计算机系统结构
一. 填空题(30分，每题1分)
1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统机构）。它是（软件/硬件（固件））的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
3. 主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
4. 费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分成（SISD），（SIMD），（MISD）和（MIMD）四大类。传统的单处理机属于（SISD），紧密耦合和松散耦合多处理机属于（MIMD）, 阵列处理机和相联处理机属于（SIMD）。 5.寻址方式指的是指令按什么方式寻找(或访问)到所需的操作数或信息的，具有分别面向( 主存)、 ( 寄存器 )和堆栈的寻址方式。
6.根据所用的存储映象算法，虚拟存储器管理方式主要有段式、( 页式 )和(段页式)三种。
7.基本输入输出方式有（程序控制输入输出方式），（中断输入输出方式），（DMA方式），（通道输入输出方式），(外围处理机方式) 五种。
8.在同一器件技术水平上，进一步提高计算机系统性能的有效途径是（开发并行
性）。
9. 从计算机信息加工的步骤和阶段的并行性看，并行性等级可分为（存储器操作并行），（处理机操作步骤并行），（处理机操作并行）和（作业或程序之间）。 二 . 选择题(20分，每题2分)
1. 计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。 A)硬件设计人员 B)逻辑设计人员 C)机器语言或汇编语言程序员 D)高级语言程序员
2 .在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意________。 A)加快经常性使用指令的执行速度 B)要特别精心设计少量功能强大的指令 C)要减少在数量上占很小比例的指令的条数 D)要加快少量指令的速度
3 . 重叠寄存器技术主要用于解决在RISC系统中因________而导致的问题。 A)JMP指令影响流水线 B)CALL指令的现场保护
C)只有LOAD和STORE指令带来的访问存储器不便 D)存储器访问速度
4 .为使流水计算机运行效率高________
A)各过程段时间要不同 B)连续处理的任务类型应该不同 C)连续处理的任务类型应该相同 D)连续处理的任务数尽可能少 5 .不属于堆栈型替换算法的是________。
A)近期最少使用法 B)近期最久未用法 C)先进先出法 D)页面失效频率法 6 .与全相联映象相比，组相联映象的优点是________。 A)目录表小 B)块冲突概率低 C)命中率高 D)主存利用率高
7.流水操作中，遇到数据相关时，采用的解决办法有________。 A)用优化编译器检测，通过指令重新排序的办法 B)数据重定向技术 C)延迟转移技术
D)加快和提前形成条件码
8 .经多级网络串联来实现全排列网络，只能用________。 A)多级立方体网络 B)多级PM2I网络 C)多级混洗交换网络 D)上述任何网络 9 .超标量处理机________
A)在一个时钟周期内分时发射多条指令 B)只有一个操作部件 C)在一个时钟周期内同时发射多条指令 D)只有一个取指部件 10.流水线的技术指标不包括________ A)响应比 B)吞吐率 C)加速比 D)效率 三. 简要回答(20分，每题5分)：
1.简要比较CISC机器和RISC机器各自的结构特点，它们分别存在哪些不足和问题?
CISC结构特点：机器指令系统庞大复杂。
RISC结构特点：机器指令系统简单，规模小，复杂度低。 CISC的问题：
(1)指令系统庞大，一般200条以上； (2)指令操作繁杂，执行速度很低；
(3)难以优化生成高效机器语言程序，编译也太长，太复杂；
(4)由于指令系统庞大，指令的使用频度不高，降低系统性能价格比，增加设计人员负担。 RISC的问题；
(1)由于指令少，在原CISC上一条指令完成的功能现在需多条RISC指令才能完成，加重汇编语言程序设计负担，增加了机器语言程序长度，加大指令信息流量。 (2)对浮点运算和虚拟存储支持不很强。 (3)RISC编译程序比CISC难写。
由于RISC和CISC各有优缺点,在设计时，应向着两者结合，取长补短方向发展。考试大收集整理
2. 若机器共有5级中断,中断响应优先次序为1→2→3→4→5,现要求其实际的中断处理次求序1→4→5→3→2。设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位(令“0”对应于开放，“1”对应于屏蔽) D1 D2 D3 D4 D5 3.某计算机的时钟频率为400MHZ,测试该计算机的程序使用4种类型的指令，每种指令的数量及所需指令时钟数（CPI）如下表所示，则该计算机指令的平均时钟数CPI为多少？该计算机的运算速度约为多少MIPS?
D1 1 0 0 0 0 D2 1 1 1 1 1 D3 1 0 1 1 1 D4 1 0 0 1 0 D5 1 0 0 1 1
CPI=1*16/23+2*3/23+4*2.4/23+8*1.6/23=1.93 MIPS=f/(CPI*10^6)=400/1.93=207.25
4. 若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。己知取指时间t取指＝4△t，分析时间t分析＝3△t，执行时间t执行＝5△t。如果按串行方式执行完100条指令需要（1200）多少△t。如果按照流水方式执行，执行完100条指令需要多少△t。
t1=(4+3+5)*100=1200; t2=3+4+100*5=507
三 综合应用题(本大题共3小题，每小题10分，共30分) 1.假设某机器共有8条指令(I1-I8)，使用频度如下表所示： 指令
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8
要求：
使用频度pi
0.30 0.10 0.25 0.15 0.05 0.04 0.01 0.10