2021年04月自考02325计算机系统结构试题及答案.docx

1、2021年4月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(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。1.在主存设计上,属于计算机系统结构应考虑的内容是（ C ）A.频宽的确定 B.采用多体交叉还是单体交叉存储器C.容量和编址方式 D.采用MOS还是TTL2.堆栈型计算机比通用型计算机更具有的优越性之一是（ C ）A.能提高存储器空间的利用率 B.支持先进先出类解题算法的求解C.支持子程序的嵌套和递归调用 D.支持向量的运算3.中断响应由高到低的优先级排列次序是（ B ）A.访管程序性机器故障 B.访管程序性重新启动C.程序性I/0访管 D.外部访管程序

2、性4.下列不会对主存命中率产生影响的是（ D ）A.程序地址流 B.替换算法C.分配给程序的实页数 D.主存总线结构5.各个功能段在同一时间内可按不同的运算或功能进行连接的多功能流水线是（ B ）A.系统流水线 B.部件流水线C.静态流水线 D.动态流水线6.采用分布式结构的多处理机机间互连形式为（ A ）A.开关枢纽结构 B.环形互连C.交叉开关 D.多端口存储器7.ILLIAC IV处理机属于（ A ）A.SIMD系统 B.SISD系统C.MISD系统 D.MIMD系统8.在多处理机环境中,两个程序段之间如果存在“先读后写”的数据反相关时，下列说法正确的是（ B ）A.无论如何不能并行 B

3、.不可以交换串行C.即使同步控制也不能并行 D.若指令满足交换律,可以交换串行9.数据流计算机中的数据驱动的策略是（ D ）A.请求式求值 B.滞后求值C.边求值边计算 D.提前求值10.下列关于归约机的描述,不正确的是（ C ）A.归约机是面向函数式语言或以函数式语言为机器语言的非Neumaa型机器B.归约机采用适合于函数式程序运行的多处理器(机)互连的结构C.归约机具有大容量物理存储器的同时,还需要少量的虛拟存储器D.归约机的处理部件应当是一种有多个处理器或多个处理机并行的结构形式二、填空题:本大题共10小题，每小题2分，共20分。11.从计算机原理上看,软件的功能可以用硬件或（ 固件 ）

4、完成，硬件的功能也可以用（ 软件 ）模拟完成。12.软件移植的模拟方法是用（ 机器语 ）程序解释,其解释程序存储于（ 主存 ）中。13.在高性能多用户计算机系统中,用户程序输人/输出应由用户向系统发出（ 输入/输出（或I/O） ）请求,经（ 操作系统 ）来调度分配设备,并进行具体的输人输出处理。14.计算机总线按信息传送的方向而言,可分为（ 单向 ）传输和（ 双向 ）传输。15.多级立方体网络交换开关的控制方式主要有（ 级 ）控制、（ 单元 ）控制和部分级控制。16.CRAY-1向量处理机的一个显著特点是只要不出现（ 功能部件 ）使用冲突和（ 源向量寄存器 ）使用冲突,通过链接机构可使有数据相

5、关的向量指令能在大部分时间内并行执行。17.阵列处理机的构形主要有采用（ 分布式 ）存储器阵列构形和采用（ 集中式共享 ）存储器阵列构形。18.组相联映像指的是各组之间是（ 直接 ）映像,而组内各块之间是（ 全相联 ）映像。19.Cache的写策略主要包括（ 写回法（或抵触修改法） ）和（ 写直达法（或存直达法） ）两种。20.根据对数据令牌处理的方式不同，数据流计算机可以划分为（ 静态 ）和（ 动态 ）两种类型。三、简答题:本大题共5小题，每小题6分，共30分。21.简述设计RISC计算机的基本原则。答：设计RISC计算机的基本原则：(1)只选择使用频度很高的指令；(2)减少指令系统寻址方式

6、的种类；(3)让所有指令都在一个机器周期内完成；(4)扩大通川寄存器的数量；(5)多数指令都采用硬联控制实现；(6)精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。22.简述字节多路通道、数组多路通道、选择通道分别适用连接的设备及各通道的特点。答：(1)字节多路通道适用于连接大量的字符类低速设备，传送一个字符（字节）的时间很短，但字符（字节）间的等待时间很长；(2)数组多路通道适用于连接多台高速设备，设备的传送速率很高，但传送开始前的寻址辅助操作时间很长；(3)选择通道适用于连接优先级高的高速设备，在数据传送期内独占通道，只能执行一道通道程序。23.简述页式虚拟存储器页面失效和实页冲

7、突发生的原因及所确定替换算法的依据。答：当处理机要用到指令或数据不再主存中时，会发生页面失效；当主存已满且发生页面失效时，会发生实页冲突。替换算法的确定主要看主存是否有高的命中率、是否便于实现和辅助软硬件成本是否低。24.简述流水线机器全局性相关的概念及处理全局性相关的四种方法。答：全局性相关指的是已进入流水线的转移指令和其后续指令之间相关。处理全局性相关的四种方法有：使用猜测法；加快和提前形成条件码；采取延迟转移；加快短循环程序的处理。25.简述多处理机与阵列处理机在指令流和并行等级的区别。答：(1)指令流的区别。阵列处理机是单指令流；多处理机是多指令流。(2)并行等级区别。阵列处理机主要针

8、对向量、数组处理，实现向量指令操作级的并行，是开发并行性的同时性；多处理机实现的则是更高一级的作业或任务间的并行，是开发并行性的并发性。四、简单应用题:本大题共2小题，每小题10分，共20分。26.有一条4段(S1-S4)组成的数据处理流水线如题26图所示。其中,S1与S4的执行时间均为t,S2与S3的执行时间均为2t。该流水线连续处理5个数据,要求: (1)画出处理过程的时空图。(2)求出该流水线的实际吞吐率和效率。答：(1)时空图如下所示：(2)流水线段数m=4，任务数n=5瓶颈段的时间tj=2t吞吐率Tp=x=效率=27.阵列处理机有0-7共8个处理单元互连,要求按照(0,3).(1,2

9、)、(4,7)、(5,6)配对通信。(1)写出实现此功能的互连函数的一般式。(2)画出用三级立方体网络实现该互连函数的拓扑结构图,并标出各级控制开关的状态。答：(1)互连函数为Cube（b2b1b0）= b2b1b0（2分）(2)拓扑结构如下图所示。第0级与第1级控制开关的状态为交换，第2级控制开关的状态为直连。（8分，每行（共四行）连接开关，每错一处扣1分，错两处及以上该行扣2分，扣完为止。）五、综合应用题:本大题共2小题，每小题10分，共20分。28.假设某机器共有8条指令(I1-I8),使用频度如题28表所示,要求: (1)构造哈夫曼树,计算采用哈夫曼编码时操作码的平均码长。(2)如果采

10、用只有两种码长的扩展操作码进行编码,给出一种最优编码方案，使得操作码的平均码长最短,并求出平均码长。答：(1)哈夫曼树如下所示：平均码长=4*(0.04+0.05+0.06+0.08)+3*(0.12+0.15)+2*(0.2+0.3)=2.73。(2分)(2)最优编码方案：按照指令使用频度值将指令分为两组，频度较高的3条指令I1、I2、I5，采用2位操作码编码表示，留下一个2位编码作为扩展标志，扩展出3位，用来编码其余频度较低的5条指令。(2分)平均码长=2*(0.3+0.2+0.15)+5*(0.04+0.05+0.06+0.08+0.12)=3.05。(2分)29.若计算机有4级中断,中

11、断响应的优先次序为1234,要求中断处理次序为1423。(1)设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位(中断级屏蔽位“1”对应于开放,“0”对应于屏蔽)。(2)如果所有的中断处理各需3个单位时间,中断响应和中断返回时间相对于中断处理时间少得多。当计算机正在运行用户程序时，发生第2级中断请求,过两个单位时间后,同时发生第3、4级中断请求,再过两个单位时间后,又发生第1级中断请求。画出程序运行过程示意图。答：(1)各级中断处理程序中的中断级屏蔽位的设置如下表所示。(4分,每一级中断屏蔽位完全正确各得1分) (2)程序运行过程示意图如下图所示。在该图中粗短线表示交换程序状态字的时间。(6分，每错一处扣1分，扣满6分为止)