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第一章 计算机系统结构的基本概念 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
答案: 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
答案: 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
答案: 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
答案: 10
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
答案: 提高系统的灵活性
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
答案: 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
答案: 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
答案: 运算器
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
答案: 时钟周期时间
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
答案: 时间重叠
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
答案: 指令系统结构;
计算机组成;
硬件
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
答案: 分析和评估现有的计算机系统设计方案;
评估新的设计选择，推动技术的发展;
理解重要问题，面向重要问题设计系统;
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
答案: RISC;
CISC;
CPU Cache;
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
答案: 时间重叠;
资源重复;
资源共享
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
答案: 计算机以运算器为中心;
在存储器中，指令和数据同等对待;
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
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。
答案: (以下答案任选其一都对)1.5;
1.50
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。
答案: (以下答案任选其一都对)2;
2.0;
2.00
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
答案: (以下答案任选其一都对)4;
4.0;
4.00
第二章 指令系统 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
答案: 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
答案: 2
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
答案: 8
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
答案: 给出栈顶元素的有效地址
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
答案: 直接寻址、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
答案: 操作码长度固定不变
7、 采用直接寻址，操作数在_____。
A:硬盘
B:寄存器
C:主存
D:堆栈
答案: 主存
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
答案: ADD指令
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
答案: 操作的类型数量;
操作数的个数;
操作数的类型;
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
答案: 指令长度固定，指令格式与寻址方式少;
指令执行的CPI较小;
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
答案: ARM ;
MIPS;
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
答案: RISC的指令平均执行周期数较少;
单条指令功能简单，大多采用硬连逻辑实现
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______。
答案: 3000
14、 立即寻址方式下获得操作数需要访问主存___次。
答案: 0
15、 直接寻址方式下获得操作数需要访问主存___次
答案: 1
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）
答案: (以下答案任选其一都对)f0000040;
F0000040
第三章流水线技术 第三章流水线技术测试
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
答案: 流水线可分为部件级、处理机级与处理机间流水线
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
答案: 效率
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
答案: 任一功能段的执行时长
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
答案: 功能切换开销
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）
答案: （3，5）
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
答案: 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
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
答案: 输入相关
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
答案: 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
答案: 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
答案: PC
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
答案: 流水线可分为单功能与多功能流水线;
流水线可分为顺序与乱序流水线;
流水线可分为线性与非线性流水线;
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
答案: 吞吐率;
加速比
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
答案: 数据相关;
反相关;
名相关
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
答案: 数据冲突;
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
答案: EX;
MEM
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）
答案: 3.57
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）
答案: 0.43
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）
答案: 1.79
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(a1b1) (a2b2) (a3b3) (a4b4)时，其实际效率最高为_____。（精确到小数点后2位）
答案: 0.30
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）
答案: 0.29
第四章 指令级并行 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
答案: 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
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
答案: 写后读冲突
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
答案: 名相关
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
答案: 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
答案: 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
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
答案: 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
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
答案: 保存分支成功与分支失败的转移地址
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
答案: 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
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
答案: 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
答案: 程序的指令总数变多
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
答案: 保持相关，但避免发生冲突;
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
答案: 读后写冲突可以通过寄存器换名技术解决;
程序编译时，多会运用寄存器换名技术;
写后写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
答案: 在五段经典MIPS流水线中，也可能减小分支开销;
更早的预测分支是否成功
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
答案: 超流水处理机;
超标量处理机;
超长指令字处理机
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
答案: 程序包含的指令总数增加;
程序可能会使用到更多的寄存器;
程序中的指令有了更大的调度空间;
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）
答案: 1.01
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）
答案: 1.03
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）
答案: 3.14
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, F2S.D F4, 0(R1)ADD.D F8, F0, F2ADD.D F12, F0, F2
答案: 2
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
答案: 14
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