计算机体系结构复习题.docx
计算机系统结构考试试题

计算机系统结构考试试题一、选择题(每题 2 分,共 40 分)1、以下关于计算机系统结构的说法中,错误的是()A 计算机系统结构是指计算机系统的软、硬件的界面B 计算机系统结构是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配C 计算机系统结构是指计算机系统的概念性结构和功能特性D 计算机系统结构与计算机组成和计算机实现无关2、提高并行性的技术途径不包括()A 时间重叠B 资源重复C 资源共享D 增加指令3、指令流水线中出现数据相关时,通常采用的解决办法不包括()A 停顿B 分支预测C 数据旁路D 指令预取4、以下关于存储系统的说法中,正确的是()A Cache 是为了弥补主存速度的不足B 虚拟存储器是为了扩大主存容量C 相联存储器是按地址访问的D 主存是按内容访问的5、以下关于中断的说法中,错误的是()A 中断是指计算机在执行程序过程中,遇到突发事件而中断当前程序的执行B 中断响应的过程包括关中断、保存断点、识别中断源、保护现场等C 中断向量是中断服务程序的入口地址D 中断处理的过程包括恢复现场、开中断、返回原程序等6、以下关于总线的说法中,错误的是()A 总线是连接计算机各部件的公共信息传输线B 总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线C 同步总线的传输效率高于异步总线D 总线的带宽等于总线的时钟频率乘以总线的宽度7、以下关于输入输出系统的说法中,正确的是()A 程序查询方式的效率最高B 中断方式需要 CPU 不断查询设备状态C DMA 方式可以直接在内存和外设之间传输数据D 通道方式的功能比 DMA 方式强大8、以下关于多处理机系统的说法中,错误的是()A 多处理机系统是指由两个或两个以上的处理机组成的计算机系统B 多处理机系统的并行性比单处理机系统高C 多处理机系统的通信方式包括共享存储器和消息传递D 多处理机系统的性能只取决于处理机的数量9、以下关于流水线的说法中,正确的是()A 流水线的段数越多,流水线的效率越高B 流水线的吞吐率与流水线的段数无关C 流水线的加速比等于流水线的段数D 流水线的效率与任务的类型有关10、以下关于 RISC 指令集的说法中,错误的是()A RISC 指令集的指令长度固定B RISC 指令集的指令格式种类少C RISC 指令集的寻址方式简单D RISC 指令集的指令功能强大11、以下关于 CISC 指令集的说法中,正确的是()A CISC 指令集的指令长度可变B CISC 指令集的指令格式种类多C CISC 指令集的寻址方式复杂D 以上都是12、以下关于超标量技术的说法中,错误的是()A 超标量技术是指在一个时钟周期内同时发射多条指令B 超标量技术可以提高指令的并行度C 超标量技术需要增加硬件的复杂度D 超标量技术可以在任何指令集架构上实现13、以下关于向量处理机的说法中,正确的是()A 向量处理机是专门用于处理向量数据的计算机B 向量处理机的运算速度比标量处理机快C 向量处理机的并行性主要体现在指令级并行D 以上都是14、以下关于存储层次的说法中,错误的是()A 存储层次的目的是为了提高存储系统的性能价格比B 存储层次的性能由命中率、访问时间和失效开销决定C 增加 Cache 的容量可以提高命中率D 降低主存的访问时间可以提高存储层次的性能15、以下关于虚拟存储器的说法中,正确的是()A 虚拟存储器的容量等于主存容量加上辅存容量B 虚拟存储器的页面大小是固定不变的C 虚拟存储器的地址转换是由硬件完成的D 虚拟存储器的页面替换算法对系统性能有很大影响16、以下关于多总线结构的说法中,错误的是()A 多总线结构可以提高系统的性能B 多总线结构可以增加系统的可靠性C 多总线结构可以减少系统的成本D 多总线结构可以提高系统的可扩展性17、以下关于 I/O 接口的说法中,正确的是()A I/O 接口是 CPU 与外设之间的桥梁B I/O 接口可以实现数据格式的转换C I/O 接口可以实现数据缓冲和锁存D 以上都是18、以下关于 DMA 控制器的说法中,错误的是()A DMA 控制器可以接管总线控制权B DMA 控制器可以在内存和外设之间直接传输数据C DMA 控制器可以减少 CPU 的干预D DMA 控制器可以提高系统的并行性19、以下关于通道的说法中,正确的是()A 通道是一种具有特殊功能的处理器B 通道可以实现对 I/O 设备的统一管理C 通道可以提高系统的 I/O 性能D 以上都是20、以下关于计算机系统性能评价的说法中,错误的是()A MIPS 是衡量计算机性能的常用指标之一B MFLOPS 是衡量浮点运算性能的指标C 基准测试程序可以用来评价计算机系统的性能D 计算机系统的性能只取决于硬件的性能二、填空题(每题 2 分,共 20 分)1、计算机系统结构的经典定义是由提出的。
(完整版)计算机系统结构复习题(附答案)范文

计算机系统结构复习题和重点(附答案)一、单项选择题1.实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由()A.编译程序解释B.编译程序翻译C.汇编程序解释D.汇编程序翻译2.系列机软件必须保证()A.向前兼容,并向上兼容B.向前兼容,并向下兼容C.向后兼容,力争向上兼容D.向后兼容,力争向下兼容3.浮点数尾数基值r m=8,尾数数值部分长6位,可表示规格化正尾数的个数是()A.56个B.63个C.64个D.84个4.在IBM370系统中,支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是()A.“执行”指令B.“程序调用”指令C.“比较与交换”指令D.“测试与置定”指令5.关于非专用总线三种控制方式中,下列叙述错误..的是()A.集中式定时查询,所有部件共用同一条“总线忙”线B.集中式定时查询,所有部件都用同一条“总线请求”线C.集中式独立请求,所有部件都用同一条“总线请求”线D.集中式串行链接,所有部件都用同一条“总线请求”线6.磁盘外部设备适合于连接到()A.字节多路通道B.数组多路通道或选择通道C.选择通道或字节多路通道D.数组多路通道或字节多路通道7.在Cache存储器中常用的地址映象方式是()A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象8.在指令级高度并行的超级处理机中,下列叙述正确的是()A.超标量处理机利用资源重复,要求高速时钟机制B.超流水线处理机利用资源重复,要求高速时钟机制C.超标量处理着重开发时间并行性,要求高速时钟机制D.超流水线处理机着重开发时间并行性,要求高速时钟机制9.间接二进制n方体网络是一种()A.多级立方体网络B.多级全排列网络C.单级立方体网络D.多级混洗交换网络10.多端口存储器适合于连接A.紧耦合多处理机B.松耦合多处理机C.机数很多的处理机D.机数可变的多处理机二、填空题11.多处理机实现的是___________、___________间的并行。
计算机体系结构期末考试知识点与答案

计算机体系结构期末考试知识点与答案体系结构复习重点.doc1.冯.诺依蔓计算机的特点答:冯·若依曼计算机的主要特点如下:存储程序方式。
指令和数据都是以字的方式存放在同一个存储器中,没有区别,由机器状态来确定从存储器读出的字是指令或数据。
指令串行执行,并由控制器集中加以控制、单元定长的一维线性空间的存储器使用低级机器语言,数据以二进制形式表示。
单处理机结构,以运算器作为中心。
其实,他最大的特点就是简单易操作。
2. T(C)=<K*K',D*D',W*W'>所描述的三个层次(8页)答:3个层次为控制器、算术逻辑部件、基本逻辑部件3. 计算机系统结构的分类(5页)4. 计算机系统中的数据表示(38页)5. 指令系统设计的原则答:指令系统的设计原则是,应特别注意如何支持编译系统能高效、简易地将源程序翻译成目标代码。
首先是正交性:又称分离原则或互不相干原则。
即指令中各个有不同含义的字段之间,在编码时应互相独立、互不相关。
规整性:对相似的操作数做出相同的规定。
可扩充性:要保留一定余量的操作码空间,为以后的扩展所用。
对称性:为了使编译能更加方便,通常希望操作具有对称性。
6. 流水操作中的相关答:流水操作过程中会出现一下的3个相关:资源或结构相关、数据相关、和控制相关。
资源相关是指当有多条指令进入流水线后在同一机器周期内争用同一功能部件所发生的冲突。
数据相关:这是由于流水线中的各条指令的重叠操作使得原来对操作数的访问顺序发生了变化,从而导致了数据相关的冲突。
控制相关主要是转移指令引起的,比起数据相关来,他会使流水线丧失更多的性能。
7. 向量机中对向量的各种运算可以采用的加工方式(149页)答:向量机中对向量的各种运算可以采用不同的加工方式,但比较有效的加工方式应是尽量避免出现数据相关和尽量减少对向量功能的转换。
一种普通加工方式称为横向加工,它是按向量顺序计算的。
另外一种加工方式称为垂直加工,即它是先纵向加工所有B和C向量中元素对的相加操作。
系统结构复习题含答案

系统结构复习题含答案一、选择题1. 在计算机系统中,负责执行程序指令的部件是:A. 控制器B. 运算器C. 存储器D. 输入/输出设备答案:B2. 冯·诺依曼体系结构中,程序和数据是存储在:A. 内存B. 外存C. 寄存器D. 缓存答案:A3. 下列哪个不是计算机硬件系统的组成部分?A. 中央处理器B. 操作系统C. 主存储器D. 辅助存储器答案:B二、填空题1. 计算机系统的层次结构从下到上依次为______、______、______和______。
答案:硬件层、操作系统层、应用程序层、用户层2. 计算机的存储器分为______和______,其中______用于临时存储数据。
答案:主存储器、辅助存储器、主存储器3. 计算机的输入设备包括键盘、鼠标等,输出设备包括显示器、打印机等,它们都属于______设备。
答案:输入/输出三、简答题1. 简述计算机系统的组成。
答案:计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备等,而软件系统则包括操作系统、应用程序和数据等。
2. 描述冯·诺依曼体系结构的主要特点。
答案:冯·诺依曼体系结构的主要特点是将程序指令和数据一起存储在同一个存储器中,采用顺序执行指令的方式,并且具有中央处理器、存储器、输入设备和输出设备等基本组成部分。
四、论述题1. 论述计算机硬件和软件之间的关系。
答案:计算机硬件和软件是相互依赖、相互支持的关系。
硬件是计算机系统的物质基础,提供了执行指令和处理数据的能力。
软件则是硬件功能的扩展,它包括操作系统、应用程序和数据等,通过软件的管理和控制,硬件才能发挥其应有的作用。
没有硬件,软件无法运行;没有软件,硬件则无法执行复杂的任务。
两者共同构成了完整的计算机系统。
(完整版)计算机系统结构考试题目及参考答案.doc

(完整版)计算机系统结构考试题目及参考答案.doc一:名词解释1:虚拟机:由软件实现的机器。
2:CPI :是衡量CPU 执行指令效率的重要标志,指执行每条指令所需的平均时钟周期数。
3:摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
4:并发性:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。
5:程序局部性原理:是指程序在执行时呈现出局部性规律,即在一段时间内,整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。
相应地,执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。
局部性原理又表现为:时间局部性和空间局部性。
6: CISC/RISC : CISC :即复杂指令系统计算机,指在系统中增加更多和复杂的指令,来提高操作系统效率的计算机。
RISC :即精简指令系统计算机,指在系统中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。
7:计算机系统结构:指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。
8:系列机:指先设计好一种系统结构,而后就按这种系统结构设计它的系统软件,按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法,并按照速度、价格等不同要求,分别提供不同速度、不同配置的各档机器。
9:模拟:用机器语言程序解释实现程序移植的方法。
10:仿真:用微程序直接解释另一种机器的指令系统。
11:寻址方式:寻找操作数或指令的有效地址的方式。
12:替换算法:在存储体系中,当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部被占用而又出现页面失效时,按照某种算法来替换主存中某页。
[ 由于主存中的块比Cache 中的块多,所以当要从主存中调一个块到Cache 中时,会出现该块所映象到的一组(或一个)Cache 块已全部被占用的情况。
这时,需要被迫腾出其中的某一块,以接纳新调入的块。
]二:选择题1,直接执行微指令的是( C )A 汇编程序B 编译程序C 硬件D 微指令程序2,对汇编语言程序员不透明的是( C )A 程序计数器B 主存地址寄存器C 条件码寄存器D 指令寄存器3,最早的冯·诺依曼型计算机是以( B )为中心的A 运算器B 控制器C 存储器D I/O 设备4,计算机系统结构的角度的结构来看,机器语言程序员看到的机器属性是( C )A 计算机软件所要完成的功能B 计算机硬件的全部组成C 编程要用到的硬件组织D 计算机各部分硬件的实现5,不同系列计算机之间实现可移植性的途径,不包括( B )A 采用统一的高级语言B 采用统一的汇编语言C 模拟D 仿真6,利用时间重叠原理,实现并行处理的是( A )A 流水处理机B 多处理机C 阵列处理机D 集群系统7,多处理机实现的并行主要是(B)A 指令级并行B 任务级并行C 操作级并行D 操作步骤的级并行8 计算机系统结构不包括( B )A 信息保护B 存储速度C 数据表示D 机器工作状态9,不需要编址的数据存储空间( D )A CPU 通用寄存器B 主存储器C I/O 寄存器D 堆栈10, RISC 执行程序的速度比CISC 快的原因是( C )A RISC 指令系统中条数较少B 程序在 RISC 编译生成的目标程序较短C RISC 指令平均执行周期数较少D RISC 中只允许 LOAD 和 STORE 指令存储11,程序员在编写程序时,使用的访存地址是( B )A 主存地址B 逻辑地址C 物理地址D 有效地址12,虚拟存储器主要是为了( A )A 扩大存储器系统容量B 提高存储器系统速度C 扩大存储器系统容量和提高存储器系统速度D 便于程序的访存操作13,与全相联映像相比,组相联映像的优点是( B )A 目录表小B 块冲突概率低C 命中率高D 主存利用率高14,输入输出数据不经过CPU 内部寄存器的输入输出方式是( C )A 程序控制方式B 中断C DMA 方式D 上述三种方式15,在配置了通道的计算机系统中,用户程序需要输入输出时引起的中断是( A )A 访管中断B I/O 中断C 程序性中断D 外部中断16,当计算机系统通过执行通道程序,完成输入输出工作时,执行通道程序的是(B)A CPUB 通道C CPU 和通道D 指定的外设三:填空1,常见的计算机系统结构的分类法有两种:Flynn 分类法,冯氏分类法冯氏分类法是根据系统的最大并行度对计算机系统结构进行分类,大多数的位并行的单处理机属于字串位并的处理机方式2,由软件实现的机器称为:虚拟机3,在一个计算机系统中,低层机器的属性往往对高层机器的程序员是透明的。
完整word版计算机体系结构期末考试试题及答案,文档

填空题1. 从 2002 年以来,计算机性能的年增加率下降到了约30 %。
其主要原因是:①大功耗问题;②可以进一步有效地开发的指令级并行性已经很少;③积蓄器接见速度的提高缓慢。
2.可移植性是指一个软件可以不经更正也许只要少量更正就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。
实现可移植性的常用方法有 3 种:系列机,模拟和仿真,一致高级语言。
2.通用存放器型指令集结构计算机在灵便性和提高性能方面有明显的优势。
主要表现在①存放器的接见速度比积蓄器快;②对编译器而言,能更加简单有效地分配和使用存放器;③ 存放器可以用来存放变量。
3.MIPS 的数据寻址方式只有马上数寻址和偏移量寻址。
4. 向量办理机的结构由所采用的向量办理方式决定。
有两种典型的结构;积蓄器-积蓄器型结构和存放器-存放器型结构。
5.Cache- 主存层次的工作由硬件实现,对系统程序员是透明的。
6. 降低 Cache 不命中率最直接的方法是增加Cache 的容量。
可是,这种方法不但会增加成本,而且还可能增加命中时间,这种方法在片外 Cache 中用得比很多。
7. 大多数磁盘阵列的组成可以由以下两个特点来划分:数据交错存放的粒度、冗余数据的计算方法以及在磁盘阵列中的存放方式。
8. 时延和带宽是用来评估互连网络性能的两个基本指标。
时延包括通信时延和网络时延。
9. 计算机系统可分为 SISD 、 SIMD 、MISD 和 MIMD 四类,很多早期并行办理机是SIMD 计算机,近来几年来, MIMD 已经成为通用多办理机系统结构的选择。
这是因为MIMD 拥有灵便性,而且 MIMD 能充分利用现有微办理器的性价比优势。
判断题1. 从计算机语言的角度,系统结构把计算机系统按功能划分成多级层次结构,其中,第 2 级是操作系统虚拟机,第3级是汇编语言虚假机。
(错)2.计算机系统中提高并行性的3 种路子中,资源重复是在并行性看法中引入时间因素,加速硬件周转而赢得时间。
计算机体系结构复习资料.doc

第一章计算机体系结构的基本概念1.层次结构——计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构,每一层以不同的语言为特征。
2.体系结构——程序员所看到的计算机的属性,即概念性结构与功能特性。
3.透明性——在计算机技术中,对木来存在的事物或属性,从某一角度来看乂好像不存在的概念称为透明性。
4.系列机——在一个厂家生产的具冇相同的体系结构,但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。
5.软件兼容——同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上,1WK 它们所获得的结果一样,差别只在于运行的吋间不同。
6.兼容机——不同厂家牛产的、具有相同体系结构的计算机。
7.计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。
8.计算机实现一一计算机组成的物理实现。
9.存储程序计算机(冯•诺依曼结构)——采用存储程序原理,将程序和数据存放在同一存储器中。
指令在存储器中按其执行顺序存储,由指令计数器指切每条指令所在的单元地址。
10.并行性——在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的T 作。
11.响应时间——从事件开始到结束之间的时间,也称执行时间。
12.测试程序——用于测试计算机性能的程序,可分为四类:真实程序、核心程序、小测试程序、合成测试程序。
13.测试程序组件一一选择一个各个方面有代表性的测试程序,组成一个通用的测试程序集合。
这个通用的测试程序集合称为测试程序组件。
14.大概率事件优先——此原则是计算机体系结构中最重要和最常用的原则。
对于大概率事件(最常见的事件),赋了它优先的处理权和资源使用权,以获得全局的最优结果。
15. 系统加速比——系统改进前少改进后总执行吋间Z 比。
16. Amdahl 定律一一加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比,受限于该部件在系 统中的所占的重要性。
17. 程序的局部性原理一一程序在执行时所访问的地址不是随机的,而是相对簇聚;这 种簇聚包括指令和数据两部分。
18. CPT ---- 扌旨令时钟数(Cycles per Instruction )。
计算机体系结构复习题(有答案)

计算机体系结构复习题(有答案)《体系结构复习题》⼀、选择题(15分)1.计算机系统多级层次中,从下层到上层,各级相对顺序正确的应当是()A.汇编语⾔机器级---操作系统机器级---⾼级语⾔机器级B.微程序机器级---传统机器语⾔机器级---汇编语⾔机器级C.传统机器语⾔机器级---⾼级语⾔机器级---汇编语⾔机器级D. 汇编语⾔机器级---应⽤语⾔机器级---⾼级语⾔机器级2.对系统程序员不透明的是()A.Cache 存储器B.系列⼏各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器3.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4.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5.堆栈型机器⽐通⽤寄存器型机器优越的是()A.⽀持先进先出类接替算法的求解B.能更好地⽀持向量的运算C.⽀持由逆波兰表达式将⾼级语⾔多元赋值语句直接编译⽣成堆栈指令程序D.能优化存储器的空间利⽤率6.浮点数尾数基值 r m=8,尾数数值部分长 6 位,可表⽰的规格化最⼩正尾数为()A.0.5B.0.25C.0.125D.1/647.在尾数下溢处理⽅法中,平均误差最⼤的是()A.截断法B.舍⼊法C.恒置“1”法D.ROM 查表法8.ILLIAC Ⅳ是⼀种()A.流⽔线处理机B.指令重叠处理机C.阵列处理机D.多处理机9.能实现作业、任务级并⾏的异构型多处理机属()A.MISDB.SIMDC.MIMDD.SISD10.⾮线性流⽔线是指()A.⼀次运算中使⽤流⽔线中多个功能段B.⼀次运算中要多次使⽤流⽔线中的某些功能段C. 流⽔线中的某些功能段在各次运算中的作⽤不同D. 流⽔线中的各个功能段在各种运算中有不同的组合11.流⽔机器对全局性的相关处理不包括()A.猜测法B.提前形成条件码C.加快短循环程序的执⾏D.设置相关专⽤通路12.外部设备打印机适合于连接()A.数组多路通道或选择通道B.字节多路通道或选择通道C.选择通道D.任意⼀种通道13.虚拟存储器常⽤的地址映像⽅式是()A.全相联B.段相联C.组相联D.直接14.下列关于虚拟存储器的说法,⽐较正确的是()A.访主存命中率随页⾯⼤⼩增⼤⽽提⾼B.访主存命中率随贮存容量增加⽽提⾼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15.Cache 存储器常⽤的地址映像⽅式是()A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象16.对系统结构透明的是()A.字符⾏运算指令B.主存地址寄存器C.虚拟存储器D.VLSI 技术17.汇编语⾔源程序变换成机器语⾔⽬标程序是经()来实现的。
计算机组成原理与体系结构考试试卷

计算机组成原理与体系结构考试试卷(答案见尾页)一、选择题1. 计算机组成原理的主要研究对象是什么?A. 计算机的指令集B. 计算机的硬件组成及其工作原理C. 操作系统的工作原理D. 计算机网络的工作原理2. 下列哪个部件是计算机的核心部件,负责执行程序指令?A. CPUB. 内存C. 显卡D. 硬盘3. 在冯·诺依曼体系结构中,以下哪个不是必要的组成部分?A. 输入设备B. 输出设备C. 控制单元D. 数据总线4. 计算机的存储系统通常包括哪几个层次?A. 缓存B. 主存C. 外存D. 以上都是5. 在计算机组成原理中,常用的数据表示方法有哪些?A. 原码B. 补码C. 反码D. 移码6. 以下哪个是计算机的输入/输出设备?A. 键盘B. 显示器C. 打印机D. 网络接口卡7. 在计算机组成原理中,CPU的主要功能是什么?A. 存储数据B. 进行算术运算和逻辑运算C. 控制和管理计算机其他部件D. 传输数据8. 下列哪种存储器具有最快的读写速度?A. RAMB. 硬盘C. 缓存D. CD9. 在计算机组成原理中,中断是指什么?A. 计算机在执行程序时,由于某些紧急事件需要立即处理,而暂时中止当前程序的执行过程B. 计算机在执行程序时,由于某些紧急事件需要立即处理,而将程序的执行顺序暂时改变C. 计算机在执行程序时,由于某些紧急事件需要立即处理,而将程序的执行状态暂时保存D. 计算机在执行程序时,由于某些紧急事件需要立即处理,而将程序的执行内容暂时复制到另一个部件10. 在计算机组成原理中,为了提高计算机的性能,通常会采用多种技术手段,如并行处理、流水线技术等。
以下哪种技术不是常见的提高计算机性能的技术手段?A. 多核处理器B. 缓存技术C. 串行通信D. 异步I/O11. 计算机组成原理的主要内容包括哪些?A. 信息的表示与存储B. 控制器的设计与实现C. 总线与接口技术D. 操作系统的基本原理E. 以上都是12. 下列哪个部件不属于计算机的中央处理器(CPU)?A. 寄存器B. 运算器C. 控制器D. 缓存E. 输入/输出设备13. 在冯·诺依曼体系结构中,计算机由哪五个主要部分组成?A. 输入设备、输出设备、控制器、算术逻辑单元、内存B. 输入设备、输出设备、运算器、内存、外部存储器C. 输入设备、输出设备、控制器、算术逻辑单元、内存D. 输入设备、输出设备、运算器、内存、硬盘E. 输入设备、输出设备、控制器、内存、缓存14. 以下哪个不是计算机内部的信息表示方式?A. 原码B. 补码C. 反码D. ASCII码E. 二进制编码15. 在计算机组成原理中,通常使用哪种寻址方式来访问内存中的数据?A. 索引寻址B. 间接寻址C. 直接寻址D. 寄存器寻址E. 堆栈寻址16. 计算机的存储系统通常分为哪两部分?A. 主存储器B. 辅助存储器C. 随机存取存储器D. 磁盘存储器E. 光盘存储器17. 在输入/输出(I/O)系统中,中断的作用是什么?A. 提高系统的运行效率B. 实现多任务处理C. 允许计算机在等待I/O操作完成时继续执行其他任务D. 增加I/O设备的利用率E. 以上都是18. 在计算机组成原理中,为了提高指令的执行速度,通常会采用哪种技术?A. 流水线技术B. 哈希技术C. 缓存技术D. 动态调度技术E. 以上都是19. 以下哪个是计算机的输入设备?A. 显示器B. 键盘C. 打印机D. 扬声器E. 数字相机20. 在计算机体系结构中,超标量处理器的主要特点是什么?A. 支持分支预测B. 提高指令流水线的执行速度C. 增加寄存器数量D. 支持浮点运算E. 减少指令周期21. 在计算机组成原理中,以下哪个不是计算机的基本逻辑电路?A. 与门B. 或门C. 异或门D. 触发器E. 计数器22. 计算机的存储系统通常包括哪几个部分?A. 寄存器B. 缓存C. 主存储器D. 辅助存储器E. 高速缓冲存储器F. 以上都是23. 在计算机体系结构中,以下哪个是用于解释指令执行过程的概念?A. 指令集B. 指令流水线C. 数据通路D. 控制单元E. 以上都不是24. 下面关于冯·诺依曼结构的描述,哪个是正确的?A. 存储器只用于存储数据和指令B. 控制单元负责解释指令并控制整个计算机系统C. 输入/输出设备只能位于计算机的主板上D. 堆栈是用于数据存储的E. 以上都不对25. 在计算机组成原理中,以下哪个是用于表示字符的编码方式?A. ASCII码B. 汉字编码C. 国际码D. 以上都是E. 以上都不是26. 计算机的指令集是指什么?A. 计算机能够执行的全部指令的集合B. 计算机内部所有硬件部件的总和C. 计算机程序的集合D. 计算机内存中的数据集合E. 以上都不是27. 在计算机体系结构中,以下哪个是用于提高指令执行效率的技术?A. 流水线技术B. 循环展开技术C. 指令乱序执行D. 以上都是E. 以上都不是28. 计算机组成原理中的“存储程序”概念是由谁提出的?A. 图灵B. 冯·诺依曼C. 比尔·盖茨D. 以上都不是E. 以上都是29. 在计算机组成原理中,以下哪个是用于描述计算机系统各部件之间连接方式的模型?A. 系统总线B. 数据总线C. 控制总线D. 以上都是E. 以上都不是30. 计算机组成原理的主要目的是什么?A. 计算机内部电路的设计与优化B. 计算机硬件的逻辑设计C. 描述计算机硬件系统的组成和工作原理D. 计算机软件的开发与维护31. 在冯·诺依曼体系结构中,以下哪个部分不是必需的?A. CPUB. 内存C. 磁盘D. 输入输出设备32. 在计算机组成原理中,存储器的编址单位通常是:A. 字节B. 字C. 块D. 位33. 下列哪个部件不属于CPU的内部组成部分?A. 寄存器B. 指令寄存器C. 数据寄存器D. 输出缓冲器34. 在计算机的存储系统中,缓存通常位于哪个层次?A. L1缓存B. L2缓存C. 主存D. 硬盘35. 在计算机组成原理中,以下哪个概念是指CPU一次能处理的二进制数据的位数?A. 字长B. 总线宽度C. 主频D. 进程数36. 在冯·诺依曼体系结构中,程序和数据通常存储在哪里?A. RAMB. 硬盘C. ROMD. CD37. 在计算机组成原理中,以下哪个设备不是输入设备?A. 键盘B. 鼠标C. 打印机D. 显示器38. 在计算机组成原理中,以下哪个术语描述了CPU执行指令的速度?A. 主频B. 延迟C. 吞吐量D. 时序39. 在计算机的存储系统中,RAM的特点是什么?A. 速度快,但断电后数据会丢失B. 速度慢,但断电后数据不会丢失C. 速度快,断电后数据不会丢失D. 速度慢,断电后数据会丢失二、问答题1. 远程通信模块:如Wi-Fi、蓝牙等,用于与远程设备通信。
计算机体系结构题集

计算机体系机构题集一、选择题1. 计算机体系结构的定义主要关注的是计算机的哪些方面的理论组成部分?A. 单一硬件的详细规格B. 逻辑结构和功能特征C. 软件的编程语言D. 用户的操作习惯答案:B2. 下列哪项不属于计算机体系结构的传统研究内容?A. 指令系统B. 图形用户界面设计C. 存储系统D. 输入输出系统答案:B3. 程序员在编写程序时,主要关注的是计算机体系结构的哪个方面?A. 硬件的物理实现B. 指令集和编制方式C. 计算机的制造成本D. 软件的商业应用答案:B4. 在计算机体系结构中,多级存储层次的主要目的是什么?A. 减小存储容量B. 提高存储速度C. 简化存储管理D. 增加存储可靠性答案:B5. 哪种类型的计算机体系结构支持并行处理多条指令和多个数据流?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:D6. 在冯·诺依曼结构中,计算机的主要组成部分不包括以下哪项?A. 输入设备B. 输出设备C. 存储器D. 人工智能引擎答案:D7. 下列哪项技术常用于提高计算机存储系统的性能?A. 磁盘清理B. 高速缓冲存储器(Cache)C. 系统恢复D. 杀毒软件答案:B8. 指令系统中的寻址方式中,哪种方式直接访问内存中的特定地址?A. 寄存器寻址B. 立即数寻址C. 直接寻址D. 索引寻址答案:C9. 系列机的主要特征是什么?A. 不同的硬件平台B. 不同的操作系统C. 向下兼容D. 不同的指令集答案:C10. 在计算机体系结构中,流水线技术主要用于提高什么?A. 存储容量B. 指令执行速度C. 网络通信速度D. 用户界面友好性答案:B11. 下列哪种技术不属于解决流水线中数据相关的方法?A. 暂停技术B. 定向技术C. 复制技术D. 编译器调度答案:C12. 计算机体系结构中,指令的规整性通常指的是什么?A. 指令长度统一B. 指令操作复杂C. 指令功能多样D. 指令执行时间不同答案:A13. RISC指令集相比CISC指令集的主要优势是什么?A. 指令功能更复杂B. 指令数量更多C. 指令执行效率更高D. 编程难度更低答案:C14. 在计算机体系结构中,透明性通常指的是什么?A. 硬件对用户可见B. 软件对硬件可见C. 本来存在的事物或属性在某一角度上不可见D. 网络通信的延迟答案:C15. 下列哪项不属于Flynn分类法的分类结果?A. SISDB. SIMDC. MISAD. MIMD答案:C16. 在计算机体系结构中,多级存储层次的设计依据是什么?A. 程序的可预测性B. 程序的局部性原理C. 存储器的成本D. 用户的操作习惯答案:B17. 在CPU设计中,流水线技术的引入主要是为了什么?A. 简化CPU结构B. 提高CPU的执行效率C. 减小CPU功耗D. 扩大CPU的存储容量答案:B18. 下列哪项不属于存储保护的主要目的?A. 防止程序越界访问B. 防止病毒入侵C. 保护操作系统不被破坏D. 确保数据完整性答案:B19. 在计算机体系结构中,存储系统的虚拟存储器主要解决了什么问题?A. 存储容量不足B. 存储速度过慢C. 存储可靠性低D. 存储成本高答案:A20. 下列哪项不属于现代计算机体系结构的主要发展方向?A. 指令集架构的多样化B. 高性能计算C. 嵌入式计算D. 低成本制造答案:D21.计算机体系结构主要关注的是:A. 具体的硬件实现细节B. 计算机的逻辑结构和功能特征C. 操作系统的设计与优化D. 网络通信协议答案:B22.计算机体系结构的划分依据不包括:A. 指令集架构B. 数据通路结构C. 操作系统类型D. 存储器结构答案:C23.哪种体系结构强调硬件能够并行执行的指令,以提高程序的并行性和性能?A. RISCB. EPICC. CISCD. 冯·诺依曼答案:B24.下列哪个术语不是用来描述计算机体系结构的分类?A. SIMDB. HTTPC. MIMDD. SISD答案:B25.冯·诺依曼体系结构的核心特征是:A. 指令和数据共用同一存储器B. 指令和数据分开存储C. 仅有单个处理单元D. 无存储层次结构答案:A26.在指令系统设计中,以下哪项不属于设计原则?A. 完备性B. 有效性C. 实时性(实时性与指令系统设计原则不完全对应)D. 兼容性答案:C27.完整的指令系统通常分为哪两类指令集?A. 用户指令集和特权指令集B. 算术指令集和逻辑指令集C. 控制指令集和数据指令集D. 输入指令集和输出指令集答案:A28.RISC体系结构相比于CISC体系结构,其主要优势是:A. 指令集复杂B. 执行效率高C. 难以进行编译优化D. 指令周期长答案:B29.哪种体系结构适用于数据并行的应用,如数字信号处理?A. SIMDB. MIMDC. CISCD. RISC答案:A30.存储系统设计的三个主要因素是:A. 速度、容量、价格B. 可靠性、可维护性、可扩展性C. 带宽、延迟、错误率D. 指令集、微架构、总线速度答案:A31.虚拟存储器技术主要解决什么问题?A. 主存容量不足B. 处理器速度不足C. 网络通信延迟D. 输入输出瓶颈答案:A32.在存储系统的多级层次结构中,通常哪个存储器的访问速度最快?A. 硬盘B. 缓存(Cache)C. 内存D. 光盘答案:B33.以下哪种存储器结构常用于嵌入式系统和数字信号处理器?A. 冯·诺依曼结构B. 哈佛结构C. 莫斯科大学结构D. 交叉开关结构答案:B34.段式虚拟存储器的地址变换中,一个段占用的存储容量称为:A. 段号B. 段长C. 页号D. 页长答案:B35.指令系统的有效性原则强调什么?A. 指令集应尽可能复杂B. 指令集应尽可能简单且高效C. 指令集应包含所有可能的操作D. 指令集应易于学习和使用答案:B36.哪种体系结构中的处理单元可以同时执行不同的指令并处理不同的数据流?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:D37.以下哪个不是计算机体系结构的常见分类方式?A. 指令集架构B. 数据通路结构C. 处理器品牌D. 存储器结构答案:C38.在指令系统设计时,指令的“有效性”原则要求:A. 指令长度应尽可能长B. 指令集应包含所有可能的功能C. 指令应简洁、加速常用操作D. 指令集应频繁更新以适应新技术答案:C39.存储系统的“等效访问周期”主要衡量什么?A. 存储器的存储容量B. 存储器的访问速度C. 存储器的成本效益D. 存储器的可靠性答案:B40.以下哪种存储器结构允许指令和数据分开存储,以提高处理效率?A. 冯·诺依曼结构B. 哈佛结构C. 交叉开关结构D. 多总线结构答案:B41.Flynn分类法中,哪种体系结构类型能同时处理多个独立的数据流和指令流?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:D42.在SIMD体系结构中,所有处理单元通常执行什么?A. 各自独立的指令B. 同一指令的不同部分C. 同一指令序列D. 异步的随机指令答案:C43.哪种Flynn分类的体系结构最适合于图形处理中的像素并行处理?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:B44.MISD体系结构在现实中较少见,主要原因是?A. 技术实现难度大B. 性能提升不明显C. 功耗过高D. 指令流同步问题复杂答案:B45.以下哪种体系结构的处理器能够同时执行多个不同的程序?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:D46.在SIMD体系结构中,提高并行度的主要方法是?A. 增加指令的复杂性B. 增加处理单元的数量C. 优化内存访问模式D. 引入更多的控制单元答案:B47.传统的个人电脑(如Intel x86架构)大多属于哪种Flynn分类?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:A48.GPU(图形处理单元)通常采用哪种Flynn分类的体系结构来加速图形渲染?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:B49.MIMD体系结构中,多个处理器之间通过什么机制进行通信和协作?A. 共享内存B. 消息传递C. 指令广播D. 专用总线答案:A, B(多选,两者都可能)50.哪种Flynn分类的体系结构在超级计算机中最为常见?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:D51.计算机体系结构是指什么?A. 计算机的详细电路图B. 计算机的硬件组成部件列表C. 计算机系统内部各组成部分的概念性结构和功能特性D. 计算机的操作系统和应用程序答案:C52.计算机体系结构主要关注的是哪两个方面的特性?A. 性能和成本B. 可靠性和安全性C. 逻辑结构和物理实现D. 概念性结构和功能特性答案:D53.在计算机体系结构的上下文中,哪个术语描述的是程序员所看到的计算机属性?A. 计算机组成B. 计算机实现C. 计算机体系结构D. 计算机硬件答案:C54.以下哪项不是计算机体系结构研究的主要内容?A. 指令系统B. 存储系统C. 操作系统算法D. 输入输出系统答案:C55.计算机体系结构的研究对象包括哪些?(多选)A. 计算机软件B. 计算机硬件C. 数据库管理系统D. 人员和过程答案:A, B, D56.以下哪个术语与计算机体系结构紧密相关,用于描述处理器硬件执行指令的方法?A. 指令集架构(ISA)B. 操作系统架构C. 网络架构D. 软件架构答案:A57.计算机体系结构中的“冯·诺依曼结构”主要特点是什么?A. 指令和数据存储在同一个存储器中B. 指令和数据分别存储在独立的存储器中C. 只支持单指令流单数据流D. 专为图形处理设计答案:A58.哈佛体系结构与冯·诺依曼体系结构的主要区别在于?A. 哈佛体系结构使用多个处理器B. 哈佛体系结构使用不同的存储器分别存储指令和数据C. 哈佛体系结构不支持并行处理D. 哈佛体系结构只用于嵌入式系统答案:B59.以下哪种体系结构类型强调硬件能够并行执行多条指令和多个数据流?A. SISDB. SIMDC. MISDD. MIMD答案:D60.计算机体系结构中的“指令系统”包括哪些内容?(多选)A. 机器指令的操作类型B. 指令的格式C. 指令的寻址方式D. 指令的存储位置答案:A, B, C61.指令集架构(ISA)主要定义了计算机的哪两个方面?A. 硬件物理布局B. 指令集和处理器如何响应这些指令C. 操作系统接口D. 网络通信协议答案:B62.以下哪项是RISC(精简指令集计算机)的主要特点?A. 指令数量多,功能复杂B. 指令数量少,功能简单,执行效率高C. 专为图形处理设计D. 适用于所有类型的计算任务答案:B63.CISC(复杂指令集计算机)与RISC相比,在哪些方面通常具有优势?(多选)A. 指令数量多,功能强大B. 指令执行速度快C. 代码密度高,程序更短D. 功耗低,适合嵌入式系统答案:A, C64.在指令集结构中,操作码(Opcode)的主要作用是什么?A. 指定操作数的类型B. 指定要执行的操作类型C. 指示指令的存储位置D. 控制处理器的时钟频率答案:B65.以下哪种寻址方式允许指令直接访问存储在内存中的数据,而不需要额外的计算?A. 立即寻址B. 寄存器寻址C. 间接寻址D. 索引寻址答案:A66.在指令集结构中,地址码(Address)通常用于指定什么?A. 指令的类型B. 操作的类型C. 操作数的位置D. 程序的入口点答案:C67.以下哪种指令类型不需要显式地指定操作数?A. 零地址指令B. 单地址指令C. 双地址指令D. 三地址指令答案:A68.在指令集中,三地址指令通常包含哪些部分?(多选)A. 操作码B. 两个源操作数地址C. 一个目的操作数地址D. 跳转地址答案:A, B, C69.指令集中的“寄存器间接寻址”方式是指什么?A. 指令直接指定寄存器中的值作为操作数B. 指令指定寄存器,寄存器中存储的是操作数的地址C. 指令同时指定寄存器和内存地址D. 指令中不包含任何寄存器信息答案:B70.以下哪种指令类型在大多数现代处理器中较为常见,因为它可以减少内存访问次数?A. 立即寻址指令B. 寄存器寻址指令C. 间接寻址指令D. 索引寻址指令答案:B以下是关于计算机体系结构的指令集结构方面的20个选择题,每个题目都附有专业性的答案,并确保题目和答案的完整性和不重复性:71.在计算机体系结构中,指令集架构(ISA)主要定义了哪两大部分?A. 硬件物理布局和电路设计B. 指令集和处理器如何响应这些指令C. 操作系统和应用程序接口D. 网络通信协议答案:B72.RISC(精简指令集计算机)与CISC(复杂指令集计算机)的主要区别在于什么?A. 指令数量多少B. 指令执行速度C. 指令的复杂性和功能性D. 功耗和成本答案:C73.在指令集中,操作码(Opcode)的主要功能是什么?A. 指定操作数的值B. 指示要执行的操作类型C. 指定操作数的存储位置D. 控制处理器的时钟周期答案:B74.哪种寻址方式允许指令直接访问存储在内存中的数据,而不需要额外的计算或寄存器间接访问?A. 立即寻址B. 寄存器寻址C. 间接寻址D. 基址加变址寻址答案:A75.在指令集中,地址码(Address)的主要作用是什么?A. 指示指令的类型B. 指定操作数的地址C. 控制处理器的执行流程D. 存放计算结果答案:B76.以下哪种指令类型在指令集中可能不包含操作数地址?A. 零地址指令B. 单地址指令C. 双地址指令D. 三地址指令(假设存在)注意:现代处理器中较少见三地址指令,但为了题目完整性假设其存在。
计算机体系结构复习题(终极版)

3、指令Add R2 , 500(R0)是什么的寻址方式? 答:寻址方式是偏移寻址; 4、指令Add R7 , (R3)是什么的寻址方式? 答:寻址方式是:寄存器间接寻址。 5、指令Add R9 , (R7 + R6)是什么的寻址方式? 答:寻址方式是:索引寻址; 6、指令Add R1 , (1001)是什么的寻址方式? 答:寻址方式是:直接寻址。
4、计算机系统设计的量化设计原则有哪些?说 出它们的含义? 答:加速经常性事件的原则:对经常发生的情 况采用优化方法的原则进行选择,以得到更多 的总体上的改进。 Amdahl定律:加快某部件执行速度所能获得的 系统性能加速比,受限于该部件的执行时间占 系统中总执行时间的百分比。 CPU性能公式:执行一个程序所需的CPU时间, CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数×时钟 周期时间 程序的局部性原理:程序执行时所访问的80%是 程序代码的20%的部分。
6
7
8
9 A B
1 0 11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 C D A× B C× D
时间
输 入
A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4
TP
7 18 t
S
36 t 18 t
2
E
4 6 3 4 8 18
0 . 25
(3)计算性能
流水线的加速比为
S
Ts T
k
效率:流水线中的设备实际使用时间与整个 运行时间的比值,即流水线设备的利用率。
当流水线各段时间相等时,流水线的效率与 吞吐率成正比。 E=TP△t
计算机体系结构复习题(有答案)

计算机体系结构期末考试试卷及答案

计算机体系结构期末考试试卷及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 计算机体系结构的研究对象是()A. 硬件系统B. 软件系统C. 硬件和软件系统D. 计算机网络答案:C2. 下面哪个不是计算机体系结构的基本特性?()A. 并行性B. 高效性C. 可扩展性D. 可靠性答案:D3. 下面哪个不是计算机体系结构的层次结构?()A. 物理层B. 逻辑层C. 指令层D. 系统层答案:A4. 下面哪个不是流水线技术的优点?()A. 提高指令执行速度B. 减少指令执行时间C. 提高硬件资源利用率D. 降低硬件成本答案:D5. 下面哪个不是超标量处理器的特点?()A. 多指令发射B. 多指令执行C. 高性能D. 低功耗答案:D6. 下面哪个不是精简指令集计算机(RISC)的特点?()A. 指令简单B. 执行速度快C. 指令复杂D. 硬件简化答案:C7. 下面哪个不是复杂指令集计算机(CISC)的特点?()A. 指令复杂B. 执行速度慢C. 硬件复杂D. 指令简单答案:D8. 下面哪个不是存储器层次结构的组成部分?()A. 寄存器B. 缓存C. 主存储器D. 硬盘答案:D9. 下面哪个不是虚拟存储器的作用?()A. 扩展物理内存B. 提高内存利用率C. 提高程序执行速度D. 减少程序占用空间答案:D10. 下面哪个不是计算机体系结构的发展方向?()A. 多核处理器B. 众核处理器C. 量子计算机D. 单核处理器答案:D二、填空题(每题2分,共20分)1. 计算机体系结构的五大部件是____、____、____、____、____。
答案:控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备2. 计算机体系结构的主要性能指标有____、____、____。
答案:吞吐量、执行时间、效率3. 流水线技术可以分为____、____、____三个级别。
答案:单级流水线、多级流水线、超流水线4.超标量处理器的主要技术有____、____、____。
计算机体系结构习题--优选与包括答案.docx

一、复习题1.简述冯? 诺依曼原理,冯? 诺依曼结构计算机包含哪几部分部件,其结构以何部件为中心?答:冯 ? 诺依曼理论的要点包括:指令像数据那样存放在存储器中,处理;指令格式使用二进制机器码表示;用程序存储控制方式工作。
并可以像数据那样进行这 3 条合称冯 ? 诺依曼原理冯? 诺依曼计算机由五大部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备,整个结构一般以运算器为中心,也可以以控制器为中心。
(P51-P54)2.简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。
答:计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性,是硬件子系统的结构概念及其功能特性。
计算机组成(computer organization)是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上,设计计算机各部件的具体组成,它们之间的连接关系,实现机器指令级的各种功能和特性。
同时,为实现指令的控制功能,还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。
计算机实现,是计算机组成的物理实现 ,就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。
计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念,各自有不同的含义,但是又有着密切的联系,而且随着时间和技术的进步,这些含意也会有所改变。
在某些情况下,有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。
3.根据指令系统结构划分,现代计算机包含哪两种主要的体系结构?答:根据指令系统结构划分,现代计算机主要包含:CISC 和 RISC 两种结构。
(P55)4.简述RISC技术的特点?答:从指令系统结构上看,RISC 体系结构一般具有如下特点:(1)精简指令系统。
可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计,来选取其中常用的基本指令,并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令 ;(2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类,一般限制在 2 或 3 种;(3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整,让所有指令尽可能等长;(4)单机器周期指令,即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成,并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。
复习题-计算机体系结构12页word文档

1.简述:1)计算机体系结构研究的目的,2)计算机系统中并行性的层次划分。
1)、如何利用现有软硬件技术,以并行、流水机制改变系统的工作方式,通过增加性能结构,综合软硬件优势提高计算机系统性能2)、①指令内并行(从低层到高层)②指令级并行③任务(或过程)级并行④作业(或程序)级并行在这种层次结构中,高层并行性的实现中软件比重逐渐加大,而硬件功能分担比重逐渐减弱2.简述:1)计算机体系结构、计算机组成、计算机实现的研究内容;2)这三者之间的关系(要求附图说明)与系列机的定义。
(1)、计算机体系结构:仅仅以程序员看到的机器属性作为体系结构的定义是片面的,某些性能结构对程序员透明例如,高速缓冲存贮器、重叠和流水处理结构等,在机器指令系统中一般无反映,需要更深入了解计算机内部的逻辑组成、性能结构因此,我们可以概略地认为计算机体系结构是机器的逻辑结构和性能结构计算机体系结构作为一门学科,主要研究软件、硬件功能分配以及高性能计算机设计技术计算机组成:是计算机体系结构的逻辑实现,包括:机器内部的数据流和控制流的组成及逻辑设计等,着重于机器内部事件的时序和控制机构计算机实现:是计算机组成的物理实现,包括:处理机、主存贮器等部件的物理结构,器件的集成度和速度,器件、模块、插件、底板的划分与连接等有关的制造工艺技术(2)关系:同一种体系结构定义下有多种组成方案,同一种组成方案下又有多种实现方法(3)系列机的定义:同一厂家生产的具有基本相同体系结构,不同组成和实现,形成的一系列不同档次而软件兼容的机器。
3.简述:1)程序局部性原理;2)程序局部性原理在多级存储体系中的应用。
(1)程序局部性在任一短时间范围内,程序对存贮器的访问往往集中于小的存贮器区域内局部性表现为处理机发出的访问地址随时间局部集中,在聚集区内可出现重复地址(2)实现多级存贮器关键技术之一有新旧内容替换,这需要需要高效率的替换算法,LRU是一种基本的替换算法,它利用程序局部性特点,替换最近最少使用的页面4.简述提高存储器带宽的主要途径。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1.7 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍,但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%,则采用此增强功能方法后,能使整个系统的性能提高多少?解 由题可知: 可改进比例 = 40% = 0.4 部件加速比 = 10 根据Amdahl 定律可知:()5625.1104.04.011=+-=系统加速比采用此增强功能方法后,能使整个系统的性能提高到原来的1.5625倍。
1.8 计算机系统中有三个部件可以改进,这三个部件的部件加速比为:部件加速比1=30; 部件加速比2=20; 部件加速比3=10(1) 如果部件1和部件2的可改进比例均为30%,那么当部件3的可改进比例为多少时,系统加速比才可以达到10?(2) 如果三个部件的可改进比例分别为30%、30%和20%,三个部件同时改进,那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?解:(1)在多个部件可改进情况下,Amdahl 定理的扩展:∑∑+-=iii n S FF S )1(1已知S 1=30,S 2=20,S 3=10,S n =10,F 1=0.3,F 2=0.3,得:)()(10/20/0.330/0.30.30.3-111033F F +++++=得F 3=0.36,即部件3的可改进比例为36%。
(2)设系统改进前的执行时间为T ,则3个部件改进前的执行时间为:(0.3+0.3+0.2)T = 0.8T ,不可改进部分的执行时间为0.2T 。
已知3个部件改进后的加速比分别为S 1=30,S 2=20,S 3=10,因此3个部件改进后的执行时间为:T TT T T n 045.0102.0203.0303.0'=++=改进后整个系统的执行时间为:Tn = 0.045T+0.2T = 0.245T那么系统中不可改进部分的执行时间在总执行时间中占的比例是:82.0245.02.0=TT3.4 设一条指令的执行过程分成取指令、分析指令和执行指令三个阶段,每个阶段所需的时间分别为△t 、△t 和2△t 。
分别求出下列各种情况下,连续执行N 条指令所需的时间。
(1)顺序执行方式;(2)只有“取指令”与“执行指令”重叠; (3)“取指令”、“分析指令”与“执行指令”重叠。
解:(1)每条指令的执行时间为:△t +△t +2△t =4△t连续执行N 条指令所需的时间为:4N △t(2)连续执行N 条指令所需的时间为:4△t +3(N -1)△t =(3N +1)△t (3)连续执行N 条指令所需的时间为:4△t +2(N -1)△t =(2N +2)△t4.2 简述Tomasulo算法的基本思想。
答:核心思想是:①记录和检测指令相关,操作数一旦就绪就立即执行,把发生RAW 冲突的可能性减小到最少;②通过寄存器换名来消除W AR冲突和W AW冲突。
寄存器换名是通过保留站来实现,它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作数。
基本思想:只要操作数有效,就将其取到保留站,避免指令流出时才到寄存器中取数据,这就使得即将执行的指令从相应的保留站中取得操作数,而不是从寄存器中。
指令的执行结果也是直接送到等待数据的其它保留站中去。
因而,对于连续的寄存器写,只有最后一个才真正更新寄存器中的内容。
一条指令流出时,存放操作数的寄存器名被换成为对应于该寄存器保留站的名称(编号)。
☐Consider a program with the given characteristics⏹Instruction count (I-Count) = 106 instructions⏹30% of instructions are loads and stores⏹D-cache miss rate is 5% and I-cache miss rate is 1%⏹Miss penalty is 100 clock cycles for instruction anddata caches⏹Compute combined misses per instruction and memorystall cycles☐Combined misses per instruction in I-Cache and D-Cache⏹1% + 30% ⨯5% = 0.025 combined misses per instruction⏹Equal to 25 misses per 1000 instructions☐Memory stall cycles⏹0.025 ⨯ 100 (miss penalty) = 2.5 stall cycles perinstruction⏹Total memory stall cycles = 106⨯ 2.5 = 2,500,000CPI with Memory Stalls☐ A processor has CPI of 1.5 without any memory stalls⏹ Cache miss rate is 2% for instruction and 5% for data⏹ 20% of instructions are loads and stores⏹ Cache miss penalty is 100 clock cycles for I-cache and D-cache☐ What is the impact on the CPI? ☐ Answer:Mem Stalls per Instruction =0.02×100 + 0.2×0.05×100 = 3 CPI MemoryStalls =1.5 + 3 = 4.5 cycles per instructionCPI MemoryStalls / CPI PerfectCache =4.5 / 1.5 = 3Processor is 3 times slower due to memory stall cycles CPI NoCache =1.5 + (1 + 0.2) × 100 = 121.5 (a lot worse)3.13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?解:(1)会发生流水线阻塞情况。
(2)t ∆t ∆t ∆254.35%925045TP E 2310T nTp 23T 21TP pipelinepipeline max ≈=∆⋅=∆∆==∆=∆=t tt t(3)重复设置部件t t∆⋅=∆⋅==751410T nTP pipeline吞吐率提高倍数=tt ∆∆231075=1.643.17 假设各种分支指令数占所有指令数的百分比如下:现有一条段数为4的流水线,无条件分支在第二个时钟周期结束时就被解析出来,而条件分支要到第三个时钟周期结束时才能够被解析出来。
第一个流水段是完全独立于指令类型的,即所有类型的指令都必须经过第一个流水段的处理。
请问在没有任何控制相关的情况下,该流水线相对于存在上述控制相关情况下的加速比是多少?解:没有控制相关时流水线的平均CPI =1 存在控制相关时:由于无条件分支在第二个时钟周期结束时就被解析出来,而条件分支 要到第3个时钟周期结束时才能被解析出来。
所以:段t∆ 14(1)若使用排空流水线的策略,则对于条件分支,有两个额外的stall,对无条件分支,有一个额外的stall:CPI = 1+20%*2+5%*1 = 1.45加速比S=CPI/1 = 1.45(2)若使用预测分支成功策略,则对于不成功的条件分支,有两个额外的stall,对无条件分支和成功的条件分支,有一个额外的stall 1:CPI = 1+20%*(60%*1+40%*2) +5%*1 = 1.33加速比S=CPI/1 = 1.33(3)若使用预测分支失败策略,则对于成功的条件分支,有两个额外的stall;对无条件分支,有一个额外的stall;对不成功的条件分支,其目标地址已经由PC 值给出,不必等待,所以无延迟:CPI = 1+20%*(60%*2 + 40%*0) +5%*1 = 1.29加速比S=CPI/1 = 1.294.4 假设有一条长流水线,仅仅对条件转移指令使用分支目标缓冲。
假设分支预测错误的开销为4个时钟周期,缓冲不命中的开销为3个时钟周期。
假设:命中率为90%,预测精度为90%,分支频率为15%,没有分支的基本CPI为1。
(1)求程序执行的CPI。
(2)相对于采用固定的2个时钟周期延迟的分支处理,哪种方法程序执行速度更快?解:(1)程序执行的CPI = 没有分支的基本CPI(1)+ 分支带来的额外开销分支带来的额外开销是指在分支指令中,缓冲命中但预测错误带来的开销与缓冲没有命中带来的开销之和。
分支带来的额外开销= 15% * (90%命中×10%预测错误×4 + 10%没命中×3)= 0.099所以,程序执行的CPI =1 +0.099 = 1.099(2)采用固定的2 个时钟周期延迟的分支处理CPI = 1 + 15%×2 = 1.3由(1)(2)可知分支目标缓冲方法执行速度快。
4.9 设指令流水线由取指令、分析指令和执行指令3个部件构成,每个部件经过的时间为△t,连续流入12条指令。
分别画出标量流水处理机以及ILP均为4的超标量处理机、超长指令字处理机、超流水处理机的时空图,并分别计算它们相对于标量流水处理机的加速比。
解:标量流水处理机的时空图:执行完12条指令需T1=14△t。
超标量流水处理机与超长指令字处理机的时空图:超标量流水处理机中,每一个时钟周期同时启动4条指令。
执行完12条指令需T 2=5△t ,相对于标量流水处理机的加速比为:8.2514212=∆Λ==t t T T S超长指令字处理机中,每4条指令组成一条长指令,共形成3条长指令。
执行完12条指令需T 3=5△t ,相对于标量流水处理机的加速比为:8.2514313=∆Λ==tt T T S超流水处理机的时空图:超流水处理机中,每1/4个时钟周期启动一条指令。
执行完12条指令需T 4=5.75△t ,相对于标量流水处理机的加速比为:435.2.75514414=∆Λ==tt T T S时间超标量处理机时空图时间超长指令字处理机时空图4、(10分)假定我们有一台计算机,如果所有的cache访问都命中的话,它的CPI是2.0。