高等计算机系统结构习题

A、时间重叠B、资源重复
C、资源共享D、分布存储
【答案】D
★
30、在采用基准测试程序来测试评价机器的性能时，下列方法按照评价准确性递增的顺序排列是（）。
（1）、实际的应用程序方法
（2）、核心程序方法
（3）、玩具基准测试程序（小测试程序）
（4）、综合基准测试程序
A、（1）（2）（3）（4）B、（2）（3）（4）（1）
C、（3）（4）（1）（2）D、（4）（3）（2）（1）
【答案】D
★
31、每秒百万指令条数为（）。
A、ICB、CPI
C、MIPSD、MFLOPS
【答案】C
★
32、软件和硬件在（）意义上是等效的。
A、系统结构B、功能
C、性能D、价格
【答案】B
★★
33、机器工作状态的定义和切换对（）来说是透明的。
A、操作系统操作员B、机器语言程序员
（1）、汇编语言机器（2）、微程序控制机器
（3）、传统机器语言机器（4）、操作系统机器
A、（2）（3）（4）（1）B、（2）（4）（3）（1）
C、（3）（2）（1）（4）D、（1）（2）（3）（4）
【答案】A
★★
18、在计算机系统设计的方法中，“由中间开始”设计方法通常把“中间”取在（）。
A、传统机器级和操作系统机器级之间
【答案】
（1）CPI旧＝(0.43×1＋0.21×2＋0.12×2+0.24×2)=1.57
（2）原算逻指令中的25％变成了寄存器存储器型指令，所以算逻指令(寄存器寄存器型)少了(0.25×0.43)M条，Load指令少了(0.25×0.43)M条，而(0.25×0.43)M条的新指令为寄存器存储器型指令。指令总数少了(0.25×43%)M条。设执行算逻指令(寄存器寄存器型)、Load指令、算逻指令(寄存器存储器型)、Store指令和转移指令的周期总数分别为C1，C2，C3，C4，C5，所以:
【答案】MIPS= =
MFLOPS=
★
7、按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（）级机器语言。
A、传统机器语言机器B、操作系统机器
C、汇编语言机器D、高级语言机器
【答案】B
★
8、按照Flynn分类法，多处理机属于（）。
A、SISDB、SIMD
C、MISDD、MIMD
【答案】D
（1）为优化方案的时钟周期比优化的快5％
（2）未优化方案中的取存指令数占总指令数的30％
（3）优化方案中的取存指令数比未优化的少1/3，对于其他指令，两种方案的动态执行数没有变化
（4）所有指令，包括取存，均只需1个时钟周期
要求定量的判断，哪一个设计方案使计算机工作的速度更快。
【答案】
由（1）可知，未优化方案的时钟周期t=0.95t1，t1为优化后的时钟周期
A、KMB、K M
C、KM D、KM
【答案】D
★
26、从用户的观点看，评价计算机系统性能的综合参数是（）。
A、指令系统B、吞吐率
C、主存容量D、主频率
【答案】B
★
27、主频为400MHz的微处理机，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成，则当存储器为“零等待”时，机器运行速度为（）MIPS。
★
15、假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段微程序解释执行，则A称为（）。
A、仿真机B、宿主机
C、虚拟机D、目标机
【答案】D
★
16、假设用软件方法在A计算机上实现B计算机的指令系统，则B称为（）。
A、仿真机B、宿主机
C、虚拟机D、目标机
【答案】C
★
17、在计算机系统层次结构图中，下列四个级别机器由下到上应按（）排列：
2
18%
转移
4
12%
高速存储缺失的存储器访问
8
10%
计算在单处理机上用上述跟踪数据运行程序的平均CPI。
根据所得的CPI,计算相应的MIPS速率。
【答案】
平均 =2.24
★★
37、假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比？
★★
2、解释下列术语
系列机
兼容机
模拟
仿真
【答案】所谓系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机成为兼容机。
系列机方法能够在具有相同系统结构的各种机器之间实现软件移植，为了实现软件在不同系统结构的机器之间的相互移植，可以采用模拟和仿真。模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法。
C1=(0.43-(0.25×0.43))M×1=0.3225M
C2=(0.21-(0.25×0.43))M×2=0.205M
C3=(0.25×0.43)M×2=0.215M
C4=0.12M×2=0.24M
C5=0.24×3M=0.72M
新指令总数N=（1-(0.25×0.43)）M=0.8925M
Fe=（改进前可改进部分占用的时间）/（改进前整个任务的执行时间）
Se=（改进前可改进部分的执行时间）/（改进后改进部分的执行时间）
则，改进后整个系统加速比为 。
每条指令平均时钟周期数
CPI=CPU时钟周期数/IC（指令的条数）=
其中 =指令i在程序中执行的次数
★★
6、名词解释
MIPS、MFLOPS
C、逻辑设计员D、硬件维护员设计员
【答案】A
★★★
34、某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，其它指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI数如下：
指令类型指令所占比例CPI
算逻指令43％1
Load指令21％2
Store指令12％2
转移指令24％2
试计算a 0和b 1时的加速比因子。
【答案】
（a） , n为性能提高的倍数
（b）
★★
36、假设在一台40MHZ处理机上运行200,000条指令的目标代码，程序主要由四种指令组成。根据程序跟踪实验结果，已知指令混合比和每种指令所需的指令数如下：
指令类型
CPI
指令混合比
算术和逻辑
1
60%
高速缓存命中的加载/存储
★★
9、按照Amdahl定律，假设将某系统的某一部件的处理速度加快到原来的5倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的20%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高到原来的（）倍。
Aபைடு நூலகம்1/0.36B、1/0.24
C、1/0.45D、1/0.84
【答案】D
★
10、对计算机系统结构，下列（）是透明的。
A、浮点数据表示B、程序性中断
B、操作系统机器级和汇编语言机器级之间
C、传统机器级和汇编语言机器级之间
D、微程序控制机器级和传统机器级之间
【答案】A
★
19、在系列机的软件兼容中，按某档机器编制的程序，不加修改就能运行于比它高档的机器，叫做（）。
A、向下兼容B、向上兼容
C、向前兼容D、向后兼容
【答案】B
★★
20、什么是访问的局部性原理，有哪两种，分别是什么？
【答案】解：设可向量化百分比为x，加速比为y，根据Amdahl定律，有
。图略
则， 。y=2时，x=
y=5时，x=
★★
14、用一台433MHz的处理器执行标准测试程序，它包含的各类指令和相应的时钟周期数如下表，求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。
指令类型
指令数
时钟周期数
整数运算
50 000
1
数据传送
【答案】局部性原理是指根据程序的最近情况，可以较精确地预测出最近地将来将要用到哪些指令和数据。局部性分为时间上的局部性和空间上的局部性。时间上的局部性是指最近访问过的代码是不久将被访问的代码。空间上的局部性是指那些地址上相邻近的代码可能会被一起访问。
★
21、用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是（）。
由（2）（3）可以得到优化方案的指令条数
由（4）可知，两种方案的CPI都是1，又因为
所以，优化后的方案工作速度更快。
★★★
39、假定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 是多少？
★★
1、解释下列术语
计算机系统结构
计算机组成
计算机实现
【答案】计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念。系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性，这里的程序设计者是指为机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，是硬件子系统的概念结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。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和控制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。
【答案】
Speedup = =3.57
★★★
38、假定一个计算机设计者，对高级语言结构的使用进行研究，结果表明过程调用是最常用的操作之一。该设计者已设想了一个优化的设计方案，它能减少过程调用和返回所需的取存指令次数。为了进行验证，对未加优化和已优化的方案进行实验测试，假定所使用的是相同的优化编译器。实验测得结果如下：
35 000
2
浮点运算
12 000
2
控制传送
7 000
2
【答案】
解：
=(50000*1+35000*2+12000*2+7000*2)/(50000+35000+12000+7000)