(完整版)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考試題目及參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述，正確的是（）A.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)硬件的組成B.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)C.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)以及各層次之間的界面和功能分配D.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)答案：C解析：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、各層次之間的界面以及功能分配等，它不僅僅涉及硬件組成、軟件設(shè)計(jì)或指令系統(tǒng)，A、B、D選項(xiàng)表述均不全面，所以選C。2.馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)不包括（）A.采用存儲(chǔ)程序方式B.指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲(chǔ)器C.計(jì)算機(jī)以控制器為中心D.指令按地址訪問(wèn)并順序執(zhí)行答案：C解析：馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)以運(yùn)算器為中心，而不是控制器，A、B、D都是馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)，所以選C。3.以下哪種數(shù)據(jù)表示方式用于表示浮點(diǎn)數(shù)（）A.原碼B.補(bǔ)碼C.反碼D.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)答案：D解析：IEEE754標(biāo)準(zhǔn)是專門(mén)用于表示浮點(diǎn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，原碼、補(bǔ)碼、反碼主要用于整數(shù)的表示，所以選D。4.指令流水線中，哪個(gè)階段主要負(fù)責(zé)對(duì)指令進(jìn)行譯碼（）A.取指階段B.譯碼階段C.執(zhí)行階段D.寫(xiě)回階段答案：B解析：從階段名稱就可以看出，譯碼階段的主要任務(wù)就是對(duì)指令進(jìn)行譯碼，所以選B。5.多處理機(jī)系統(tǒng)中，下列哪種通信方式的通信速度最快（）A.共享存儲(chǔ)器通信B.消息傳遞通信C.總線通信D.環(huán)形通信答案：A解析：共享存儲(chǔ)器通信方式中，多個(gè)處理機(jī)可以直接訪問(wèn)共享存儲(chǔ)器，通信速度快；消息傳遞通信需要通過(guò)消息的發(fā)送和接收，存在一定的延遲；總線通信和環(huán)形通信在通信帶寬和速度上相對(duì)共享存儲(chǔ)器通信有一定局限，所以選A。6.下列哪種并行性屬于時(shí)間并行（）A.多道程序設(shè)計(jì)B.流水線技術(shù)C.多處理機(jī)系統(tǒng)D.陣列處理機(jī)答案：B解析：流水線技術(shù)是將一個(gè)任務(wù)分解為多個(gè)子任務(wù)，在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)執(zhí)行，屬于時(shí)間并行；多道程序設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)資源利用率的一種方式，不屬于并行性的范疇；多處理機(jī)系統(tǒng)和陣列處理機(jī)主要體現(xiàn)的是空間并行，所以選B。7.為了提高Cache的命中率，采用組相聯(lián)映射比直接映射有更好的效果，主要原因是（）A.組相聯(lián)映射的地址變換更簡(jiǎn)單B.組相聯(lián)映射的塊沖突概率更低C.組相聯(lián)映射的Cache容量更大D.組相聯(lián)映射的訪問(wèn)速度更快答案：B解析：直接映射方式下，一個(gè)主存塊只能映射到Cache的一個(gè)特定位置，容易發(fā)生塊沖突；組相聯(lián)映射將Cache分成多個(gè)組，主存塊可以映射到組內(nèi)的任意一塊，降低了塊沖突的概率，從而提高了命中率，所以選B。8.虛擬存儲(chǔ)器的作用是（）A.提高主存的訪問(wèn)速度B.擴(kuò)大主存的存儲(chǔ)空間C.提高Cache的命中率D.降低系統(tǒng)的成本答案：B解析：虛擬存儲(chǔ)器通過(guò)將主存和輔存結(jié)合起來(lái)，為用戶提供了一個(gè)比實(shí)際主存大得多的存儲(chǔ)空間，主要作用是擴(kuò)大主存的存儲(chǔ)空間，而不是提高主存訪問(wèn)速度、提高Cache命中率或降低系統(tǒng)成本，所以選B。9.下列關(guān)于超標(biāo)量處理機(jī)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.超標(biāo)量處理機(jī)可以同時(shí)發(fā)射多條指令B.超標(biāo)量處理機(jī)需要復(fù)雜的指令調(diào)度硬件C.超標(biāo)量處理機(jī)的指令執(zhí)行順序是固定的D.超標(biāo)量處理機(jī)可以提高指令的執(zhí)行效率答案：C解析：超標(biāo)量處理機(jī)可以同時(shí)發(fā)射多條指令，為了實(shí)現(xiàn)這一功能，需要復(fù)雜的指令調(diào)度硬件；它可以通過(guò)同時(shí)執(zhí)行多條指令來(lái)提高指令的執(zhí)行效率；而且超標(biāo)量處理機(jī)的指令執(zhí)行順序不是固定的，會(huì)根據(jù)指令的依賴關(guān)系和資源情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，所以選C。10.在向量處理機(jī)中，向量長(zhǎng)度寄存器的作用是（）A.存儲(chǔ)向量的起始地址B.存儲(chǔ)向量的長(zhǎng)度C.存儲(chǔ)向量的元素值D.控制向量的運(yùn)算順序答案：B解析：向量長(zhǎng)度寄存器的名稱就表明了其作用是存儲(chǔ)向量的長(zhǎng)度，而向量的起始地址一般由地址寄存器存儲(chǔ)，向量的元素值存儲(chǔ)在向量寄存器或主存中，向量的運(yùn)算順序由控制邏輯控制，所以選B。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)包括（）A.微程序級(jí)B.機(jī)器語(yǔ)言級(jí)C.操作系統(tǒng)級(jí)D.匯編語(yǔ)言級(jí)E.高級(jí)語(yǔ)言級(jí)答案：ABCDE解析：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)一般包括微程序級(jí)、機(jī)器語(yǔ)言級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語(yǔ)言級(jí)和高級(jí)語(yǔ)言級(jí)等，這些層次相互協(xié)作，共同完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，所以選ABCDE。2.指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則有（）A.完備性B.有效性C.規(guī)整性D.兼容性E.高效性答案：ABCD解析：指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循完備性，即能實(shí)現(xiàn)各種基本操作；有效性，保證指令能夠有效地完成任務(wù)；規(guī)整性，使指令系統(tǒng)具有規(guī)律和一致性；兼容性，方便軟件的移植和使用；高效性不是指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要原則，所以選ABCD。3.提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的途徑有（）A.時(shí)間重疊B.資源重復(fù)C.資源共享D.多道程序設(shè)計(jì)E.分布式處理答案：ABC解析：提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的途徑主要有時(shí)間重疊（如流水線技術(shù)）、資源重復(fù)（如多處理機(jī)系統(tǒng)）和資源共享（如共享存儲(chǔ)器通信）；多道程序設(shè)計(jì)主要是提高系統(tǒng)資源利用率，不屬于提高并行性的途徑；分布式處理是一種系統(tǒng)組織方式，不是提高并行性的基本途徑，所以選ABC。4.Cache的替換算法有（）A.隨機(jī)替換算法B.先進(jìn)先出（FIFO）替換算法C.最近最少使用（LRU）替換算法D.最優(yōu)替換算法E.輪轉(zhuǎn)替換算法答案：ABCD解析：Cache的替換算法包括隨機(jī)替換算法、先進(jìn)先出（FIFO）替換算法、最近最少使用（LRU）替換算法和最優(yōu)替換算法；輪轉(zhuǎn)替換算法不是Cache常用的替換算法，所以選ABCD。5.多處理機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)有（）A.結(jié)構(gòu)靈活B.程序并行性C.并行任務(wù)的派生D.進(jìn)程同步E.資源分配和任務(wù)調(diào)度復(fù)雜答案：ABCDE解析：多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行靈活配置；程序可以并行執(zhí)行，具有程序并行性；并行任務(wù)需要通過(guò)一定的方式派生出來(lái)；多個(gè)進(jìn)程之間需要進(jìn)行同步；由于多個(gè)處理機(jī)和多個(gè)任務(wù)的存在，資源分配和任務(wù)調(diào)度比較復(fù)雜，所以選ABCDE。三、判斷題（每題1分，共10分）1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)組成是同一個(gè)概念。（）答案：錯(cuò)誤解析：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、各層次之間的界面和功能分配等宏觀問(wèn)題；而計(jì)算機(jī)組成主要研究計(jì)算機(jī)各部件的具體實(shí)現(xiàn)和相互連接方式等微觀問(wèn)題，二者不是同一個(gè)概念。2.原碼表示法中，零的表示是唯一的。（）答案：錯(cuò)誤解析：原碼表示法中，零有+0和0兩種表示形式，即000...0和100...0，所以零的表示不唯一。3.指令流水線中，每個(gè)階段的執(zhí)行時(shí)間必須相等。（）答案：錯(cuò)誤解析：在實(shí)際的指令流水線中，每個(gè)階段的執(zhí)行時(shí)間很難做到完全相等，通常會(huì)以最長(zhǎng)階段的執(zhí)行時(shí)間作為流水線的時(shí)鐘周期。4.共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)處理機(jī)不能同時(shí)訪問(wèn)共享存儲(chǔ)器的同一單元。（）答案：錯(cuò)誤解析：共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)處理機(jī)可以同時(shí)對(duì)共享存儲(chǔ)器的同一單元進(jìn)行讀操作，但在進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)需要進(jìn)行同步控制，避免數(shù)據(jù)沖突。5.向量處理機(jī)主要用于處理向量和矩陣運(yùn)算。（）答案：正確解析：向量處理機(jī)專門(mén)針對(duì)向量和矩陣運(yùn)算進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠高效地處理向量和矩陣運(yùn)算。6.分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多處理機(jī)系統(tǒng)是完全相同的概念。（）答案：錯(cuò)誤解析：分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多處理機(jī)系統(tǒng)雖然都有多個(gè)處理單元，但分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的處理單元分布在不同的地理位置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，具有更強(qiáng)的分布性和自治性；多處理機(jī)系統(tǒng)的處理機(jī)通常集中在一個(gè)系統(tǒng)中，所以二者不是完全相同的概念。7.Cache的命中率只與Cache的容量有關(guān)。（）答案：錯(cuò)誤解析：Cache的命中率與Cache的容量、映射方式、替換算法等多種因素有關(guān)，而不僅僅取決于Cache的容量。8.超標(biāo)量處理機(jī)可以同時(shí)執(zhí)行多條指令，因此不需要考慮指令之間的依賴關(guān)系。（）答案：錯(cuò)誤解析：即使是超標(biāo)量處理機(jī)，在同時(shí)執(zhí)行多條指令時(shí)，也需要考慮指令之間的依賴關(guān)系，如數(shù)據(jù)依賴、控制依賴等，否則會(huì)導(dǎo)致程序執(zhí)行結(jié)果錯(cuò)誤。9.微程序控制器比硬布線控制器的速度快。（）答案：錯(cuò)誤解析：硬布線控制器通過(guò)組合邏輯電路直接產(chǎn)生控制信號(hào)，速度快；微程序控制器通過(guò)執(zhí)行微程序來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)，存在一定的延遲，速度相對(duì)較慢。10.多處理機(jī)系統(tǒng)中，所有處理機(jī)的功能必須完全相同。（）答案：錯(cuò)誤解析：多處理機(jī)系統(tǒng)中，處理機(jī)的功能可以根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求進(jìn)行分工，不一定完全相同，例如有些處理機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)算，有些處理機(jī)負(fù)責(zé)I/O操作等。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的區(qū)別與聯(lián)系。答案：區(qū)別：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、各層次之間的界面和功能分配，關(guān)注的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的宏觀特性和用戶可見(jiàn)的屬性，如指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)表示等。計(jì)算機(jī)組成主要研究計(jì)算機(jī)各部件的具體實(shí)現(xiàn)和相互連接方式，如如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器、控制器等部件，以及它們之間的連接和通信方式。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)主要研究計(jì)算機(jī)各部件的物理實(shí)現(xiàn)，包括器件的選擇、電路的設(shè)計(jì)等。聯(lián)系：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)組成和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和依據(jù)，計(jì)算機(jī)組成和實(shí)現(xiàn)要根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的具體體現(xiàn)，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)，三者相互依存，共同構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2.簡(jiǎn)述指令流水線中的相關(guān)問(wèn)題及解決方法。答案：相關(guān)問(wèn)題：數(shù)據(jù)相關(guān)：由于指令之間存在數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系，如前一條指令的結(jié)果是后一條指令的操作數(shù)，可能導(dǎo)致后一條指令需要等待前一條指令執(zhí)行完畢才能執(zhí)行。控制相關(guān)：主要是由轉(zhuǎn)移指令引起的，當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，會(huì)改變指令的執(zhí)行順序，可能導(dǎo)致流水線中的指令需要重新取指和執(zhí)行。結(jié)構(gòu)相關(guān)：由于硬件資源不足，多條指令同時(shí)需要使用同一硬件資源，導(dǎo)致指令執(zhí)行受阻。解決方法：數(shù)據(jù)相關(guān)：可以采用數(shù)據(jù)旁路技術(shù)，在運(yùn)算結(jié)果還未寫(xiě)回寄存器時(shí)，直接將結(jié)果送到需要該數(shù)據(jù)的指令處；也可以采用指令調(diào)度的方法，調(diào)整指令的執(zhí)行順序，避免數(shù)據(jù)相關(guān)?？刂葡嚓P(guān)：可以采用分支預(yù)測(cè)技術(shù)，預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移的方向，提前取指，減少轉(zhuǎn)移指令帶來(lái)的流水線停頓；還可以采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)，將一些不影響轉(zhuǎn)移結(jié)果的指令安排在轉(zhuǎn)移指令之后執(zhí)行。結(jié)構(gòu)相關(guān)：可以增加硬件資源，如增加寄存器、增加功能部件等，減少資源沖突；也可以采用指令調(diào)度的方法，避免多條指令同時(shí)使用同一資源。3.簡(jiǎn)述Cache的工作原理。答案：Cache是一種高速緩沖存儲(chǔ)器，位于CPU和主存之間。其工作原理基于程序的局部性原理，包括時(shí)間局部性和空間局部性。時(shí)間局部性：如果一個(gè)數(shù)據(jù)被訪問(wèn)，那么在近期它很可能會(huì)被再次訪問(wèn)?？臻g局部性：如果一個(gè)數(shù)據(jù)被訪問(wèn)，那么與它相鄰的數(shù)據(jù)在近期也很可能會(huì)被訪問(wèn)。當(dāng)CPU要訪問(wèn)主存中的數(shù)據(jù)時(shí)，首先會(huì)在Cache中查找該數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)在Cache中（命中），則直接從Cache中讀取數(shù)據(jù)，速度快；如果數(shù)據(jù)不在Cache中（不命中），則從主存中讀取該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)所在的塊調(diào)入Cache中，同時(shí)將數(shù)據(jù)返回給CPU。這樣，當(dāng)CPU再次訪問(wèn)該數(shù)據(jù)或相鄰數(shù)據(jù)時(shí)，就有可能在Cache中命中，提高了訪問(wèn)速度。4.簡(jiǎn)述多處理機(jī)系統(tǒng)中任務(wù)分配的原則。答案：均衡負(fù)載原則：將任務(wù)均勻地分配到各個(gè)處理機(jī)上，避免出現(xiàn)某些處理機(jī)負(fù)載過(guò)重，而某些處理機(jī)空閑的情況，提高系統(tǒng)的整體效率。減少通信開(kāi)銷原則：盡量將相互之間通信頻繁的任務(wù)分配到同一處理機(jī)或相鄰處理機(jī)上，減少任務(wù)之間的通信延遲和開(kāi)銷。資源匹配原則：根據(jù)任務(wù)的資源需求和處理機(jī)的資源配置，將任務(wù)分配到具有合適資源的處理機(jī)上，如將計(jì)算密集型任務(wù)分配到計(jì)算能力強(qiáng)的處理機(jī)上。動(dòng)態(tài)分配原則：根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載情況和任務(wù)的執(zhí)行情況，動(dòng)態(tài)地調(diào)整任務(wù)的分配，以適應(yīng)系統(tǒng)的變化。5.簡(jiǎn)述并行處理的主要技術(shù)途徑。答案：時(shí)間重疊：將一個(gè)任務(wù)分解為多個(gè)子任務(wù)，在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)執(zhí)行，如流水線技術(shù)，通過(guò)將指令的執(zhí)行過(guò)程分解為多個(gè)階段，在不同的時(shí)間執(zhí)行不同的階段，提高指令的執(zhí)行效率。資源重復(fù)：通過(guò)增加硬件資源來(lái)提高并行性，如多處理機(jī)系統(tǒng)、陣列處理機(jī)等，利用多個(gè)處理機(jī)或處理單元同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)或操作。資源共享：多個(gè)處理機(jī)或任務(wù)共享同一資源，如共享存儲(chǔ)器通信方式，多個(gè)處理機(jī)可以共享同一存儲(chǔ)器，通過(guò)對(duì)共享存儲(chǔ)器的訪問(wèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的通信和協(xié)作。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某計(jì)算機(jī)的Cache采用直接映射方式，Cache容量為16KB，主存容量為1MB，塊大小為32B。（1）計(jì)算Cache的塊數(shù)和主存的塊數(shù)。（2）寫(xiě)出主存地址的劃分情況。（3）若主存地址為0x123456，計(jì)算該地址所在的主存塊映射到Cache中的塊號(hào)。答案：（1）Cache塊數(shù)=Cache容量/塊大小=16KB/32B=16×1024B/32B=512塊。主存塊數(shù)=主存容量/塊大小=1MB/32B=1×1024×1024B/32B=32768塊。（2）主存地址分為三部分：塊內(nèi)地址：由于塊大小為32B=2^5B，所以塊內(nèi)地址占5位。Cache塊號(hào)：Cache有512塊=2^9塊，所以Cache塊號(hào)占9位。主存標(biāo)記：主存地址總位數(shù)為20位（1MB=2^20B），所以主存標(biāo)記位數(shù)=2095=6位。（3）將主存地址0x123456轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：000100100011010001010110。主存塊號(hào)=主存地址/塊大小=0x123456/32=0x123456>>5。主存塊號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制為：000100100011010001010（去掉后5位塊內(nèi)地址）。該主存塊映射到Cache中的塊號(hào)=主存塊號(hào)%Cache塊數(shù)，即主存塊號(hào)的低9位，為000011010（轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為26）。2.某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有三個(gè)部件可以改進(jìn)，這三個(gè)部件的部件加速比分別為S1=30，S2=20，S3=10。（1）如果部件1、部件2和部件3的可改進(jìn)比例分別為30%、30%和20%，計(jì)算系統(tǒng)的加速比。（2）如果三個(gè)部件的可改進(jìn)比例分別為30%、30%和30%，要達(dá)到加速比為10，部件3的加速比應(yīng)提高到多少？答案：（1）根據(jù)阿姆達(dá)爾定律，系統(tǒng)加速比\(S=\frac{1}{(1\sum_{i=1}^{n}F_i)+\sum_{i=1}^{n}\frac{F_i}{S_i}}\)其中\(zhòng)(F_i\)是第\(i\)個(gè)部件的可改進(jìn)比例，\(S_i\)是第\(i\)個(gè)部件的部件加速比。\(\sum_{i=1}^{3}F_i=30\%+30\%+20\%=0.8\)\(\sum_{i=1}^{3}\frac{F_i}{S_i}=\frac{0.3}{30}+\frac{0.3}{20}+\frac{0.2}{10}=0.01+0.015+0.02=0.045\)\(1\sum_{i=1}^{3}F_i=10.8=0.2\)\(S=\frac{1}{0.2+0.045}=\frac{1}{0.245}\approx4.08\)（2）已知\(F_1=0.3\)，\(F_2=0.3\)，\(F_3=0.3\)，\(S_1=30\)，\(S_2=20\)，\(S=10\)根據(jù)阿姆達(dá)爾定律\(S=\frac{1}{(1\sum_{i=1}^{3}F_i)+\sum_{i=1}^{3}\frac{F_i}{S_i}}\)\(\sum_{i=1}^{3}F_i=0.3+0.3+0.3=0.9\)\(1\sum_{i=1}^{3}F_i=10.9=0.1\)\(\sum_{i=1}^{3}\frac{F_i}{S_i}=\frac{0.3}{30}+\frac{0.3}{20}+\frac{0.3}{S_3}=0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3}\)因?yàn)閈(S=10\)，所以\(10=\frac{1}{0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})}\)\(0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})=\frac{1}{10}=0.1\)\(0.025+\frac{0.3}{S_3}=0\)（此式錯(cuò)誤，應(yīng)該是\(10=\frac{1}{0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})}\)變形為\(0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})=\frac{1}{10}\)，進(jìn)一步得到\(0.025+\frac{0.3}{S_3}=\frac{1}{10}0.1=0\)是錯(cuò)誤的，正確的是）\(10=\frac{1}{0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})}\)\(0.1+(0.025+\frac{0.3}{S_3})=\frac{1}{10}\)\(0.025+\frac{0.3}{S_3}=\frac{1}{10}0.1=0.10.1=0\)（錯(cuò)誤，重新計(jì)算）\(10=\frac{1}{(10.9)+(\frac{0.3}{30}+\frac{0.3}{20}+\frac{0.3}{S_3})}\)\(10=\frac{1}{0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})}\)\(0.1+(0.025+\frac{0.3}{S_3})=\frac{1}{10}\)\(0.025+\frac{0.3}{S_3}=0.10.1=0\)（錯(cuò)誤）正確：\(10=\frac{1}{0.1+(0.01+0.015+\frac{0.3}{S_3})}\)\(0.1+(0.025+\frac{0.3}{S_3})=\frac{1}{10}\)\(0.025+\frac{0.3}{S_3}=0.1\)\(\frac{0.3}{S_3}=0.10.025=0.075\)\(S_3=\frac{0.3}{0.075}=40\)六、綜合題（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的指令流水線系統(tǒng)，說(shuō)明流水線的階段劃分、各階段的功能以及可能存在的問(wèn)題和解決方法。答案：流水線的階段劃分及各階段功能我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)5級(jí)指令流水線系統(tǒng)，具體階段劃分和功能如下：1.取指階段（IF）功能：根據(jù)程序計(jì)數(shù)器（PC）的值從主存中取出指令，并將PC的值更新為下一條指令的地址。通常是將PC加上指令的長(zhǎng)度（如在32位指令系統(tǒng)中，PC=PC+4）。2.譯碼階段（ID）功能：對(duì)取出的指令進(jìn)行譯碼，識(shí)別指令的操作碼和操作數(shù)，從寄存器堆中讀取操作數(shù)。同時(shí)，根據(jù)指令的類型和操作數(shù)，進(jìn)行一些必要的計(jì)算，如計(jì)算有效地址等。3.執(zhí)行階段（EX）功能：根據(jù)譯碼階段得到的操作碼和操作數(shù)，執(zhí)行指令的具體運(yùn)算。例如，如果是算術(shù)運(yùn)算指令，則進(jìn)行相應(yīng)的算術(shù)運(yùn)算；如果是邏輯運(yùn)算指令，則進(jìn)行邏輯運(yùn)算；如果是轉(zhuǎn)移指令，則計(jì)算轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址。4.訪存階段（MEM）功能：如果指令需要訪問(wèn)主存（如load或store指令），則在這個(gè)階段進(jìn)行主存訪問(wèn)操作。對(duì)于load指令，從主存中讀取數(shù)據(jù)；對(duì)于store指令，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入主存。5.寫(xiě)回階段（WB）功能：將執(zhí)行階段或訪存階段得到的結(jié)果寫(xiě)回到寄存器堆中，更新寄存器的值?？赡?/p>