2022年计算机系统结构期末试题

简介：
该文档包含2022年度针对计算机系统结构课程设计的期末考试题目，涵盖了包括处理器架构、存储系统和输入输出设备等核心主题。 计算机系统结构是计算机科学中的核心课程之一，它涵盖了硬件、软件及其交互方式。北京工业大学2022-2023学年第一学期《计算机系统结构II》期末考试试卷A卷主要测试学生对以下关键概念的理解和应用： 1. **设计方法**：在构建计算机系统时通常采用自顶向下或自底向上的策略，题目中提到的“从中间开始向上、向下设计”可能是指层次化的系统设计方式，例如处理器与内存及I/O设备之间的连接。 2. **存储保护机制**：主存中的数据通过加界保护、目录保护、键保护和环保护等方式来防止非法访问或超出界限的操作。选择题中要求识别不属于这些方法的选项。 3. **缓存地址映射策略**：包括直接相联、组相联及全相联，其中全相联方式下块冲突的概率最高，题目中涉及的是哪一种导致最高的冲突概率。 4. **静态流水线技术**：指各阶段功能固定的流水线设计，而动态流水线则允许调整和优化各个阶段的功能以适应不同的需求。 5. **Cube3互连网络结构**：这是一种多处理器间的连接方式，题目的要求是找出特定编号下的处理器与其他哪些处理器相连。 6. **CRAY-1超级计算机性能分析**：这涉及该著名超级计算机的指令执行时间和流水线效率计算等相关内容。 7. **向量处理机中的指令间链接机制**：在向量处理机中，需要考虑源向量、功能部件以及指令之间的关系来实现有效的指令连接。 8. **比较缓存映射方式优劣**：全相联和组相联与直接相联相比各有特点，题目询问的是组相联相对于全相联的优点是什么。 9. **RISC技术原理**：简化了的指令集计算机（RISC）强调使用流水线结构、优化编译技术和指令调度来提高性能，并且通常避免复杂的寻址模式如变址寻址。 10. **系统透明性概念**：字符运算指令、缓存映射方式和指令流水线技术均为计算机系统设计的重要组成部分，而超大规模集成电路（VLSI）则是实现这些结构的基础手段之一。 试卷的第二部分包括填空题，涉及弗林分类法（根据控制流与数据流多倍性进行分类）、程序定位方法（直接定位、静态重定位和动态重定位），以及缓存更新策略（写直达、写回等）。第三部分则可能要求学生基于指令使用频率来优化编码设计，并讨论操作码的设计及指令集效率。 这份试卷全面考察了学生对于计算机系统结构中的核心概念，包括设计理念、性能评估与优化策略的理解和掌握情况。这些知识对理解和构建现代高效的计算平台至关重要。