全国高等教育自学考试

全国2024年4月高等教育自学考试计算机系统结构试题。

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1．对系统程序员不透明的应当是( a )

a．虚拟寄存器 b．cache存储器。

c．指令缓冲寄存器 d．系列机各档不同的数据通路宽度。

2．在计算机系统设计中，比较好的方法是( d )

a．从上向下设计 b．从下向上设计。

c．从两头向中间设计 d．从中间开始向上、向下设计。

3．程序员编写程序时使用的地址是( c )

a．有效地址 b．主存地址。

c．逻辑地址 d．辅存实地址。

4．浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾。

数数值为( d )

a．1／2 b．15／16

c．1／256 d．255／256

5．总线控制机构为解决n个部件使用总线时优先次序的裁决，采用集中式定时查询，需另。

外增加控制线路根数为( d )

a．3 b．n+2

c．2n+l d．2+[log2n]

6．外部设备打印机适合于连接到( b )

a．选择通道 b．字节多路通道。

c．数组多路通道 d．任意一种通道。

7．下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的应当是( d )

a．更换替换算法能提高命中率。

b．访主存命中率随主存容量增大而提高。

c．访主存命中率随页面大小增大而提高。

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。

8．cray-1的流水线是( c )

a．多条单功能流水线 b．一条单功能流水线。

c．一条多功能流水线 d．多条多功能流水线。

9．多级混洗交换网络又称为( b )

a．移数网络 b．omega网络。

c．staran网络 d．数据交换网络。

10．多处理机主要实现的是( a )

a．任务级并行 b．指令级并行。

c．操作级并行 d．操作步骤的并行。

二、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20分)

11．我们说以软件为主实现的机器为___虚拟机器___以区别由硬件或___固件___实现的实际机器。

12．计算机系统的3t性能目标是__1 tflops __的计算能力、_ l tbyte __的主存容量和1tbyte／s的。

i／o带宽。

13．引入数据表示的两条基本原则是：一看系统的效率有否提高；二看数据表示的_通用__性和_利用_率是否高。

l4．中断系统软硬件功能分配实质是中断__响应_硬件和中断_处理程序__软件的功能分配。

15．虚拟存储器主要是为解决主存_容量__满足不了要求发展出来的，cache存储器是为解决主存__速度 _满足不了要求发展出来的。

16．cache存储器采用组相联的映象规则是组间__直接_映象，组内各块间_全相联__映象。

17．流水有部件、处理机、系统等不同等级，多个处理机之间的流水属_系统__级流水，也称_宏__流水。

18．根据流水线中各功能段之间是否有反馈回路，可把流水线分为_线性___流水和__非线性__流水。

19．阵列机开发并行性的途径是资源重复_，是利用并行性中的_同时 _性。

20．从对执行程序或指令的控制方式上，将计算机系统分为由控制驱动的_控制流数_方式和由数据驱动的_据流_方式。

三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）

21．器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响？

答：器件的发展对逻辑设计方法的影响：(1)由逻辑化简改成着眼于采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩短设计周期，提高系统效能，尽量采用存贮逻辑和通用器件；(2)由全硬设计改成采用微汇编、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化设计。

22．按cisc方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？

答：按cisc方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统的思路有：(1)通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进；(2)如何增设专用操作系统的新指令；(3)把操作系统中频繁使用的，对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现；(4)发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。

23．主存实际频宽与模数m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？

答：并行主存系统的实际频宽随模数m的增加会提高，但不是线性增加，随模数m增大，其实际频宽的增量越来越小。这是因为程序中的指令和数据并不是完全顺序放置和被访问的。

程序会有转移，数据分布有一定的随机性。

24．在“一次重叠”的机器中，“一次重叠”的含义是什么？并指出在这种机器中会出现哪些相关？

答：“一次重叠”是指将指令的解释分为“分析”和“执行”两个阶段，任何时刻都只是“执行k”与“分析k+1”在时间上重叠，也就是让指令分析部件与指令执行部件同时处理相邻的两条指令。在“一次重叠”机器中，会出现的相关主要有：

指令相关；主存空间数相关；通用寄存器组相关等。

25．简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

答：哈夫曼压缩概念的基本思想是，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)，而对出现概率较低的，允许用较长的位数(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的缩短。

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

26．向量d=a*（b+c），各向量元素个数均为n，根据cray-1方式分解为3条向量指令：

v3←存储器

v2←v0+v1b+c→k}

v4←v2*v3k+a→d}

当采用下述三种方式工作时，各需要多少拍才能得到全部结果？

1）①、串行执行；

2）①和②并行执行完后，再执行③；

3）采用链接技术。

注意：在cray-1处理机上，启动存储器、启动流水线功能部件、数据打入寄存器都各需要1拍的延迟时间，加法、访存为6拍，乘法为7拍。）

答：(1)①、3条向量指令顺序串行执行，全部执行完所需的时间是。

7+n+7+n+8+n=22+3n(拍)

2)向量指令①和②并行执行完后，再执行向量指令③，全部执行完所需要的时间是7+n+8+n=15+2n(拍)

3)采用链接技术，只能是让向量指令①和②并行，再与向量指令③链接，全部执行完所需要的时间是1+6+1+8+n=16+n(拍)

27．某程序包含5个虚页，其页地址为4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3。当使用lru法替换时，为获得最高的命中率，至少应分配给该程序几个实页？其可能的最高命中率为多少？

用堆栈对面地址流处理一次的过程见下表所示，从表中可以看出，使用lru替换算法替换，对该程序至少应分配4个实页。如果只分配3个实页，其页命中率只有2／12，太低；而分配实页数多于4页后，其页命中率不会再有提高，所以，分配给该程序4个实页即’可，其最高命中率为三h=7／12=0．583=58．3％

五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

28．设中断屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下：

1）当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么？

2）如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。当机器正在运行用户程序时，同时发生第级中断请求，经过二个单位时间，又同时发生第级中断请求，试画出程序运行过程示意图。

1)当中断响应优先次序为l→2→3→4时，中断处理(完)的次序为1→3→2→4.

29．用霍纳法则给定的表达式如下：

e=a(b+c(d+e(f+gh)))

利用减少树高的办法加速运算，要求。

1）画出树形流程图；

2）确定运算级数tp，处理机机数p、加速比sp和效率ep等的值。

2)由题意，其cpu运行程序的过程示意图如下图所示。此为1个单位时间。

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