控制相关。
33、系统结构的差异决定软件的移植工作量，避免软件移植瓶颈，常采用三种方法来解决，三种方法是统一高级语言、采用系列机、模拟和仿真。
34、向量的处理三种方式有：（1）横向处理方法；（2）纵向处理方法；（3）纵横向处理方法。
35、处理器间采用单向环网时的互连函数是：PM2+0或PM2-0。
36、以硬件为基础实现多Cache（缓存）一致性方法有：写作废法、写更新法、目录表法。
37、编址方式常分为三种,它们是___隐含编址__,__独立编址__和统一编址。
38、阵列处理机的基本结构分为两种：（1）分布式存储器的阵列机；（2）共享存储器的阵列机。
39、程序并行性相关性有三种，即数据相关、数据反相关、数据输出相关。
40. 寻址方式的三种面向：面向主存，面向寄存器，面向堆栈。
41. 指令系统的特性：
1.规整性；
2.对称性；
3.独立性和全能性；
4.正交性；
5.可组合性；
6.可扩充性
42.中断的响应次序是在同时发生多个不同中断类的中断请求时，中断响应硬件中的排队器所决定的响应次序。
43.中断的处理次序
46、数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。
数据结构是要通过软件映像，变换成机器中所具有的数据表示来实现的。
数据表示和数据结构是软，硬件的交界面。
47、自定义数据表示包括标志符数据表示和数据描述符两类；
高级数据表示：自定义数据表示，向量数组数据表示，堆栈数据表示。
48、在指令系统设计、发展和改进上，RISC采用：通过减少指令种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度，提高指令的执行速度。
49、在指令系统设计、发展和改进上，CISC采用：进一步增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬化。
51、流水线的表示法有三种：连接图法、时空图法、预约表法。
52、定向技术法的基本思想：如果后续指令要使用前面指令的运算果值，则通过硬件专门电路将该运算结果提前传送到有关缓冲寄存器，使后续指令得以不停顿地进入流水线。
53、衡量流水线性能的主要指标有：吞吐率、加速比和效率。
54. I/O系统的三种控制方式：
a.程序控制I/O(包括全软的，程序查询的，中断驱动的)
b.直接存储器访问（DMA）
c.I/O处理机方式（通道方式，外围处理机方式PPU）
55.标量流水机全局性相关的处理：
(1)使用猜测法。（2）加快和提前形成条件码。（3）采取延迟转移。（4）加快短循环程序的处理。
55.指令系统的发展和改进：P64 简答题
CISC可分别从面向目标程序，面向高级语言，面向操作系统的优化实现三个方面来叙述。
RISC:逻辑采用硬联和微程序相结合；在CPU中设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器
窗口。
56.RISC重叠寄存器窗口的作用：
(1).减少访存，尽量让指令在寄存器之间进行，提高执行速度，缩短指令周期，简化寻址方式和指令格式。
(2).更简单有效的支持高级语言中大量出现的过程调用，减少过程调用中为保存主调过程现场，建立被调过程新现场，以及返回时恢复主调过程现场等所需的辅助操作。
(3).更简单，直接地实现过程中的参数传递。
57.设计RISC机器的一般原则及可采用的基本技术是哪些？
设计RISC机器的一般原则：1.精简指令的条数；2.简化指令的格式，让指令字等长，并让所有指令都在一个机器周期执行完；3.扩大机器中通用寄存器的个数，只让存取两类指令可以访问，其他的指令一律只能对寄存器进行操作；4.指令的实现以组合电路硬联实现为主，少量指令可采用微程序解释；5.精心设计高质量的编译程序来优化支持高级语言程序的实现。
设计RISC机器的基本技术：1.按设计RISC机器的一般原则来精选和优化设计指令系统；
2.逻辑上采用硬联组合电路为主，适当辅以微程序控制来实现；
3.在CPU内设置大量的寄存器，并采用重叠寄存器组的窗口；
4.指令采用重叠和流水的方式解释，并采用延迟转移；
5.采用高速缓冲存储器Cache缓冲指令和数据。
56、将下面程序改写成不存在数据相关的形式?
Z=0
DO 10 I=1，64
X(I)=X(I)+Y(I)
Z=Z+X(I)
10CONTINUE
57、简述计算机系统结构、计算机组成和计算机实现的定义和相互关系？
答：计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性，就是计算机的概念性结构和功能特性。
计算机组成：计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部的数据流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：是指计算机组成的物理实现。包括处理机、主存、等部件的物理结构，器件集成度、速度、信号传输等。
相同系统结构，可以有不同的组成；一种组成可以有多种不同的实现方法；采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异；组成也会影响结构。
62、向量流水处理的三种方式：
1．横向处理方式，又称为水平处理方式，横向加工方式等。向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。
2．纵向处理方式，又称为垂直处理方式，纵向加工方式等。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。
3．纵横处理方式，又称为分组处理方式，纵横向加工方式等。横向处理和纵向处理相结合的方式。
63、向量链接技术：结果寄存器可能成为后继指令的操作数寄存器，两条有数据相关的向量指令并行执行，这种技术称为两条流水线的链接技术
64、实现链接的条件
(1) 没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。
(2) 只有第一个结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接。
(3) 先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等。
(4) 两条向量指令的向量长度必须相等。
66、PM2I单级网络的互连函数：。
67、处理器间采用单向环网时的互连函数是：PM2+0或PM2-0。
68、处理器间采用双向环网时的互连函数是：PM2+0和PM2-0。
69. 开发系统结构中的并行性的途径有时间重叠，资源重复和资源共享等。
70. 计算机系统的分类
弗林. 按指令流和数据流的多倍性
单指令流单数据流（SISD）
单指令流多数据流（SIMD）
多指令流单数据流（MISD）
多指令流多数据流（MIMD）
71、什么是机群系统？什么是大规模并行机系统？
72、静态数据流机与动态数据流机主要区别在哪里？
73. VLSI的发展与应用，对逻辑设计方法产生了什么影响？举例说明器件发展是推动系统结构发展的关键因素。
器件的发展使逻辑设计已由过去传统的逻辑化简，转变成强调在满足系统结构所提出的功能要求前提下，如何能用上大批量生产的高集成度片子，提高其系统效能，缩短其研制周期，降低其生产成本。计算机的设计也已从过去只进行全硬的逻辑设计发展到现在所用的软硬结合方法进行计算机的辅助设计和辅助制造。
74. 简要列出集中式串行链接/定时查询/独立请求三种总线控制方式的优缺点。同时分析硬件产生故障时通信的可靠性。
A.串行链接方式的优点：1.选择算法简单，用于解决总线控制分配的控制线的线数少，只要3根，切不取决于部件的数量；2.部件的增减容易，只需简单地把它连到总线上或从总线上去掉即可，可扩充性好；3.逻辑简单，容易通过重复设置提高可靠性。
缺点：1.对“总线可用”线及其有关电路的失效敏感；2.由于优先级是线连固定，不能由程序改变，不灵活；3.受总线长度的限制，增减或移动部件也受到限制。
B.定时查询方式的优点：1.计数器初值，部件号均可由程序设定，优先次序可由程序控制，灵活性强；2.不会因某个部件失效而影响其他部件对总线的使用，可靠性高。
缺点：1.控制线的数量多，需2+[1b N]根；2.可以共享总线的部件数受限于定时查询线的线数（编址能力），扩展性稍差；3.控制较为复杂；4.总线分配的速度取决于计数信号的频率和部件数，不能很高。
C.独立请求方式的优点：1.总线分配速度快，所有部件的总线请求同时送到总线控制器，不用查询；2.控制器可以使用程序可控的预定方式，自适应方式，循环方式或他们的混合方式灵活确定下一个使用总线的部件；3.能方便的隔离失效部件的请求。
缺点：控制线数量过大，为控制N个设备必须有2N+1根控制线，而且总线控制器要复杂得多。
75. 引入数据表示的原则（P43）
原则一看系统的效率是否显著提高，包括实现时间和存储空间是否有显著减少，实现时间是否减少又主要看在主存和处理机之间传送的信息量是否减少。传送的信息量减少，实
现时间就越少。
原则二看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否提高。如果只对某种数据结构的实现效率很高，而对其他数据结构的实现效率很低，或者引入这种数据表示在应用中很少用到，那么为此所耗费的硬件过多却并未在性能上得到好处，必然导致性能价格比的下降。
P33 习题1 6，7，10，11 第一章 Amdahl定理（大题1个）
P79 习题2 9，10，11，12 (第二章哈夫曼编码，大题1个)
P109习题3 5，6，8
第三章 P89中断屏蔽位设置（大题1个）
P195 习题5 6，11
第五章 P185 流水线预约表及状态图（大题1个）
P200 习题6 1，2，5
第六章 P200 链接图会画（大题1个）
40、有两台机器，它们对条件转移指令的处理采用不同的设计方案:(1)CPUA采用一条比较指令来设置相应的条件码，由紧随其后的一条转移指令对此条件码进行测试，以确定是否进行转移。因此实现一次条件转移要执行比较和测试两条指令。(2)CPUB采用比较和测试两种能合在一条指令的方法，这样实现条件转移只需一条指令。
假设在这两台机器的指令系统中，执行条件转移指令需2个时钟周期，而其他指令只需1个时钟周期。又假设CPUA中，条件转移指令占总执行指令条数20%。由于每条转移指令都需要一条比较指令，所以比较指令也将占20%。由于CPUB在转移指令中含了比较功能，因此它的时钟周期就比CPUA要慢25%。问CPUA和CPUB哪个工作速度要快些？
41、假设FPSQR操作占整个测试程序执行时间的20%。改进的一种方法是采用FPSQR硬件，使FPSQR操作的速度加快到10倍。另一种方法是使FP指令的速度提高到2倍，FP指令占整个执行时间的50%。比较两个设计方案。
42、假设要将某一执行部件改进后速度提高10倍,改进后被改进部件执行时间占系统总运行时间的50%.问改进后,获得的加速比Sp是多少?
43、假设Cache的工作速度是主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%.问:采用Cache 后,能使整个存储系统获得多高的加速比?
44、为提高某计算机运算速度,决定增加向量处理部件.此时处理向量的速度比其通常的运算速度要快20倍.现定义向量处理部件运算的时间占总时间的百分比称为可向量化百分比.
(1)求出加速比和可向量化百分比之间的关系.
(2)若要得到加速比为2.5,可向量化百分比是多少?
45、某计算机Cache能存放2000条指令.假设10%的指令承担了90%时间的指令访问,且知这10%指令中每条指令的执行时间相同.如果要执行的某程序共50000条指令,且已知其中的10%是频繁使用的.问:当计算机执行该程序时,在Cache中能访问到的指令会占多少百分比?
58、下列5条指令组成的程序在一台3段流水线处理机上执行，每一流水段上都有相关检测和分解。这3个流水段是取指令IF、取操作数OF（一个或多个）、执行EX（包括写回）。程序中ACC为累加寄存器，M为存储器。
请画时时空图说明：（1）在程序执行中所有可能出现的相关情况，（2）避免相关发生的调度方法。
INC R0 ； R0←（R0）+1
MVL ACC，R0；ACC←(ACC)*(R0)
STR R1,ACC; R1←(ACC)
ADD ACC,R0 ; ACC←(ACC)+(R0)
STA M,ACC ; M←(ACC)
59、在一台流水线处理机上执行下面程序。
I1 SUB R0，R0 ； R0←0
I2 LOAD R1,#8 ; R1←向量长度8
I3 Loop:LOAD R2,A(R1) ; R2←A向量的第1个元素
I4 MUL R2，R1； R2←(R2)*(R1)
I5 ADD R0,R2; R0←(R0)+(R2)
I6 DNE R1 Loop; R1←(R1)-1,若(R1) 0转向Loop
I7 STORE R0,M(x); 保存结果
每条指令都要经过“取指”、“译码”、“执行”、“写结果”4个流水段，每个流水段延迟都是5ns。但在“执行”流水段LS部件和ALU部件只能其中一个工作，其中LS部件完成LOAD 和STORE操作，ALU部件完成其他操作。这两个操作部件的输出端和输入端有直接输出通路相互切换连接，且ALU部件产生的条件码也直接送入控制器。假定采用静态分支预测技术，每次都预测转移不成功。要求：
（1）画出指出指令流水线的时空图（中间部分可省略，图中可用指令序号表示）
（2）计算流水线的吞吐率和加速比，并分别计算译码部件和ALU部件的使用效率。
60、一条有4个流水段的非线性流水线，每个流水段的延迟时间都相等，它的预约表如下图：
（1）写出流水线的禁止向量和初始冲突向量;
（2）画出调度流水线的状态图;
（3）求流水线的最小启动循环和最小启动距离;
（4）求平均启动距离最小的恒定循环。
（5）按最小启动距离调度任务时，有10个任务进入流水，画出时空图，计算实际吞吐率。
61、在一个5段的流水线处理机上需经9拍才能完成一个任务,其预约表为:
分别写出禁止表,冲突向量C;画出流水线状态转移图,求出最小平均延迟及流水线的最大吞吐率、调度方案。按此流水调度方案输入6个任务,求实际吞吐率。
65、向量处理机上用4条向量指令完成如下计算：E:=A*(B+C)+D
LD V0，M(A);V0←存储器A向量
ADDV V3，V1，V2 ；V3←V1+V2
MULV V4,V0,V3 ;V4←V0*V3
ADDV V6,V4,V5 ;V6←V4+V5
假设V1、V2、V5向量寄存器已分别存放向量B、C、D，向量长度N=32，两个浮点功能部件执行时间为加法6拍，乘法7拍；存储器取数6拍；数据进入和流出功能部件（包括寄存器）为1拍。
（1）分析指令序列，如果能链接，画出向量链接图。
（2）计算指令组全部完成所需的时间。
计算机系统结构考试计算题
3.12 有一指令流水线如下所示 （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。 对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1） 2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n T P 1pipeline -== 45.45%11 5 4400T P m t T P E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 ? 变成八级流水线（细分） 850(ns)509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10 8400T P m ti T P E m 1 i ≈=? =?? =∑= ? 重复设置部件 出 50ns 50ns 100ns 200ns
)(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10885010400E ≈=??= 3.13 4段组成，3段时，一次，然4段。如果 需要的时间都是，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况？ （2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个 任务时，其吞吐率提高多少？ （2） t ?t ?2
计算机系统结构试卷B
《计算机系统结构B卷》 一、填空题（每小题1.5分，共30分）。 1．对系列机而言，必须保证做到软件，力争做到软件向上兼容。 2．由软件实现的计算机称之为。 3. 多处理机系统按组织形式分有三种，功能分布是多处理机系统分工方式。 4．依据从哪一层开始设计，计算机体系结构设计的主要方法有三种，占据主导地位的是设计。 5. 在先行控制方式实现流水线的处理器中，有先行指令、先行操作、先行读数和后行写数等四个缓冲栈，缓冲深度最大的是。 6.按流水线的功能多寡分，可分为单功能流水线和。 7. 用于表示非线性流水线中的任务对未进入流水线的后继任务流入流水线的时间间隔的约束称为。 8.中断转移相关处理的基本方法包括不精确断点法和。 9. 互连网络中任意两个结点之间距离的最大值称为。 10．在多级交叉开关互联网络中，交叉开关的控制方式有、组控制和单元控制。 11. 在多计算机系统的互连网络中，通信模式包括、选播、广播和会议等四种。 12. 描述网络寻径效率常用的两个参数是通道流量和。 13．自定义数据表示包括标志符和两种数据表示。 14. 浮点数尾数基值越大，浮点数表示的数据范围。 15. 根据运算类型指令操作数存储方法不同，指令集结构可分为堆栈型、累加器型和。 16. 标量处理机是否高度并行是以指令级并行度（ILP）为来区分。 17．存储系统的基本存储层次有、主存储器和辅助存储器。 18. 采用并行存储器的目的是。 19. 从时间开销来看，伪命中的时间正常命中的时间。 20. 增加Cache存储系统的相联度，可降低Cache的不命中率，但会增加Cache 的。
二、简答题(每小题6分，共30分)。 1．多计算机系统和多处理机系统的差别有哪几方面？其中最根本的差别是哪个方面？ 2. 什么是流水线相关？流水线相关可分为哪几大类？ 3. 什么是动态互连网络？动态互连网络的互联形式有哪几种？ 4. 指令系统设计包括哪两个方面？指令格式优化设计的目的是什么？ 5. 维护Cache与主存一致性的更新算法有哪些? 三、分析题(第一小题8分，第二小题12分，共20分)。 1．某种处理机10条指令的使用频度分别为：0.25，0.20，0.15，0.10，0.08，0.08，0.05，0.04 ，0.03 ，0.02，试画出该处理机进行Huffman编码时的一棵Huffman树。 2. 在某采用全相联映象、相联目录表实现地址变换Cache存储器中，Cache 的容量是8KB，主存是由4个存储体组成的低位交叉访问存储器，主存总容量是32MB，每一个存储体的字长是32位，。 （1）写出主存地址和Cache地址的格式，并标出各字段的长度。 （2）说明目录表的行数、相联比较的位数和目录表的宽度。 四、计算题(第一小题8分，第二小题12分，共20分)。 1. 设16个处理器编号分别为0、1、……、15，用单级互连网络连接，当互连函数分别为：（1）Cube3、（2）PM+3、（3）Shuffle（Shuffle）时，第13号处理器分别与哪一个处理器相连? 2. 有一条5个功能段的线性动态多功能流水线如图所示，其中1→2→3→5功能段组成加法流水线，1→4→5功能段组成乘法流水线，设每个功能段的延迟时间 均相等为△t。用这条流水线计算F=4 1() i i i a b = + ∏，画出流水线时空图，并计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。 Z
北邮研究生 高级计算机系统结构
计算机系统结构的发展历程 课程：高级计算机系统结构 姓名： 学号： 班级：
2015年12月 一、计算机系统结构 随着当今社会和科技的飞速发展，自四十年代计算机问世以来，计算机科学更是发展迅速，应用领域不断扩展计算机的普及和广泛应用，现代社会正朝着高度信息化，自动化方向发展。计算机逐渐成为社会必不可少的支柱力量。 计算机系统是按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息的机器系统。计算机是脑力的延伸和扩充，是近代科学的重大成就之一。计算机系统由硬件系统和软件系统组成。前者是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合，是系统赖以工作的实体。后者是各种程序和文件，用于指挥全系统按指定的要求进行工作。 而计算机系统结构是计算机的的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性，就是计算机的概念性结构和功能特性，主要研究计算机系统的基本工作原理，以及在硬件、软件界面划分的权衡策略，建立完整的、系统的计算机软硬件整体概念。其也称为计算机体系结构，它是由计算机结构外特性，内特性，微外特性组成的。经典的计算机系统结构的定义是指计算机系统多级层次结构中机器语言机器级的结构，它是软件和硬件/固件的主要交界面，是由机器语言程序、汇编语言源程序和高级语言源程序翻译生成的机器语言目标程序能在机器上正确运行所应具有的界面结构和功能。 以最常见的冯诺依曼计算机为例，计算机系统结构包含了以下几个方面： 1.指令集架构（Instruction set architecture；简称ISA）：被视为一种机器语言， 包含了许多相关的指令集（存储器定址、处理器控制，寄存器控制等等……）。 2.微体系结构/微架构（Microarchitecture）或称计算机组织（Computer
计算机系统结构期末考试题目
第一章： 1.计算机系统结构的定义 答：由程序设计者看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。 2.透明性概念 答：在计算机技术中，一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称为透明性现象。 3.兼容性向后兼容 兼容性：同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器，可获得相同的结果，差别只在于不同的运行时间。 向后兼容：按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序，不加修改就能运行于在它之后投入市场的机器。 4.Amdahl定律 答：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。 5.CPI 答：每条指令的平均时钟周期数。 6.MIPS 答：每秒百万条指令数！MIPS=时钟频率/(CPI*10^6) 7.MFLOPS 答：每秒百万次浮点操作次数。MFLOPS=程序中的浮点操作次数/(执行时间*10^6) 8.命中率的概念 答： 9.Flynn分类法是按指令流和数据流的多倍性特征进行计算机系统结构的划分 答：①单指令流单数据流SISD ②单指令流多数据流SIMD ③多指令流单数据流MISD （实际不存在）④多指令流多数据流MIMD 10.计算机系统设计的定量原理（四个） 答：①加快经常性事件的速度②Amdahl定律③CPU性能公式④访问的局部性原理11.CPI和加速比的计算 答：CPI=CPU时钟周期数/IC CPU时间=CPU时钟周期数/频率 CPU时间=CPU时钟周期*时钟周期长 加速比=（采用改进措施后的性能）/（没有采用改进措施前的性能） =(没有采用改进措施前执行某任务的时间)/(采用改进措施后执行某任务的时间) 12.软硬件实现的特点 硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少 软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多 13.系统评价的标准 ①运算速度②存储器系统③其他性能④成本标准
计算机体系结构试题汇总
计算机系统结构 姓名：学号： 一、简答题（每小题10分，共20分） 1．简述使用物理地址进行DMA存在的问题，及其解决办法。 2．从目的、技术途径、组成、分工方式、工作方式等5个方面对同构型多处理机和异构型多处理机做一比较（列表）。 二、（60分）现有如下表达式： Y＝a ×X 其中：X和Y是两个有64个元素的32位的整数的向量，a为32位的整数。假设在存储器中，X和Y的起始地址分别为1000和5000，a的起始地址为6000。 1．请写出实现该表达式的MIPS代码。 2．假设指令的平均执行时钟周期数为5，计算机的主频为500 MHz，请计算上述MIPS 代码（非流水化实现）的执行时间。 3．将上述MIPS代码在MIPS流水线上（有正常的定向路径、分支指令在译码段被解析出来）执行，请以最快执行方式调度该MIPS指令序列。注意：可以改变操作数，但不能改变操作码和指令条数。画出调度前和调度后的MIPS代码序列执行的流水线时空图，计算调度前和调度后的MIPS代码序列执行所需的时钟周期数，以及调度前后的MIPS流水线执行的加速比。 4．根据3的结果说明流水线相关对CPU性能的影响。 三、（20分）请分析I/O对于性能的影响有多大？假设： 1．I/O操作按照页面方式进行，每页大小为16 KB，Cache块大小为64 B；且对应新页的地址不在Cache中；而CPU不访问新调入页面中的任何数据。 2．Cache中95%被替换的块将再次被读取，并引起一次失效；Cache使用写回方法，平均50%的块被修改过；I/O系统缓冲能够存储一个完整的Cache块。 3．访问或失效在所有Cache块中均匀分布；在CPU和I/O之间，没有其他访问Cache 的干扰；无I/O时，每1百万个时钟周期中，有15,000次失效；失效开销是30个时钟周期。如果替换块被修改过，则再加上30个周期用于写回主存。计算机平均每1百万个周期处理一页。
计算机系统结构考试题库及答案
计算机系统结构试题及答案 一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选 或复选） 1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。 2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.（冯?诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取 出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。 6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、 中规模集成电路）作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超 大规模集成电路）作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、 LRU算法、随机替换）。
13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高 速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的（SRAM）组成。 16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工）。 17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式）反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。 19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控 制方式）。 20.CPU的异步控制方式有时又称为（可变时序控制方式、应答控制 方式）。 21.EPROM是指（光擦可编程只读存储器）。 22.MOS半导体存储器中，（DRAM）可大幅度提高集成度，但由于（刷 新）操作，外围电路复杂，速度慢。 23.MOS半导体存储器中，（SRAM）的外围电路简单，速度（快），但 其使用的器件多，集成度不高。 24.RISC的几个要素是（一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化）。
多媒体教学课件的结构设计
多媒体教学课件的结构设计 黄勇1李文梅2 （新余高等专科学校计算机系江西新余338031） （新余高等专科学校计算机系江西新余338031） 摘要:实施信息技术与课程教学的整合，就是利用计算机技术，突破教学的重点和难点，化抽象思维为直观印象。要利用计算机 辅助中学课程教学，就必须学会制作多媒体课件。制作多媒体 课件首先要设计课件的结构，准备课件制作的素材，然后通过 集成工具软件进行合成。 关键词：多媒体、课件、结构设计、交互、导航 一、多媒体课件的开发过程 1、多媒体课件开发组人员构成 （1）项目负责人 （2）学科教学专家 （3）教学设计专家 （4）软件工程师（系统结构设计）专家 （5）多媒体素材制作专家 （6）多媒体课件制作专家 2、多媒体课件开发基本过程 （1）项目定义教学内容的选择、课件设计可行性分析、课件需求分析（必要性） （2）教学设计围绕教学目标要求，合理选择和设计媒体，采用适当的教学模式和教学策略。 （3）结构设计安排目录主题的显示方式，建立信息间的层次结构和浏览顺序，确定信息间的交叉跳转关系。 （4）多媒体素材的准备与制作 （5）课件的编辑合成 （6）课件的试用与测试 （7）评价 （8）课件产品的成型 二、超文本的结构 超文本是一种由节点和链组成的网状结构。节点、链、网络是定义超文本结构的三个基本要素。 1、节点（Nodes）
它是存贮信息的基本单元，又称信息块，每个节点表达一个特定的主题，它的大小根据实际需要而写，没有严格的限制。 （1）文本节点可用来表达思想，解释概念，描述现象等。 （2）图文类节点适合于表现事物的形态和结构。 （3）听觉类节点 （4）视听类节点 （5）程序类节点通常用"按钮"来表现，进入这种节点后，将启动相应的程序，完成特定的操作。 2、链（Link） 链表示不同节点间信息的联系。它是由一个节点指向其它节点，或从其它节点指向该节点。因为信息间的联系是千变万化、丰富多彩的，所以链也是复杂多样的，有单向链（→），双向链（←→）等。链的功能的强弱，直接影响节点的表现力，也影响到信息网络的结构和导航的能力。超文本中有了链才有了非线性；有了链，用户才能"沿着"链找到相关信息。在多媒体课件中，链是隐藏在信息背后、记录在系统中，我们看不到表示单向或双向的线，只是在从一个节点转向另一个节点时，会感觉到链的存在。 链的基本组合方式有以下几种： （1）一条线性浏览路径 （2）树状结构 （3）无环的网 （4）分块连接 （5）任意连接 3、网络（Network） 超文本的信息网络是一个有向图结构，类似于人脑的联想记忆结构，它采用一种非线性的网状结构来组织块状信息。超文本网络中信息的联系体现了课件创作者的教学意图与策略，超文本网络结构不仅提供了知识、信息，同时也包含了作者对信息的分析、推理和整合。 如果网络中节点内不仅有文本，而且还包含有图形、动画、声音及它们的组合等多种信息，即用超文本技术来管理多媒体信息，这种系统则称为超媒体。三、多媒体课件的基本结构 传统教学中，教学信息如课本、录音、录像等的组织结构都是线性的，这在客观上限制了人类自由联想能力的发挥，而超文本技术就克服了这一缺点，多媒体课件中的信息结构就是采用这种非线性的超文本方式。 根据多媒体课件中节点和链的连接关系，我们可以归纳出多媒体课件中的教学内容结构组织方式有以下几种：线性结构、树状结构、网状结构、混合结构。 四、结构设计 多媒体课件的结构设计主要包括以下方面：节点设计、链的设计以及由此产生的网络和学习路径的设计。 1、节点设计 根节点是学习者进入系统学习遇到的第一个节点，同时也是其它任何节点都能返回的中心节点，因此根节点的设计十分重要。根节点的常用设计方法有：（1）总述根节点是整个内容的概述，它与知识库中的所有主要概念都建立有联系。 （2）自顶向下使用层次分析法，根节点是顶端的主要本质概念。
-计算机系统结构(有详细答案)
(仅供参考，不作为考试标准)， 选择题(30分，每题2分) 计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。 A)硬件设计人员B)逻辑设计人员 C)机器语言或汇编语言程序员D)高级语言程序员 在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意________。 A)加快经常性使用指令的执行速度 B)要特别精心设计少量功能强大的指令 C)要减少在数量上占很小比例的指令的条数 D)要加快少量指令的速度 重叠寄存器技术主要用于解决在RISC系统中因________而导致的问题。 A)JMP指令影响流水线 B)CALL指令的现场保护 C)只有LOAD和STORE指令带来的访问存储器不便 D)存储器访问速度 为使流水计算机运行效率高________ A)各过程段时间要不同B)连续处理的任务类型应该不同 C)连续处理的任务类型应该相同D)连续处理的任务数尽可能少不属于堆栈型替换算法的是________。 A)近期最少使用法B)近期最久未用法 C)先进先出法D)页面失效频率法 与全相联映象相比，组相联映象的优点是________。 A)目录表小B)块冲突概率低C)命中率高D)主存利用率高"一次重叠"中消除"指令相关"最好的方法是________。 A)不准修改指令B)设相关专用通路 C)推后分析下条指令D)推后执行下条指令 流水操作中，遇到数据相关时，采用的解决办法有________。 A)用优化编译器检测，通过指令重新排序的办法 B)数据重定向技术 C)延迟转移技术 D)加快和提前形成条件码 经多级网络串联来实现全排列网络，只能用________。 A)多级立方体网络B)多级PM2I网络 C)多级混洗交换网络D)上述任何网络 虫蚀寻径以流水方式在各寻径器是顺序传送的是________。 授课：XXX
计算机系统结构期末考试试题及其答案
计算机系统结构期末考试试题及其答案
《计算机系统结构》期末考试试卷A 卷第 2 页 共 24 页 计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A 卷） 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一 单选题：(10分，每题1分) 1、 ."启动I/O"指令是主要的输入输出指 令，是属于（ B ） A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对(B )是透 明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指（A ） A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位
置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写 后读的数据相关，则（B ） A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是（B） A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是 （C ） A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 《计算机系统结构》期末考试试卷A卷第 3 页共 24 页
计算机体系结构名词解释总汇
集中式共享存储器结构（centralized shared memory architecture）：这类多处理机在目前至多有几十个处理器，可通过大容量的cache和总线互连使各处理器共享一个单独的集中式存储器。 物理上分离的多个存储器可作为一个逻辑上共享的存储空间进行编址，每个处理器可以访问任何一个其他的局部存储器。这类机器的结构被称为分布式共享存储器（DSM，distributed shared memory）或可缩放共享存储器（SSM，scalable shared memory）体系结构。 整个地址空间由多个独立的地址空间构成，它们在逻辑上也是独立的，远程的处理器不能对其直接寻址。在这种机器的不同处理器中，相同的物理地址指向不同存储器的不同单元，每一个处理器、存储器模块实际上是一个单独的计算机，因而这种机器也称为多计算机（multicomputers）。 通讯延迟：发送开销＋跨越时间＋传输延迟＋接收开销。 迁移是把远程的共享数据项的拷贝放在一个本处理器局部的cache中使用，从而可降低对远程共享数据的访问延迟。 复制是把多个处理器需要同时读取的共享数据项的拷贝放在各自局部cache中使用，复制不仅降低了访存的延迟，也减少了访问共享数据时的产生的冲突。 目录（directory）：物理存储器中用来保存共享数据块的状态及相关信息的数据结构。 监听（snooping）：每个cache除了包含物理存储器中块的数据拷贝外，也保存着各个块的共享状态信息。Cache通常连在共享存储器的总线上，各个cache控制器通过监听总线来判断它们是否有总线请求的数据块。 在一个处理器写某个数据项之前保证它对此数据项有唯一的访问权，对应这种方法的协议称为写作废（write invalidate）协议。cache块拥有唯一的拷贝的处理器通常称为这个cache 块的拥有者（ower）。处理器的写操作使其成为对应cache块的拥有者。 原子性（atomic），即操作运行过程中不能被打断，例如将写失效的检测、申请总线连接、接收响应作为一个单独的原子操作。基于目录的相关性协议称为全映射（full map）。 原子交换（atomic change）：将一个存储单元的值和一个寄存器的值进行交换。建立一个锁，锁值为0表示开锁，为1表示上锁。 旋转锁是指处理器环绕一个锁不停地旋转而试图获得该锁。 栅栏（barrier）同步：是一个同步操作，它强制所有到达该栅栏的进程进行等待，直到全部的进程到达栅栏，然后释放全部的进程，从而形成同步。 组合树是多个请求在局部结合起来形成树的一种分级结构，它降低冲突的原因是将大冲突化解成为并行的多个小冲突。排队记录等待的进程，当锁释放时送出一个已确定的等待进程，这种机制称为排队锁（queuing lock）。一个处理器对变量的写和另一个处理器对该变量的访问（读或写）由一对同步操作分开，其中一个在写操作后执行，另一个在别的处理机访问之前执行，则称数据访问有序。 无同步操作排序变量可能提前被刷新，这种情况称为数据竞争（data race），从而对于同步的程序可称之为无数据竞争（data－race－free）。 称与解锁相对应的同步操作为释放（release）与加锁相对应的则称为获取（acquire）。防护（fence）是计算过程中的固定点，用来保证无读或写穿过防护点。预取能返回最新数据值，并且保证对数据实际的存储器访问返回的是最新的数据项，则被称为非绑定的（nonbinding）。 互连网络是将集中式系统或分布式系统中的结点连接起来所构成的网络，这些结点可能是处理器、存储模块或其它设备，它们通过互连网络进行信息交换。静态网络由点和点直接相连而成，这种连接方式在程序执行过程中不会改变。 动态网络是用开关通道实现的，它可动态地改变结构，使其与用户程序中通信要求匹配。
计算机系统结构考试计算题
有一指令流水线如下所示 入 1 2 3 4 出 50ns 50ns 100ns 200ns （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。对 于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少 解：（1） 2200(ns) 2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1T n TP 1pipeline -== 45.45%11 5 4400TP m t TP E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 变成八级流水线（细分） 850(ns) 509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8400TP m ti TP E m 1 i ≈=? =?? =∑= 重复设置部件 1 2 3_1 3_2 4_1 4_4 入 出
)(ns 851T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8 85010400E ≈=??= 有一 4段组成，其3段时，总次，然后流到第4段。如果 需要的时间都是t ?，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每t ?时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况 （2） 此流水线的最大吞吐率为多少如果每t ?2输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少 （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率仍连续处理10个任 务时，其吞吐率提高多少 （2）
专升本《计算机系统结构》_试卷_答案,DOC
专升本《计算机系统结构》 一、（共75题,共150分） 1. 最早的冯·诺依曼(von Neumann)结构计算机是以（）为中心的。（2分） A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O设备 .标准答案：A 2. 同构型多处理机和异构型多处理机所采用的提高并行性的技术途径分别是（）（2分） A.资源共享、资源重复 B.资源重复、资源共享 C.资源共享、时间重叠 D.资源重复、时间重叠 .标准答案：D 3. 由同一厂家生产的、系统结构相同的，但组成和实现不同的所有计算机，称为（）（2分） A.兼容机 B.扩展机 C.系列机 D.系统机 .标准答案：C 4. 从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（）（2分） A.位串字串、位并字串、位串字并、全并行 B.位并字串、全并行、位串字串、位串字并 C.全并行、位并字串、位串字串、位串字并 D.位串字串、位串字并、位并字串、全并行 .标准答案：A 5. 扩展编码要求（），否则会产生解码不唯一的问题。（2分） A.所有的短码都必须是长码的前缀 B.所有的短码都不能是长码的前缀 C.所有的短码都必须是长码的后缀 D.所有的短码都不能是长码的后缀 .标准答案：B 6. 下面的指令中，（）不属于RISC处理器指令集。（2分） A.ADD R4，[1000] B.LD R3，(R4) C.SUB R4，R3 D.SD 0(R3)，R4 .标准答案：A 7. 指令的重叠解释方式与顺序解释方式相比，可以提高（）指令的执行速度。（2分） A.一条 B.两条 C.两条以上 D.两条或两条以上 .标准答案：D 8. 虚拟存储器外部地址变换，实现的是虚地址到（）的变换。（2分） A.辅存物理地址 B.主存地址 C.Cache地址 D.虚地址 .标准答案：A 9. 设主存和辅存的平均访问时间分别为秒和秒，若要使虚拟存储器的主存-辅存层平均时间达到，问至少应保证主存访问命中率为（）（2分） A.0.97 B.0.98 C.0.99 D.1 .标准答案：C 10. 替换算法要解决的问题是（）（2分） 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.当页面失效时，选择主存中哪个页作为被替换页 D.新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户 .标准答案：C 11. RISC执行程序的速度比CISC要快的原因是（）（2分） A.RISC的指令系统中指令条数较少 B.程序在RISC上编译生成的目标程序较短 C.RISC的指令平均执行周期数较少 D.RISC只允许load和store指令访存 .标准答案：C 12. 输入输出系统硬件的功能对（）是透明的。（2分） A.操作系统程序员 B.编译程序员 C.应用程序员 D.系统结构设计师 .标准答案：C 13. 在由多个通道组成的I/O系统中，I/O的最大流量是（）（2分） A.各通道最大流量的最大值 B.各通道最大流量之和 C.各通道实际流量的最大值 D.各通道实际流量之和 .标准答案：B 14. 通道方式输入输出系统中，对优先级高的磁盘等高速设备，适合于连接( ) （2分） A.字节多路通道 B.选择通道 C.数组多路通道 D.字节及数组多路通道 .标准答案：B
计算机体系结构知识点汇总
第一章计算机体系结构的基本概念 1.计算机系统结构的经典定义 程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。 2.透明性 在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。 3.系列机 由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 4.常见的计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法、冯氏分类法Flynn分类法把计算机系统的结构分为4类： 单指令流单数据流(SISD) 单指令流多数据流(SIMD) 多指令流单数据流(MISD) 多指令流多数据流(MIMD) 5. 改进后程序的总执行时间
系统加速比为改进前与改进后总执行时间之比 6.CPI（Cycles Per Instruction）:每条指令执行的平均时钟周期数 CPI = 执行程序所需的时钟周期数／IC 7.存储程序原理的基本点：指令驱动 8.冯·诺依曼结构的主要特点 1.以运算器为中心。 2.在存储器中，指令和数据同等对待。 指令和数据一样可以进行运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 3.存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。 4.指令的执行是顺序的 5.指令由操作码和地址码组成。 6.指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。 9.软件的可移植性 一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上正确地运行。差别只是执行时间的不同。我们称这两台计算机是软件兼容的。 实现可移植性的常用方法:采用系列机、模拟与仿真、统一高级语言。 软件兼容： 向上（下）兼容：按某档机器编制的程序，不加修改就能运行于比它高（低）档的机器。 向前（后）兼容：按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序，不加修改地就能运行于在它之前（后）投入市场的机器。 向后兼容是系列机的根本特征。 兼容机：由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。
计算机系统结构考试计算题
或者你才在上一个洞吞了柏忌，下一个洞你就为抓了老鹰而兴奋不已。 只有凭借毅力，坚持到底，才有可能成为最后的赢家。这些磨练与考验使成长中的青少年受 益匪浅。在种种历练之后，他们可以学会如何独立处理问题；如何调节情绪与心境，直面挫折，抵御压力；如何保持积极进取的心态去应对每一次挑战。往往有着超越年龄的成熟与自3.12 有一指令流水线如下所示 （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。 对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1） 2200(ns) 2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n TP 1pipeline -== 45.45%11 5 4400TP m t TP E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 ? 变成八级流水线（细分） 850(ns) 509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8400TP m ti TP E m 1 i ≈=? =?? =∑= ? 重复设置部件 出 50ns 50ns 100ns 200ns
或者你才在上一个洞吞了柏忌，下一个洞你就为抓了老鹰而兴奋不已。 只有凭借毅力，坚持到底，才有可能成为最后的赢家。这些磨练与考验使成长中的青少年受益匪浅。在种种历练之后，他们可以学会如何独立处理问题；如何调节情绪与心境，直面挫折，抵御压力；如何保持积极进取的心态去应对每一次挑战。往往有着超越年龄的成熟与自 )(ns 851T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8 85010 400E ≈=??= 3.13 4段组成，3段时，一次，然后才能流到第4段。如果每段经过一次所需要的时间都是，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况？ （2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个 任务时，其吞吐率提高多少？ t t ?t ?2
计算机系统结构期末考试试题及其答案
计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A卷） 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一单选题：(10分，每题1分) I/O"指令是主要的输入输出指令，是属于（ B ） A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、输入输出系统硬件的功能对(B )是透明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、全相联地址映象是指（A） A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ） A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是（B） A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是（C ） A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 8、块冲突概率最高的Cache地址映象方式是（A ） A．直接 B．组相联 C．段相联 D．全相联 9、组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是(B ) A．增大块的大小 B．增大主存容量 C．增大组的大小 D．增加Cache中的块数 10、流水处理机对全局性相关的处理不．包括（C） 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
(完整版)计算机系统结构考试题目及参考答案
一：名词解释 1：虚拟机：由软件实现的机器。 2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟 周期数。 3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月 便会增加一倍，性能也将提升一倍。 4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。 5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整 个程序的执行仅限于程序中的某一部分。相应地，执行所访问的存储空间也局限 于某个内存区域。局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。 6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的 指令，来提高操作系统效率的计算机。RISC：即精简指令系统计算机，指在系统 中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。 7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。 8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件， 按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同 要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。 9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。 10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。 11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。 12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部 被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。[由于主存中的 块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该 块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。这时，需要被 迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。] 二：选择题 1，直接执行微指令的是（C） A 汇编程序 B 编译程序 C 硬件D微指令程序 2，对汇编语言程序员不透明的是（C） A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器 3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的 A运算器B控制器C存储器 D I/O设备 4，计算机系统结构的角度的结构来看，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计算机各部分硬件的实现 5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ） A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言 C 模拟D仿真 6，利用时间重叠原理，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集群系统 7，多处理机实现的并行主要是（B） A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行
多媒体教学课件设计.
多媒体教学课件设计 2018-01-15 导语: 媒体组合教学设计一般应包括以下环节：前期分析、确定教学目标、设计教学理念、组织教学资源、选用教学媒体、设计教学过程、实施学习评价。一下是多媒体教学课件设计，希望喜欢！ 1、前期分析 前期分析包括分析教学内容、确定教学重点和难点及分析教学对象等环节，目的是为教学做好前期准备。教师应先了解本节课的题目、教科书版本、年级和章节位置，以及为实现总的教学目标，教师要向学生传授的知识、技能和行为经验等项内容。在分析教学内容和教学对象的基础上，根据教学目标确定本届内容的重点和难点，并用简洁的语言描述。课前还要求对学生已经具有的知识、技能和行为经验进行分析，必要时先进性问卷调查，以确定本节课将采用的教学策略、教学方法和教学媒体。 2、确定教学目标 教学目标是对学生应达到的学习效果或最终行为的明确描述，它为每个教学单元或每节课的教学活动规定方向，是教学活动的出发点、依据和归宿，是形成学生学习动机的主要基础，是教学活动的指南，是学习评价的依据，应十分重视对教学目标的确定并用准确的语言向学生阐明。在新课程改革中，要求以基础教育新课程标准作为确定教学目标的理论依据，以需求评估作为确定教学目标的现实依据，在分析教学内容和教学对象的基础上，用行为动词表述课堂教学目标，即学生应掌握哪些知识、具有什么样的能力和形成怎样的情感意识。 3、确定设计理念 教学设计着重创设的是学与教的系统，其中教师是主导，学生为主体。新时期课程标准提倡的是自主、探究与合作的学习方式，要求教师的主导作用与学生的主体作用相结合，通过互动达到有效教学。 4、选用教学媒体 首先根据要实现的教学目标和具体的教学对象，确定必须由媒体来实现的教学内容；分析可供选择的媒体的类型及其特点，从教学媒体的表现力（指表现事物的时间、空间和运动特性的能力）、重视力（指教学媒体不受时间、空间限制，把储存的信息内容重新呈现的能力）、接触面（指教学媒体把信息同时传递到学生的范围）、参与性（指
计算机系统结构试题及答案10.4
中国自考人(https://www.360docs.net/doc/45310805.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧！ 全国2010年4月自学考试计算机系统结构试题 课程代码：02325 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分,共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均不得分。 1．在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( ) 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r m=16，尾数长度p=8，可表示的规格化最大正尾数的值是( ) 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( ) 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( ) 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．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( ) 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( ) 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( ) 第 1 页
多媒体教学课件的设计与制作技巧
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
多媒体教学课件的设计与制作技巧 随着计算机多媒体技术的日趋成熟与普及，多媒体技术以其独特的优势在教学中扮演着愈来愈重要的角色，也越来越受到教师和学生的青睐。笔者认为，在课堂教学中，要想运用好多媒体这一现代化的教学手段，其关键就是要设计和制作出符合教学要求的多媒体课件。所谓多媒体课件，简而言之，就是利用计算机将教学所需要的文本、图形、动画、声音、视频等多种媒体信息按照一定的教学策略、教学方式组合而成的教学程序。多媒体课件具有丰富的信息资源、友好的交互环境、图文并茂的显示功能等特点。在教学中，恰当地应用多媒体课件，对活跃课堂气氛、激发学生兴趣、突破教学难点、培养学生创新能力、提高教学效率等都有着极为重要的作用。 一、多媒体教学课件制作过程 1．确定课题。制作一个多媒体课件，首先要选好课题，因为并非所有的教学内容都适合或者都需要运用多媒体技术。课题若选择不当，就会出现喧宾夺主、画蛇添足的现象，达不到应有效果。就物理学科而言，在选择课题时须从物理教学的实际需要和运用多媒体技术的特长出发来考虑。如在物理教学中，有些物理概念很抽象，学生不易掌握；有些物理现象难以或者根本无法用实验来演示，学生难以建立物理图景；有些物理模型很复杂，学生难以接受等。诸如此类问题，在教学中，若能充分运用多媒体技术强大的动态模拟功能，就会使这些教学难点得以有效的突破，达到事半功倍的效果。 （1）、选题原则 必要性：在目前，所选课题应是教学的难点或重点，或用文字和教师的口头语言不易解释清楚的。 可能性：所选课题的软件项目，由开发的硬件,软件环境能够实现。 可行性：所选课题开发的软件，可以在一般的预定教学环境中使用。 （2）、选题过程 实际调查：首先调查教学的需要,其次调查实施的各种因素。 文档检索：在该过程中,要调查是否有商品软件?若有是否适合本校使用?若没有或现有的不适合自身使用,则应考虑自行开发。 专家咨询：向计算机专家,教育技术专家进行咨询 2．编写脚本。编写脚本是制作多媒体课件过程中的一个重要环节，它是由面向教学策略的设计到面向计算机实现的关键过渡阶段。一个极富创意的脚本对提高课件开发效率，保证课件质量起到了极为重要的作用。它主要包括两项内容：其一，根据所选择的课题以及教学目标和教学对象的特点，把教学内容划分成若干个基本单元，并说明这些基本单元的内容用什么媒体呈现、呈现的时间和顺序。其二，根据教学策略和课件的结构模型，合理地设计并确定课件中各基本单元的链接关系，从而形成一个交互友好的网状结构的多媒体课件。 3．准备素材。制作多媒体课件需要用到大量的文本、声音、图形、图像、动画、视频等多种数据，这些数据通常又称为媒体素材。多媒体素材的选取一定要与教学规律和教学内容相吻合。有些素材可以从素材库或网上直接获取，而有些专业素材就需要自己去制作。 4．生成课件。当文本、图像、图形、动画、声音、视频等多种数据准备好以后，就要根据实际情况选定合适的多媒体创作工具（也称开发平台），利用创作工具依据所编写的脚本将各种数据进行编辑、组合，最后制作成多媒体教学课件。目前，虽然用于制作多媒体课件的创作工具较多，但笔者认为Authorware、Powerpoint等创作工具更适合于教师。因为它们具有易学易用、组合方便、无需很深的编程功底等优势，已成为许多教师的首选创作工具。 二、多媒体课件所需素材的制作 １、原始材料的收集 有了文字稿本以后，就有了工作图纸，也就可以开始准备课件构成材料的收集、整理和制作