超星计算机系统结构课后答案(学习通2023完整答案)
98 min read超星计算机系统结构课后答案(学习通2023完整答案)
1.1 计算机系统结构的定义及课程介绍随堂测验
1、John L. Hennessy和David A. Patterson在他们的计算机系专著中提出的系统结构定义不包括以下哪个方面(单选)
A、指令系统结构
B、统结计算机组成
C、构课硬件
D、后答软件
2、案学下列哪项是习通计算机设计中最重要的设计原则(单选)
A、加快经常性事件
B、完整提高并行性
C、答案程序的超星局部性原理
D、摩尔定律
3、计算机系计算机系统结构的统结经典定义是由Amdahl在1964年提出的：计算机系统结构是指（ ）所看到的计算机属性。
A、构课汇编语言程序员
B、后答传统机器级语言程序员
C、案学高级语言程序员
D、应用语言程序员
1.2 计算机系统结构的基础知识随堂测验
1、以下关于图灵机的说法，正确的是（ ）(单选)
A、图灵机是一种抽象计算模型
B、图灵机由控制器、运算器和存储器组成
C、图灵机是人类历史上生产出的第一台电子计算机
D、图灵机的理论是在冯?诺依曼的理论基础上产生的
2、采用冯?诺依曼结构的计算机CPU中，（ ）不仅要保证指令的正确执行，还要能处理异常事件 (单选)
A、内部总线
B、寄存器组
C、控制器
D、运算器
3、以下关于摩尔定律的说法，正确的是（ ）(单选)
A、摩尔定律和Amdahl定律一样，将一直指导计算机系统的设计
B、摩尔定律是戈登·摩尔(Gordon Moore)对集成电路芯片上集成的晶体管数目的预测
C、摩尔定律是重要的计算机系统设计定量原理
D、摩尔定律将一直适用于描述器件技术的发展
1.3 计算机系统设计的内容随堂测验
1、以下关于计算机系统设计的表述，哪个是错误的（ ）
A、近二十年来，计算机系统设计的关注点基本没有变化
B、一个系统只要具备了最基本的硬件，就可以用软件的方法实现所有其他的功能
C、设计出高性能价格比的系统是计算机设计者的目标
D、成功的系统结构应该有较长的生命周期
2、衡量计算机系统设计是否优化的最通用的标准包括性能和（ ）(单选)
A、硬件
B、软件
C、价格
D、寿命
3、美国德克萨斯大学奥斯汀分校（ ）教授将将计算机系统架构师的任务概括为四个方面：向后看、向前看、向上看和向下看。
A、Gene Amdahl
B、Yale Patt
C、John Hennessy
D、David Patterson
1.4 加快经常性事件随堂测验
1、以下关于加快经常性事件原理的表述，说法正确的是（ ）。
A、浮点运算应该用硬件的方法实现。
B、对经常发生的事件应该分配更多的资源。
C、加法溢出属于经常性事件。
D、复杂指令系统计算机（CISC）没有利用加快经常性事件原理。
2、RISC的特征不包括（ ）。
A、精简的指令集
B、更简单的硬件
C、较多的寄存器
D、简洁的软件代码
3、CPU Cache利用（ ），将频繁访问的数据存储在高速缓存中，使数据的访问速度与处理器速度匹配。
A、时间重叠
B、摩尔定律
C、资源共享
D、局部性原理
1.5 Amdahl定律随堂测验
1、以下关于Amdahl定律的描述，说法错误的是（ ）。
A、当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
B、系统的加速比和部件加速比紧密相关，随着部件加速比的提升而线性提升。
C、可改进比例Fe总是小于1。
D、为使系统能获得较高加速比，可改进部分必须占有较大的比例。
2、假设某系统中一组件的处理时间占总运行时间的60%，若使该组件的处理速度提高至原来的5倍，则根据Amdahl定律，整个系统的处理速度可提高至原来的（ ）倍。
A、1.389
B、1.672
C、1.923
D、1.222
3、如果某程序30%的执行时间是可以加速的，若加速比是2，那么由Amdahl定律得到系统的加速比为（ ）
A、2
B、1.6
C、1.18
D、1.3
1.6 CPU性能公式随堂测验
1、根据CPU性能公式，CPU的性能取决于三个参数：（ ）、CPI和IC。
A、指令周期
B、时钟周期时间
C、指令周期数
D、时钟周期数
2、以下关于CPU性能公式的相关描述，说法错误的是（ ）。
A、时钟周期时间是时钟频率的倒数。
B、CPI是IPC（Instruction Per Cycle）的倒数。
C、指令系统的结构和编译技术决定了执行一个程序的IC（指令条数）。
D、CPU时钟频率取决于计算机组成和编译技术。
3、某程序在一台时钟频率为2GHz的计算机A上运行需要10秒。现在将设计一台计算机B，希望将运行时间缩短为6秒。计算机的设计者采用的方法是提高时钟频率，但这会影响CPU其余部分的设计，使计算机B运行该程序时需要相当于计算机A的1.2倍的时钟周期数。那么计算机设计者应该将时钟频率提高到（ ）。
A、4GHz
B、3.67GHz
C、2.4GHz
D、6GHz
1.7 局部性原理随堂测验
1、以下关于程序的局部性原理的描述，（ ）是错误的。
A、包括空间局部性和时间局部性。
B、它是存储层次建立的基础。
C、代码访问的局部性弱于数据访问的局部性。
D、程序执行时访问的存储器地址是相对簇聚的。
2、在执行一段对数组成员求和的循环代码时，以下说法最合适的是（ ）。
A、会体现出数据访问的时间局部性和空间局部性。
B、会体现出代码访问的时间局部性和空间局部性。
C、既会体现出数据访问的时间局部性和空间局部性，也会体现出代码访问的时间局部性和空间局部性。
D、以上说法皆不对。
3、计算机系统设计的定量原理不包括（ ）。
A、加快经常性事件
B、摩尔定律
C、CPU性能公式
D、程序的局部性原理
1.8 提高并行性的技术途径随堂测验
1、从处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可分为（ ）。
A、全并行、字串位并、字并位串、字串位串
B、字串位串、字并位串、字串位并、全并行
C、字并位串、字串位串、字串位并、全并行
D、字串位串、字串位并、字并位串、全并行
2、从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高排列顺序正确的是（ ）。
A、指令级并行、线程级并行、过程级并行、程序级并行
B、指令级并行、线程级并行、程序级并行、过程级并行
C、指令内部并行、过程级并行、线程级并行、程序级并行
D、程序级并行、过程级并行、线程级并行、指令内部并行
3、在发展高性能单处理机过程中，起主导作用的是（ ）。
A、资源重复
B、时间重叠
C、资源共享
D、局部性原理
1.9 计算机系统评价随堂测验
1、关于计算机系统的性能指标：执行时间和吞吐率，下列说法错误的是（ ）
A、管理员更关注吞吐率。
B、用户更关注执行时间。
C、执行时间短意味着吞吐率高。
D、用户看到的程序执行时间不仅仅是CPU执行该程序的时间。
2、数据中心的可用性要达到六个九，这意味着每年的不可用时间约为（ ）。
A、3.2秒
B、32秒
C、5.3分钟
D、53分钟
3、为了全面测试计算机系统在各方面的处理性能，通常会采用一整套测试程序，以下说法错误的是（ ）。
A、基准测试程序套件是由各种不同的真实应用程序构成的。
B、基准测试程序套件中的不同测试程序之间可以相互弥补。
C、SPEC最早创建的SPEC89是用于测试处理器性能的。
D、SPEC提供的最新的测试处理器性能的套件是SPEC 2016。
1.10 计算机系统结构的发展随堂测验
1、冯?诺依曼结构计算机由运算器、（ ）、存储器、输入设备和输出设备5部分构成。
A、处理器
B、控制器
C、调度器
D、算逻单元
2、与冯?诺依曼结构相比，现代的计算机系统结构已经发生了很大的变化，占主流地位的是（ ）。
A、改进的冯?诺依曼结构计算机
B、量子计算机
C、数据流计算机
D、DNA计算机
3、对输入/输出方式的改进主要思想是将I/O管理工作从CPU中分离出来，按照CPU干预的程度由低到高排序是（ ）。
A、程序等待，DMA，程序中断，I/O处理机。
B、程序等待，程序中断，DMA，I/O处理机。
C、DMA，I/O处理机，程序中断，程序等待。
D、I/O处理机，DMA，程序中断，程序等待。
1.11 器件及应用对系统结构的影响随堂测验
1、（ ）属于第一代计算机。
A、IBM7030
B、Cray-1
C、ENIAC
D、IBM370
2、请选择最合适的一项：（ ）的飞速发展使得系统结构的创新得以实现。
A、处理器技术
B、内存技术
C、器件技术
D、材料技术
3、关于计算机技术的发展，以下说法不够准确的是（）。
A、由于技术的发展，目前的通用计算机已能很好地满足各种重要领域的应用需求。
B、过去在巨型机和大型机中采用的许多系统结构新技术，后来都逐渐下移到小型和微型通用计算机中。
C、针对特定应用领域设计的专用计算机能极大地提高特定应用的性能。
D、应用需求是促使计算机系统结构发展的最根本动力。
第一章章节测试
1、在计算机系统中，某一功能的处理时间为整个系统运行时间的50%，如果要使整个系统的性能提高到原来的1.6倍，则该功能的处理速度应加快（ ）倍
A、1.6
B、1.5
C、2
D、4
2、对系统程序员不透明的是（ ）（单选）
A、Cache 存储器
B、指令缓冲寄存器
C、指令流水线中的流水寄存器
D、虚拟存储器
3、下列存储器中访问速度最慢的是（ ）（单选）
A、Cache
B、STT-RAM
C、DRAM
D、Flash
4、运行一个程序，如果可以使90%的程序并行处理，剩下10%的程序顺序处理。使用无限个处理器的最大加速是（ ）倍 （单选）
A、∞
B、10
C、5.26
D、1.1
5、在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( ) （单选）
A、提高硬件成本
B、提高系统的灵活性
C、提高解题的速度
D、减少所需的存储器容量
6、虚拟机技术利用了（ ）的方法提高并行性和资源利用率 （单选）
A、指令级并行
B、线程级并行
C、资源重复
D、资源共享
7、CISC的特征包括（ ）(单选)
A、精简的指令集
B、更简单的硬件
C、较多的寄存器
D、简洁的软件代码
8、冯?诺依曼结构计算机由（ ）、控制器、存储器、输入设备和输出设备5部分构成.(单选)
A、处理器
B、管理器
C、运算器
D、调度器
9、根据CPU性能公式，CPU的性能取决于三个参数：（ ）、CPI和IC (单选)
A、指令周期
B、时钟周期时间
C、时钟周期数
D、指令周期数
10、流水线技术是（ ）的典型实例 (单选)
A、局部性原理
B、时间重叠
C、资源重复
D、资源共享
11、John L. Hennessy和David A. Patterson在他们的专著中提出系统结构囊括计算机设计的以下方面( ) (多选)
A、指令系统结构
B、计算机组成
C、硬件
D、软件
12、计算机系统架构师的主要任务包括（ ） (多选)
A、分析和评估现有的计算机系统设计方案
B、评估新的设计选择，推动技术的发展
C、理解重要问题，面向重要问题设计系统
D、预测和适应未来的技术，为未来的技术作设计
13、下列技术中，（ ）利用了加快经常性事件原理 (多选)
A、RISC
B、CISC
C、CPU Cache
D、页表缓冲TLB
14、计算机系统中提高并行性的主要途径有（ ）(多选)
A、时间重叠
B、资源重复
C、资源共享
D、局部性原理
15、冯?诺依曼结构的主要特点包括（ ） (多选)
A、计算机以运算器为中心
B、在存储器中，指令和数据同等对待
C、存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的
D、指令可以乱序执行
16、在一台服务器上运行一段I/O密集型基准测试程序，该测试程序共有3,000,000条指令，运行时间为5毫秒，其中CPU时间占20%，I/O时间占80%。为提高性能，将服务器CPU从1.5GHz升级为3GHz，服务器内存和磁盘升级为访问速度更快的内存和固态硬盘，使得I/O访问速度提高至原来的4倍；升级后，该服务器运行同一段基准测试程序的执行时间为 毫秒。
17、某计算机系统中A、B、C三个功能模块的处理时间分别占整个系统运行时间的20%，20%和32%。若将A、B、C三个功能模块的处理速度分别提高到原来的10倍、5倍和2倍，则整个系统的性能会提高到原来的 倍。
18、一台1600MHz计算机执行测试程序，指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下 已知平均CPI等于2，则浮点指令的CPI为
第二章 指令系统
2.1 基本概念与分类随堂测验
1、用某个寄存器中内容作为操作数的寻址方式称为____。
A、立即寻址
B、间接寻址
C、寄存器直接寻址
D、寄存器间接寻址
2、指令系统采用不同寻址方式的目的是_____。
A、实现程序存储与程序控制
B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性
C、可直接访问外存
D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
3、下列关于指令系统说法错误的是_____。
A、指令系统定义了软、硬件交互的机制
B、具有相同指令系统的计算机其程序可相互兼容
C、具有相同指令系统的计算机其硬件结构必然相同
D、指令系统定义了计算机软、硬件界面，与系统软件相关
2.2 指令系统的发展与改进随堂测验
1、以下有关RISC的描述正确的是_____。
A、为了实现兼容，新设计的RISC，是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的。
B、RISC的主要目标是减少程序的指令数，缩短程序执行时间。
C、RISC的主要目标是减少指令系统的指令数，提高指令执行效率。
D、RISC设有乘、除法指令和浮点运算指令。
2、以下关于RISC与CISC的描述错误的是_____。
A、RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂,不易设计，而CISC汇编语言程序编程相对简单。
B、因为RISC指令系统只实现了最常用的简单指令，所以采用RISC指令系统的计算机无法像CISC计算机一样完成复杂的计算任务。
C、CISC指令系统需要较多的寻址模式，而RISC只有少数的寻址模式，因此CPU在计算有效访存地址时，CISC占用的时钟周期较多。
D、RISC对存储器的操作有限制，控制更简单。
3、下列不能反映RISC特征的是___。
A、简单的指令系统
B、指令长度固定不变
C、每条指令平均执行的时钟周期数较小，一般小于2
D、使用微程序控制器
2.3 MIPS指令系统随堂测验
1、下列不属于I类型MIPS指令的是_____。
A、ALU指令
B、立即数指令
C、LOAD指令
D、条件转移指令
2、关于MIPS指令系统说法错误的是____。
A、MIPS属于精简指令系统
B、三种类型的MIPS指令操作码长度各不相同
C、MIPS指令长度固定
D、MIPS指令的寻址方式蕴含在操作码中
3、下列处理器兼容MIPS指令系统的是____。
A、飞腾
B、龙芯
C、申威
D、Intel Xeon
第二章单元测试
1、下列与指令字长无关的是____。
A、操作数的个数
B、操作码的长度
C、操作数的阈值
D、数据总线宽度
2、某机器字长为16位，存储器按字编址，对于双字长指令而言，取得指令后PC的值自动加____。
A、1
B、2
C、3
D、4
3、在一个定长操作码的指令系统中，假设指令字长为16位，操作数地址码为6位，指令包含有零地址、一地址和二地址三种格式。若零地址指令有3种，一地址指令有5种，则二地址指令最多有____种。
A、4
B、7
C、8
D、9
4、在堆栈型指令中，SP的作用是_____。
A、给出栈顶元素的有效地址
B、下一条要执行指令的地址
C、下一条要取的指令地址
D、指示栈底元素的有效地址
5、要从主存单元中取得操作数，可采用____。
A、立即寻址、直接寻址
B、寄存器寻址、寄存器间接寻址
C、直接寻址、寄存器间接寻址
D、立即寻址、寄存器间接寻址
6、关于MIPS指令系统描述正确的是____。
A、属于CISC指令系统
B、操作码长度固定不变
C、操作数个数固定不变
D、寻址方式固定不变
7、采用直接寻址，操作数在_____。
A、硬盘
B、寄存器
C、主存
D、堆栈
8、下列MIPS指令中属于R型指令的是_____。
A、LOAD指令
B、JNE指令
C、ADD指令
D、无条件跳转指令 J
9、设计指令格式时应考虑的因素包括________。
A、操作的类型数量
B、操作数的个数
C、操作数的类型
D、寻址方式
10、以下关于RISC的描述正确的有_______。
A、只选用简单的使用频率高的指令，所以采用RISC的CPU性能较差，不能实现复杂功能
B、指令长度固定，指令格式与寻址方式少
C、指令执行的CPI较小
D、通常采用硬布线逻辑实现以提高指令执行速度
11、以下属于RISC指令系统的有：_______。
A、ARM
B、MIPS
C、X86
D、PowerPC
12、RISC执行程序的速度比CISC要快的原因有_______。
A、RISC指令系统中指令条数少
B、RISC的指令平均执行周期数较少
C、单条指令功能简单，大多采用硬连逻辑实现
D、应用程序在RISC上编译生成的目标程序较短
13、设寄存器R=1000，地址1000处的值为2000，2000处的值为3000，PC的值为4000，用相对寻址方式，-2000（PC）对应的操作数是______。
14、立即寻址方式下获得操作数需要访问主存___次。
15、直接寻址方式下获得操作数需要访问主存___次
16、某台MIPS计算机，程序计数器为PC的值为0xf0003478，无条件相对转移指令“J 10(h)”，则该指令转移的目标地址为0x______。（用十六进制表示）
第三章流水线技术
3.1流水线的基本概念随堂测验
1、流水线的每个子过程不能称为( )?
A、段；
B、级；
C、功能部件；
D、位。
2、关于流水线，以下说法正确的是( )?
A、流水线能够缩短单个任务的执行时间
B、使用流水线技术可能导致单个任务的执行时间变长
C、流水线一定能够减少多个任务的执行总时间
D、现代指令流水线是静态多功能流水线
3、关于流水线分类，以下说法错误的是()?
A、单功能流水线可分为静态与动态流水线
B、流水线可分为单功能与多功能流水线
C、流水线可分为线性与非线性流水线
D、流水线可分为顺序与乱序流水线
3.2流水线的性能指标（1）随堂测验
1、以下哪个指标不是评价流水线性能的常用指标( )?
A、吞吐率
B、加速比
C、功耗
D、效率
2、各流水段的执行时间并不完全相等的流水线中，最大吞吐率受限于( )?
A、排空时间
B、瓶颈段的执行时长
C、建立时间
D、段数
3、关于流水线的瓶颈段，以下说法错误的是( )?
A、瓶颈段是指流水线中执行时间最长的段
B、瓶颈段的执行时长会影响流水线的吞吐率
C、瓶颈段的执行时长会影响流水线的加速比
D、没有技术能够消除流水线中的瓶颈段对性能的影响
3.3流水线的性能指标（2）随堂测验
1、在流水线各段执行时间均等的情况下，我们可以发现，效率实际上等于 与任意一段的执行时间的乘积
A、吞吐率
B、加速比
C、段数
D、瓶颈段的执行时长
2、关于流水线效率，以下说法正确的是
A、对于各段时间均等的流水线，若流水线的最大加速比越大，则流水线的最高效率越高
B、对于各段时间均等的流水线，若流水线的最大吞吐率越大，则流水线的最高效率越高
C、对于各段时间不完全相等的流水线，当单个任务的执行时间一定，且段数一定时，若流水线的瓶颈段执行时间越短，则流水线的最高效率越高
D、其它说法都不对
3、以下哪个原因不会导致静态多功能流水线性能下降？
A、功能切换开销
B、建立时间与排空时间
C、Cache命中
D、指令冲突
3.4单功能非线性流水线的调度随堂测验
1、单功能非线性流水线中，已知任务会在2、7、8三个时钟周期流经某功能段，那么这条流水线的非禁止启动距离可能是以下哪个？
A、1
B、3
C、5
D、6
2、以下关于禁止表与预约表的说法，哪种是错误的？
A、预约表用来描述指令在不同时钟周期对流水线各功能段的使用情况
B、对于一条8段单功能非线性流水线，禁止表的元素个数最多是9
C、所有禁用启动距离构成的集合称为禁止表
D、根据预约表，我们能够推出所有禁用启动距离
3、对于某单功能非线性流水线，假设其存在的调度方案如下，那么那种方案是最优调度方案？
A、（4，3）
B、（3，4）
C、（7）
D、（4，5）
3.5相关随堂测验
1、相关不包括以下哪一种：
A、数据相关
B、输出相关
C、输入相关
D、反相关
2、以下关于数据相关说法错误的是
A、相关一定会转化为冲突
B、相关是程序的属性
C、相关分为数据相关、控制相关与名相关
D、名相关可分为输出相关与反相关
3、以下哪种相关不能通过寄存器换名技术消除？
A、XOR R4, R5, R6 XOR R4, R2, R3
B、XOR R4, R5, R6 XOR R5, R2, R3
C、XOR R5, R2, R3 XOR R4, R5, R6
D、XOR R4, R2, R3 XOR R4, R5, R6
3.6流水线冲突（1）随堂测验
1、以下哪种冲突不属于流水线冲突：
A、结构冲突
B、数据冲突
C、条件冲突
D、控制冲突
2、关于结构冲突，以下哪种说法是错误的？
A、增加资源份数是消除或缓解结构冲突的方法之一
B、功能部件不是完全流水是导致结构冲突的原因之一
C、功能部件流水化是消除或缓解结构冲突的方法之一
D、结构冲突必须消除
3、以下那种说法是错误的？
A、写后读冲突是数据相关造成的
B、输出相关可能造成读后写冲突
C、读后写冲突是由反相关造成的
D、反相关可能造成读后写冲突
3.7流水线冲突（2）随堂测验
1、以下哪种方法不能用于编译器中以缓解控制冲突？
A、忽略分支
B、总是预测分支失败
C、预测分支总是成功
D、延迟分支
2、关于控制冲突，以下哪种说法是错误的？
A、控制冲突是由于分支指令引起的
B、流水线的设计决定了控制冲突的延迟周期数
C、总是预测分支成功能够消除所有控制冲突延迟
D、冻结流水线是解决控制冲突的方法之一
3、以下哪种不是常见的延迟分支方法？
A、从前调度
B、从后调度
C、从目标处调度
D、从其他程序调度
3.8流水线的实现（1）随堂测验
1、经典五段流水线的指令是哪个周期取到指令寄存器中的？
A、EX
B、MEM
C、IF
D、ID
2、理论上，以下哪个选项不会影响分支指令性能？
A、分支成功时，何时算出分支是否成功
B、分支成功时，何时算出分支目标地址
C、分支成功时，目标指令不在指令Cache中
D、分支成功时，分支指令后续指令的处理
3、以下哪种结构能够避免取指与访问操作数之间的访存冲突？
A、冯诺依曼结构
B、哈弗结构
C、分层存储结构
D、多总线结构
3.9流水线的实现（2）随堂测验
1、以下哪种寄存器不是流水线中的常见寄存器？
A、MEM
B、IMM
C、IR
D、PC
2、关于MIPS流水线寄存器的功能描述，以下哪个是错误的？
A、PC寄存器用于存放需要执行的指令的地址
B、Cond寄存器用于存放立即数的符号位
C、IMM寄存器用于存放扩展符号位后的立即数
D、IR寄存器用于存放需要执行的指令
3、以下哪些情况不可能导致Load互锁？
A、当ID/EX中的操作码是Load，且IF/ID中的操作码是寄存器-寄存器型ALU时
B、当ID/EX中的操作码是Load，且IF/ID中的操作码是立即数型Jump时
C、当ID/EX中的操作码是Load，且IF/ID中的操作码是Load时
D、当ID/EX中的操作码是Load，且IF/ID中的操作码是Store时
第三章流水线技术
1、关于流水线分类，以下说法正确的是（）？
A、静态流水线又可分为单功能流水线与多功能流水线
B、动态流水线又可分为单功能流水线与多功能流水线
C、流水线可分为部件级、处理机级与处理机间流水线
D、5段经典MIPS流水线是典型的乱序流水线
2、以下哪个指标是评价流水线性能的常用指标？
A、效率
B、能耗
C、功耗
D、性价比
3、各流水段的执行时间完全相等的流水线中，最大吞吐率受限于（）？
A、排空时间
B、任一功能段的执行时长
C、建立时间
D、段数
4、以下哪个原因不会导致动态多功能流水线性能下降？
A、排空时间
B、建立时间
C、功能切换开销
D、指令冲突
5、对于某单功能非线性流水线，假设其存在的调度方案如下，那么那种方案是最优调度方案？
A、（3，5）
B、（3，6）
C、（8）
D、（4，5）
6、以下关于数据相关说法正确的是：
A、同样的相关在某些流水线中会导致冲突，在另一些流水线种不会导致冲突
B、相关是流水线的一种属性
C、相关一定会转化为冲突
D、相关分为数据相关与控制相关
7、以下哪种相关不会导致数据冲突？
A、数据相关
B、输入相关
C、反相关
D、输出相关
8、以下哪种方法可以用于编译器中以缓解控制冲突（降低控制冲突带来的延迟）？
A、忽略分支
B、冻结分支之后的指令
C、清空分支之后的指令
D、延迟分支
9、经典五段流水线的访存指令是哪个周期访问数据存储器的？
A、IF
B、ID
C、EX
D、MEM
10、以下哪种寄存器是流水线中的常见寄存器？
A、LC
B、RC
C、PC
D、NC
11、关于流水线分类，以下说法正确的是
A、流水线可分为单功能与多功能流水线
B、流水线可分为顺序与乱序流水线
C、流水线可分为线性与非线性流水线
D、多功能流水线可分为静态与动态流水线
12、以下哪些指标是评价流水线性能的常用指标？
A、吞吐率
B、能耗
C、加速比
D、功耗
13、以下哪些是常见的相关类型？
A、数据相关
B、反相关
C、名相关
D、输入相关
14、以下哪些是常见的流水线冲突？
A、IP冲突
B、边界冲突
C、数据冲突
D、控制冲突
15、以下哪些是经典五段MIPS顺序流水线的功能段？
A、PC
B、EX
C、MEM
D、DR
16、 一条各流水段执行时间均等的5段线性流水线，各段的执行时间均为Δt，其连续执行了10个任务，且不考虑数据与控制冲突，则其实际加速比为___________。（精确到小数点后2位）
17、 一条各流水段执行时间不完全相等的5段线性流水线，假设其第1、3、4、5段的执行时间为Δt，第2段的执行时间为2Δt，其连续执行了5个任务，且不考虑数据与控制冲突，则其实际效率为___________。（精确到小数点后2位）
18、 如图所示，一条可执行乘法与加法操作的5段静态多功能流水线，其乘法功能由1、4、5段完成，其加法功能由1、2、3、5段完成。假设每段执行时间均为Δt，且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。那么在执行以下任务时，(a1+b1)*(a2+b2)*(a3+b3)*(a4+b4)，其实际加速比最高为___________。（精确到小数点后2位）
19、 如图所示，一条可执行乘法与加法操作的6段动态多功能流水线，其乘法功能由1、4、5、6段完成，其加法功能由1、2、3、6段完成。假设其第2段执行时间为2Δt，其它各段执行时间均为Δt，流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。那么在执行以下计算任务(a1*b1)+(a2*b2)+(a3*b3)+(a4*b4)时，其实际效率最高为___________。（精确到小数点后2位）
20、 一条5段单功能非线性流水线，其预约表如图所示，假设每段执行时间均为Δt，那么其最高吞吐率为___________/Δt。（精确到小数点后2位）
第四章 指令级并行
4.1指令级并行的概念随堂测验
1、以下哪种冲突不会引起流水线停顿？
A、控制冲突
B、数据冲突
C、域名冲突
D、结构冲突
2、关于流水线的相关与冲突，以下说法正确的是
A、如果某相关在流水线A上导致了冲突，那么其在另一条流水线B上也会导致冲突
B、相关一定会造成冲突
C、相关是程序属性，与流水线结构无关
D、任何程序在流水线上执行都会有冲突发生
3、以下关于指令级并行的说法，哪种是错误的？
A、基于硬件的动态方法是开发指令级并行的重要方法之一
B、实际系统中，基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法不能混用
C、基于软件的静态方法是开发指令级并行的重要方法之一
D、基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法是互为补充的关系
4.2指令的动态调度随堂测验
1、关于指令的执行顺序，以下哪种说法是错误的？
A、严格顺序执行的指令不会导致写后写冲突
B、指令的乱序执行可以消除分支指令带来的延迟
C、指令的乱序执行可以消除写后读冲突带来的延迟
D、指令的乱序执行可能导致写后写冲突
2、关于顺序流水线中的冲突，以下哪种说法是错误的？
A、顺序流水线中不会发生写后写冲突
B、顺序流水线中不会发生写后读冲突
C、顺序流水线中不会发生读后写冲突
D、顺序流水线中会发生控制冲突
3、以下哪种关于寄存器换名技术的说法是错误的？
A、写后写冲突可以通过寄存器换名技术解决
B、读后写冲突可以通过寄存器换名技术解决
C、写后读冲突可以通过寄存器换名技术解决
D、在编译器中，使用寄存器换名技术后，仍然可能存在名相关
4.3动态分支预测技术随堂测验
1、关于分支预测，以下哪种说法是错误的？
A、预测准确性是分支预测有效性的决定因素之一
B、预测正确时，分支开销是分支预测有效性的决定因素之一
C、分支预测不能在运行时开展
D、需要避免错误预测带来的上下文环境改变
2、以下关于分支历史表说法错误的是？
A、分支历史表可以在运行时动态预测分支是否成功
B、使用2位分支历史表的原因是其性能足够好且硬件开销较低
C、分支历史表不能直接降低预测正确时的分支开销
D、在五段经典MIPS流水线中，BHT可以减少分支延迟
3、关于无改进的分支目标缓冲器（BTB）的延迟，以下说法错误的是？
A、当BTB预测分支成功，且分支实际成功时，分支延迟被减到0个时钟周期
B、当BTB预测分支成功，但分支实际失败时，会引入额外的延迟
C、当BTB未能识别分支指令，且分支实际成功时，分支延迟被减到0个时钟周期
D、当BTB未能识别分支指令，且分支实际失败时，无分支开销
4、以下关于分支目标缓冲器的说法，哪种是错误的？
A、加入2位的分支历史表能够提升分支目标缓冲器预测的准确性
B、分支目标缓冲器中需要保存分支成功与分支失败的转移地址
C、额外缓冲分支目标指令是改进分支目标缓冲器的一种方法，其作用是避免分支破坏程序局部性时带来的额外访存开销
D、即使对于五段经典MIPS流水线而言，原始的分支目标缓冲器也可能减少其分支延迟
4.4多指令流出技术随堂测验
1、关于多指令流出技术，以下哪种说法是错误的？
A、超长指令字处理机的指令字长可达一百多位
B、理论上，同一时钟周期内，超标量处理机的指令是同一个时刻流出的
C、理论上，同一时钟周期内，超流水处理机的指令是分时流出的
D、超流水处理机的发展只体现在理论上，而并未应用于实际产品中
2、以下哪种处理机不是多流出的？
A、超标量处理机
B、超流水处理机
C、超频经典五段MIPS处理机
D、超长指令字处理机
4.5指令调度与循环展开随堂测验
1、关于基于软件的静态指令级并行开发方法，以下哪种说法是错误的？
A、循环展开比指令调度的适用范围更广
B、指令调度是一类典型的基于软件的静态指令级并行开发方法
C、循环展开是一类典型的基于软件的静态指令级并行开发方法
D、循环展开可以看作是一类特殊的指令调度方法，一般情况下，其是以更多的程序指令总数为代价，获得更高的指令调度空间，并减少了分支指令数
2、以下关于循环展开，哪种说法是错误的？
A、循环展开的次数较多时，得到的指令调度空间越大
B、循环展开可以消除所有的停顿
C、循环展开时，需要使用更多的寄存器
D、循环展开的次数较少时，得到的指令调度空间越小
3、在多次循环展开的过程中，为了保证程序的正确性，且尽可能减少流水线停顿与无关指令，以下哪个步骤不是必要的？
A、删除多余的测试与分支指令
B、寄存器重命名以减少名相关带来的数据冲突
C、修改控制循环次数的测试与分支指令
D、从循环外调度指令到循环中
第四章 指令级并行单元测试
1、以下关于指令级并行的说法，哪种是正确的？
A、基于硬件的动态指令级并行开发方法在现代处理器中极少使用
B、实际系统中，基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法不能混用
C、基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法是互为补充的关系
D、基于软件的静态指令级并行开发方法在现代处理器中极少使用
2、经典5段MIPS流水线中可能发生以下哪种冲突？
A、写后读冲突
B、写后写冲突
C、读后写冲突
D、读后读冲突
3、寄存器换名技术常用于解决哪类相关引起的冲突？
A、数据相关
B、名相关
C、输入相关
D、控制相关
4、相较于经典5段MIPS流水线，乱序流水线可能会存在哪种新的冲突？
A、写后读冲突
B、读后读冲突
C、取指与访问数据之间的访存冲突
D、写后写冲突
5、以下关于分支历史表说法正确的是？
A、分支历史表能在分支指令的取指阶段预测出该指令是否分支成功
B、在五段经典MIPS流水线中，分支历史表可以减少分支延迟
C、使用2位分支历史表的原因是其性能足够好且硬件开销较低
D、分支历史表利用系统开发者给予的提示预测分支是否成功
6、理想访存延迟情况下，以下关于分支目标缓冲器说法正确的是？
A、与总是预测分支失败相比，在预测正确且分支失败时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
B、在预测正确且分支成功时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
C、在预测错误且分支失败时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
D、在预测错误且分支成功时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
7、以下哪种方法不能够进一步改善基本分支目标缓冲器性能？
A、加入2位的分支历史表
B、额外缓冲分支目标指令
C、保存分支成功与分支失败的转移地址
D、加入3位的分支历史表
8、关于多指令流出技术，以下哪种说法是正确的？
A、理论上，同一时钟周期内，超流水处理机的指令是分时流出的
B、超标量处理机和超流水处理机是完全等价的
C、超长指令字处理机无需编译器配合就能使用
D、理论上，同一时钟周期内，超标量处理机的指令是分时流出的
9、关于指令调度与循环展开，以下哪种说法是正确的？
A、指令调度能够消除所有停顿
B、循环展开能够消除所有停顿
C、循环展开不会引入任何额外开销
D、循环展开是以指令调度为基础的
10、相对于指令调度而言，循环展开一般会引入以下哪种额外缺点？
A、程序包含的指令类型变多
B、程序的指令总数变多
C、程序的执行时间变长
D、程序执行出错
11、以下哪些方法可以直接消除相关影响？
A、保持相关，但避免发生冲突
B、增加处理机频率
C、扩大处理机主存容量
D、通过代码变换，消除相关
12、以下哪些关于寄存器换名技术的说法是正确的？
A、读后写冲突可以通过寄存器换名技术解决
B、程序编译时，多会运用寄存器换名技术
C、写后写冲突可以通过寄存器换名技术解决
D、写后读冲突可以通过寄存器换名技术解决
13、相对于分支历史表，无任何改进的分支目标缓冲器有哪些优点？
A、预测准确度更高
B、在五段经典MIPS流水线中，也可能减小分支开销
C、更早的预测分支是否成功
D、占用空间更低
14、以下哪些处理机是多流出的？
A、超流水处理机
B、超标量处理机
C、超长指令字处理机
D、经典五段MIPS处理机
15、相比于单纯的指令调度，循环展开的额外优缺点有哪些？
A、程序包含的指令总数增加
B、程序可能会使用到更多的寄存器
C、程序中的指令有了更大的调度空间
D、程序中的分支指令数会减少
16、假设分支目标缓冲的命中率为95%，程序中无条件转移指令的比例为5%，没有无条件转移指令的程序的CPI值为1。假设分支目标缓冲中包含分支目标指令，允许无条件转移指令进入分支目标缓冲，则程序的CPI值为 。假设原来的CPI=1.2。（精确到小数点后2位）
17、假设有一条长流水线，仅仅对条件转移指令使用分支目标缓冲。假设分支预测错误的开销为4个时钟周期，缓冲不命中的开销为3个时钟周期。假设命中率为95%，预测精度为95%，分支频率为10%，没有分支的基本CPI为1。程序执行的CPI为 。（精确到小数点后2位）
18、设指令流水线由取指令、分析指令和执行指令3个部件构成,每个部件△t，连续20条指令，ILP为4的超标量流水线相对标量流水处理机（普通三段流水线）的加速比为 。（精确到小数点后2位）
19、 5段浮点运算流水线的延迟如表所示。则以下指令在采用指令调度后相对于采用指令调度前最多能减少 个空转的时钟周期。 L.D F0, 0(R1) SUB.D F4, F0, F2 S.D F4, 0(R1) ADD.D F8, F0, F2 ADD.D F12, F0, F2
20、 5段浮点运算流水线的延迟如表所示。以下指令通过循环展开3次得到4个循环体，展开后的指令序列通过指令调度，最快能在 个时钟周期内全部流入流水线。 Loop： L.D F0, 0(R1) 1 DADDIU R1, R1, #-8 2 ADD.D F4, F0, F2 3 (空转) 4 BNE R1, R2, Loop 5 S.D F4, 8(R1) 6
第五章 存储系统
5.1 存储系统的基本知识随堂测验
1、目前存储系统中的主要矛盾是（ ）。
A、处理器与存储器的价格存在差异
B、处理器与存储器的速度存在差异
C、处理器与存储器的容量存在差异
D、处理器与存储器的功耗存在差异
2、下面哪个不是存储需求的主要指标（ ）
A、大容量
B、高速度
C、低价格
D、低能耗
3、存储的本质是（ ）
A、信息跨域空间的传递
B、信息跨域时间的传递
C、信息跨越介质的传递
D、信息跨越网络的传递
5.2 存储系统性能量化分析随堂测验
1、假设在一个多级存储系统M1、M2, … Mn 中，存储容量分别是S1、S2、…、 Sn，访问时间分别是T1、T2、…、 Tn。平均每位价格分别是C1、C2、…、 Cn。下面说法错误的是（ ）。
A、S1 < S2 < ... < Sn
B、T1 < T2 < ... < Tn
C、C1 < C2 < ... < Cn
D、C1 >C2 > ... >Cn
2、在一个多级存储系统M1、M2, … Mn 中。下面关于存储系统期望达到的目标说法错误的是（ ）。
A、整个存储系统的容量应该接近于Mn的容量;
B、整个存储系统的访问时间应该接近于Mn的访问时间；
C、整个存储系统的平均每位价格应该接近于Mn的平均每位价格;
D、整个存储系统的访问时间应该接近于M1的访问时间;
3、假设在一个两级存储系统中， M1的访问时间为T1，命中率为H； M2的访问时间为T2，从M2传送一个信息块到M1所需的时间为TB。则整个存储系统的平均访问时间是（ ）。
A、T1
B、T2
C、T1 * H + (1-H) * T2
D、T1 + (1-H) * (T2+TB)
5.3 Cache基本知识随堂测验
1、在“主存-cache”存储体系中，下列说法正确的是（ ）
A、除了cache容量和块的大小，地址相联方式和替换策略也会影响cache的命中率；
B、在速度要求较高的场合采用直接映像，在速度要求较低的场合采用组相联或全相联；
C、cache设计的主要目标是在不考虑成本的情况下达到最高的命中率，使存储系统具有最短的平均访问时间；
D、cache的性能只与命中率有关；
2、采用指令cache与数据cache分离的主要目的是（ ）
A、降低Cache的缺失损失。
B、提高Cache的命中率。
C、降低CPU平均访存时间。
D、减少指令流水线中Cache的访问冲突。
3、假设在某个计算机系统中，Cache容量为128K字节，数据块大小是16个字节，以主存块地址的低m位去选择Cache块，那么地址映像方式可能是以下哪种( )
A、直接映像，m=12
B、四路组相联映像，m=12
C、二路组相联映像，m=12
D、二路组相联映像，m=13
5.4 映象规则及其变换随堂测验
1、下列关于Cache的映像规则说法正确的是（ ）。
A、采用全相联映像方式，主存中任意一个块都可以映射到Cache中任意一个块；
B、采用直接相联映像方式，主存的一个字块仅仅能映像到Cache的一个准确确定的字块中,主存的字块仅仅能够和固定的Cache字块相应，方式直接，利用率高；
C、组相联映像是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案，组间全相联，组内直接映像；
D、三种映像规则可以简单理解为是对取模运算和取商运算的组合；
2、某存储系统中，主存容量是Cache容量的4096倍，Cache被分为64个块。当主存地址和Cache地址采用直接映射的方式时， 地址映射表的大小应为（ ）。（假设不考虑一致性维护和替换算法位）
A、6*4097 bit；
B、64*12 bit；
C、6*4096 bit；
D、64*13 bit；
3、下列关于Cache的映像规则中，哪种映像规则的Cache利用率最高（ ）。
A、全相联；
B、组相联；
C、直接映射；
D、段相联；
5.5降低Cache不命中率随堂测验
1、程序执行时所需的块不能全部调入Cache，当某些块被替换后，如果又被重新访问，就会发生 不命中。
A、冲突；
B、容量；
C、强制性；
D、碰撞；
2、增加Cache块大小能够减少 不命中，但是可能增加 不命中。
A、容量， 冲突；
B、强制性， 容量；
C、强制性， 冲突；
D、冲突， 容量；
3、按照预取数据所放的位置，可把编译器控制的预取分为 和 。
A、故障性预取， 非故障性预取；
B、硬件预取， Cache预取；
C、指令预取， 数据预取；
D、寄存器预取， Cache预取；
5.6 减少Cache不命中开销随堂测验
1、以下哪个不是通过减少cache不命中开销的方式来改进cache性能的方法。
A、伪相联cache；
B、写缓冲合并；
C、请求字处理技术；
D、让读不命中优先于写；
2、考虑某两级cache，第一级为L1，第二级为L2，两级cache的全局不命中率分别是4%和2%，假设L2的命中时间是10个时钟周期，L2的不命中开销是100时钟周期，L1的命中时间是1个时钟周期，平均每条指令访存1.5次。问：每条指令的平均停顿时间是多少个时钟周期？
A、2.4；
B、3.4；
C、3.6；
D、5.1；
3、下列对二级cache的描述错误的是（ ）。
A、第一级cache的速度会影响CPU的时钟频率。
B、第二级cache的速度只影响第一级的不命中开销。
C、第一级cache的速度通常比第二级cache的速度快。
D、第二级cache的速度通常比访问内存的速度慢。
5.7 减少Cache命中时间随堂测验
1、以下关于Cache优化技术的叙述中，不能够减少命中时间的是（ ）。
A、小而简单的Cache；
B、流水化Cache访问；
C、两级Cache；
D、虚拟Cache；
2、以下有关虚拟Cache技术的叙述中，错误的一项是（ ）。
A、虚拟Cache的优点是在命中时不需要地址转换，因而省去了地址转换的时间。
B、为了解决虚拟Cache清空问题，在地址标识中增加PID字段。
C、虚拟Cache可能会导致同一个数据在虚拟Cache中存在两个副本。
D、对于虚拟Cache，不需要考虑将虚拟地址像为物理地址。
3、某虚拟Cache采用虚拟索引-物理标识方法，其主存页面大小为4KB，那么如果采用16路组相联映像，用虚拟索引最多可以对多大的Cache进行寻址（ ）。
A、4KB；
B、16KB；
C、64KB；
D、128KB；
5.8 并行主存系统随堂测验
1、设主存每个分体的存储周期为2us，存储字长为4B，采用m个分体低位交叉编址。由于各种原因，主存实际带宽只能达到最大带宽的0.6倍，现要求主存实际带宽为4MB/s，主存分体数应取（ ）。
A、1；
B、2；
C、3；
D、4；
2、并行主存系统不包括（ ）。
A、单体单字存储器；
B、多体高位交叉存储器；
C、多体单字存储器；
D、多体低位交叉存储器；
3、一般情况下，下面哪种并行主存系统的访存效率最高（ ）。
A、单体单字存储器；
B、多体高位交叉存储器；
C、单体多字存储器；
D、多体低位交叉存储器；
5.9 虚拟存储器随堂测验
1、TLB是Translation Lookaside Buffer的缩写，也常被称为 。虚地址与TLB中项的映射方式有三种：直接映射方式、 方式、组相联方式。
A、Cache，全相联；
B、快表，全相联；
C、Cache，间接映射；
D、快表，间接映射；
2、以下不属于虚拟存储器特点的是：
A、多个进程可以共享主存空间；
B、编程人员不必做存储管理工作；
C、采用动态再定位，简化了程序的装入；
D、对于应用程序员来说是不透明的；
3、设主存容量为128MB，外存容量为10GB，计算机系统的地址寄存器有32位，那么虚拟存储器的最大容量是（ ）。
A、128MB；
B、10GB；
C、128MB+10GB；
D、4GB；
第五章单元测验
1、假设在一个两级存储系统中， M1的访问时间为T1，不命中率为F； M1的不命中开销为Tm，M2的访问时间为T2。则整个存储系统的平均访问时间是（ ）。
A、T1;
B、T2;
C、T1 * （1-F） + F * T2;
D、T1 + F * Tm;
2、下列关于Cache的映像规则中，哪种映像规则的Cache的硬件实现最简单（ ）。
A、全相联；
B、组相联；
C、直接映射；
D、段相联；
3、组相联Cache中，若太多的块映象到同一组中，则会出现该组中的某个块被别的块替换，然后又被重新访问的情况，这种情况属于 不命中。
A、冲突；
B、容量；
C、强制性；
D、相联；
4、增加Cache块大小能够减少 不命中。
A、容量；
B、相联；
C、强制性；
D、冲突；
5、考虑某两级cache，第一级为L1，第二级为L2，两级cache的全局不命中率分别是5%和1%，假设L2的命中时间是10个时钟周期，L2的不命中开销是100时钟周期，L1的命中时间是1个时钟周期，平均每条指令访存1.6次。问：每条指令的平均停顿时间是多少个时钟周期？（ ）
A、1.6
B、2.4
C、3.4
D、3.6
6、设主存每个分体的存储周期为2us，存储字长为4B，采用m个分体低位交叉编址。由于各种原因，主存实际带宽只能达到最大带宽的0.6倍，现要求主存实际带宽为6MB/s，主存分体数最少应取（）。
A、3
B、4
C、5
D、6
7、虚地址与TLB中项的映射方式有三种：直接映射方式、全相联方式、 联方式。
A、段相联；
B、组相联；
C、间接映射；
D、页映射；
8、以下关于Cache优化技术的叙述中，能够减少命中时间的是（ ）。
A、小而简单的Cache；
B、提高Cache相联度；
C、两级Cache；
D、大容量Cache；
9、下列关于Cache的映像规则说法正确的是（ ）。
A、采用全相联映像方式，主存中任意一个块都可以映射到Cache中任意一个块；
B、采用直接映射映像方式，主存的一个字块仅能映像到Cache的一个确定的字块中,Cache利用率高；
C、组相联映像是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案，组间全相联，组内直接映像；
D、三种映像规则可以简单理解为是对取模运算和取商运算的组合；
10、在一个多级存储系统M1、M2, … Mn 中。下面关于存储系统期望达到的目标说法正确的是（ ）。
A、整个存储系统的容量应该接近于M1的容量;
B、整个存储系统的访问时间应该接近于Mn的访问时间；
C、整个存储系统的平均每位价格应该接近于Mn的平均每位价格;
D、整个存储系统的访问时间应该接近于M2的访问时间;
11、Cache技术基于的原理是（ ）。
A、程序执行的局部性原理；
B、加快经常性事件原理；
C、程序执行的随机性原理；
D、都不是；
12、下列对二级cache的描述正确的是（ ）。
A、第一级cache的速度会影响CPU的时钟频率。
B、第二级cache的速度只影响第一级的不命中开销。
C、第一级cache的速度通常比第二级cache的速度快。
D、第二级cache的速度通常比访问内存的速度慢。
13、主存的主要访问性能指标：（ ）
A、延迟
B、带宽
C、价格
D、容量
14、并行主存系统包括（ ）
A、单体单字存储器
B、多体交叉存储器
C、单体多字存储器
D、单体相联存储器
15、以下哪些是通过减少cache不命中开销的方式来改进cache性能的方法？
A、伪相联cache；
B、写缓冲合并；
C、请求字处理技术；
D、让读不命中优先于写；
16、假设在某个计算机系统中，Cache容量为64K字节，数据块大小是32个字节，采用直接映象方式，那么以主存块地址的低 位去选择Cache块。
17、某存储系统中，主存容量是Cache容量的4096倍，Cache被分为64个块。当主存地址和Cache地址采用直接映射的方式时， 地址映射表中tag的长度应为 位。
18、考虑某两级cache，第一级为L1，第二级为L2，两级cache的全局不命中率分别是5%和2%，假设L2的命中时间是10个时钟周期，L2的不命中开销是200时钟周期，L1的命中时间是1个时钟周期，平均每条指令访存1.4次。问：每条指令的平均停顿时间是 个时钟周期？
19、某虚拟Cache采用虚拟索引-物理标识方法，其主存页面大小为4KB，那么如果采用4路组相联映像，用虚拟索引最多可以对 KB的Cache进行寻址。
20、设主存容量为256MB，外存容量为100GB，计算机系统的地址寄存器有34位，那么虚拟存储器的最大容量是 GB。
第六章 I/O系统
6.1 I/O系统基本概念及分类随堂测验
1、下列不属于I/O系统的是____。
A、显卡缓存
B、CPU Cache
C、USB接口
D、触摸屏
2、在I/O系统通用模型中，以下不属于缓冲器的功能的是_____。
A、暂存输出数据
B、缓存输入数据
C、控制I/O设备
D、减少CPU与外设因速度差造成的等待时间
6.2 I/O系统评价随堂测验
1、关于I/O吞吐率与响应时间之间的关系正确的描述是____。
A、吞吐率反映单位时间内完成的I/O数量，响应时间则反映了完成一次I/O所花费的时间。
B、吞吐率越高则平均响应时间越长。
C、吞吐率高的系统响应时间就一定越短。
D、采用多线程技术既可提高吞吐率，也一定可以降低系统响应时间。
2、下列措施中不一定能提高系统可靠性的是____。
A、系统设计中避免单一故障点
B、采用并联系统
C、增加设备数量
D、采用纠错机制，当出现错误时进行自动恢复
3、某计算机系统的可用性达5个9（即99.999%），则表明____。
A、系统宕机不可恢复的概率不超过0.001%
B、系统宕机后可恢复的概率达到99.999%
C、系统平均年宕机时间不超过5.25分钟
D、系统平均修复时间为5.25分钟
6.3 I/O系统设计实例：RAID随堂测验
1、采用下面_____级别，在写数据计算校验时，不需要读取旧数据？
A、RAID3
B、RAID4
C、RAID5
D、RAID6
2、在一个磁盘阵列系统中，有6个硬盘，请问配置____级别，系统可以容任意2盘失效而不丢失数据？
A、RAID0
B、RAID1
C、RAID5
D、RAID6
3、在一个磁盘阵列系统中，有6个硬盘，请问配置_____级别，该系统的IO性能最好？
A、RAID0
B、RAID1
C、RAID5
D、RAID6
6.4 例题选讲随堂测验
1、假定一个磁盘阵列RAID0，它的组成部件及MTTF如下：包含4个磁盘，每个磁盘的MTTF为800000小时；一个磁盘阵列控制器，其MTTF为400000小时；一个电源，其MTTF为400000小时；一个风扇，其MTTF为200000小时；一个网卡，其MTTF为200000小时。假定每个部件的生存周期服从指数分布，同时假定各个部件的故障是互相独立的，则这个系统的MTTF为_____
A、50000 小时
B、60000小时
C、70000小时
D、100000小时
2、假设每个磁盘的可靠度为90%，则由8个盘组成的RAID 10系统的可靠度为____
A、96.06%
B、99.99%
C、65.61%
D、88.17%
3、假设每个磁盘的可靠度为90%，则由8个盘组成的RAID 01系统的可靠度为_____
A、96.06%
B、99.99%
C、65.61%
D、88.17%
I/O系统单元测验
1、在I/O传输过程中，数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是____。
A、中断输入输出方式
B、程序控制输入输出方式
C、直接存储器访问方式
D、端口输入方式
2、采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个____的时间。
A、指令周期
B、机器周期
C、存储周期
D、CPU周期
3、下列措施中能提高系统可靠性的是____。
A、采用串联系统
B、采用并联系统
C、增加设备数量
D、提高设备的性能
4、关于RAID，下列表述正确的是____。
A、因为RAID 0级不具备容错能力，所以它是最不实用的RAID级别
B、RAID 4级与RAID 5级都只能容单盘故障，所以它们之间没有区别
C、在RAID 1级阵列中，可以容许一半数量的任意磁盘故障
D、RAID 2级没有被工业界接受
5、关于RAID 10级，下列说法正确的是____。
A、对一组磁盘先组成两组RAID 0，然后再由它们构成镜像
B、先构成若干RAID 1，然后再由它们构成RAID 0
C、RAID 10的可靠性小于RAID 5
D、RAID 10 与RAID 1一样会损失一半的存储容量
6、根据可用性计算公式，下列可提高系统可用性的措施有_____。
A、采用高可靠系统，使MTTF增大
B、预测故障，提前更换即将故障设备，避免故障发生
C、自动发现并修复故障，降低平均修复时间
D、采用新技术加快故障修复速度
7、实现盘阵列的方式主要有______。
A、软件方式
B、阵列卡方式
C、子系统方式
D、专用存储服务器
8、RAID 5级与RAID 3级相比，主要差别有_____。
A、容错能力不同，RAID 5级容错能力更强
B、数据交叉存放的粒度不同，RAID 3级采用细粒度交叉存储
C、校验数据信息存放位置不同，RAID 3级采用独立的校验数据存储盘
D、因容错所牺牲的存储空间不同，RAID5牺牲的存储空间更多
9、某网络存储系统由1个元数据服务器（MDS）、2个数据存储节点（DS）、1套网络系统（NET）构成，所有文件重复的存储在2个数据存储节点上。假设MDS的可靠度为0.9，单个DS的可靠度为0.9，NET的可靠度亦为0.9，则该网络存储系统的可靠度为_____。（保留小数点后3位）
10、由容量均为2TB的10块磁盘，若配置为RAID 0级，则有效容量为______TB。
11、由容量均为3TB的10块磁盘，若配置为RAID 1级，则有效容量为______TB。
12、由容量均为2TB的10块磁盘，若配置为RAID 5级且有1个热备份盘，则有效容量为______TB。
13、由容量均为3TB的10块磁盘，若配置为RAID 6级且有1个热备份盘，则有效容量为______TB。
14、由容量均为2TB的10块磁盘，若配置为RAID 10级，则有效容量为______TB。
第七章 互连网络
7.1.1 互连网络概念随堂测验
1、关于互连网络以下说法正确的是：
A、互连网络是只针对芯片内部功能模块之间、CPU内多核间、CPU之间、CPU和内存之间、内存和内存之间实现数据高速交换的。
B、对于用户来说，采用高速网络互连的MIMD并行处理方案其性能一定会优于单机处理系统。
C、互连网络的主要设计目标是在最少传输延迟时间、成本，能耗等约束下，支持尽可能多的数据传输模式。
D、提高网络传输速度的主要措施包括改进网络物理器件性能、采用多单元并行传输方式。
2、互连网络研究范畴包含以下哪些？
A、片上网络
B、系统网络
C、局域网
D、广域网
3、关于互连网络以下说法正确的是：
A、互连网络是SIMD计算机和MIMD计算机的关键组成部分。
B、对于采用相同互连网络结构的并行计算系统，改进网络物理器件性能是提升系统性能唯一途径。
C、为了实现不同结点间的信息交换、传递和共享，互连网络需要支持置换、广播和选播功能。
D、互连网络与处理单元的连接模式有：处理单元和处理单元的连接，处理单元和存储单元的连接。
7.1.2 互连网络的参数和指标随堂测验
1、关于互连网络结构，以下说法是合理的：
A、网络规模反映了互连网络连接能力
学习通计算机系统结构
计算机系统结构是计算机学科中的重要内容，它是指计算机硬件和软件之间的协调关系，包括计算机体系结构、存储系统、输入输出系统以及操作系统等方面，是计算机学习的基础。
计算机体系结构
计算机体系结构是计算机硬件系统的基本组成和实现方式。计算机体系结构主要由五个方面组成：
- 指令集架构(ISA)：计算机体系结构中最为基础的部分，是指计算机硬件所支持的指令集合，不同的ISA会有不同的指令集，例如x86、ARM等。
- 处理器的组织结构：处理器是计算机体系结构中最为核心的部分，负责执行指令集中的指令。处理器的组织结构包括寄存器、ALU、时钟等。
- 存储系统：计算机的存储系统包括内存、硬盘、光盘等，用于存储数据和指令。
- 总线结构：总线是计算机体系结构中不可或缺的部分，它是连接处理器、内存和输入输出设备的物理通路。
- 输入输出系统：计算机的输入输出系统包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于与计算机进行交互。
存储系统
存储系统是计算机内部数据传输的中转站。计算机的存储系统主要分为两大类：主存储器和辅助存储器。
主存储器
主存储器是计算机的工作区域，它通过内存地址来寻址。主存储器的种类有很多，其中最常见的是动态随机存储器(DRAM)和静态随机存储器(SRAM)。
辅助存储器
辅助存储器作为主存储器的补充，主要用于长期存储数据和程序。辅助存储器的种类有很多，其中最常见的是硬盘、光盘和闪存。
输入输出系统
输入输出系统是计算机与外部世界进行信息交互的方式。计算机的输入输出系统包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
输入设备
输入设备是计算机接收外部信息的设备。最常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、数字相机等。
输出设备
输出设备是计算机向外部输出信息的设备。最常见的输出设备包括显示器、打印机、音箱等。
操作系统
操作系统是计算机最基本的软件系统，它负责管理计算机的资源、调度应用程序并控制计算机的运行状态。
操作系统的特点
- 并发性：操作系统可以同时处理多个任务。
- 共享性：操作系统可以协调多个进程或线程共享系统资源。
- 虚拟性：操作系统可以通过虚拟技术将一个物理资源划分成多个虚拟资源，从而提高资源利用率。
- 异步性：操作系统的计算过程是不可预测的，因此需要有一定的调度算法。
操作系统的功能
- 进程管理：操作系统负责进程的创建、调度和撤销。
- 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存分配、释放和调度。
- 文件管理：操作系统负责管理计算机的文件系统，包括文件的创建、删除、读写和保护等。
- 设备管理：操作系统负责管理计算机的硬件设备，包括设备的驱动和控制等。
- 用户接口：操作系统提供用户接口，方便用户与计算机进行交互。
总结
学习通计算机系统结构是计算机学习的基础，它包括计算机体系结构、存储系统、输入输出系统以及操作系统等方面。在学习过程中需要重点掌握计算机的组成部分、存储系统的种类、输入输出设备的作用和操作系统的特点和功能。
学习通计算机系统结构
计算机系统结构是计算机学科中的重要内容，它是指计算机硬件和软件之间的协调关系，包括计算机体系结构、存储系统、输入输出系统以及操作系统等方面，是计算机学习的基础。
计算机体系结构
计算机体系结构是计算机硬件系统的基本组成和实现方式。计算机体系结构主要由五个方面组成：
- 指令集架构(ISA)：计算机体系结构中最为基础的部分，是指计算机硬件所支持的指令集合，不同的ISA会有不同的指令集，例如x86、ARM等。
- 处理器的组织结构：处理器是计算机体系结构中最为核心的部分，负责执行指令集中的指令。处理器的组织结构包括寄存器、ALU、时钟等。
- 存储系统：计算机的存储系统包括内存、硬盘、光盘等，用于存储数据和指令。
- 总线结构：总线是计算机体系结构中不可或缺的部分，它是连接处理器、内存和输入输出设备的物理通路。
- 输入输出系统：计算机的输入输出系统包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于与计算机进行交互。
存储系统
存储系统是计算机内部数据传输的中转站。计算机的存储系统主要分为两大类：主存储器和辅助存储器。
主存储器
主存储器是计算机的工作区域，它通过内存地址来寻址。主存储器的种类有很多，其中最常见的是动态随机存储器(DRAM)和静态随机存储器(SRAM)。
辅助存储器
辅助存储器作为主存储器的补充，主要用于长期存储数据和程序。辅助存储器的种类有很多，其中最常见的是硬盘、光盘和闪存。
输入输出系统
输入输出系统是计算机与外部世界进行信息交互的方式。计算机的输入输出系统包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
输入设备
输入设备是计算机接收外部信息的设备。最常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、数字相机等。
输出设备
输出设备是计算机向外部输出信息的设备。最常见的输出设备包括显示器、打印机、音箱等。
操作系统
操作系统是计算机最基本的软件系统，它负责管理计算机的资源、调度应用程序并控制计算机的运行状态。
操作系统的特点
- 并发性：操作系统可以同时处理多个任务。
- 共享性：操作系统可以协调多个进程或线程共享系统资源。
- 虚拟性：操作系统可以通过虚拟技术将一个物理资源划分成多个虚拟资源，从而提高资源利用率。
- 异步性：操作系统的计算过程是不可预测的，因此需要有一定的调度算法。
操作系统的功能
- 进程管理：操作系统负责进程的创建、调度和撤销。
- 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存分配、释放和调度。
- 文件管理：操作系统负责管理计算机的文件系统，包括文件的创建、删除、读写和保护等。
- 设备管理：操作系统负责管理计算机的硬件设备，包括设备的驱动和控制等。
- 用户接口：操作系统提供用户接口，方便用户与计算机进行交互。
总结
学习通计算机系统结构是计算机学习的基础，它包括计算机体系结构、存储系统、输入输出系统以及操作系统等方面。在学习过程中需要重点掌握计算机的组成部分、存储系统的种类、输入输出设备的作用和操作系统的特点和功能。
