2022年广东海洋大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、在操作系统机器级，一般用（）程序（）作业控制语句。

A.汇编程序，翻译B.汇编程序，解释C.机器语言，解释D.机器语言，翻译2、外部设备打印机适合于连接到( )。

A.数组多路通道B.字节多路通道C.选择通道D.任意一种通道3、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( )。

A.传统机器语言级与操作系统机器级之间B.传统机器语言级与微程序机器级之间C.微程序机器级与汇编语言机器级之间D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间4、在计算机系统的层次结构中，机器被定义为（）的集合体A.能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构B.硬件和微程序（固件）C.软件和固件D.软件和硬件5、虚拟存储器常用的地址映象方式是( )A.全相联B.段相联C.组相联D.直接6、在计算机系统设计中，比较好的方法是( )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7、非线性流水线是指( )A.一次运算中使用流水线中的多个功能段B.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段C.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同D.流水线的各个功能段在各种运算中有不同的组合8、与流水线最大吞吐率高低有关的是( )A.各个子过程的时间B.最快子过程的时间C.最慢子过程的时间D.最后子过程的时间9、对汇编语言程序员透明的是（）A.I/O方式中的DMA访问B.浮点数据表示C.访问方式保护D.程序性中断10、对系统程序员不透明的应当是( )。

A.Cache存贮器XB.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存贮器11、对机器语言程序员透明的是（）A.中断字B.主存地址寄存器C.通用寄存器D.条件码12、设16个处理器编号分别为0，1，2，...，15用Cube，互联函数时，第10号处理机与第（）号处理机相联。

A.11B.8C.14D.213、在多用户机器上，应用程序员不能使用的指令是（）A.“执行”指令B.“访管”指令C.“启动IO”指令D“测试与置定”指令14、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）。

A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真15、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高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，可提高命中率二、填空题16、所谓链接技术是指把________链接起来成为________17、段页式虚拟存储器的内部地址映象表机构有________表和________表两部分。

18、多功能流水线各功能段同时只能按某一种功能联接的称为________流水线。

19、互连函数通常有的表示方法有________法、输入输出对应表示法、________20、层次存储系统的设计的目的是使有效存取时间接近于________的存取时间，使总体的平均每字成本接近于________的每字成本，容量接近于最大存储器的容量。

21、向量处理机的结构主要有________和________两种。

22、基准网络的开关控制方式为________采用________法实现单元控制。

23、虚拟存贮器主要是为解决主存________满足不了要求发展出来的。

24、目前已有的向量处理机结构主要采用________和________两种结构。

25、Cache存贮器对应用程序员是________的。

对系统程序员是________的（填“透明”或“不透明”）三、判断题26、要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出空间代价，其次，要处理好指令之间可能存在的关联。

（）27、条件转移是局部相关。

（）28、设某机有32个处理器，其编号为0，1，A 31，用Shuffle（Shuffle）互联函数时，第11号处理器与第26号处理器相联。

（）29、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、单指令流多数据流、多指令流单数据流和多指令流多数据流四大类。

（）30、延迟转移技术是RISC关键技术之一。

（）31、只要将子过程进一步细分，就可以使流水线吞吐率进一步提高。

（）32、在一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，采用模拟方法比采用仿真方法更快捷。

（）33、合并网络提供了一组新的指令，其中一条称为Fetch-and-Add指令，叫做取与加指令。

（）34、S2MP主要解决的问题是当前小规模共享存储多处理器系统在可扩展性上的瓶颈问题。

（）35、单功能流水线只能完成一种固定功能。

（）四、名词解释36、时间重叠：37、指令的静态调度：38、对称网络：39、流水线：40、分段开采：41、失效率：五、简答题42、从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高可分为：43、减少流水线分支延迟的静态方法有哪些？44、可采用哪些方法来提高向量处理机的性能？45、指令中表示操作数类型的方法有哪几种？46、机群系统有什么特点？六综合题47、在CRAY-1机器上，按照链接方式执行下述4条向量指令（括号中给出了相应功能部件的执行时间），如果向量寄存器和功能部件之间的数据传送需要1拍，试求此链接流水线的通过时间是多少拍？如果向量长度为64，则需多少拍才能得到全部结果？V0←存储器（从存储器中取数：7拍）V2←V0+V1（向量加：3拍）V3←V2<A3（按（A3）左移：4拍）V5←V3∧V4（向量逻辑乘：2拍）48、写出三级Cache的平均访问时间的公式。

49、在伪相联中，假设在直接映象位置没有发现匹配，而在另一个位置才找到数据（伪命中）时，不对这两个位置的数据进行交换。

这时只需要1个额外的周期。

假设失效开销为50个时钟周期，2KB直接映象Cache的失效率为9.8%，2路组相联的失效率为7.6%；128KB直接映象Cache的失效率为1.0%，2路组相联的失效率为0.7%。

（1）推导出平均访存时间的公式。

（2）利用（1）中得到的公式，对于2KBCache和128KBCache，计算伪相联的平均访存时间。

50、有一个流水线由4段组成，其中每当流经第3段时，总要在该段循环一次，然后才t能流到第4段。

如果每段经过一次所需要的时间都是，问：（1）当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生什么情况？（2）此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？（3）当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个任务时，其吞吐率提高多少？参考答案一、选择题1、【答案】C2、【答案】B3、【答案】A4、【答案】A5、【答案】A6、【答案】D7、【答案】B8、【答案】C9、【答案】A10、【答案】D11、【答案】B12、【答案】D13、【答案】C14、【答案】B15、【答案】D二、填空题16、【答案】两条功能部件流水线一条功能较强的流水线17、【答案】快慢18、【答案】静态19、【答案】函数表示法图形表示法20、【答案】最内层存储器最外层存储器21、【答案】存储器-存储器结构寄存器-寄存器结构22、【答案】单元控制方式终端标记23、【答案】容量24、【答案】存储器一存储器结构寄存器一寄存器结构25、【答案】透明透明三、判断题26、【答案】对27、【答案】错28、【答案】错29、【答案】对30、【答案】对31、【答案】错32、【答案】错33、【答案】对34、【答案】对35、【答案】对四、名词解释36、答：在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。

37、答：指令的静态调度是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。

它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。

38、答：从任意结点来看，网络的结构都是相同的。

39、答：将一个重复的时序过程，分解成为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。

40、答：当向量的长度大于向量寄存器的长度时，必须把长向量分成长度固定的段，然后循环分段处理，每一次循环只处理一个向量段。

41、答：CPU访存时，在一级存储器中找不到所需信息的概率。

五、简答题42、答：（1）指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行；（2）指令级并行：并行执行两条或两条以上的指令；（3）线程级并行：并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位；（4）任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务（程序段），以子程序或进程为调度单元；（5）作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。

43、答：（1）预测分支失败：沿失败的分支继续处理指令，就好象什么都没发生似的。

当确定分支是失败时，说明预测正确，流水线正常流动；当确定分支是成功时，流水线就把在分支指令之后取出的指令转化为空操作，并按分支目标地址重新取指令执行。

（2）预测分支成功：当流水线ID段检测到分支指令后，一旦计算出了分支目标地址，就开始从该目标地址取指令执行。

（3）延迟分支：主要思想是从逻辑上“延长”分支指令的执行时间。

把延迟分支看成是由原来的分支指令和若干个延迟槽构成。

不管分支是否成功，都要按顺序执行延迟槽中的指令。

3种方法的共同特点：它们对分支的处理方法在程序的执行过程中始终是不变的。

它们要么总是预测分支成功，要么总是预测分支失败。

44、答：可采用多种方法：（1）设置多个功能部件，使它们并行工作；（2）采用链接技术，加快一串向量指令的执行；（3）采用循环开采技术，加快循环的处理；（4）采用多处理机系统，进一步提高性能。

45、答：操作数类型有两种表示方法：（1）操作数的类型由操作码的编码指定，这是最常见的一种方法；（2）数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当的运算。

46、答：（1）系统开发周期短。

由于机群系统大多采用商品化的PC机、工作站作为结点，并通过商用网络连接在一起，系统开发的重点在于通信子系统和并行编程环境上，这大大节省了研制时间。

（2）可靠性高。

机群中的每个结点都是独立的PC机或工作站，某个结点的失效并不会影响其它结点的正常工作，而且它的任务还可以传递给其它结点完成，从而有效地避免由于单结点失效引起的系统可靠性降低的问题。

（3）可扩放性强。

机群的计算能力随着结点数量的增加而增大。

这主要是得益于机群结构的灵活性，由于结点之间以松耦合方式连接，机群的结点数量可以增加到成百上千。