2025年大學(xué)大四（計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合測試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)填涂在答題卡相應(yīng)位置。(總共10題，每題4分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)中，由下至上正確的順序是A.微程序機(jī)器級、傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級、匯編語言機(jī)器級等B.傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級、微程序機(jī)器級、匯編語言機(jī)器級等C.匯編語言機(jī)器級、微程序機(jī)器級、傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級等D.微程序機(jī)器級、匯編語言機(jī)器級、傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級等答案：A2.指令集體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不包括以下哪個(gè)方面A.指令格式B.指令集功能C.存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.尋址方式答案：C3.以下關(guān)于流水線技術(shù)的說法，錯誤的是A.提高了指令執(zhí)行的并行性B.可能會出現(xiàn)流水線沖突C.流水線深度越大越好D.可以提高系統(tǒng)的吞吐率答案：C4.虛擬存儲器的最大容量A.由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)決定B.由內(nèi)存容量決定C.由外存容量決定D.用戶可以隨意設(shè)置答案：A5.多處理機(jī)系統(tǒng)中，以下哪種方式不屬于并行性的實(shí)現(xiàn)途徑A.時(shí)間重疊B.資源重復(fù)C.編譯優(yōu)化D.資源共享答案：C6.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，透明性是指A.系統(tǒng)的某些特性對用戶是不可見的B.系統(tǒng)的所有特性對用戶都是可見的C.系統(tǒng)的某些特性對用戶是可見的D.系統(tǒng)的所有特性對用戶都是不可見的答案：A7.以下哪種存儲系統(tǒng)屬于高速緩沖存儲器A.主存B.硬盤C.寄存器D.Cache答案：D8.指令流水線中，不可能出現(xiàn)的沖突是A.資源沖突B.數(shù)據(jù)沖突C.控制沖突D.時(shí)間沖突答案：D9.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢不包括A.網(wǎng)絡(luò)化B.智能化C.小型化D.單一化答案：D10.多處理機(jī)系統(tǒng)中，緊耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)是A.各處理機(jī)之間通過共享主存實(shí)現(xiàn)通信B.各處理機(jī)之間通過消息傳遞實(shí)現(xiàn)通信C.各處理機(jī)之間沒有共享資源D.各處理機(jī)之間的耦合度很低答案：A第II卷（非選擇題共60分）填空題（總共5題，每題4分，把答案填在題中橫線上）1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三個(gè)主要研究方面是______、組成和實(shí)現(xiàn)。答案：體系結(jié)構(gòu)2.指令集體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)包括______、高效性、可移植性等。答案：完整性3.流水線的性能指標(biāo)主要有吞吐率、______和加速比。答案：效率4.虛擬存儲器的地址映射方式有直接映射、______和組相聯(lián)映射。答案：全相聯(lián)映射5.多處理機(jī)系統(tǒng)中，松耦合系統(tǒng)又稱為______系統(tǒng)。答案：分布式簡答題（總共3題，每題10分，簡要回答問題）1.簡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義及研究內(nèi)容。答案：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系和功能分配，包括硬件和軟件的功能分配以及對程序員可見的體系結(jié)構(gòu)特性。研究內(nèi)容包括指令集體系結(jié)構(gòu)、存儲體系結(jié)構(gòu)、處理器結(jié)構(gòu)、輸入輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等。2.說明流水線沖突的類型及解決方法。答案：流水線沖突類型有資源沖突、數(shù)據(jù)沖突和控制沖突。解決資源沖突可采用資源重復(fù)或資源預(yù)約等方法；解決數(shù)據(jù)沖突可采用定向技術(shù)、前推技術(shù)、延遲轉(zhuǎn)移等；解決控制沖突可采用預(yù)測技術(shù)等。3.簡述虛擬存儲器的工作原理。答案：虛擬存儲器是一種將主存和外存有機(jī)結(jié)合起來使用，從而得到一個(gè)容量很大的、速度足夠快的“主存儲器”。其工作原理是通過地址映射將程序的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，當(dāng)訪問的頁面不在主存時(shí)，產(chǎn)生缺頁中斷，操作系統(tǒng)將所需頁面從外存調(diào)入主存。分析題（總共2題，每題15分，分析給定材料并回答問題）材料：某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用指令流水線技術(shù)，指令執(zhí)行分為取指、譯碼、執(zhí)行、訪存、寫回五個(gè)階段，每個(gè)階段的時(shí)間分別為2ns、1ns、3ns、2ns、1ns?，F(xiàn)有一段程序包含10條指令。1.計(jì)算該流水線的理論吞吐率和加速比。答案：流水線周期為3ns。理論吞吐率為1/3ns=1/3×10^9條指令每秒。加速比為順序執(zhí)行時(shí)間/流水線執(zhí)行時(shí)間，順序執(zhí)行時(shí)間為(2+1+3+2+1)×10ns=90ns，流水線執(zhí)行時(shí)間為(5+(10-1))×3ns=42ns，加速比為90/42≈2.14。2.若在流水線執(zhí)行過程中，第3條指令的訪存階段發(fā)生了數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致流水線停頓2個(gè)周期，重新計(jì)算該流水線的實(shí)際吞吐率和加速比。答案：實(shí)際執(zhí)行時(shí)間為42ns+2×3ns=48ns。實(shí)際吞吐率為10/(48×10^-9)=1/4.8×10^9條指令每秒。加速比為90/48=1.875。設(shè)計(jì)題（15分，根據(jù)要求設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容）設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的指令集體系結(jié)構(gòu)，要求包含加法、減法、乘法三條指令，操作數(shù)為8位整數(shù)，采用寄存器尋址方式。答案：加法指令：ADDR1,R2,R3，功能是將寄存器R2和R3中的8位整數(shù)