计算机系统结构试卷

《计算机系统结构》期末考试试卷

学院 班级 姓名 学号

题号 得分 阅卷人 一 二 三 一、填空题(每空2分，共20分)

1. 推动计算机系统结构发展的主要动力是___计算机应用___。

2. ____器件______的发展是促使计算机系统结构不断发展的最活跃因素。 3. 衡量计算机系统性能可采用各种尺度，但最为可靠的衡量尺度是__时间___。 4. CPI表示执行每条指令所需的___平局时钟周期数_______。

5. 计算机系统中的数据表示是指可由硬件直接辨认的___数据类型______。 6. 在向量处理中经常会遇到稀疏向量，为了节省存储空间和处理时间 ____压缩向量___的表示方法。

7. 在当今的RISC机的指令系统中，全都是___定字长____指令格式。 8. 增强向量流水处理性能的方法主要有：多功能部件并行操作和采用___链接____技术。

9. 数组多路通道与设备之间的数据传送的基本单位是__数据块______。 10. 数据流系统结构是基于数据驱动和____消息传送____的计算模型。 二、单项选择题（每题2分,共30分）

1．计算机系统结构的外特性是指( c )所看到的外特性。

A. 应用程序员 B．高级语言程序员 C. 机器语言程序员或编译程序编写者 D．包括以上各级程序员 2．计算机系统的描述：T{CRAY-1}={1，12*8，64*(1-14)}，说明该系统流水段为( ) 。

总分 A.12 B.8 C.64 D.1-14

3．计算机系统设计任务之一，在满足功能要求基础上，进行设计优化，优化的主要衡量指标是( )。

A. 硬件简化程度 B. 编程开销 C. 降低成本 D. 性能价格比 4．用软件方法可在一台现有的计算机(甲)上实现另一台计算机(乙)的指令系统，通常把乙机称为( )。

A．宿主机

B．虚拟机

C. 目标机 D. 系统机

5．统计计算机性能测试结果有多种方法，其中( )最接近CPU的实际性能。

A. 算术性能平均值 B．几何性能平均值 C. 调和性能平均值 D．峰值性能指标

6.在设计指令系统时应注意：指令中各个不同含义的字段之间，在编码时应互相独立、互不相关。即( )原则：

A．正交性

B．规整性 C.巳对称性 D．可扩充性

7．采用先行控制技术需增设一些缓冲部件，这些缓冲部件的深度之间存在的关系是( )。

A．D指缓≥D操作数≥D读栈≥D写栈 B．D操作数》D指缓≥D读栈≥D写栈 C．D读栈≥D写栈≥D指缓≥D操作数 D．D读栈≥D写栈≥D操作数≥D指缓

8．用动态再定位形成访存物理地址的方法是在( )时进行的。

A．程序装入 B．程序执行 巳程序编译 D．程序连接 9．Cache存储器地址映象算法中，( )所需硬件最少。

A．段相联映象法 B．组相联映象法

C. 直接映象法 D．全相联映象法

10．特别适合于打印机等低速设备的总线数据宽度为( )。

A. 可变长块 B．定长块 C. 单字加定长块 D.单字（或单字节）

11．中断系统采用( )性能最佳。

A. 全硬件实现 B．全软件实现 C. 软硬结合 D.并行结构 12．如果快表采用堆栈替换算法，则( )，其命中率越高。 A. 快表容量大 B．快表查找速度快 C. 快表用全硬件实现 D．快表用软硬结合实现

13．在数据流计算机中，一条指令能否执行的主要依据是( )。 A．PC程序计数器所指定 B．操作数地址形成 C. 下一条指令已准备好 D．操作数全部到达 14．基于需求驱动和共享数据的计算模型是( )。 A．串归约系统结构 B．图归约系统结构 C. 数据流系统结构 D．传统的系统结构 15．以下叙述中，错误的是( )。

A．采用分布式存储器以MIMD方式工作的多机系统将成为并行机发展的主流趋向

B．系列机具有相同系统结构，兼容机具有不同系统结构 C. “先读后写”数据相关只会出现在异步流动流水线中 D．归约机系统结构采取的是种滞后求值策略 三、简答题(每小题8分，共32分)

1．简述标志符数据表示与描述符数据表示不同之处。

(1) 标志符要与每个数据相连，两者存在一个存储器单元中；而描述符则和数据分开存放。(2) 要访问数据集中的元素时．必须先访问描述符，这就至少增加一级寻址(3) 描述符可看成是程序的一部分，而不是数据的一部分：

2. 简述RISC采用的主要技术。

(1) 设置大量寄存器．并采用窗口重叠技术。 (2) 采用优化延迟转移技术。 (3) 采用比较转移指令。

(4) 采用优化编译技术。

3. 简述提高主存带宽的主要方法。

（1）增加存储器的数据宽度：即增加单体存储器中同时访问的数据量．从而提高吞吐率。（2）采用存储器的多体交叉技术，多个存储体作为存储器的并行模块，使总的数据吞吐率得到提高。

4. 简述向量流水线中，向量指令可以链接的前提条件。

（1）不存在功能部件使用冲突。

（2）共用向量寄存器中的向量长度、起始地址，偏移量等均要相等。

（3）只有在前一指令第一个分量送人结果向量寄存器的那个时钟周期方可链

四、试比较在不同计算机系统中。计算下列表达式所需时间。其中，加法需要40ns，乘法需要90ns。（每小题6分，共18分）

1. 若在具有一个通用PE(处理单元)的SISD计算机中，数据传送时间忽略不

计，计算该表达式所需时间T是多少?

(1)进行8次乘法、7次加法，全部顺序进行。 所需时间T＝8*90ns+7*40ns=loons=1us

2. 若在SIMD计算机中，具有8个PE，PE间以线性圆环方式互连(以单向方

式传送数据)，试分析该机计算上述表达式时的具体步骤及用于乘法和加法的时间开销。

(2)8次乘法可同时进行；7次加法中分三步顺序进行：

第一步：4次加法并行；第二步：2次加法并行；第三步：1次加法。 时间开销T运算＝90ns+3*40ns=210us

所以：T＝T运算+T传递＝210ns+70ns=280ns

3. 在上述具有8个PE的SIMD计算机中，数据由一个PE(处理单元)传送到另一个PE需要10ns，计算该表达式所需全部时间是多少?

(3)由于PE间的以线性圆环互连，且为单向传送数据，乘法时PE间不需要传送数据，加法时第一次PE间相邻，第二次PE间隔为2，第三次PE间隔为4， 即 T传递＝0+10ns+2*10ns+4*10ns=70ns。 所以：T＝T运算+T传递＝210ns+70ns=280ns