计算机体系结构期末考试题(A卷)

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2024年3月26日发(作者：)

福建师大网络教育学院

《计算机体系结构》期末复习题

系别 _________ 班级 _________ 姓名__________ 学号__________

一、 填空题

（每空1分）

1.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、______计算机、_______计算机

和_______计算机。

2. 改进之后的冯•诺依曼计算机的只要特点是

__________。

3. 当前计算机系统中的存储系统是一个层次结构，其各层分别为

__________

。

4.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：

__________、__________、__________。

5.虚拟存储器的三种管理方式是

__________，__________和__________

6.目前计算机中常用数据有

__________，__________和__________

三种类型。

7.通常可能出现的流水线的相关性有

__________

。

8.解决中断引起的流水线断流的方法有

_______和________

。

9.目前向量处理机的系统结构有两种：

__________和__________

。

10.通用计算机基本指令分为5类，它们分别是：

__________

。

11．执行指令x1=x2+x3；x4=x1-x5会引起

__________

类型的数据相关，执行指令x5=x4*x3；x4=x0+x6

会引起

__________

类型的数据相关，执行指令x6=x1+x2；x6=x4*x5会引起

__________

类型的数据相

关。

12．多计算机网络中，通常出现的4种通信模式是

__________

。

13.传统的冯•诺依曼计算机是以控制驱动方式工作，以数据驱动方式工作的典型计算机是

_______

，以

需求驱动方式工作的典型计算机是

_______

，以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是

_______

。

二、名词解释

（每题2分）

1.计算机体系结构：

2.系列机：

3.模拟:

4.程序的局部性原理:

：

6.高速缓冲存储器:

7.虚拟存储器:

8.快表:

9.程序定位：

10.延迟转移技术：

11.窗口重叠技术：

12.流水线技术：

13.动态流水线：

14.静态流水线：

15.线性流水线：

16.非线性流水线：

1

17.流水线的吞吐率：

18.超流水线计算机：

19.向量的分段开采技术：

20.基准测试程序：

三、简答题

（每题5分）

1.什么是存储系统？

2.简述全相联映象规则。

3.简述直接相联映象规则。

4.引起Cache与主存内容不一致的原因是什么？为了保持Cache的一致性，在单计算机系统中一般采取

哪些措施？

5.影响虚拟存储器命中率的因素有哪些？它们是如何影响的？

6.模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么？

7.什么是程序直接定位方式？什么是程序静态定位方式？

8.什么是程序动态定位方式？

9.什么是指令的重叠解释方式？重叠解释方式有哪三种？

10.什么是数据相关，数据相关冲突可分为哪三种类型？

11.如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条

指令解释。若执行第一级的一条指令需K(ns)时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需要用多少时

间(ns)?

12.假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，

则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？

13.若某机要求有：三地址指令4条，单地址指令192条，零地址指令16条。设指令字长为12位，每

个地址码长3位。问能否以扩展操作码为其编码？

14.简述冯。诺依曼计算机的特征。

15.试述页式管理虚拟存储器的工作过程。

16.简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自的优缺点。

17.简述字节多路、数组多路和选择通道的数据传送方式。

18.在指令编码中，缩短地址码的方法很多，请列出三种缩短地址码的方法，并说明理由。

19.指令流水线的中断处理有哪 2 种方法？各有何优缺点？

20. 流水线按级别分为哪几类？从处理对象对流水线的段的使用要求来看，线性流水线与非线性流水线

的区别是什么？从对段的连接控制来看，静态流水线与动态流水线的区别是什么？

21. 实现软件移植的途径有哪些？各受到什么限制？

22.计算机系统的 Flynn 分类法是按什么来分类的？共分为哪几类？简要说

明各类的特征。

2

23.简要说明提高计算机系统并行性的 3 种技术途径，并各举一例。

24. CISC 的一条指令的功能在 RISC 中要用一串指令才能实现，为什么完成

相同功能的 CISC 目标程序比 RISC 目标程序的执行时间更长？

四、问答与计算题

（每题15分）

1.某机主存容量为512KB，Cache的容量为32KB，每块的大小为16个字（或字节）。划出

全相联方式主、缓存的地址格式、目录表格式及其容量。

2.主存容量为512KB，Cache的容量为32KB，每块为64个字（或字节），缓存共分128

组。划出组相联方式主、缓存的地址格式、目录表格式及其容量。

3.什么是方体置换？写出方体置换函数的表达式，假设互联网有16个结点，请画出4个方

体置换函数（即C0，C1，C2，C3）的输入端与输出端的连接关系。

4.在页式虚拟存储器中，一个程序由P1～P5共5个页面组成。在程序执行过程中依次访问

的页面如下：P2，P3，P2，P1，P5，P2，P4，P5，P3，P2，P5，P2

假设系统分配给这个程序的主存有3个页面，分别采用FIFO、LFU和OPT三种页面替换算

法对这3页主存进行调度。

（1）画出主存页面调入、替换和命中的情况表。

（2）统计三种页面替换算法的页命中率。

5.一个有快表和慢表的页式虚拟存储器，最多有64个用户，每个用户最多要用1024个页

面，每页4K字节，主存容量8M字节。

（1）写出多用户虚地址的格式，并标出各字段的长度。

（2）写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。

（3）快表的字长为多少位？分几个字段？各字段的长度为多少位？

（4）慢表的容量是多少个存储字？每个存储字的长度为多少位？

4，5，3，2，5，1，3，2，3，5，1，3

3

6.一个程序由五个虚页组成，采用LFU替换算法，在程序执行过程中依次访问的地址流如下：

（1）可能的最高页命中率是多少？

（2）至少要分配给该程序多少个主存页面才能获得最高的命中率。

（3）如果在程序执行过程中访问一个页面，平均要对该页面内的存储单元访问1024次，

求访问存储单元的命中率。

7.假设一台模型计算机共有10种不同的操作码，如果采用固定长操作码需要4位。已知各

种操作码在程序中出现的概率如下表所示，计算采用Huffman编码法的操作码平均长度，

并计算固定长操作码和Huffman操作码的信息冗余量（假设最短平均长度H＝3.1位）。

指令序号

I1

I2

I3

I4

I5

8．一台模型机的各条指令的频度如下：

ADD（加）：43% SHR（右移）：1%

SUB（减）：13% CLL（循环左移）：2%

JOM（按页转移）：6% CLA（累加器清0）：22%

STO（存）：5% STP（停机）：1%

JMP（转移）：7％

试设计这9条指令的哈夫曼编码的操作码表示以及2-4等长扩展操作码表示，并计算这

两种表示的平均操作码长度。

9．用一条4段浮点加法器流水线求8个浮点数的和: Z＝A＋B＋C＋D＋E＋F＋G＋H,求流

4

指令使用频度Pi

0.17

0.15

0.15

0.13

0.12

指令序号

I6

I7

I8

I9

I10

指令使用频度Pi

0.09

0.08

0.07

0.03

0.01

水线的吞吐率、加速比和效率,其中△t1=△t2=△t3=△t4=△t。

输入

S1

△

t

1

S2

△

t

2

S3

△

t

3

输出

S4

△

t

4

本文标签： 流水线指令方式计算机程序