试卷代号：1048 座位■ 中央广播电视大学2010一2011学年度第一学期“开放本科”期末考试 计算机系统结构 试题 2011年1月 题 号 三 总 分 分 数 得分 评卷人 一、名词解释(15分，每题5分) 1.计算机系统结构 2.缺页 3.静态流水线 得 分 评卷人 二、选择题(45分，每题3分) 1.对计算机系统结构，下列( )是透明的。 A.浮点数据表示 B.指令系统 C.访问方式保护 D.阵列运算部件 2.假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段微程序解释执 行，则A称为()。 A.仿真机 B.宿主机 C.虚拟机 D.目标机 355
试卷代号 座位号 中央广播电视大学 2 0 2011 学年度第 放本 计算机系统结构试题 2011 年1 总分 分数 得分|评卷人 一、名词解释(1 5分，每题 5分) 1.计算机系统结构 2. 3. 得分|评卷人 二、选择题 5分，每题 3分} 1.对计算机系统结构，下列( )是透明的。 A. 数据表示B. c.访问方式保护D.阵列运算部件 2. 对A 条指令 由B 行，则 A称为( )。 A.仿真机B.宿主机 c.虚拟机D.目标机 355
3.对汇编语言程序员，下列( )不是透明的。 A.中断字寄存器 B.乘法器 C.移位器 D.指令缓冲器 4.在采用基准测试程序来测试评价机器的性能时，下列方法按照评价准确性递增的顺序 排列是()。 (1)实际的应用程序方法 (2)核心程序方法 (3)玩具基准测试程序（小测试程序） (4)综合基准测试程序 A.(1)(2)(3)(4) B.(2)(3)(4)(1) C.(3)(4)(1)(2) D.(4)(3)(2)(1) 5.设主存和辅存的平均访问时间分别为10-6秒和10-2秒，若要使虚拟存储器的主存-辅 存层平均时间达到10-4，问至少应保证主存访问命中率为多少？() A.0.97 B.0.98 C.0.99 D.1 6.SIMD是指()。 A.单指令流单数据流 B.单指令流多数据流 C.多指令流单数据流 D.多指令流多数据流 7.下列哪种存储设备不需要编址？（) A.通用寄存器 B.主存储器 C.输人输出设备 D.堆栈 8.按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于( )级机器语 言。 A.传统机器语言机器 B.操作系统机器 C.汇编语言机器 D.高级语言机器 356
(2) 程序方法 (4) 基准 程序 3. 汇编 )不是透明的。 A. 断字 器B.乘法 C. 移位器D. 令缓 4. 采用 试程 评价 能 时 价准 排列是( )。 (1)实际的应用程序方法 (3) 玩具基准 A. (1) (2) (3)(4) C. (3)(4) (1)(2) B. (2)(3)(4) (1) D. (4)(3)(2) (1 ) 5. 为10 和10- 若要 存层平均时间达到 10 至少应保 ( ) A. O. 97 c. 0.99 B. 0.98 D. 1 6. SIMD )。 A. 单数 B. 流多 据流 C. 数据 D. 多指 流多数据 7. 列 哪 存储设备不 ( ) A. 器B. c.输入输出设备 .堆钱 8. 统层次 算 术运 算 逻辑 移位 等 属 于 )级机器语 - 仨习。 A.传统机器语言机器 B.操作系统机器 c.汇编语言机器 D. 级语 356
9.下图所示的时空图对应的处理机为()。 16 指 2 令 3 4 123 4 时钟周期 A.标量处理机 B.超标量处理机 C.超流水处理机 D.超标量超流水处理机 10.对输入输出系统的组织产生决定性影响的是哪些基本要求？() 1)异步性 2)同步性 3)分时性 4)实时性 5)设备相关性 6)设备无关性 A.2,3,5 B.1,4,6 C.2,4,6 D.1,3,5 11.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？() A.随机页面替换算法 B.先进先出替换算法 C.最久没有使用算法 D.最优替换算法 12.假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时 间分别为△t、2△t和3△t,顺序执行n条指令至少需要花费的时间为()。 A.3n△t B.2n△t C.6n△t D.nAt 357
9. 对应 )。 |L4- - 5E|l I '3EEEE , ..‘ I l I I 234 时钟周期 A.标量处理机 .超标量处理机 C. 流水处理机D. 10. 对输 决定性 响 的 些基本要 1)异步性 )同步性 )分时性 的实时性 )设备相关性的设备元关性 A. 2,3 ,5 B.1 ,4 ,6 C. 2 ,4 ,6 D. 1,3 ,5 1. 下面哪 替换 不能 ( ) A. 随机 B. 先进先 替换算法 C. 最久没有使 算法 D. 优替 算法 12. 假设一条指 行过程 每一 执行 间分别为 t. t. t和 3缸，顺序执行 n条指令至少需要花费的时间为( )。 A. 3nM B. 2nt.t C. 6nt.t D. n t.t 357
13.指令优化编码方法，就编码的效率来讲，哪种方法最好？（) A.固定长度编码 B.扩展编码法 C.huffman编码法 D.以上编码都不是 14.在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以( )为中心。 A.存储器 B.输入输出设备 C.运算器 D.控制器 l5.按照Amdahl定律，假设将某系统的某一部件的处理速度加快到原来的5倍，但该部 件的原处理时间仅为整个运行时间的20%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高到原 来的( )倍。 A.1/0.36 B.1/0.24 C.1/0.45 D.1/0.84 得 分 评卷人 三、计算题(40分) 1.(10分) 假设一条指令的执行过程分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的时间分别为△t、 △t和3△t。在下各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 1)(5分)顺序执行方式。 2)(5分)“取指令”、“分析”和“执行”重叠。 2.(10分) 一条流水线连接图如下所示，画出200条指令连续通过该流水线的时空图，并计算该流水 线的加速比。（其中△t=lns) 输入 S2 S3 S4 输出 t△t t=△3t t=△t te△t 358
13. 优化 就编 率来 方法最好 ( ) A. 长度 B. 扩展 码法 C. huffman 码法 D. 都不 14. 期冯 机器 )为中心。 A. 存储器B. 人输 c.运算器 .控制器 15. 照Amdahl 定律 设将 原来 的5 但该部 件的原处理时间仅为整个运行时间的 2 0 ，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高到原 来的( )倍。 A. 1/0. 36 C. 1/0.45 B. 1/0. 24 D. 1/0. 84 得分|评卷人 三、计算题 0分) 1. (1 假设一条指令的执行过程分为"取指令"、"分析"和"执行"三段，每一段的时间分别为 M、 和3 别写 连续执 令所需要 达式 1) 执行 2)(5 指令 执行 2. (1 0 一条流水线连接图如下所示，画出 2 0 0条指令连续通过该流水线的时空图，并计算该流水 线的加速比。(其中 输入 S, So S3 S4 t= t t= 3t t= t t= t 358
3.(20分) 试确定在下列3种计算机系统中，计算下列表达式所用时间 S=Π(A:+B) i= 其中，加法需用30ns,乘法需用50ns。在SIMD和MIMD计算机中，数据由一个PE(计 算单元)传送到另一个PE需要l0s,而在SISD计算机中数据传送时间可以忽略不计。在 SIMD计算机中PE间以线性环方式互连（以单向方式传送数据） 1)(5分)具有一个通用PE的SISD计算机系统 2)(5分)具有一个加法器和一个乘法器的多功能部件的SISD计算机系统 3)(10分)具有8个PE的SIMD计算机系统 359
3. (20 试确定在下列 3种计算机系统中，计算下列表达式所用时间 s= II (A 其中，加法需用 s，乘法需用 s。在 D和 D计算机中，数据由一个 (计 算单元〉传送到另一个 E需要 s，而在 D计算机中数据传送时间可以忽略不计。在 SIMD 中PE 线性环方式互连 方式传 1) 2)(5 乘法 的SISD 3) (1 算机 359
试卷代号：1048 中央广播电视大学2010一2011学年度第一学期“开放本科”期末考试 计算机系统结构 试题答案及评分标准 (供参考) 2011年1月 一、名词解释(15分，每题5分) 1.计算机系统结构 【答案】系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和 功能特性，这里的程序设计者所看到的计算机属性是指为机器语言或编译程序设计者所看到 的计算机属性，是硬件子系统的概念性结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。 2.缺页 【答案】缺页是指如果所需要的页面在PT(页表)中找不到，则报告缺页。缺页表示所访 问的页面还没有装人主存储器中。 3.静态流水线 【答案】在同一时间内，多功能流水线中的各个功能段只能按照一种固定的方式连接，实现 一种固定的功能。只有当按照这种连接方式工作的所有任务都流出流水线之后，多功能流水 线才能重新连接，以实现其他功能。 二、选择题(45分，每题3分) 1.D 2.D 3.A 4.D 5.C 6.B 7.D 8.A 9.D 10.D 11.D 12.C 13.C 14.C 15.D 三、计算题(40分) 1.(10分) 解：l)顺序执行时每条指令用时=△t+△t+3△t=5△t,因此n条指令所需要的时 间=5n*△t 360
试卷代号: 1048 中央广播电视大学 2 0 2011 第一 学期 末考 计算机系统结构试题答案及评分标准 (供参考) 2011 年1 一、名词解释 5分，每题 5分) 1.计算机系统结构 【答案】系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和 功能特性，这里的程序设计者所看到的计算机属性是指为机器语言或编译程序设计者所看到 的计算机属性，是硬件子系统的概念性结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。 2. 【答案】缺页是指如果所需要的页面在 C页表)中找不到，则报告缺页。缺页表示所访 问的页面还没有装入主存储器中。 3. 【答案】在同一时间内，多功能流水线中的各个功能段只能按照一种固定的方式连接，实现 一种固定的功能。只有当按照这种连接方式工作的所有任务都流出流水线之后，多功能流水 线才能重新连接，以实现其他功能。 二、选择题 5分，每题 3分) 1. D 6. B 11. D 2. D 7. D 12. C 3. A 8. A 13. C 4. D 9. D 14. C 5. C 10. D 15. D 三、计算题 0分) 1. (10 解:1)顺序执行时每条指令用时 iH t. 十3 t. = 条 指 令 需 要 Lit 360
2)第一条指令完成需要时间=△t十△t十3△t=5△t,由于一条指令的“取指令”和“分析”阶 段和下一条指令的“执行”阶段重叠，因此，此后每3△t完成一条指令，余下的n一1条指令用时 (n一1)￥3△t。因此n条指令所需要的时间=5△t十(n-1)3△t=(3n十2)△t 2.(10分) 解：顺序执行的时间为T。=6×200=1200ns 采用流水方式执行的时间为T1=3×200+6-1=605ns 加速比S=To/T1=1200/605=1.98 空 问 。 3 3 1 2 3 2 2 e 0123456 时问(ns) 3.(20分) 解：1)30*8+50*7=590ns 或者如果从初值1开始乘起，则为30*8十50*8=640 2)30￥2+50￥8=460ns 3)30+10+50+20+50+40+50=250ns 361
2) 一条指令完 需要 时 间=~t 十~t 十3~t=5~t 于一 段和下一条指令的"执行"阶段重叠，因此，此后每 t完成一条指令，余下的 l条指令用时 (n-l) 头3M 此n 所需要 间=5M+(n- 1) 铃3~t= (3 十2)~t 2. (1 解:顺序执行的时间为 =6X 200= 1200ns 采用流水方式执行的时间为 =3X200+6-1=605ns 加速比 = 1200/605= 1. 98 BE---B·E·-s· aa--···a n n •• • •• • • •• • • • •••••• 2 3 n • • • •• • •• • n O 2 3 4 5 6 时间 3. (20 解: 1) 3 0 5 9 或者如果从初值 4 0 2)30 关2 十50 头8=460ns 361 3)30+ 10+50十20十50十40十50=250ns