计算机系统结构模拟试题及答案解析

"这是一份关于计算机系统结构的考试题，包含了单选题、多选题和填空选择题，涵盖了计算机系统结构的基础知识，如指令集结构优化、向量处理机、SIMD机器、互连网络以及算法效率等主题。" 在这些题目中，我们可以提炼出以下几个重要的计算机系统结构知识点： 1. **指令集结构优化**：题目讨论了如何通过添加寄存器-存储器寻址方式来提高计算机效率。这涉及到计算机指令的CPI（指令周期数）和时钟周期的影响。优化指令集可以使特定操作更快，但可能会增加时钟周期。计算表明，为了保持性能，需要减少与新指令相配合的LOAD操作。 2. **向量处理机**：向量处理机在处理大量并行数据时表现出优势，题目的问题涉及向量处理机的设计重点，如存储器带宽、利用率和容量。向量处理机通常用于高性能计算，能显著提高特定类型计算的速度。 3. **SIMD（单指令多数据）计算机**：SIMD机器可以在一次操作中处理多个数据元素，提高并行计算效率。题目中提到的基准程序在向量方式下运行速度提高了18倍，同时讨论了向量操作和标量操作的时间分配对总体加速比的影响。 4. **互连网络**：完全混洗互连网络用于在SIMD机器中数据的重新排列。题目给出了一个具体的例子，询问在多次混洗后，数据会移动到哪个位置，这涉及到对互连网络的理解和计算。 5. **算法效率与计算时间**：在计算给定表达式的时间时，题目考虑了加法、乘法操作的时间复杂度以及数据路径的操作。这里考察了计算机的并行计算能力，以及如何在有限的硬件资源下优化计算时间。 6. **中断处理**：多选题部分涉及到中断处理，这是硬件在操作系统中的关键功能，包括关闭和开启CPU中断，以及保存和恢复中断点。 7. **网络直径与链路数**：填空选择题探讨了星形网络的特性，包括网络直径（即网络中任意两个节点间的最大距离）和链路数（连接所有节点所需的最小边数）。 这些知识点涵盖了计算机系统结构中的核心概念，包括处理器设计、并行计算、网络架构和计算机性能评估。理解这些内容对于学习计算机系统结构至关重要。