XTU计算机系统结构期末复习必备之选择填空判断简答题计算题
湘潭大学2018-2019学年计算机系统结构期末考试基本上都是原题吧，下面的题目都是老师给的复习资料和我自己从其他试卷上看到的，和部分在考试中出现的题目。认真看完这些，考试及格应该是没啥问题，但是想学精通的话，还要自己努力qaq
一、选择题（每题2分，共20分）
1、ILLIAC Ⅳ阵列处理机中，PE之间所用的互连函数是（ D ）。
A、Cbule0和Cbule1 B、PM2±2
C、Shuffle D、PM2±0和PM2±3
2、某CPU访问存储器与访问I/O端口的指令相同，则存储器与I/O端口( C )
A、它们的地址编码可能重叠 B、它们的地址编码一定重叠
C、它们的地址编码一定互斥 D、寻址它们地址线数通常不同
3、解决软件移植最好的办法就是（ D ）。
A、采用模拟方法 B、采用仿真的方法
C、采用统一标准设计计算机结构 D、采用统一高级语言
4、计算机优化使用的操作码编码方法是（ B ）。
A、BCD码 B、扩展操作码
C、ASCII码 D、哈夫曼编码
5、中断地址是（ A 中断向量是中断服务程序入口地址 ）
A、中断返回地址 B、中断服务程序入口地址
C、中断服务程序入口地址表 D、子程序入口地址
6、 IBM 370系统中，中断响应优先级级别最高的中断类型是（ C 紧急的机器检验错误＞程序性错误＞外部事件＞外围设备＞重新启动 ）。
A、程序性中断 B、重新启动中断
C、紧急机器校验中断 D、输入输出中断
7、用N=16的互联网络互联16个处理机，编号为0～15，若网络实现的互联函数为Cube2(Cube0),则从7号处理机联接到的处理机号是（ A ）。
A、2 B、 6
C、3 D、 12
8、下列选项中不是冯诺伊曼型计算机的最根本特征的是( A )
A、指令并行执行 B、以运算器为中心
C、存储器按地址访问 D、数据以二进制编码，并采用二进制运算
9、当浮点数值尾数的基值为8，除尾符之外尾数机器位数为6位时，可表示的规格化最小的正尾数值是（ A 最小正尾数为1/rm ）。
A、0.125 B、0.25 C、0.5 D、1/64
10、与线性流水线最大吞吐率有关的是（ A ）。
A、最慢子过程的执行时间 B、最快子过程的执行时间
C、各个子过程的执行时间 D、最后子过程的执行时间
二、填空题（每题2分，共20分）
1、在浮点数的尾数基值rm 取2，并采用 隐藏位 技术，可以做到表示数范围最大，表示数精度最高，表示效率最好。
2、在同一时间内，多功能流水线中的各个功能段可以按照不同的方式连接，实现同时执行多种功能
是 动态流水线 。
3、基本输入输出方式中程序控制方式称为 状态驱动输入输出方式 。
4、2-4-8扩展编码方法的最短码长是2位，最长码长是8位，最多可编码的码点数为 178 个。
5、假定我们将一执行部件的40%改进后速度提高10倍。改进后被改进部件执行时间占系统总运行时间的50%。则改进后，获得的加速比Sp是 5.5 Sn=T0/Tn 。
6、中断屏蔽不能改变中断 响应 优先次序，但是，它能动态改变中断执行次序。
7、在典型程序中，转移指令占的比例为p=20%，转移成功概率为q=60%，那么对于8段流水线的最大吞吐率下降百分比为 46% D=pq*(k-1)/(1+pq(k-1)) 。
8、一个由50台计算机组成的Cluster系统的指令内部由4个PentiumⅣ 750M，这个系统指令峰值速度为 6*10^5 MIPS 50*4*4*750 。
9、ILP=n的k段超流水处理机执行N条指令相对于单发射流水处理机的加速比为
n ( N+k-1) / (nk+N-1) 。
10、在尾数采用补码、小数表示且p=6，阶码采用移码、整数表示且q=6，尾数基值rm为16，阶码基值re为2的情况下：对于这规格化浮点数，阶数最大值为 63 。
1、k是指令流水线周期数，一台指令并行度为（m,n）超标量超流水处理处理机连续执行N条指令，它们没有资源冲突，没有数据相关和控制相关，对于单发射流水处理机的加速比为 mn(k+N－1) /(mnk+N-M) 。
3、在共享存储器并行处理机中，处理机个数为32个，那么要实现无冲突访问，存储器个数通常取 37。
4、2-4-8扩展编码方法的最短码长是2位，最长码长是8位，最多可编码的码点数为 178 个。
三、判断题（每题1分，共10分）
1、FIFO算法属于堆栈型算法，它反映程序的局部性原理。（ X ）
2、在满足Cache与主存的一致性方面，写回法比写直达法好。（ X ）
3、系统机应用软件应做到向前兼容，力争向下兼容。（ X ）
4、系列机低档性能低，价格低，高档机高性能，价格高，因此在购置计算机时，是购置性能价改比高的中档计算机。（ YES ）
5、紧耦合多处理中，各处处理机运行程序段之间如有先写后读数据相关是不能并行的。（ YES ）
6、系统是否设浮点运算指令，对计算机系统结构是透明的。（ X ）
7、计算机通道每完成一次输入/输出工作，CPU需要两次调用管理程序。（ YES ）
8、系列机不再是发展方向，因为它约束了计算机结构的发展。（ X ）
9、对概率不等事件中用Huffman编码，其编码不唯一，但平均码长是唯一最短的。（ YES ）
10、中断嵌套时，在处理某级中断中的某个中断请求过程中是不能被同级的其他中断请求所中断的。（ YES ）
******ILLIAC IV阵列处理机中，采用闭合螺旋网格是8步。（X 闭合螺旋网格是7步，环形网格是8步）
******独立请求和定时查询都可以用软件方法动态改变总线分配优先级。 （YES）
******流水线机器中处理中断应着眼于解决断点现场如何保存和恢复，而不在于如何缩短断流的时间，去追求流水高吞吐率和高效率。（YES）
******某机器尾数用小数，原码表示，它在运算中采用 恒置1 规则恢复隐藏位。（YES，补码的话是加符号位的相反数）
四、简答题（每题5分，共20分）
1、如果外设要求的通道实际流量十分接近或等于通道具有的最大流量时，则可能发生局部的数据丢失问题，我们怎样解决？
答：增加通道的最大流量；
动态改变设备的优先级
增加缓冲存储器，尤其是优先级比较低的设备
2、解决软件移植最好的办法有哪些？
答：采用系列机
采用模拟与仿真
统一高级语言（最好）
目标代码并行编译
3、证明在浮点数的字长和表数范围一定时，尾数基值rm 取2或4具有最高的表数精度。
4、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、2△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 (1)顺序执行方式。 (2) "取指令"、"分析"和"执行"重叠。
答：（1）6n*t （2）(3+3n)*t
5、RISC处理机的关键技术有哪四种？(B24)
1.延时转移技术
2.指令取消技术
3.重叠寄存器窗口技术
4.指令流水调整技术
6、多处理机有那些基本特点？发展这种系统的主要目的有哪些？多处理机着重解决那些技术问题？
答：结构灵活 程序并行 并行任务派生 进程同步 资源分配和进程调度变复杂
目的：利用多处理机并发执行一个作业，使得执行速度比单处理机快
着重解决的技术问题：
- 硬件结构上多处理机、主存、I/O子系统之间应有高带宽，低价格，灵活无规则互联，尽可能不发生信息传送冲突
- 从并行语言并行算法编译等，最大限度地开发程序并行性
- 大的任务划分成小任务
- 从操作系统上解决并行任务分配、调度和资源分配
7、向量的处理方式有哪三种？各有何特点？
- 横向处理方式，向量计算是按行的方式从左至右横向进行
- 纵向，按列自上而下
- 纵横处理方式，横向处理和纵向处理相结合的方式
8、向量处理机实现链接的条件是什么？(A1)
1.没有向量寄存器冲突和运算部件冲突
2.只有第一条结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接
3.先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等
4.两条向量的向量长度必须相等
9、提高向量处理机性能的常用技术有那些？
1.向量链接技术
2.向量循环开采技术
3.向量递归技术
10、列出互连网络中四种（消息）寻径方式？并指出它们各自优缺点?
1.线路交换，实际通信时间短，使用缓冲区少；建立物理通路开销大，占用物理通路的时间很长
2.存储转发，占用物理通路时间短；包缓冲区大，时延大
3.虚拟直通，通信延迟与节点数无关；缓冲大
4.虫蚀寻径，每个结点的缓冲区小，时延低；易被阻塞
11、采用并行处理机的SIMD 计算机主要特点是什么？
答：适用于高速数值计算，具有比较固定的结构，依靠的并行措施是资源重复，互联网规定了处理单元的连接模式，基本上是一台向量处理专用计算机
12、设计一台计算机应有哪五类基本指令？(B12)
1.数据传送指令
2.运算类指令
3.程序控制指令
4.输入输出指令
5.处理机控制和调试指令
13、在流水线遇到瓶颈流水段应该怎样处理该流水段来提高流水线效率？
1.将瓶颈部分再细分
2.重复设置瓶颈功能段，增加分配器和收集器
14、在设计一个计算机系统时，确定数据表示的原则主要有哪几个？(B23)
1.缩短程序的运行时间
2.减少CPU与主存储器之间的通信量
3.这种数据表示的通用性和利用率
15、什么是机群系统？
答：机群系统是利用高速网络将一组高性能工作站或高端PC机连接起来，在并行程序设计以及可视化人机交互集成开发环境下，统一调度，协调工作，实现高效并行处理机的计算机系统
16、机群系统关键技术是什么？
1.高效的通信系统
2.并行程序设计环境
3.并行程序设计语言
4.负载平衡技术
5.并行程序调整技术
6.可靠性技术
17、什么是并行处理机？
答：多个处理部件PU按照一定方式互连，在同一个控制部件CU控制下，对各自的数据完成同一条指令规定的操作。从CU看，指令是串行执行的，从PU看，数据是平行处理的。
18、llliac Ⅳ由哪三大部分组成？
1.专门对付数组运算的处理单元阵列
2.阵列控制器
3.标准的B6700计算机
19、多处理机系统与并行处理机的主要差别是什么？
答:1.并行处理机的并行性在于指令内部，而多处理机的并行性在于指令外部
2．并行处理机只有一个CU，自然同步，多处理机执行时间可能互不相同
3. 
20、中国“天河二号”超级计算机在那些技术方面取得重大突破？
答：
21、在多处理机系统中,Cache一致性问题由什么引起,主要采用哪两种方法解决?(B13)
答：Cache一致性问题主要由共享可写的数据、进程迁移、I/O 传输等原因产生。目前主要采用监听协议和基于目录的协议，分别适用于不同结构。
22、超标量处理机和超流水线处理机异同点。(B21)
答：超流水线处理机的工作方式与超标量处理机不同，超标量是以增加硬件资源为代价来换取处理机性能，而超流水线处理机是通过部分硬件的充分重叠工作提高处理机性能的。超标量是空间并行性，超流水线是时间并行性
23、什么是CISC、RISC？
答：把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现，复杂指令系统CISC；RISC精简指令系统
24、请你分析浮点数的尾数基值为2，同号相加或异号相减，是否需要设置警戒位？(B22)
25、请你分析浮点数的尾数基值为2，同号相减或异号相加，阶差大于等于2，需要设置警戒位吗？需要设置几位警戒位?（B14）。
答:需要设置一位警戒位
26、简述流水线技术特点(B11)
（1）只有连续提供同类任务才能发挥流水线效率，尽量减少因条件分支造成的“断流”，通过编译技术提供连续的相同类型操作。
（2）每个流水段都要设置一个流水寄存器，增加时间开销：流水线的执行时间加长；增加硬件开销：每段需要增加一个寄存器。
（3）各流水段的时间应尽量相等，流水线处理机的基本时钟周期等于时间最长的流水段的时间长度。
（4）流水线需要有“装入时间”和“排空时间”。
与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（ D ）
A、访存页地址流 B、页面替换算法
C、主存的容量 D、辅存的容量
六、计算题
某机有16个向量寄存器，其中V0到V5中分别存放向量A、B、C、D、E、F，向量长度均为8，向量各元素均为浮点数，处理部件采用二个单功能流水线，加法功能部件时间为2拍，乘法功能部件时间为3拍。采用类似CRAY1的链接技术，先计算（A+B）*C，在流水线不停流的情况下，接着计算（D+E）*F。(1）设寄存器入、出各需1拍，那么此链接流水线的流过时间需要多少拍（4分）？（2）假设每拍时间为50ns，完成这些计算并把结果存进相应寄存器，此处理部件的实际吞吐率为多少MLOPS（4分）?
(1+2+1)+(1+3+1)=9拍
(2*8*2) /( ( 9+ (8*2-1) )*0.05=26.7MFLOPS
四条指令，总共32个浮点操作
中断问题
有5个中断源，其中断优先级1级最高，5级最低，正常情况下的中断屏蔽码和 改变后的中断屏蔽码如下表所示，每个中断源的有5位中断屏蔽码，其中“1” 表示该中断源被屏蔽，“0”表示该中断源开放。
假设处理机从响应中断源的中断服务请求开始，到运行中断服务程序中第一次开中断所用时间为1个单位时间，运行中断服务程序的其它部分所使用的时间为4个单位时间，那么在执行主程序时，有D3、D4和D5同时发出中断服务请求，过了3个单位时间，又有中断源D1和D2同时发出中断服务请求，如果使用改变后中断屏蔽码，请画出处理机响应中断源的中断服务请求和实际运行中断服务程序过程示意图。
注意要点:
1.画图的时候一定要记得最后返回主程序然后接着向下进行
2.处理响应中断请求的顺序是，在没有被屏蔽的中断源中，找出优先级最高的一个中断源先响应。（我们班两个学霸因为这个问题错了一晚上，详细解答在计算机系统结构（清华大学出版社）这本书的230页）
线性流水线和非线性流水线问题看懂了其实挺简单的，这里懒得找资料了，大家自己看书吧，有心去做一定可以看懂der！
祝看到这篇的大嘎期末有个好成绩~