江西2025自考[計算機科學(xué)與技術(shù)]計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高頻題(考點)一、單項選擇題（共10題，每題2分，合計20分）1.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心目標(biāo)是（）。A.提高硬件成本效益B.增強軟件兼容性C.優(yōu)化系統(tǒng)性能D.簡化程序設(shè)計2.RISC架構(gòu)的特點不包括（）。A.指令長度固定B.指令執(zhí)行時間短C.寄存器數(shù)量多D.支持復(fù)雜地址運算3.在馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)和控制信號的主要傳輸路徑是（）。A.地址總線B.數(shù)據(jù)總線C.控制總線D.以上都是4.采用流水線技術(shù)的主要目的是（）。A.減少指令周期B.增加內(nèi)存容量C.提高存儲器訪問速度D.擴展CPU核心數(shù)5.計算機系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)中，通常采用雙總線設(shè)計的部件是（）。A.CPU與內(nèi)存B.CPU與I/O設(shè)備C.內(nèi)存與I/O設(shè)備D.以上都有可能6.在多處理系統(tǒng)中，實現(xiàn)進(jìn)程間通信的主要方式是（）。A.共享內(nèi)存B.硬件中斷C.I/O端口D.軟件指令7.高速緩存（Cache）的作用是（）。A.替代硬盤存儲B.緩存操作系統(tǒng)內(nèi)核C.加速頻繁訪問的數(shù)據(jù)讀取D.增加CPU時鐘頻率8.在總線仲裁中，優(yōu)先級最高的仲裁方式是（）。A.鏈?zhǔn)讲樵傿.計時器定時查詢C.獨立請求D.以上都不是9.計算機系統(tǒng)中，I/O接口的主要功能是（）。A.存儲程序指令B.直接控制設(shè)備操作C.傳輸CPU指令D.管理內(nèi)存讀寫10.在并行計算中，SIMD架構(gòu)的特點是（）。A.每個處理單元獨立執(zhí)行不同指令B.所有處理單元執(zhí)行相同指令C.處理單元數(shù)量較少D.主要用于科學(xué)計算二、多項選擇題（共5題，每題3分，合計15分）1.計算機系統(tǒng)性能評價的主要指標(biāo)包括（）。A.吞吐量B.響應(yīng)時間C.并行度D.可靠性E.成本效益2.流水線技術(shù)可能遇到的問題有（）。A.數(shù)據(jù)冒險B.控制冒險C.結(jié)構(gòu)冒險D.時序冒險E.資源沖突3.多處理系統(tǒng)的并行計算模式包括（）。A.數(shù)據(jù)并行B.串行執(zhí)行C.程序并行D.分布式計算E.向量處理4.總線設(shè)計中，影響總線性能的關(guān)鍵參數(shù)有（）。A.總線寬度B.總線頻率C.傳輸延遲D.仲裁機制E.驅(qū)動能力5.計算機系統(tǒng)中，I/O控制方式包括（）。A.程序查詢方式B.中斷驅(qū)動方式C.DMA方式D.虛擬通道方式E.并行處理方式三、判斷題（共10題，每題1分，合計10分）1.RISC架構(gòu)的指令集比CISC架構(gòu)更復(fù)雜。（×）2.流水線技術(shù)可以完全消除指令執(zhí)行延遲。（×）3.在多總線結(jié)構(gòu)中，增加總線數(shù)量一定能提高系統(tǒng)性能。（×）4.Cache的命中率越高，系統(tǒng)性能越好。（√）5.多處理系統(tǒng)一定是并行計算機。（×）6.DMA方式可以提高CPU與I/O設(shè)備并行工作的效率。（√）7.總線仲裁只能采用集中式仲裁方式。（×）8.計算機系統(tǒng)的并行度越高，越容易實現(xiàn)。（×）9.Cache與主存之間的數(shù)據(jù)一致性通常采用寫回策略。（×）10.SIMD架構(gòu)適用于所有類型的并行計算任務(wù)。（×）四、簡答題（共5題，每題5分，合計25分）1.簡述計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則。2.流水線技術(shù)有哪些優(yōu)缺點？3.解釋多處理系統(tǒng)的分類及其特點。4.總線仲裁有哪些方式？簡述其工作原理。5.計算機系統(tǒng)中，Cache與主存的數(shù)據(jù)一致性有哪些策略？五、綜合題（共3題，每題10分，合計30分）1.某計算機系統(tǒng)采用四級流水線設(shè)計，每級流水線延遲為5ns，假設(shè)指令流水線連續(xù)執(zhí)行，計算執(zhí)行100條指令的總時間。2.設(shè)計一個雙總線結(jié)構(gòu)，要求支持CPU與內(nèi)存、CPU與I/O設(shè)備的并行訪問，簡述其仲裁邏輯。3.解釋DMA方式的工作原理，并說明其在提高系統(tǒng)效率方面的優(yōu)勢。答案與解析一、單項選擇題1.C（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目標(biāo)是優(yōu)化系統(tǒng)性能，包括速度、并行度、成本效益等。）2.D（RISC架構(gòu)不支持復(fù)雜地址運算，而是采用簡單地址模式。）3.D（馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)、控制和地址信號通過總線傳輸。）4.A（流水線技術(shù)通過重疊執(zhí)行指令，減少指令周期。）5.A（CPU與內(nèi)存通常采用雙總線設(shè)計，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。）6.A（共享內(nèi)存是多處理系統(tǒng)中常見的進(jìn)程間通信方式。）7.C（Cache用于緩存頻繁訪問的數(shù)據(jù)，加速讀取速度。）8.C（獨立請求仲裁的優(yōu)先級由硬件邏輯決定，優(yōu)先級最高。）9.B（I/O接口負(fù)責(zé)直接控制設(shè)備操作。）10.B（SIMD架構(gòu)的特點是多個處理單元執(zhí)行相同指令。）二、多項選擇題1.A、B、C、D（性能指標(biāo)包括吞吐量、響應(yīng)時間、并行度和可靠性。）2.A、B、C、E（流水線問題包括數(shù)據(jù)冒險、控制冒險、結(jié)構(gòu)冒險和資源沖突。）3.A、C、D（多處理系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)并行、程序并行和分布式計算。）4.A、B、C、E（總線性能受總線寬度、頻率、延遲和驅(qū)動能力影響。）5.A、B、C、D（I/O控制方式包括程序查詢、中斷驅(qū)動、DMA和虛擬通道。）三、判斷題1.×（RISC指令集比CISC更簡單。）2.×（流水線技術(shù)會引入控制開銷，但不能完全消除延遲。）3.×（總線數(shù)量增加會提高性能，但受硬件限制。）4.√（Cache命中率越高，系統(tǒng)性能越好。）5.×（多處理系統(tǒng)可以是緊耦合或松耦合。）6.√（DMA方式使CPU無需參與數(shù)據(jù)傳輸。）7.×（總線仲裁可采用集中式或分布式。）8.×（并行度提高需要硬件和軟件協(xié)同支持。）9.×（通常采用寫直達(dá)策略。）10.×（SIMD適用于數(shù)據(jù)并行任務(wù)。）四、簡答題1.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則：-高性能：優(yōu)化速度和并行度。-高成本效益：平衡性能與成本。-可擴展性：支持未來升級。-可靠性：保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。-兼容性：適配現(xiàn)有軟件和硬件。2.流水線技術(shù)的優(yōu)缺點：-優(yōu)點：提高指令執(zhí)行效率，提升并行度。-缺點：存在冒險問題（數(shù)據(jù)、控制、結(jié)構(gòu)），需增加硬件復(fù)雜度。3.多處理系統(tǒng)分類及特點：-緊耦合多處理系統(tǒng)：高速互連，共享內(nèi)存，適合實時任務(wù)。-松耦合多處理系統(tǒng)：低速互連，無共享內(nèi)存，適合分布式計算。4.總線仲裁方式及原理：-鏈?zhǔn)讲樵儯涸O(shè)備按順序查詢，優(yōu)先級固定。-定時器定時查詢：設(shè)備在固定時間響應(yīng)，優(yōu)先級可變。-獨立請求：設(shè)備直接請求，優(yōu)先級由硬件邏輯決定。5.Cache與主存數(shù)據(jù)一致性策略：-寫直達(dá)（Write-Through）：數(shù)據(jù)同時寫入Cache和主存。-寫回（Write-Back）：數(shù)據(jù)先寫入Cache，主存延遲更新。五、綜合題1.流水線執(zhí)行時間計算：-每條指令執(zhí)行時間=流水線級數(shù)×每級延遲=4×5ns=20ns。-100條指令總時間=100×20ns=2000ns=2ms。2.雙總線仲裁設(shè)計：-CPU與內(nèi)存總線：優(yōu)先級高，用于數(shù)據(jù)密集型操作。-CPU與I/O總線