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1996年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

1997年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

1998年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

1999年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題及參考答案

2000年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

2001年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

2002年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

2003年國防科技大學631計算機原理考研真題

2004年國防科技大學432計算機原理考研真題

2005年國防科技大學432計算機原理考研真題

2006年國防科技大學430計算機原理考研真題

2007年國防科技大學430計算機原理考研真題

2008年國防科技大學861計算機原理考研真題

2010年國防科技大學861計算機原理考研真題

2011年國防科技大學861計算機原理考研真題

2012年國防科技大學861計算機原理考研真題

2013年國防科技大學861計算機原理考研真題

1996年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

國防科技大學1996年攻讀碩士研究生入學考試試題

考試科目:計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

?.名訶W岸（許個2分,共20分）

I.粕大處編碼2.選—通通3,軟幣由4.先讀后寫相關(guān)5,浮點規(guī)格化數(shù)

6.幀頻7.特權(quán)指令8.J址力區(qū)9,通道程序10.俏恩嵌改邊界

二,用斷?。?0分，正確的”個“V,僑以篤個“F”）

（）1.動態(tài)多功能流水線是圻淡水線內(nèi)4段的功能可動態(tài)改變,兇而使流水線有鄉(xiāng)種功能.

（）2.向盤的縱向處理方式適合J存儲器--〃:儲器流水向戰(zhàn)機，血橫向處理方式適合J超〃器…器型流水

向俄機.

（）3.在BSP中，采用了淡道般復一時間乘費兩束井行化于?段.

（K.）曹共學體現(xiàn)了并行住中的并復性.

（）5/頂大座損存儲系統(tǒng)中,只要發(fā)現(xiàn),而失敗，就定要:調(diào)用貞而杯換JT法.

（）6.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的機器，共彳儲億口的保護〃式定相同.

（）7.在位數(shù)相同（設(shè)備儀相同）的情況下.浮點法要比定點法表示的數(shù)假衽也大.

（）8.通常微程小控制要:比組合邁出控制執(zhí)行圻令速度快,

（）9.?般衽浮點機中,階碼采用衫碼表示，是為了擴大致位的表示范川.

（）10.微程序控制中,直按控制編碼或折微指令的uocf字段中,姆?依代表?個觸作,這種編碼法的優(yōu)點是

一一令的字長短.

?.垠空（每空I分，共20分）

1.41BM360/9I機器中,果用（）到相關(guān),梁用（）建立相關(guān)專用通路的雄接.

2.全相聯(lián)映象的地址變換那采用（）法。（）法.

3.選擇計。機系統(tǒng)軟硬件分配比例,主要取決于（）

4.系列機的根本特征電（）

5.在頁式虛擬〃:儲系統(tǒng)中,（內(nèi)）頁表對應(yīng)（）之間的地址樸換，而外頁表對應(yīng)（）

間的地址M換.

6.并行處理機的兩種結(jié)構(gòu)形式化分別是（）和（）.

7.花堆枝機中，473+?52*/82/+的計。結(jié)果是（）

8.指令系統(tǒng)的規(guī)整性包括指令操作的（）、（）、將令格式與數(shù)據(jù)格式的致性.

9.破fit格式化,也稱作：（）,也通過（的Zf法對做面議先就乂力設(shè)置林志.

10.對破頭碳特性的要求是（）,（）和（）.

II.在CRT字符顯示器中，援沖（刷新）存儲劈中存放的她（）,而左字符發(fā)生字中存放的比

（）.

四.M答以下何題（做個25分，共10分）

I.什么叫光我？當前光盤仲?幾類?各有何主暮特點?

2.簡述隨機才|描：光《HI描顯示器的主嬖區(qū)別.

3,什么是雄板型杯換。法？

4.狀述并行處理機與向量處理機的異網(wǎng)點.

五.計!M!（每個5分,共15分）

1.”?個經(jīng)快表——慢表地址變換的：級盅儀夕儲備若光用快表作地址變換，H快表命中率為95%,快衣

Mt而拄1TK

未命，叫相訪破表，11慢表命中率為98%.設(shè)程序W時間為〃,他㈣何為10.工「輔"傳

頁個I存時間為IO'，.求虛itt存f器的等效訪問時間.

2.有些帶機,采用1/2英寸9道格丈（其中.I通作奇內(nèi)校里用）記求偉朦，仃效帶長2400英尺,正定帶

速為200英寸/秒，單位通密度為6250bpi.求：

I）該帶讀寫時,有效數(shù)據(jù)傳輸用走多少？

2）K即個數(shù)據(jù)塊記求4096字憶塊間網(wǎng)除為0.3英寸,則該帶可存儲的俏息是多少字節(jié)?

3.?個字節(jié)多路通通共接8f成缸它力的「什瀕率分別是IOOM.2GO,2OS3,2KB/s,向此通道4數(shù)據(jù)傳輸

時的八=2.5us,r?=2.5us.此通道能否正常工作而不丟失散「嗎?

六,綜合H（共25分）

I.｛|"Cache—生存”度次，）。共8塊（塊號0—7）,Cache分為4塊,采用組機聯(lián)映象（神組2塊）,LRU

件換修法，對如卜地址流:

時間12345678910II12

塊地址潦135126103455

設(shè)t=0時,Cache為空

（I）試膽曲U--112期間內(nèi)Cache的使用情況;

（2）求此期間內(nèi)Cache的命中率.（木遇7分）

2.已知補碼比較，位乘法的規(guī)則&達式和規(guī)則必

島卜?2飛瑪」⑥.「紇加?。ǔ跏?=0）

到別位新的褂分積

00【&1?2“外

01（瓜八?2T｛伍八+Ur

10因八-2"｛間「四｝

；1因A?2T［用"

K中,A為被乘ii.B為乘數(shù).P為超分根，8”,|為比較乘數(shù)的附加位，4初值為0.

（I）試根據(jù)補處比較法位乘規(guī)則,推導出兩位嗦的規(guī)則:

（2）用比較法兩位-乘規(guī)則計鼾AXB],卜=?.d&tt*ftiAJu.=0.10101,-

0.11001僂求寫出一翎K式.）（木堰7分）

3.什么站斷定型值地址,優(yōu)靦山其位測試地址形成康理圖，并說明K實現(xiàn)方法（本題6分）

4.心qc個結(jié)點的編弓為0,1,2.….（qc/）,Delta網(wǎng)絡(luò)的“連函數(shù)。西腫女達形式,分別思

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s?（i）=⑷+%jmodqcfi

小O⑷+%mod/,0。＜gc-1%（i）-i,i-＜?c-1

試證明?＜（】）=/.（】）（本題5分）

七.練針!S（共25分,中獨考‘匕做）

I.設(shè)一網(wǎng)絡(luò)編號為0.1.….63的64個處理器，采用電級瓦連網(wǎng)絡(luò)連接.當互連）數(shù)分別為:

a.Cube4b.PM2_3c.Exchangc（Shume）時,第5號處理雅稱8璃個處理爵北連?（木題6份）

2.試述DMA。通道方代卜信息他希的異同.（木也6分）

3.7；處理機中條濘點加法拒令的執(zhí)行分成誠價，對階，尺數(shù)和加，規(guī)格化四段.各段時間從誠階開始依次

是lusO5gl.5us.O.5us/流水線對4個數(shù)據(jù)進行累加，即完成W=A+B+C+D,求

a.流水線的實際存吐率TP及效率n；

b.瓶頸在何處？如何克服？（本題7分）

4.已知一個雙向軟fib劃分成15個闞區(qū)，樁個中M5127”,俗曲80破道，敏設(shè)軟盤的轉(zhuǎn)速為360RPM.

試求：

a.軟盤的療效方/姑多少？

b?破頭己定位「某磁道I：,則諛取該道上住就風化U的被大呼恃時間足多少？（本1S6分）

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1997年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

國防科技大學1997年攻讀碩士研究生入學考試試題

考試科目:計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

?.名詞解祥（每個2分，共20分）

I.通道狀杰字2.中斷的指令3.記錄方式4.異常5.口同步能力

6.MIMD7.“寫一-寫哪關(guān)8.吞吐率9.Cache失效率10.栗準（典W）程序法

:.填空（4空I分,共20分）

（第I——5小想必做，在第6—14小題中，或做第6—9小題，或做第10—14小禺）

I.判別定點溢出的股常用方法”（）和（）.

2.描寫存取向盤數(shù)據(jù)的主要參數(shù)處（）、（）、（）.

3.I/O設(shè)招的編址，通常行（）和（）兩種方式.

4.定點光I描CRT字符Y示器中，緩沖（刷新）件儲器存放的是（），而7符發(fā)生器（ROM）

存放的站（）.

5.激光打印機巾，聲光調(diào)制器足以改變（）來實現(xiàn)控制激光束的方向.

6.影響流水線性他的因索主要力.（）、（）.（）.

7.?臺計。機的價格除平均折扣與毛利之外，還應(yīng)包括（）、（）.

8.評測I/0系統(tǒng)的性能指標主要有（）、（）.

9.大體上，互連網(wǎng)絡(luò)可以分成（）,（）、（）.

10.系列機他指在同?廠家內(nèi)生產(chǎn)的IM相同的（）.（U期懷同的（）的系列不同

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網(wǎng)號的機器.

II.從執(zhí)行程序的和攵看，并行性從低到高可分為指令內(nèi)部并行、（）并行、（）

并行和、（）并行.

12.按照流動方式，流水線可分為（）流水線和（）流水線.

13.流水機罌處理中斷的關(guān)鍵史（）.

14.設(shè)6⑴和B（x）分別是表示全混洗揖列和蝶式排列，xMOOlllOlO）,則。⑷（K）=（）.

匹）（x）=（）.

三、簡答以卜響題（每個3分，共12分）

I.動態(tài)MOS存儲器為什么要:刷新？怎樣實現(xiàn)刷0?

2.試比較程序中斷（PI）和直接內(nèi)存在取（DMA）打什么區(qū)別?

3.單機中實現(xiàn)Cache與主存日總一效性有何方法?

4.設(shè)計指令系統(tǒng)應(yīng)考慮哪幾個主要因素？

四.計。堰（體個5分，共20分）

I.已知被乘數(shù)人=+0.0101,乘數(shù)B--O.IIOI.Wn補碼乘法比較法（booih乘法）求[AXB]"=?

（要”出計。豎式）

2.有?雙軟盤，住而有80道，劃分為15個時區(qū),盤的轉(zhuǎn)速為300RPM,破頭定位后，在任何破道

上的諛'與速率部處500Kb/s.求：

a）任意破道上.的扇區(qū)被大〃儲容業(yè)及多少字由？

b）若破道上一位密度是9646bpi,則該盤片記錄破道的最小直招是多少?

3.3下成求示各種向能操作的啟動開銷,試計模下面呦向fit指令和鞋接與不升接情況下的執(zhí)行

?1帝奸￡?而

時間.（設(shè)向ht尺度為n,向址部件之間的鏈接不需暨線沖時間,且訪問流水線只0條）

類型自動開銷（通過時間）

向till6拍

向於乘7拍

向it存取12Ki

匕■主存

匕一主存

匕-匕+匕

匕-匕+標量

4.（I）設(shè)在?個“Cache—主存”層次中.Cache為8塊,上存為32塊（都從0開始編址）.試

對于以下二種映襯方法,求主存第10塊可以調(diào)入Gchc的哪些位置?

a）直接映射;

b）組相聯(lián)映射（組大小為4,采用他選擇立法）：

c）全相聯(lián)映射.

（2）這：種映射方法各有何特點？

五、綜合題（僅鍍考生做）

（每小JS7分,共28分.第I、2小建必做：第3—6小題中，或做第3、4小題，或做第5、6

小題）

I.已知A=23X（-￡）4=2〃（*）?試按規(guī)格化浮點除法規(guī)則，求[%]"的商

[C]|b=?和余數(shù)[用》=?（假定階碼為4位.含I位符小用數(shù)為6位含1位符號）.

要求：

（I）階碼用移碼表示,一數(shù)用補碼表示:

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（2）用補碼比較法或加用交密法（兩種任選其一）求兄數(shù)商：

（3）一出計算步驟和堅武.

2.試網(wǎng)出微程序控制器的從木原理樞圖（WHkcs模型），并說明其工作原理.

3.設(shè)個由并行編譯器產(chǎn)生的目標代碼的并行化比率只有40%,3分配給128臺處理機,加速比

址多少?若分配給1024臺處理機,加速比乂足多少？若經(jīng)過優(yōu)化，并行化比率達到95%,情況

乂將如何？計算結(jié)果對我們有什么啟示?（設(shè)并行化部分能在任意多臺處理機上平均分布）

4.對網(wǎng)橋的測試表明，消總包的到達率為250個包/S,門關(guān)（gateway）許2ms轉(zhuǎn)發(fā),個消息包.

設(shè)消息包的到達與轉(zhuǎn)發(fā)服從指數(shù)分體,請使用M/M/2模忸求：⑴門關(guān)的利用軍:（2）消總

包在門關(guān)中的平均時間:（3）門美巾消息包的平均數(shù).

5.在有個加法器和個乘法器的多操作部件處理機匕執(zhí)行加下報令序列:

豆：&—&+&

品：&y4*&

$3：&~&+&

邑:舄_&*&

設(shè)加法時間=2,乘法時間X,調(diào)度時間對于JI有虛拱操作部件的情況，即曲執(zhí)行時間關(guān)系圖.

說明需用多少時間,指出發(fā)生操作部件沖突和操作數(shù)相關(guān)的情況.

6.（I）簡述用比較對法實現(xiàn)LRU杵換算法的從本思想：

（2）設(shè)共有3塊，分別為A,B,C.川〃外7仁7；＜.3個觸發(fā)器記岐K.狀態(tài)，并且設(shè)I&

-A比B更接近被訪問過，其余依次類推.瓶出其硬件實現(xiàn)蔻挑用.

六綜合題（僅單獨考生做,每小超7分,共28分）

1.已知0?0.1101x10叫3?-01010x10嘰尬蹄］尾數(shù)都用補碼表示.試用浮點加法

求％+引”?？（要求寫出計算步驟）（注：式中的底數(shù)“10”是二進制表示的）2

,仃?學節(jié)多路通道,連接終端8臺，打印機3臺，篤繪儀I臺,假定終端每隔lOOus要:傳送I個

字節(jié),打印機每隔15OUS傳送1個字節(jié),單繪儀每隔1ms傳送I個字節(jié).試求該字節(jié)多路通通的實

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際流盤是多少？3.某程序的頁地址（虛頁）如F：

a）35376632532

當乘用LRU枝換算法時，為獲得可能Jftift的命中率,至少應(yīng)分配給該程序兒個實質(zhì)？K可傕的取桶

頁命中率為多少?

4.（I）神出3級立方體九連網(wǎng)絡(luò):

（2）若要實現(xiàn)1T7,7—1的通訊，試寫出級控制信號：（設(shè)“I”表示交換，“0”裳示直送）

笊5頁共5頁

1998年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

國防科技大學1998年攻讀碩士研究生入學考試試題

考試科目:計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

解糅下列名詞、術(shù)詡的含義（每個2分,共20分）

I.RISC2.程序訪問局部性原理3.快小4.“先寫后讀”相關(guān)5.網(wǎng)構(gòu)型多處理機

6.總線7.悶區(qū)8.多日中斷9.稀疏向業(yè)也數(shù)組多路通道

二.地空（每空I分,共20分）

（351-7小題必做，在第5T3小堰中.或做第5——8小題,或做第9一一13小題）

I.某浮點機果用32位浮點二進制數(shù)據(jù)批示,其中8位（含1位符號）為核碼表示的階碼，24位（含

I位符號）為補碼表示的規(guī)格化用致，試”出可表示的幾大正數(shù)（階碼：足

數(shù)：）和以小負數(shù)（階碼：比數(shù)：）.

2.實現(xiàn)微程序快速轉(zhuǎn)移的方法常行（）、（）,（）.

3.光盤存儲器按存儲介質(zhì)可以分為（）、（）和（）三類.

4.刷新的基本要求是：（）,（）和刷新期間不允許訪存.

5.按照機器指令訪問數(shù)據(jù)的方式，可以將’I前絕大多數(shù)機器分為（）,（）

和（）類型.

6.大多數(shù)并行處理機都是山定數(shù)盤的（一定數(shù)埴的（）、某種形式的

（）和某種形式的控制部件組成.

7.?股在DLX流水線中,分支延遲的科調(diào)度力.法定（）、（）和（）.

8.在存儲器層次結(jié)構(gòu)中,減少Cache命中時間的技術(shù)卜:要〃：梟用小且簡單的CachedCache索引

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期間避免地址變換和＜

9.Flynn分類法站按指令流和數(shù)據(jù)流的（）對計算機分類.按此分類法，IIUAC-IV帆

于（）計算機.

10.仃效地址（）上界或（）下界，即出現(xiàn)越界錯。

11.IBM370巾的“測試與置定"指令TS的作用是（），（H它可能導致（）.

12.?個模m=32的多體存俄器，K容盤為IM字對于給定的地址（：進制）：

1101001II10101110101,若采川低位交叉編址（：進制）為（）體內(nèi)地址（:進制）

為（）.

13.計。機系統(tǒng)的軟件和硬件在（）上是等效的，似.在（）上也不等效的.

三、初答以卜洞題（你個3分以12分）

1.通常浮點機的階碼都用移碼收示,為什么?

2.從破頭和破記錄介質(zhì)力度考慮，如何提高破玄而存儲器的記錄密度？

3.數(shù)據(jù)相關(guān)〃哪兒種類型？解決數(shù)據(jù)相關(guān)有哪些卜嗖方法？

4.什么是堆找型機器？什么把通用寄存器型機器?堆枚型機器。何優(yōu)點？

四.計算超（每個5分，共20分）

（第卜3小邀必做，在第4、第5小&3或做為4小堰，或做第5小題.）

I.已知被除數(shù)A--01001,除數(shù)B--I.試川，卜碼加誠交樸除法規(guī)則求帆口仆=?余町對林=?

（要篤出計算帳式）.

2.使用16K,lr的靜態(tài)RAM存儲芯片，外情電路用ECL電路,構(gòu)成128K*16位的Cache存儲器,

筮2而其6ffi

a）需要多少存儲芯片？

b）存儲器地址碼位數(shù)是多少？

d）單個芯片的地址碼位數(shù)比多少?

e）計并寫使能繆福的負載蚪數(shù).苔體個ECL門帶8個負戰(zhàn)端，需要多少個ECLfJ?

3.給定如卜圖所小的.級Cache存儲器層次結(jié)構(gòu)，設(shè)第強和第:級Cache的訪問時間站

攵；，＜［和〃門分別是第例Cache和第.被Cache的命中率：J為l“f訪問周虬求

第一級Cache

T

第二級Cache

J

主存

a）該存儲器層次結(jié)構(gòu)的平均訪問時間;

b）和直接對上存進行訪問相比,該存儲器以次結(jié)構(gòu)訪問時間加速比是多少？加速比的最大位及

多少？

4.請?；HlPM2［單級互連網(wǎng)絡(luò)的互連函數(shù),并，加"像點數(shù)N=8時，PM2I的連接忸況.

5.什么是LRU普換算法?作用比較對法實現(xiàn)LRU切換算法時,對于P（塊數(shù)）為32的怖況，若

分為每為4對,每對2行,請問需要多少個狀態(tài)位？（要求寫出式子）

五、綜介馥（僅統(tǒng)考生做）

（許小題7分，共28分.第I、2小堰必做：第3—6小邀中，或做第3、4小題，或做第5、6

小出

1.?盤組共10個盤片.其中I個盤而為保護而，I個盤而為伺服而,其它盤面為數(shù)據(jù)而.盤的

轉(zhuǎn)速為7200RPM.存儲區(qū)域的內(nèi)存1'儂為20cm,外直輕為32cm,道密度為15TpM他密度為

lOObpm.

?1而北6而

計。:

(1)最大等待時間

(2)盤組容V為多少字節(jié)

(3)數(shù)據(jù)傳輸率為多少字舊杪

2.何為先行進位加法湍？荷述先行進位的居本思想和實現(xiàn)方法.

3.〃條動態(tài)流水線由6段組成，加法用1、2、3、6段,乘法用I,4、5、6各段時間相等，

均為4.如果輸入和輸出的鍍沖器足好大，且輸出期的數(shù)據(jù)可以*接返回到輸入

靖.若用該流水線計宜/=立(4+4)(口施秉符號),試按照最快的處理方式，

i4

求：(I)畫出處理過程的時——空圖；

(2)計算其實際吞葉.率和效率.

4.設(shè)〃?個四級立方體網(wǎng)絡(luò),按從左到右的次序儂次為第。級、第I級、第2級、第3級.其

輸入瑚和輸出端的端號均為0,1.…,15.(1)浦出該網(wǎng)絡(luò):(2)該網(wǎng)絡(luò)各級實現(xiàn)的函數(shù)站什么？

(3)對于下述連接，分別口出K級控制信號：(為“0”衰一直送，“1”衣一交換)a,4組4元

交換,即(0,3)(12)(4,7)(5,6)(8.11)(9.10)(12,15)(13,14)b.4組4元交換+1抑16元交換

5.設(shè)有4頻為200MHz的向讓處理機，對如卜響一指令進行處理.而該向量處理機為各種操

作的啟動開侑如卜農(nóng)所示.

操作時鐘周期數(shù)

加6

乘7

裝入/存儲12

匕1主存

匕“I幅量

匕~主存

匕-匕+匕

主存一匕

笛」而：ttA而

假設(shè)向lit操作的保持速率為1個時鐘周期，向一元素為雙鞫度浮點敗,機器瓶序執(zhí)行各向盤指

令且不健接.如果以MFLOPS/如處理機性能，求:

⑴該向代處理機的峰位性能

⑵半性能向業(yè)長度M

2

(3)如果忽略任何循環(huán)額外開銷，則向ft長度鈔為多大時，向一處理比標能處理快?

6.有?臺機器，其并行計算與順用計算的加速比為10.某?程序當附所開發(fā)的并行成分占贅個程

岸的50%.現(xiàn)在臬課題組提出只要投資50,000,他們可以通過改造硬件的方式使得該程序的并行

成分的計算速度加倍;而另成分的則認為,無需改變硬件,只要進?步開發(fā)程序中的并行成分(假

設(shè)該程用的最大井行性可達60%)就可以達到同樣的效果,并襄東在當前程序的基礎(chǔ)上，每開發(fā)1%

的并行成分，鋸10,000元.試問:你格支持哪個課題組的工作?。何依據(jù)？

六.保合照(僅單獨考生做,每小題7分,共28分)

6.有一雙面軟盤,每面有77道,劃分為9個扇區(qū).盤的轉(zhuǎn)速為360RPM,破頭定位后對任何破道

I：的波與速率都是25OKb/s.求：(I)該盤可存的息的速大都是(2)像闞區(qū)已定位在某破道

I..則讀取該道任意取區(qū)道息的政大等待時間大多少?

7.初述確定指令的業(yè)本要求.般的指令系統(tǒng)應(yīng)包括哪些小本指令類型？

8.設(shè)某臺計算機有9條指令，其使用頻度為:

11:52%12:14%13:12%14:7%15:6%

16:5%17:2%18:1%19:1%

試分別用HufTman編碼(要求響出其HuflmanW)和246等長擴展牌作碼為其編碼.

9.有一條流水線由4個功能段組成,如下圖所示:

第5頁共6頁

51S2S3S4

(I)若每隔2Af向流水線輸入個任務(wù)，?共輸入4個，捕出其處理過程的時——空圖,并求其

吞吐率和效率.

(2)為了使流水線班快他年琳A/流出一?個任務(wù),應(yīng)改進該流水線.A.試問。哪兩種改進方案？畫

出改進后的流水線.B由府隔A/向改進后的流水線輸入?個任務(wù)，?共輸入4個.試對「?改進

后的兩種流水線，分別求其吞吐率.

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1999年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題及

參考答案

國防科技大學1999年攻讀碩士研究生入學考試試題

考試科目:計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

解樣卜列名詞、術(shù)語的含義（每個2分,共20分）

I.微指令周期2.形式地址3.機遇負數(shù)4.字節(jié)多路通道5.脈沖擁擠效應(yīng)

6.指令系統(tǒng)的規(guī)整性7.TLB8.定向9.相關(guān)lO.Cachc塊沖突

:.填空（每空I分，共20分）

（第I——5小題必做，在第6—12小題巾,或做第6—9小題，或做第8——12小題）

I.一般劃分計算機發(fā)展時代是以（）作為標志.

2.確定計算機指令系統(tǒng)應(yīng)滿足的基本要求是（）,（）、（）.

3.計算機巾常用的舍入方法有（）和（）.

4.將代數(shù)表達式（A-B）/C-（D+E）/F轉(zhuǎn)換成逆波工式（）.

5,光盤存儲器按存取方式可分為（）、（）和（）三類光

盤。

6.當代計宛機體系結(jié)構(gòu)的基本概念主要包含（）、（）和（）

三方面的內(nèi)容。

7.在指令兔結(jié)構(gòu)設(shè)計巾，表示J?址方式有兩種方法，一種是（），處一種是（）.

8.對向口的處理有（）方式、（）方式和（）方式.

9.對指令段:ADDRI.R2,R3;SI：RI-R2-R3

at?a#&iff

MULR1.RI,R3：S2：Rl<-RI*R3

指令SI和S2存在（）和（）相關(guān).

10.條流水線只有一個單獨功能則稱為（）：如果一條流水線的多個段可以

通過不同的組合實現(xiàn)不同的功能，則稱為（）.

II.流水線n段的時間為｛△□,6t,2....△tn）,則以大吞吐率TPy=

（）.

12.令x-｛｝，則第1位交換排列函數(shù)為￡@?（逢混施蛾為0（x）=（）.

三、簡答題（每個3分，共12分）

（第1―2小題必做，第3—6]中，或做3—4小3,或做5—6小題。）

I.簡述中斷在計算機系統(tǒng)中的作用.

2.簡述采用DMA方式從磁盤中讀1個數(shù)據(jù)塊到主存的」:作過程.

3.在流水線中解抉控制相關(guān)的技術(shù)有哪些？請綜合評述這些方法對改進的DLX流水線性

能改洋的影響.

4.CISC結(jié)構(gòu)計匏機的缺點有哪些?那么,RISC結(jié)構(gòu)計算機的設(shè)計有些什么原則?

5.單機中Cache到主存的塊映射有哪些方式?

6.多級互連網(wǎng)絡(luò)有哪幾種控制方式?

四.計算題（每個5分，共20分）

（第I、2、3小題必做，在第4、5小題巾，選做一題?）

1.已知被乘數(shù)A=TMI1H,乘數(shù)B=-0.11011.試用補碼比較乘法（Booth法）求

[A*B],h-?（型拙計算豎式，否則不給分）.

第2頁共5頁

2.已知一雙面軟盤,每面80道,劃分為18個扇區(qū),每扇區(qū)存放1024個字節(jié)的信息.

盤速為720RPM。試計算:

a）盤的有效存儲容量為多少個字節(jié)?

b）數(shù)據(jù)傳輸率為多為個少節(jié)/杪?

c）讀寫任嘛區(qū)的平均存取時間（假定平均尋道時間為100ms）?

3.假設(shè)某流水線有m段，各段的處理時間分別是li（1=1.2，…，m）,現(xiàn)行n個任務(wù)相要完

成，每個任務(wù)由且僅由和該流水線各段操作所完成的相應(yīng)了任務(wù)組成.諦問:

a）這n個任務(wù)在個流水線上實現(xiàn)所上嬰的時間;

b）和這n個任務(wù)非流水線相比,流水線實現(xiàn)的加速比是多少?該加速比的坡大值是多

少？

4.設(shè)Cache的命中率為95%,訪問Cache需要50ns,Cache塊為32字節(jié),本存為4字

節(jié)寬度,訪問主存需要準備40ns,以后每5ns可提供一個數(shù)據(jù),請計算這個Cache-

主存層次的平均訪存時間.

5.設(shè)虛地址32位,頁面1KB,按字節(jié)尋址,每個頁表項占4個字節(jié)，問需要使用幾級

頁表？

五、綜合題（僅供統(tǒng)考生做）（每小題7分，共28分）

（第1-2小題必做：第3——5小題中，或做第3-4小題，或做第4-5小題）

6.某微程序控制器,采用水平型微指令,斷定型微地址結(jié)構(gòu),執(zhí)行微指令是多相時鐘并

行控制方式.共有13個測試源和測試條件,為加快微指令轉(zhuǎn)移,用預取多字法實現(xiàn)

二分支轉(zhuǎn)移控制，控存CM分為兩個體，每體為128字.試所出其控制微指令轉(zhuǎn)移的

邏輯結(jié)構(gòu)框圖和微指令地址7段的結(jié)構(gòu).

7.外圍電路采用ECL電路,使用8KX4位SRAM存儲芯片構(gòu)成256KX32位的

Cache存儲器.試回答:

①要多少存儲芯片？

②存儲芯片地址端引腳個數(shù)？

旅1而其《擊

。存儲器地址碼位數(shù)?

④計算存儲器的瓶端需多少ECL門電路驅(qū)動?假定,個ECL門電路驅(qū)動8個能端.

8.已知三級存儲層次中,第一級的命中率為HL訪問時間為TI：對第:級的所有訪問

中,命中率為H2,訪問第:級存儲器的全部時間T2：訪問第三級存儲器的全部時間

為T3.

。寫出該三級存儲器系統(tǒng)的平均訪存時間的表達式.

②設(shè)HI=95%,H2=80%,Tl=5ns,T2=50ns,T2=200ns,求平均訪存時間.

9.設(shè)-多功能肺態(tài)流水線如下圖所示:

分段乘法

T--

￡

亡

甲

—

對24*4,

（1）網(wǎng)汕時空圖:（2）求實際吞此率、加速比和效率。

5.現(xiàn)通過對某基準程序進行測臨可以得到浮點乘法指令在該基準程序中出現(xiàn)的概率是

14%.假設(shè)該城準程序在DLX基木流水線中實現(xiàn)時，浮點乘法需要5個時鐘周期，且對乘

法指令不進行流水實現(xiàn)，并IUI：它指令的理想CPI均為I.請JI體分析乘法指令對流水線

第4頁共§頁

性能的影響.

六.綜合題(僅用?獨考生做,每小題7分，共28分)

10.什么叫尋址技術(shù)?在計算機中為什么要設(shè)置多種3址方式?通常有哪些基本尋址

方式.

II.有一字多路通道，在通據(jù)傳送時,用于選擇設(shè)備的時間Ts為3us,傳送一個字節(jié)

的時間Tt為lus.通道現(xiàn)連接5臺終端、4臺針式打印機和2臺掃描儀,終端、針打

和掃描儀傳送一個字節(jié)的時間分別為200us，lOOus和400%試計算該通道的極限

流是和實際流;M

12.一出三級混洗交換網(wǎng)絡(luò).

13.在多處理機上求解表達式:f=(a(b-c)+de)g+mn

⑴畫出其樹形流程圖：(2)確定所需處理機臺數(shù)和相應(yīng)的加速比.

第5頁共5頁

國防科技大學研究生院

1999年碩士生入學考試命題標準答案、評分標準

考試科目：計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題

?.解科卜列名訶、術(shù)語的含義（每個2分,共20分）

I.微指令周期：執(zhí)行一條令指令所用的時間,包括做指令傳送時閭山執(zhí)行做批令操作時間2形成下

條做條令地址時間t3和讀取微取令時同t4

2.形式地址:指令地址部分給出的地址，也稱邏式地址,通常用它不能直接訪存,需要經(jīng)過J址計算解

到有效地址

3.機器負數(shù)：對I個補碼數(shù)，W同它的符I；位變反后未位加I（即求補）所得的數(shù)，稱為該訃碼的機器

負數(shù)

4.7節(jié)多路通道：連接多臺慢速外設(shè)，控制以？”交叉方代交換億口的通道

5.肽沖擁擠效應(yīng):在做表面記錄信息中,助界記求佶息能長的梃而，會出現(xiàn)讀出借總位間的相互干擾.

造成信9郭I度卜腎、許傷偏移、從線漂移等現(xiàn)象，稱之為脈沖擁擠效應(yīng)

6.指令系統(tǒng)的規(guī)用性：指令系統(tǒng)中的?:個元索：操作碼、操作令和尋址方式性兩兩正交的.7.TLB：即，

轉(zhuǎn)換件找雄沖器甩代可以爵地址轉(zhuǎn)換結(jié)果保存,這樣就可以版少上杯讀寫操作中的地址轉(zhuǎn)換I：作

8.定向:數(shù)據(jù)相關(guān)問謖可以果用書稱為定向（也稱為旁路或掘役）的荷單技術(shù)來解決.定向技術(shù)的從木

觀點也在某條指令產(chǎn)生個計匏錯果之新其它折令并不IT正需要該計。結(jié)果.如果能夠?qū)⒃撚嫶蚪Y(jié)果

從K產(chǎn)生的地方在接送到n它指令需要它的地兒那么就可以避免析伶

9.相關(guān):相近指令網(wǎng)務(wù)在某腫關(guān)聯(lián)而不能同時被斛株

10.Cache塊沖突：?個匕。塊亶進入已被占用的Cache塊的位置

二.填空（?？?分,共20分）

（第I—5小！S必做，在第6—12小遺巾，或做第6—9小題，或做第8―12小堰）

I.（計算機所用電子器件）

?1?!4xa

2.（據(jù)々的完備性）、（指令的有效性）、（指令的規(guī)整性）

3.（0舍I入法）、（恒先I法）

4.（AB-C/DE+FZ-）

5.（只讀光盤）、（一次可駕光世）、（隨時聞與光盤）

6.（指令系統(tǒng)）、（計燈機細成）、（計算機實現(xiàn)）

7.（將?址方我表示在操作碼中）、（對每個操作數(shù)利用地址描述符表示JCJ址方式）

8.（水平或橫向）'（乘址或縱向）、（混合）

9.（RAW”后諛）'（WAW”后篤）

10.（單功能流水線）、（多動施流水線）

II.（I/Max（此,Af,2..."tn））

12.（b2blbO）,（blbOb2）.

■:、簡答題（每個3分洪12分）

（第1-2小遐必做，第3-6題中，或做3-4小麴,或做5-6小題.）

I.中斷是使計費偃修門動工作的鬣要功能,I要伍I）能夠處理急迫怕1：2）便J：人一機通訊：3）提

府CPU與I/O設(shè)備的并行工作：4）實現(xiàn)多通程序并格5）實現(xiàn)實時控制

2.DMA的全過程分為：步：

I）初始化:格致?lián)K長度、卜:存地址、破盤地址、命令倒息送到DMA接口盯關(guān)帶存器.

2）進行數(shù)據(jù)交摸:從盤」海測il一個字節(jié)或一個字.便向主機發(fā)個DMA請求,然后挪用匕機的

一個前周期將數(shù)據(jù)寫入上存.主存地址觥1,/據(jù)塊長或加1.如此收到周據(jù)塊傳送完A.

3）結(jié)束處理：力長度為0時,向卜:機發(fā)出結(jié)束中斷，請來主機處理.

3.在，水線水解快榭M相關(guān)的技術(shù)有:

A,凍結(jié)或排空流水線：

B,攸利分支成功：

第2頁共8頁

C.預測分支失?。?/p>

D、延遲失敗.

在DLX改進流水線巾，采用凍結(jié)或排空流水線的策略來處理控制相關(guān),時流水線所帶來的性能損失以

大.而假測分支成功對DLX流水線性能改進沒仔任何好處,預測分支失敗在某般情況3可以消除由

「控制相關(guān)而帶來的流水線竹停，從而提高流水線的件能.廷退分支則依據(jù)采用的不同策略,對流水線

性能的兇棄也不盡相同.“從前調(diào)度策略”總是可以般而潦水線的性能:而“從目標處調(diào)度”和“從失敗

處調(diào)度”策略在某些情況卜可以改普流水戰(zhàn)的性能.

4.CISC結(jié)構(gòu)〃:在如下缺點:

A.在CISC結(jié)構(gòu)的圻令系統(tǒng)巾，各種指令的C用頻率相薨息殊.描名計.有20%的指令使用籟率最大,

占短行時間80%,也就是說，有80%的指令在20%的時間才會用令.

B,CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的幺雜性帶來了計算機體系結(jié)構(gòu)的復雜性,這不僅增加了研制時間和成人而

II容易造成設(shè)計錮設(shè).

C、CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的支雜性給VLSI設(shè)計增抑了很大負川,不利C玳片桀成.

D.CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)巾,許多發(fā)雜指令需要很女雜的操作,因而運行速度慢.

E,在CISC結(jié)構(gòu)的折令系統(tǒng)中，由于各條指令的功使不均薊性,不利廣采用先進的計。機體系結(jié)構(gòu)技術(shù)

（如流水線技術(shù)）來提而系統(tǒng)的性能.

進hRISC計算機指令覽結(jié)構(gòu)的勸他設(shè)計時，必須遵循如卜族則：

A.使用頻率破而的拒仇并補充一些地有用的指令:

B.用條圻令的功他應(yīng)可能荷通并在?個機器周期內(nèi)完成：

C.所有所令長度均相同;

D.Reload和store操作指令才訪問存儲海，JC它指令操作均在制杯4之間進行;

E.以簡單療效的方式支持商級語言.

5.有直接抑的龕機聯(lián)、組相聯(lián)和段相聯(lián)四種方丈.

6.代級控制、中尻控制利部分皺控制.

四.計用S（每個5分,共20分）

第3頁共8貝

（第I、2、3小18必做，在第4、5小麴巾，選做題?）

1.已知被乘數(shù)A：-0.III1L乘數(shù)B-O.IIOII.試用補碼比較乘法（Boo由法）求

[A*B]=?（要寫出計。登式.杳則不給分）.

網(wǎng)仆=1.00001[B],,-1.00101

部分枳乘數(shù)附加位

00.00000i.ooioio

-)00.1!Ml

.oo.T11i1

上00.01111j||QQjQ]

+)11.00000

GTrOTyT

Ll10000ill00i0

00.1MI1

二飛-Knq-rr

o.oioii10111001

+)Il?00001

\1T.o1Iob

11.10110oioihoo

0010印0

i1.11oii

-Loo^iiiLL

-oTTT-oTr

|A*B])|.=0.11010.00101

2.(1)。效容易C=IKBx|8x80x2=2880KB

(2)因為Ct=ft.所以f=Ct/t而Ct=18KB1=60/720=1/12S

f-I8KBO/I2)-18KIM2=2I6KB/S

⑶1az另“、100ms+(250/3+0)/2nis:141.7ms

（1）n個任務(wù)在該流水姣上實現(xiàn)所需要的時間為,+（力-1）%

力?畢，U

（2）加速比為,S--——亙-------

，4+（”岫

4.匕存調(diào)個塊到Cache的時間為：

第4貞共K頁

40ns+(32/4)*5ns=80ns;

則平均訪存時MJ為:

5ns+（I-95%）*X0ns9ns

5.每個負面可為#HKB/4B=256個頁立項：用8位尋址,頁內(nèi)侑移量為10位,所以，頁表級為：（32-

I0J/8=3級

五、僚創(chuàng)I（僅供統(tǒng)考生做）（年小遇7分，共28分）

（第1-2小翅必做：第3—5小邀巾，或做第3-4小盤，或做第4一5小!S）

1.某微程序拄制胃，采用水平型字指令,斷定不微地址結(jié)構(gòu)，執(zhí)行柒指令處多相時鐘并行控制方式.共

有13個測試源和測試條件,為加快微指令轉(zhuǎn)移，用值取多字法實現(xiàn)二分支轉(zhuǎn)移控制，控"CM分為兩

個體，一體為1287.試一出其控制微指令轉(zhuǎn)移的法輯腦構(gòu)框圖和微指令地址字段的結(jié)構(gòu).

HFF（(7f位t)）TCFuoCF

2.⑴「256KB/8KBi「32仞4仰1=32x8=256(片)

（2）T8K=2%'，地址粥降為13

第5貝共8頁

(3)■J256K=2''?地址碼俏,數(shù)為18位

(4)儲器肥魚或仃256個

**.256/8=32

32/8=4

囚而需兩級門驅(qū)動32+4=36個門

3.(I)T=T1+T2*(l-Hl)+T3*(1-HI)*(|-H2)s

(2)T=5+50*()-95%)+200*(1-95%)*(1-80%)=5+2.5+2=9.5ns

4.運算展開為AIB1+A2BA+A3B3+A4B4.先計算4個升為，再計算加法AIBI+A2B2

和A3B3+A4B4,最后求.

5.時空圖為：

(2)實際吞吐率為

TP=7/14CP=0.5(結(jié)果/CP);

效率為c=(47+3?3)/(14*5)=25/70=35.7%

加速比為S=25/14=1.78

356Itx*'

5.在延準程序中.浮京乘法出現(xiàn)的頻率垃14%,而DLXifi水線處理乘點的法率域而能夠達到20%.1!|）

由5個時伸周期進行一次浮點乘操作.當浮點乘法不是成群地聚興在g,而是服從均勻分布時,這表明

浮點乘法指令完全洸水化所能夠獲的的性能好處可能很低.故好的情況電浮點乘法操作和K它舞作氽電.

沒行點性能損失：破壞的情況也所為的浮點乘法指令聚第在起.并且14%的指令需要5個時鐘冏期.

困而，如果流水線基本的CPI是I.那么在這種情況bill1"?流水線新停所帶來的CPI增最是0.7

六.驚臺避（僅不獨考t做,每小題7分,共28分）

I.比指確定操作數(shù)地址的技術(shù).尋址技術(shù)是本件對軟件編程的-書啾要支持.設(shè)置各種不同的J址方式

是為了實現(xiàn)：

I）加史程序設(shè)計：2）可獷大？址他用：3）支—收定位;4）完成邏一地址與物理地址的受

換.

珞本;J址力武有:立即數(shù)J址，K接、〃匕得"器J址，用址J址，變址J址，間接J址，相對尋址等.

小?木?焉k珈叭領(lǐng)物

2.極RI流最:

/加°5-+41+2X

?5x----------+4x---------工+2x"

200x10"lOOxlO-6400x1。4

?2.5x10'+4x1。'+0.5x10,-7x10,序節(jié)/秒）

3.如圖:

第7頁共8,

4.(l)f=ag(b-c)-def-mn，樹形流程如b,：

(2)處理臺數(shù)為3；因順序計第甫7步,并行計見需4步,故加速比為7/4

第X貞大8成

2000年國防科技大學計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研真題

國防科技大學2000年攻讀碩士研究生入學考試試題

考試科目：計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

解釋下列名訶、術(shù)語的含義（每個2分，共20分）

1.計算機體系結(jié)構(gòu)2.透明性3.指令集系統(tǒng)的規(guī)整性4.非線性流水線5.并行處理

機6.指令周期7.J址技術(shù)8.選擇通道9.通道程序10.自同步能力

二.填空（每空I分，共20分）

（第I——4小題必做,在第5—13小儂卜，或做第5——8小邃，或做第9—13小題）

1.一般說來，按照CPU內(nèi)部操作數(shù)的存儲方式,可以相機器指令集結(jié)構(gòu)分為：（

（）和（）.

2.單機和多機并行性發(fā)展的技術(shù)途徑有（）、（）和（）.

3.存儲器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的基木依據(jù)是程序（）.

4.在計匏機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計巾，軟硬件功能分配取決于（）.

5.從主存的角度來看，“Cache….匕存”層次的目的是為了（）.

6.描述向質(zhì)的數(shù)據(jù)的參數(shù)有：（）、（）、（）.

7.程序循環(huán)站用（）來實現(xiàn)的，而微程序循環(huán)是用（）來實現(xiàn)

的。

8.可擦寫光盤是通過（）效應(yīng)實現(xiàn)寫入入息的，而讀書信息息是通過

）實現(xiàn)的.

第I頁共6頁

9.DMA與CPU訪問沖突的處理方式有（口

三、筒答以卜時題（每個3分，共12分）

I.簡述CISC結(jié)構(gòu)計算機的缺點和RISC結(jié)構(gòu)計算機的議計原則.

2.全相聯(lián)和直接相聯(lián)相比,各有何優(yōu)缺點？

3.程岸控制指令有什么功能？它主要包括哪些指令?

4.試述DMA傳送數(shù)據(jù)與通道傳送數(shù)據(jù)有何區(qū)別、?

四.計算題（每個5分，共20分）

（第卜3小題必做，在第4、第5小題中，或做第4小題，或做第5小題.）

I.假設(shè)在某中行處理機上運行的…個程序,該程序的可并行化程序段執(zhí)行時間占整個

程序執(zhí)行時間的80%。現(xiàn)將該程序運行在一臺并行處理機匕假設(shè)并行處理機對并

行化程序段執(zhí)行的加速比為Sn,II不改變其它II并行化程序段（中行程序段）的執(zhí)行

時間,求該并行處理機對該程序的加速比,以及該加速比的峰值,從中可以得到什

么啟示？

2.某計算機中使用32KB的Cache,分別用于存放指令和數(shù)據(jù),其失效率分別為

0.39%（指令Cache）和4.82%（數(shù)據(jù)Cache）.假設(shè)所有存儲訪問操作的75%為取指令操

作，25%為訪問數(shù)據(jù)操作,Cache的命中時間（即訪問命中時所箭要的時間）為I個時

鐘周期。失效開銷為50個時鐘周期.試計算平均訪問時間.

3.

已知A-10^x（-01001000）.5-10^,x（+01111110）.試搜補碼（階和尾數(shù)均采

用補碼）加減法運算規(guī)則與步驟，求［0-3卜?？（要求寫出計皙步驟）.注：題