计算机体系结构复习试题一
计算机体系结构(系统结构)考试例题--大题
例1.1 将计算机系统中某一功能的处理速度加快15倍，但该功能的处理时间仅占整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？ 解 由题可知： F e = 40% = 0.4 S e = 15根据Amdahl 定律可知：采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高到原来的1.6倍。
例1.2 某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原来的25倍，而系统运行某一程序的整体性能提高到原来的4倍，试计算该程序中浮点操作所占的比例。
解 由题可知： S e = 25 S n = 4 根据Amdahl 定律可知：6.1154.0)4.01(1)1(1≈+-=+-=SeFeFe Sn()25114FeFe +-=由此可得：Fe = 78.1%即程序中浮点操作所占的比例为78.1%。
例1.3 假设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，第一种是把FPSQR 操作的CPI 减至2，第二种是把所有的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。
解 没有改进之前，每条指令的平均时钟周期CPI 为：（1）采用第一种方案FPSQR 操作的CPI 由CPI FPSQR ＝20减至CPI’FPSQR ＝2，则整个系统的指令平均时钟周期数为：()()2%7533.1%2541=⨯+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=∑=ni i i IC IC CPI CPICPI1＝CPI―（CPIFPSQR―CPI’FPSQR）×2%＝2―(20―2) ×2%＝1.64（2）采用第二种方案所有FP操作的CPI由CPIFP ＝4减至CPI’FP＝2，则整个系统的指令平均时钟周期数为：CPI2＝CPI―（CPIFP―CPI’FP）×25%＝2―(4―2) ×25%＝1.5从降低整个系统的指令平均时钟周期数的程度来看，第二种方案优于第一种方案。
(完整版)计算机系统结构复习题(附答案)范文
计算机系统结构复习题和重点（附答案）一、单项选择题1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（）A．编译程序解释B．编译程序翻译C．汇编程序解释D．汇编程序翻译2．系列机软件必须保证（）A．向前兼容，并向上兼容B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力争向上兼容D．向后兼容，力争向下兼容3．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（）A．56个B．63个C．64个D．84个4．在IBM370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（）A．“执行”指令B．“程序调用”指令C．“比较与交换”指令D．“测试与置定”指令5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误．．的是（）A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线6．磁盘外部设备适合于连接到（）A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道7．在Cache存储器中常用的地址映象方式是（）A．全相联映象B．页表法映象C．组相联映象D．段页表映象8．在指令级高度并行的超级处理机中，下列叙述正确的是（）A．超标量处理机利用资源重复，要求高速时钟机制B．超流水线处理机利用资源重复，要求高速时钟机制C．超标量处理着重开发时间并行性，要求高速时钟机制D．超流水线处理机着重开发时间并行性，要求高速时钟机制9．间接二进制n方体网络是一种（）A．多级立方体网络B．多级全排列网络C．单级立方体网络D．多级混洗交换网络10．多端口存储器适合于连接A．紧耦合多处理机B．松耦合多处理机C．机数很多的处理机D．机数可变的多处理机二、填空题11．多处理机实现的是___________、___________间的并行。
计算机系统结构试题及答案
计算机系统结构试题及答案题目一：计算机体系结构的定义和作用1.1 什么是计算机体系结构？计算机体系结构是指计算机硬件和软件之间的关系，即计算机中各个组件之间的连接方式和组织结构。
它是计算机系统的基本结构，决定了计算机系统的性能、可靠性和可扩展性。
1.2 计算机体系结构的作用是什么？- 确定计算机系统的性能指标，如处理速度、存储容量、输入输出能力等。
- 建立了计算机硬件和软件之间的接口标准，使得不同厂商的计算机组件可以兼容互联。
- 提供了编程和开发的基础，使得软件开发人员可以根据体系结构设计程序。
- 为计算机系统的优化提供了依据，可以针对不同应用场景进行性能调优和资源分配。
题目二：计算机指令集的分类和特点2.1 计算机指令集的分类- 精简指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）：指令集的指令数量少、长度相同且操作简单，便于流水线执行。
- 复杂指令集（Complex Instruction Set Computer，CISC）：指令集的指令数量多、长度不一且操作复杂，提供了更高层次的指令和功能。
2.2 计算机指令集的特点- 性能折中：RISC指令集追求指令简单高效，减少指令周期；CISC指令集追求完成更复杂的功能，减少指令数量。
- 硬件与软件的关系：RISC指令集更注重硬件设计，减少指令执行的硬件复杂度；CISC指令集更注重编译器的优化，减少指令编写的软件复杂度。
- 执行流水线：RISC指令集易于流水线操作，指令之间无数据依赖，提高指令执行速度；CISC指令集指令复杂度高，难以流水线操作，容易产生数据依赖和冲突。
题目三：冯·诺伊曼体系结构和哈佛体系结构3.1 冯·诺伊曼体系结构（Von Neumann Architecture）冯·诺伊曼体系结构由冯·诺伊曼于1945年提出，是现代计算机体系结构的基础。
其特点如下：- 存储程序：指令和数据都存储在同一存储器中，通过地址寻址来访问。
计算机系统结构复习题(附答案) (1)
计算机系统结构复习题和重点（附答案）一、单项选择题1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（）A．编译程序解释B．编译程序翻译C．汇编程序解释D．汇编程序翻译2．系列机软件必须保证（）A．向前兼容，并向上兼容B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力争向上兼容D．向后兼容，力争向下兼容3．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（）A．56个B．63个C．64个D．84个4．在IBM370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（）A．“执行”指令B．“程序调用”指令C．“比较与交换”指令D．“测试与置定”指令5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误．．的是（）A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线6．磁盘外部设备适合于连接到（）A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道7．在Cache存储器中常用的地址映象方式是（）A．全相联映象B．页表法映象C．组相联映象D．段页表映象8．在指令级高度并行的超级处理机中，下列叙述正确的是（）A．超标量处理机利用资源重复，要求高速时钟机制B．超流水线处理机利用资源重复，要求高速时钟机制C．超标量处理着重开发时间并行性，要求高速时钟机制D．超流水线处理机着重开发时间并行性，要求高速时钟机制9．间接二进制n方体网络是一种（）A．多级立方体网络B．多级全排列网络C．单级立方体网络D．多级混洗交换网络10．多端口存储器适合于连接A．紧耦合多处理机B．松耦合多处理机C．机数很多的处理机D．机数可变的多处理机二、填空题11．多处理机实现的是___________、___________间的并行。
计算机体系结构基础知识试题及
计算机体系结构基础知识试题及答案解析一、选择题1. B2. A3. D4. C5. B6. C7. A8. D9. B 10. C二、填空题1. 互联网2. 中央处理器3. 存储器4. 输入/输出设备三、简答题1. 计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的逻辑结构和功能关系，即计算机的整体结构和组成方式。
2. CPU（中央处理器）是计算机体系结构的核心，它负责执行计算机的指令并控制计算机的运行。
3. 存储器是计算机中用于存储数据和程序的部件，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。
4. 输入/输出设备用于实现计算机与外部设备之间的数据交换，包括显示器、键盘、鼠标、打印机等。
四、论述题计算机体系结构是计算机科学中的重要组成部分，它对于计算机的设计和开发具有重要意义。
计算机体系结构的基本原理可以通过一系列试题来进行检测和考察。
下面是一套基础的计算机体系结构试题及其答案解析。
首先是选择题部分，这部分试题主要考察对计算机体系结构基础知识的理解和应用能力。
通过选择正确的答案来判断考生对相关知识的掌握情况。
根据试题解析，我们可以得出正确的答案和解释。
接下来是填空题部分，这部分试题主要考察考生对计算机体系结构相关术语的理解和记忆能力。
通过填写正确的术语来补全句子，从而测试考生对相关知识的熟悉程度。
最后是简答题部分，这部分试题通过提出开放式问题，要求考生对计算机体系结构的相关概念和原理进行简要的叙述。
考生需要用清晰、准确的语言来回答问题，展示自己对知识的理解和运用能力。
综上所述，计算机体系结构基础知识试题及答案解析是一套用于考察计算机科学学习者对计算机体系结构基本原理的掌握程度的试题。
通过做题和解析，考生可以检测自己的学习效果，并加深对相关知识的理解。
希望这套试题能为广大学习者提供帮助，推动计算机科学的进一步发展。
计算机体系结构试题及答案
计算机体系结构试题及答案一、简答题1、请你简述冯·诺依曼结构的工作原理。
指出：它的结构特点是什么？冯·诺依曼结构是指计算机采用存储程序的工作方式，包含五个部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、存储器（Memory）、输入/输出设备（I/O）、数据通路（Bus）。
它的工作原理是，程序从存储器中读取指令，指令分解成操作码和地址，控制单元根据操作码控制算术逻辑单元完成运算，然后将结果存储到存储器中或输出到I/O设备中。
其结构特点是：CPU与存储器采用同一总线，存储程序的方式，将数据和指令存储在同一存储器中，指令操作码和地址采用相同位数的二进制代码表示。
2、请你简述计算机的指令周期，以及每个阶段的作用。
指令周期是指计算机执行一条指令所经历的若干个阶段，一般包括取指令（Fetch）、指令译码（Decode）、执行指令（Execute）、存储结果（Write Back）四个阶段。
具体作用如下：取指令：从存储器中读取指令。
指令译码：对指令进行解析，确定指令的类型和操作数。
执行指令：根据指令类型和操作数进行相应的运算。
存储结果：将执行结果存储到指定的地址中，或者输出到I/O设备中。
3、请你简述计算机CPU的主要组成部分及其作用。
计算机CPU包含三个主要组成部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组。
具体作用如下：算术逻辑单元（ALU）：执行算术和逻辑运算，例如加、减、乘、除、与、或、非等运算。
控制单元（CU）：控制计算机的运行，包括指令译码、节拍发生、中断处理、目标跳转等操作。
寄存器组：存储一些特殊的数据，例如程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、通用寄存器等。
4、请你简述计算机的系统总线及其作用。
计算机的系统总线是一种用于传送信息的共享通信通路，分为三类：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）、控制总线（Control Bus）。
其主要作用是实现各个组件之间的数据传输和控制信号传送，如CPU向存储器读写数据、I/O设备访问存储器等。
计算机体系结构计算题复习
一种经典的表示运算速度的方MIPS(Million Instructions Per Second), GIPS, TIPS 其中: Fz 为处理机的工作主频CPI(Cycles Per Instruction)为每条指令所需的平均时钟周期数IPC(Instruction Per Cycle)为每个时钟周期平均执行的指令条数。
FzIPC CPI Fz10MIPS 6⨯==⨯=执行时间指令条数3. 等效指令速度：吉普森（Gibson ）法：加减法50％，乘法15％，除法5％，程序控制15％，其他15％ 静态指令使用频度：在程序中直接统计 动态指令使用频度：在程序执行过程中统计∑=⨯=ni i i 1)Weight (T ime T 等效指令执行时间∑==ni i 1MIPS Weight 1MIPS 等效指令速度）（等效∑=⨯=ni i i 1Weight CPI CPI例：假设在一般程序中浮点开平方操作FPSQR 所占的比例为2％，它的CPI 为100；其他浮点操作FP 所占的比例为23％，它的CPI ＝4.0；其余75％指令的CPI ＝1.33，计算该处理机的等效CPI 。
如果FPSQR 操作的CPI 也为4.0，重新计算 等效CPI1＝1002％＋423％＋ 1.3375％＝3.92 等效CPI2＝425％＋ 1.3375％＝2.00加速比：e ee n n S F F T T S +-==)1(10例：某部件的处理时间仅为整个运行时间的 40%，如果将该部件的处理速度加快到10倍，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？解：由题意可知：Fe=0.4, Se=10， 根据Amdahl 定律，加速比为：56.164.01104.0)4.01(1==+-=n S例：一个程序共有5个页面组成，在程序执行过程中，页面地址流如下：P1，P2，P1，P5，P4，P1，P3，P4，P2，P4假设分配给这个程序的主存只有3个页面。
计算机体系结构复习题
1.7 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？解由题可知：可改进比例= 40% = 0.4 部件加速比= 10根据Amdahl定律可知：采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高到原来的1.5625倍。
1.8 计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的部件加速比为：部件加速比1=30；部件加速比2=20；部件加速比3=10（1）如果部件1和部件2的可改进比例均为30%，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？（2）如果三个部件的可改进比例分别为30%、30%和20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？解：（1）在多个部件可改进情况下，Amdahl定理的扩展：已知S1＝30，S2＝20，S3＝10，S n＝10，F1＝0.3，F2＝0.3，得：得F3＝0.36，即部件3的可改进比例为36%。
（2）设系统改进前的执行时间为T，则3个部件改进前的执行时间为：（0.3+0.3+0.2）T = 0.8T，不可改进部分的执行时间为0.2T。
已知3个部件改进后的加速比分别为S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此3个部件改进后的执行时间为：改进后整个系统的执行时间为：Tn = 0.045T+0.2T = 0.245T那么系统中不可改进部分的执行时间在总执行时间中占的比例是：3.4 设一条指令的执行过程分成取指令、分析指令和执行指令三个阶段，每个阶段所需的时间分别为△t、△t和2△t 。
分别求出下列各种情况下，连续执行N条指令所需的时间。
（1）顺序执行方式；（2）只有“取指令”与“执行指令”重叠；（3）“取指令”、“分析指令”与“执行指令”重叠。
解：（1）每条指令的执行时间为：△t＋△t＋2△t＝4△t连续执行N条指令所需的时间为：4N△t（2）连续执行N条指令所需的时间为：4△t＋3（N-1）△t＝（3N＋1）△t（3）连续执行N条指令所需的时间为：4△t＋2（N-1）△t＝（2N＋2）△t4.2 简述Tomasulo算法的基本思想。
计算机系统结构复习题
复习题一、填空题1.标志符与每个数据相连,合存于_______,用于描述单个数据的_______。
2.总线仲裁算法有:静态优先级算法、固定时间片算法、_______算法和_______算法。
3.计算机仿真用_______解释,计算机模拟用_______解释。
4.按弗林(Michael J.Flynn)的观点,计算机系统可分为单指令流单数据流、_______、多指令流单数据流和_______四大类。
5.要实现两条指令在时间上重叠解释,首先需要付出_______,其次,要处理好指令之间可能存在的_______。
6.与重叠机器一样,流水机器在遇到_______指令,尤其是_______指令时,效率也会显著下降。
7.超长指令字(VLIW)结构是将_______和_______两者相结合。
8.互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换,SIMD互连网络多采用_______交换,多处理机常采用_______交换。
9.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。
10.输入输出系统包括输入输出设备、设备_______及与输入输出操作有关的_______件。
11.通用寄存器型机器对堆栈数据结构实现的支持是较差的,它表现为堆栈操作用的___________,堆栈置于___________,访问堆栈的速度低。
12.MISD系统结构是指有n个处理单元,按___________指令的要求,对同一个数据流及其中间结果进行不同处理,一个处理单元的___________作为另一个处理单元的输入。
13.总线仲裁算法有:___________算法、___________算法、动态优先级算法和先来先服务算法。
14.从计算机系统中处理数据的并行性来看,并行性等级从高到低可分为全并行、___________、位并字串、___________。
计算机体系结构复习题 有答案
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
1
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
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
2
27．下列说法正确的是（ ）
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
二、填空题（20 分）
1. 实现程序移植的主要途径有统一高级语言、系列机、______模__拟_____和____仿__真________。 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、
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一、解释下列基本概念
1. Amdahl定律 5. 流水线
2. CPI 6.数据通路
3. CPU时间 7. 命中率
4. GPR型计算机
二、应用计算题
1. 某种硬件增强技术，可使执行速度提高10倍，在采用增强技术的计算机上测出其使
用率是50%。根据Amdahl定律计算：
①采用增强技术后计算机性能加速比是多少？
②未采用增强技术运行的部件在不采用增强技术的机器上运行时的时间比例。
2. 某应用程序，简单的基本指令占80%，而复杂指令占20%。在传统CISC计算机上运行，
简单指令的CPI=4，复杂指令CPI=8，而在RISC计算机上运行只有简单指令，其CPI=1，
复杂指令用简单指令合成实现。假设平均每条复杂指令需14条基本指令组合，请比较
两个计算机系统运行该应用程序的性能。
3. 一个p个处理器上的并行程序的加速比是p-1,根据 Amdahl定律，串行分量为多少？
4. 在Amdahl定律的假设条件下，对于一个固定问题，随着使用的处理器数目p的增加，
是否可以达到常数效率？为什么？
5. 若对于一个固定问题，随着使用的处理器数目p增加，效率为常数，根据Amdahl定律
串行分量s（可以表示成p的函数）为多少？
6. 对于一个具有良好可扩放性的并行算法，任务的规模（或是任务的个数）会不会随着问
题的规模的增加而增加？为什么？
7. 对于一个在给定并行体系结构上解决给定问题的并行算法，若下面的条件变化时，并行
效率是增加还是减少？若其他的独立参数是固定的。
处理器数目增加
问题规模增加
通讯带宽增加
通讯延迟增加
处理器的计算速度增加
通讯步之间的计算量增加
通讯端口增加，每个处理器可以同时通讯
8. 下面是一个任务图(程序图)，请给出调度给二个处理器的调度方案。
628101418
484
P
0
P1P2P3P4P
5
P6P
7
三 论述题：请简述你对计算机体系结构的当前研究现状以及发展趋势的分析
一、解释下列基本概念
1. Amdahl定律:某部件应用越频繁,当提高该部件性能时,整机性能也提高的越多;整机的性能
加速不可能大于在原机器中除该部件外所有其它部件运行时间的百分比的倒数1/(1-F)。
2. 每条指令的平均时钟周期数,简称为CPI,即CPI=CPU花费的时钟数/CPU执行的指令数。
3. CPU时间包含用户CPU时间和系统CPU时间。
4. GPR型计算机是采用通用寄存器结构Load/Store型计算机。
5. 流水线(pipeline)是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术(流
水线的并行处理是指完成一条指令的各个部件在时间上可以重叠工作)。
6.由算术逻辑运算部件(ALU)和一些寄存器(R)构成，为处理器工作时数据实际流过的路径，
故称为数据通路。
7.命中率H：CPU产生的有效地址可以直接在高层存储器中访问到的概率。
二.应用计算题
1. 解：F=0.5 S=10
① 采用增强技术后计算机性能加速比
Speedup=1/(1-F+F/S)=1/(1-0.5+0.5/10)=1.82倍
② 未采用增强技术运行的部件在不采用增强技术的机器上运行时的时间比例
性能变化=TOLD/TNEW = TOLD/( TOLD (1-50%)+50% TOLD /10) =
1/(1-50%+50%/10)=1.82倍
2. 解：设CISC计算机的时钟周期为TCISC，RISC计算机的时钟周期为TRISC。
则：CISC计算机的平均 CPI=0.8×4+0.2×8=4.8 RISC计算机的
指令数增加为 IRISC=0.8IRISC+0.2ICISC×14=3.6ICISC
因 CPUtime=I×CPI×T
故 CPUtime-CISC=ICISC×4.8×TCISC
CPUtime-RISC=3.6ICISC×1×TRISC
计算机的性能比= 4.8 ICISC×TCISC / 3.6ICISC×TRISC
≈1.33 TCISC / TRISC
若 TCISC =TRISC ,则RISC计算机比CISC计算机性能提高33%。
三 论述题：请简述你对计算机体系结构的当前研究现状以及发展趋势的分析
略。