北京大学计算机系统导论期末考试含答案

"这是一份来自北京大学信息科学技术学院的计算机系统导论期末考试试卷，包含了多项选择题，涉及计算机系统的基础知识，如数据对齐、浮点数表示、流水线技术等。" 在这份计算机系统导论的期末考试中，试题涵盖了多个关键知识点： 1. **数据对齐**：题目指出，结构体`struct P`包含一个`int`、一个`char`、另一个`int`和另一个`char`。在x86_64架构的Linux系统上，`struct P`的大小是16字节，而其他选项中数组的大小都是48字节。这是因为数据对齐规则导致的，通常结构体成员的地址会按照其最大成员的字节数进行对齐，所以`struct P`的大小是16字节，因为`int`占4字节，但整个结构体需要按照8字节对齐。 2. **浮点数表示**：IEEE浮点数标准被提及，指出7位浮点数的“0111000”可能表示NaN（Not-a-Number）。在IEEE 754标准中，特定的二进制序列用于表示特殊值，如无穷大和NaN。 3. **流水线技术**：流水线是一种提高处理器性能的技术，通过将指令执行过程分解为多个阶段，使得每个阶段可以并行处理不同的指令。题目提到流水线可以提高指令的吞吐率，但是没有减少指令的执行时间，因为流水线可能会引入额外的延迟，比如数据相关性（数据冲突）和控制相关性（分支预测错误）。 4. **位操作**：试题中包含了一个位右移的例子，用来计算变量`x`的值，然后将其转换为`char`和`unsigned char`类型，展示了位操作在C语言中的应用。 5. **算术运算**：题干中还提到了一个整数除法的例子，询问在`x86_64`平台上，使用GCC编译器时，汇编代码中可能出现的运算结果。这里涉及到CPU寄存器的使用，如`rdi`和`rsi`，以及可能的`lea`（装载有效地址）和`cmov`（条件移动）指令。 这份试卷覆盖了计算机系统底层的一些核心概念，包括数据类型、内存对齐、浮点数表示、处理器架构和汇编语言等，这些都是理解和设计高效计算机系统的基础。学习这些内容有助于深入理解计算机的工作原理，对于软件开发人员和系统级工程师来说至关重要。