國防科技大學(xué)1999年計(jì)算機(jī)原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研試

來源：時(shí)間：2007-06-06 14:41:51

國防科技大學(xué)研究生院1999年碩士生入學(xué)考試
計(jì)算機(jī)原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題
注意：1．統(tǒng)考生做一、二、三、四、五題
2．單獨(dú)考生做一、二、三、四、六題
3．不用抄題，答案必須寫在配發(fā)的答題紙上
一．解釋下列名詞、術(shù)語的含義（每個(gè)2分，共20分）
1.微指令周期 2.　形式地址 3. 機(jī)器負(fù)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. TLB 8. 定向 9. 相關(guān) 10. Cache塊沖突
二．填空（每空1分，共20分）
（第1——5小題必做，在第6——12小題中，或做第6——9小題，或做第8——12小題）
1．一般劃分計(jì)算機(jī)發(fā)展時(shí)代是以（　　　　　）作為標(biāo)志。
2．確定計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)應(yīng)滿足的基本要求是（）、（）、（）。
3．計(jì)算機(jī)中常用的舍入方法有（）和（）。
4．將代數(shù)表達(dá)式（A－B）/ C －（D E）/ F轉(zhuǎn)換成逆波蘭式（　　　　�。�。
5．光盤存儲器按存取方式可分為（　�。�、（）和（）三類光盤。
6．當(dāng)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念主要包含（　�。�、（）和（）三方面的內(nèi)容。
7．在指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，表示尋址方式有兩種方法，一種是（　　　），另一種是（　）。
8．對向量的處理有（　　　　　�。┓绞健ⅲā　　　　　。┓绞胶停ā　　　　。┓绞�。
9．對指令段：　ADD R1, R2, R3 ; S1：R1 R2 － R3
MUL R1, R1, R3 ; S2：R1 R1 * R3
指令S1和S2存在（　　　　�。┖停ā　　　　。┫嚓P(guān)。
10．一條流水線只有一個(gè)單獨(dú)功能則稱為（　　）；如果一條流水線的多個(gè)段可以通過不同的組合實(shí)現(xiàn)不同的功能，則稱為（　　　　　　）。

三、簡答題（每個(gè)3分,共12分）
(第1－2小題必做，第3－6題中，或做3－4小題，或做5－6小題。)
1．簡述中斷在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用。
2．簡述采用DMA方式從磁盤中讀1個(gè)數(shù)據(jù)塊到主存的工作過程。
3．在流水線中解決控制相關(guān)的技術(shù)有哪些？請綜合評述這些方法對改進(jìn)的DLX流水線性能改善的影響。
4．CISC結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的缺點(diǎn)有哪些？那么，RISC結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)有些什么原則？
5．單機(jī)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(jì)算題（每個(gè)5分，共20分）
（第1、2、3小題必做，在第4、5小題中，選做一題。）
1．已知被乘數(shù)A = －0.11111,　乘數(shù)B = －0.11011。試用補(bǔ)碼比較乘法（Booth法）求
[A＊B] =？（要寫出計(jì)算豎式，否則不給分）。
2．已知一雙面軟盤，每面80道，劃分為18個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)存放1024個(gè)字節(jié)的信息。盤速為720RPM。試計(jì)算：
（1）盤的有效存儲容量為多少個(gè)字節(jié)？
（2）數(shù)據(jù)傳輸率為多少個(gè)字節(jié)/秒？
（3）讀寫任一扇區(qū)的平均存取時(shí)間（假定平均尋道時(shí)間為100ms）？
3．假設(shè)某流水線有m段，各段的處理時(shí)間分別是t i (I=1, 2 , … , m),現(xiàn)有n個(gè)任務(wù)需要完成，每個(gè)任務(wù)由且僅由和該流水線各段操作所完成的相應(yīng)子任務(wù)組成。請問：　
（1）這n個(gè)任務(wù)在該流水線上實(shí)現(xiàn)所需要的時(shí)間；
（2）和這n個(gè)任務(wù)非流水線相比，流水線實(shí)現(xiàn)的加速比是多少？該加速比的最大值是多少？
4．設(shè)Cache的命中率為95%，訪問Cache需要50ns，Cache塊為32字節(jié)，主存為4字節(jié)寬度，訪問主存需要準(zhǔn)備40ns，以后每5ns可提供一個(gè)數(shù)據(jù)，請計(jì)算這個(gè)Cache－主存層次的平均訪存時(shí)間。
5．設(shè)虛地址32位，頁面1KB，按字節(jié)尋址，每個(gè)頁表項(xiàng)占4個(gè)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）
1．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(shí)鐘并行控制方式。共有13個(gè)測試源和測試條件，為加快微指令轉(zhuǎn)移，用預(yù)取多字法實(shí)現(xiàn)二分支轉(zhuǎn)移控制，控存CM分為兩個(gè)體，每體為128字。試畫出其控制微指令轉(zhuǎn)移的邏輯結(jié)構(gòu)框圖和微指令地址字段的結(jié)構(gòu)。
2．外圍電路采用ECL電路，使用8K X 4位SRAM存儲芯片構(gòu)成256K　X　32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(gè)數(shù)？
（3）存儲器地址碼位數(shù)？
（4）計(jì)算存儲器的端需多少ECL門電路驅(qū)動？假定一個(gè)ECL門電路驅(qū)動8個(gè) 端。
3．已知三級存儲層次中，第一級的命中率為H1，訪問時(shí)間為T1；對第二級的所有訪問中，命中率為H2，訪問第二級存儲器的全部時(shí)間T2；訪問第三級存儲器的全部時(shí)間為T3。
（1）寫出該三級存儲器系統(tǒng)的平均訪存時(shí)間的表達(dá)式。
（2）設(shè)H1＝95% ,H2=80% ,T1 = 5ns ,T2 = 50ns , T2 = 200ns,求平均訪存時(shí)間。
4．設(shè)一多功能靜態(tài)流水線如下圖所示：

（1）畫出時(shí)空圖；（2）求實(shí)際吞吐率、加速比和效率。
5．現(xiàn)通過對某基準(zhǔn)程序進(jìn)行測量，可以得到浮點(diǎn)乘法指令在該基準(zhǔn)程序中出現(xiàn)的概率是14%。假設(shè)該基準(zhǔn)程序在DLX基本流水線中實(shí)現(xiàn)時(shí)，浮點(diǎn)乘法需要5個(gè)時(shí)鐘周期，且對乘法指令不進(jìn)行流水實(shí)現(xiàn)，并且其它指令的理想CPI均為1。請具體分析乘法指令對流水線性能的影響。
六．綜合題（僅單獨(dú)考生做，每小題7分，共28分）
1．什么叫尋址技術(shù)？在計(jì)算機(jī)中為什么要設(shè)置多種尋址方式？通常有哪些基本尋址方式。
2．有一字多路通道，在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，用于選擇設(shè)備的時(shí)間Ts為3us，傳送一個(gè)字節(jié)的時(shí)間Tt為1us。通道現(xiàn)連接5臺終端、4臺針式打印機(jī)和2臺掃描儀，終端、針打和掃描儀傳送一個(gè)字節(jié)的時(shí)間分別為200us　，100us和400us。試計(jì)算該通道的極限流量和實(shí)際流量。
3．畫出三級混洗交換網(wǎng)絡(luò)。
4．在多處理機(jī)上求解表達(dá)式：f = (a(b－c) de)g mn
(1)畫出其樹形流程圖；（2）確定所需處理機(jī)臺數(shù)和相應(yīng)的加速比。

參考答案：
防科技大學(xué)研究生院1999年碩士生入學(xué)考試
計(jì)算機(jī)原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題
命題標(biāo)準(zhǔn)答案、評分標(biāo)準(zhǔn)
一．解釋下列名詞、術(shù)語的含義（每個(gè)2分，共20分）
1.微指令周期：執(zhí)行一條微指令所用的時(shí)間，包括微指令傳送時(shí)間t1，執(zhí)行微指令操作時(shí)間t2，形成下條微指令地址時(shí)間t3和讀取微指令時(shí)間t4
2.形式地址：指令地址部分給出的地址，也稱邏輯地址，通常用它不能直接訪存，需要經(jīng)過尋址計(jì)算得到有效地址
3.機(jī)器負(fù)數(shù)：對1個(gè)補(bǔ)碼數(shù)，國同它的符號位變反后末位加1（即求補(bǔ)）所得的數(shù)，稱為該補(bǔ)碼的機(jī)器負(fù)數(shù)
4.字節(jié)多路通道：連接多臺慢速外設(shè)，控制以字節(jié)交叉方式交換信息的通道
5.脈沖擁擠效應(yīng)：在磁表面記錄信息中，隨著記錄信息密度的提高，會出現(xiàn)讀出信息位間的相互干擾，造成信號幅度下降、峰值偏移、基線漂移等現(xiàn)象，稱之為脈沖擁擠效應(yīng)
6.指令系統(tǒng)的規(guī)整性：指令系統(tǒng)中的三個(gè)元素：操作碼、操作數(shù)和尋址方式是兩兩正交的。 7. TLB：即，轉(zhuǎn)換查找緩沖器，用其可以將地址轉(zhuǎn)換結(jié)果保存，這樣就可以減少主存讀寫操　　　　　　作中的地址轉(zhuǎn)換工作
8. 定向：數(shù)據(jù)相關(guān)問題可以采用一種稱為定向（也稱為旁路或捷徑）的簡單技術(shù)來解決。定向技術(shù)的基本觀點(diǎn)是：在某條指令產(chǎn)生一個(gè)計(jì)算結(jié)果之前，其它指令并不真正需要該計(jì)算結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚?jì)算結(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免暫停
9. 相關(guān)：相近指令因存在某種關(guān)聯(lián)而不能同時(shí)被解釋
10. Cache塊沖突：一個(gè)主存塊要進(jìn)入已被占用的Cache　塊的位置
二．填空（每空1分，共20分）
（第1——5小題必做，在第6——12小題中，或做第6——9小題，或做第8——12小題）
1．(計(jì)算機(jī)所用電子器件)
2．（指令的完備性）、（指令的有效性）、（指令的規(guī)整性）
3．（0舍1入法）、（恒置1法）
4．（AB－C/DE＋F/－）
5．（只讀光盤）、（一次可寫光盤）、（隨時(shí)讀/寫光盤）
6．（指令系統(tǒng)）、（計(jì)算機(jī)組成）、（計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)）
7．（將尋址方式表示在操作碼中）、（對每個(gè)操作數(shù)利用地址描述符表示其尋址方式）
8．（水平或橫向）、（垂址或縱向）、（混合）
9．（RAW　寫后讀）、（WAW　寫后寫）
10．（單功能流水線）、（多功能流水線）
11．（1/Max（，，…　，））
12．(b2b1b0), (b1b0b2)。
三、簡答題（每個(gè)3分,共12分）
(第1－2小題必做，第3－6題中，或做3－4小題，或做5－6小題。)
1．中斷是使計(jì)數(shù)能夠自動工作的重要功能，主要有：1）能夠處理急迫事件；2）便于人－機(jī)通訊；3）提高CPU與I/O設(shè)備的并行工作；4）實(shí)現(xiàn)多道程序并行；5）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制
2．DMA的全過程分為三步：
1）初始化：將數(shù)據(jù)塊長度、主存地址、磁盤地址、命令信息送到DMA接口有關(guān)寄存器。
2）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：從盤上每讀出一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字，便向主機(jī)發(fā)一個(gè)DMA請求，然后挪　用主機(jī)的一個(gè)訪存周期將數(shù)據(jù)寫入主存。主存地址加1，數(shù)據(jù)塊長度加1。如此直到數(shù)據(jù)塊傳送完畢。
3）結(jié)束處理：當(dāng)長度為0時(shí)，向主機(jī)發(fā)出結(jié)束中斷，請求主機(jī)處理。
3．在流水線中解決控制相關(guān)的技術(shù)有：
A、凍結(jié)或排空流水線；
B、預(yù)測分支成功；
C、預(yù)測分支失��；
D、延遲失敗。
在DLX改進(jìn)流水線中，采用凍結(jié)或排空流水線的策略來處理控制相關(guān)，對流水線所帶來的性能損失最大。而預(yù)測分支成功對DLX流水線性能改進(jìn)沒有任何好處。預(yù)測分支失敗在某些情況下，可以消除由于控制相關(guān)而帶來的流水線暫停，從而提高流水線的性能。延遲分支則依據(jù)采用的不同策略，對流水線性能的改善也不盡相同。“從前調(diào)度策略”總是可以提高流水線的性能；而“從目標(biāo)處調(diào)度”和“從失敗處調(diào)度”策略在某些情況下可以改善流水線的性能。
4．CISC結(jié)構(gòu)存在如下缺點(diǎn)：
A、在CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)中，各種指令的使用頻率相差懸殊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有20%的指令使用頻率最大，占運(yùn)行時(shí)間80%。也就是說，有80%的指令在20%的時(shí)間才會用到。
B、CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的復(fù)雜性帶來了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這不僅增加了研制時(shí)間　和成本，而且容易造成設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。
C、CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的復(fù)雜性給VLSI設(shè)計(jì)增加了很大負(fù)擔(dān)，不利于單片集成。
D、CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)中，許多復(fù)雜指令需要很復(fù)雜的操作，因而運(yùn)行速度慢。
E、在CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)中，由于各條指令的功能不均衡性，不利于采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)（如流水線技術(shù)）來提高系統(tǒng)的性能。
進(jìn)行RISC計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵循如下原則：
A．使用頻率最高的指令，并補(bǔ)充一些最有用的指令；
B．每條指令的功能應(yīng)可能簡單，并在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成；
C．所有指令長度均相同；
D．只有l(wèi)oad 和store操作指令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之間進(jìn)行；
E．以簡單有效的方式支持高級語言。
5．有直接相聯(lián)、全相聯(lián)、組相聯(lián)和段相聯(lián)四種方式。
6．軟級控制、單元控制和部分級控制。
四．計(jì)算題（每個(gè)5分，共20分）
（第1、2、3小題必做，在第4、5小題中，選做一題。）
1．已知被乘數(shù)A = －0.11111,　乘數(shù)B = －0.11011。試用補(bǔ)碼比較乘法（Booth法）求
[A＊B] =？（要寫出計(jì)算豎式，否則不給分）。
[A] ＝1.00001 [B] =1.00101 [－A] =0.11111

部分積　　　　　　乘數(shù)　　　　附加位
　
[A＊B] ＝0.11010，00101
2．（1）有效容量C=1KB×18×80×2=2880KB
(2) 因?yàn)镃t=f t ，所以f = Ct / t 而Ct = 18KB t = 60/720 = 1/12 S
f = 18KB/(1/12) = 18KB×12 = 216KB/S
(3) =100ms (250/3 0)/2 ms=141.7ms

4．主存調(diào)一個(gè)塊到Cache的時(shí)間為：
　　　　40ns＋(32/4)*5ns = 80 ns ;
則平均訪存時(shí)間為：
　 5ns (1 – 95%)*80ns = 9ns
5．每個(gè)頁面可容納1KB/4B= 256個(gè)頁表項(xiàng)；用8位尋址，頁內(nèi)偏移量為10位，所以，頁表級為：[32－10]/8 = 3級
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）

結(jié)束

特別聲明：①凡本網(wǎng)注明稿件來源為"原創(chuàng)"的，轉(zhuǎn)載必須注明"稿件來源：育路網(wǎng)"，違者將依法追究責(zé)任；

②部分稿件來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們溝通解決。

: 有用

25人覺得有用

閱讀全文

奶昔直播官方版-奶昔直播直播视频在线观看免费版下载-奶昔直播安卓版本免费安装

國防科技大學(xué)1999年計(jì)算機(jī)原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考研試

2019考研VIP資料免費(fèi)領(lǐng)取