2022年计算机系统结构复习资料 2.pdf

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1、读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思计算机系统结构复习资料一、名词解释1、分布式总控制技术：2、中断响应：3、动态流水线：4、仿真：二、单选题1“启动I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于( ) A.目态指令B.管态指令C.目态、管态都能用的指令D.编译程序只能用的指令2全相联地址映象是指( ) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入3( )属于 MIMD系统结构。A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令C.松耦合多处理

2、机和多计算机D.阵列处理机4设 16 个处理器编号分别为0，1，2， 15 用 Cube3 互联函数时，第10 号处理机与第 ( )号处理机相联。A.11 B.8 C.14 D.2 5若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( ) A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高6计算机系统中主存一辅存存储层次或Cache 一主存存储层次常用的替换算法是( ) A 随机算法B 近期最少使用算法C 先进后出算法DOPT 算法7按照M 弗林对处理机并行性定义的分类原则，阵列机ILLIAC IV 是( ) ASISD BSIMD CMISD DMIMD

3、 8数据流计算机是指( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思A 计算机运行由数据控制B 任何一条指令只要它所需要的数据可用时，即可执行C 数据流水计算机D 单指令多数据计算机9设 16 个处理器编号分别为0 ， 1 ， 2 ，15 ，用 PM 2-0 互联函数时，第13 号处理机与第_ 号处理机相联。( ) A12 B9 C11 D5 10流水线的技术指标不包括( ) A 响应比B 吞吐率C 加速比D 效率11多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则( ) A.可以并

4、行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行12多处理机的各自独立型操作系统( ) A.要求管理程序不必是可再入的B.适合于紧耦合多处理机C.工作负荷较平衡D.有较高的可靠性13输入输出系统硬件的功能对( )是透明的。A.操作系统程序员B.应用程序员C.系统结构设计人员D.机器语言程序设计员14“启动I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于( ) A.目态指令B.管态指令C.目态、管态都能用的指令D.编译程序只能用的指令15全相联地址映象是指( ) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置

5、D.组间可任意装入，组内是固定装入三、填空题1.开发并行性的途径有_、_和_等。2.计算机组成指的是计算机系统结构的_、计算机实现指的是计算机组成的_。3.指令由 _和_两部分组成。4.依据对数据令牌不同，可将数据流计算机的结构分为_和_两种。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思5.标志符与每个数据相连，合存于_，用于描述单个数据的_。6.I/O 系统的发展经历了3 个阶段，对应于3 种工作方式，即_、_和_。7.根据存储映象算法的不同，虚拟存储器主要有_、_和_三种映象方式。8.

6、流水技术按处理的级别分为_、_和_。9.按弗林 (Michael J.Flynn) 的观点， 计算机系统可分为单指令流单数据流、_、多指令流单数据流和_四大类。10.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出_，其次，要处理好指令之间可能存在的_。四、改错题1.对操作码进行优化编码时，在了解每种指令 （A）在程序中 出现的概率 （B）后，使用 Huffman 算法构造Huffman 树，这样获得的Huffman 编码 是唯一的 （ C）。（）改为： _ 2.多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写2 种相关，以交换数据为目的时， 则必须并行执行 （A），读写要完全同步 （B），允

7、许顺序串行和交换串行（C）。（）改为： _ 3.计算机仿真 适合 （A）在两种结构差距大 （B）的机器间 运用 （C）。（）改为： _ 4. 由于 Cache 存储器的地址变换和块替换算法是全硬件实现 （A）的，则 Cache 存储器对系统程序员是不透明的 （ B）， Cache 对处理机和主存间的信息交换是透明的 （C）。（）改为： _ 5. 分布系统以分布 （A）为特征，用 真实处理机 （B）替代虚拟处理机，其并行性是属于并发性 （C）。（）改为： _ 6. 直接映象 （A）规则是可将主存中的任一块映象到CACHE 的任一块位置，优点是块冲突率最小， CACHE 空间 利用率最高 （B)

8、，代价最大 （C)。（）改为： _ 7. 脉动阵列机 （A)的所有处理单元受不同时钟控制（B)，输入数据能被多个处理单元重复使用 （C)，降低对系统同一主存和I/O 系统频宽的要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（）改为： _ 8. 设某机有 32 个处理器， 其编号为0,1,A 31(A) ，用 Shuffle(shuffle)(B) 互联函数时，第 11 号处理器与第 26 号处理器 （C）相联。（）改为： _ 9. 中断响应就是允许其中断 CPU现行程序的运行 （A）

9、， 转去对该请求进行预处理，如保存好 运算的数据结果（B）， 调出中断服务程序（ C），准备运行。（）改为： _ 10. 变址寻址 （A）是对 逻辑地址 （B）空间到 物理地址 （C)空间变换的支持，以利于实现程序的动态再定位。（）改为： _ 11. 松耦合 多处理机 （A)较适合 粗粒度 （B）的并行计算， 每台处理机都有一个容理较大的共享 主存 （C），用以存储局部经常用的指令和数据。（）改为： _ 五、简答题1. 从计算机执行程序的角度出发，并行性可分为哪四个等级。2. 什么是总线的数据宽度和数据通路宽度？3. 简述设计RISC结构用了哪些基本技术? 4. 总线的集中式控制方式有哪些？比

10、较它们的硬件复杂度5. 段式存储器有何优缺点？6流水线的向下扩展与向上扩展分别是什么含义？7简述标志符数据表示的主要优点。8模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么? 六、应用题1简述页式虚拟存储器的页面是如何划分的？这样划分页面会使指令和数据出现什么情况？页面失效会在什么时间发生？如果按一般的中断对待，将使系统出现什么问题？列举解决此问题的办法要点。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思2. 设某程序有5 个虚页，其页地址流如下：1,3,5,2,3,4,5,2,5,3,4,5其中每个页

11、地址重复 50 次，当采用LRU替换算法时，为获得尽可能最高的命中率，至少应分配该程序几个实页？其可能的最高页命中率为多少？3多级混洗交换网络是如何组成的？它与间接二进制n 方体网络有何差别？并画出 N=8 时的多级混洗交换网络图。资料答案一、名词解释（每题5 分，共 10 分）1、在非专用总线上，在完成裁决所挂多个设备或部件的优先次由此可见地，相应的总线控制逻辑分散在连到总线的各个部件中，这种控制方式就称为分布式总线控制。2、当中断源发出中断请求时，系统中断CPU 现行程序的运行，转去对中断请求进行预处理， 包括保存断点及现场，控制转入处理该中断服务程序，准备运行。这个过程叫中断响应。3、

12、-在多功能流水线中， 如果流水线的各功能段在同一时间内可按不同运算或功能联接，则称这类流水线为动态流水线。4、仿真：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法就称为仿真。二、单选题（每小题2 分，共 30 分）1、B 2、A 3、C 4、D 5、A 6、B 7、B 8、B 9、A 10、A11、B 12、D 13、B 14、B 15、A 三、填空题（每空1 分，共 15 分）1、时间重叠、资源重复、资源共享2、逻辑实现、物理实现3、操作码、地址码4、静态、动态5、同一存储单元类型特征 6、程序控制I/O 、直接存储器访问DMA 、I/O 处理器方式 7、段式、页式、段页式8、部件级、处理机级、系

13、统级9、单指令流多数据流、多指令流多数据流10、空间代价、关联四、改错题（每小题2 分，共 10 分）1.(C 错 改为“不是唯一的”) 2.(C 错 改为“不允许顺序串行和交换串行”) 3.(B 错 改为“差距不大”) 4、B 错 改为“透明性”5、C 错 改为“同时性”6、A 错，全相联映象7、B 错 同一时钟8、C 错 改为“第 13号处理器”9、B 错 改为“断点及其现场”10、A 错， 基址寻址11、C 错，局存精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思五、简答题（每小题5 分

14、，共 25 分）1、答：（1）指令内部并行， （2）指令间并行（3）任务级或过程级并行（ 4）作业或程序级并行2、答：数据宽度是I/O 设备取得 I/O 总线后所传输数据的总量，数据通路宽度是数据总线的物理宽度，即一个时钟周期所传送的信息量。3、 (1) 按 RISC一般原则设计； (2) 逻辑实现用硬联和微程序结合；(3)用重叠寄存器窗口 (4) 指令用流水和延迟转移； (5) 优化设计编译系统。4、答：集中式控制方式包括： （1）串行链接方式 （2）定时查询方式 （3）独立请求方式串行链接方式的硬件复杂度最简单，其次是定时查询方式，独立请求方式的硬件复杂度最大5、答：主要优点包括：（1）便

15、于大程序分模块编制；（2）便于几道程序共用巳存主存中的程序和数据（ 3）易于以段为单位实现存储保护主要缺点是：（1）无法高效地为调入段分配主存区域（2）需要设置段映象表，并为整个系统设立一个实主存管理表，并进行相应的管理。6、答：流水线向下扩展是指把流水线的各段（或子过程）进一步细分，让每个子过程经过的时间都同等程度减少，以进一步提高吞吐率，流水技术的向上扩展可理解为在多个处理机之间流水，多个处理机对数据集中处理，各处理机专门完成其中的一个任务。7、 (1)简化了指令系统和程序设计；(2)简化了编译程序；(3)便于实现一致性校验；(4)能由硬件自动变换数据类型；(5)支持数据库系统的实现与数据

16、类型无关的要求；(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。8、模拟与仿真的主要区别在于解释用的语言。仿真是用微程序解释， 其解释程序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思六、应用题（每小题10分，共 10 分）1、答：页面按固定大小，机

17、械等分。这样划分，使按字节编址的多字节中数据和指令可能跨在两个不同的页面上，使页面失效完全可能在取指令、指令分析或指令执行的任何一个过程中发生。如果页面失效按一般中断对待，安排在本条指令执行完，下条指令准备取的时刻来响应和调页，那么，因为页面失效不可能得到响应，会造成死机。因此，页面失效不能按一般的中断来对待，应当作为一种故障，予以立即响应和处理。这样， 就需要配置大量的后援寄存器来保存故障点的全部现场，以便在完成调页后，能恢复故障点的全部现场，继续运行 此外，为了避免程序的页面在主存中轮流被替换出去，应设计出好的页面替换算法，并给每道程序确定一个分配实存页面数的下限值，适当增大页面大小来减少

18、指令或数据跨页存放的概率。2、解：该地址流的不命中次数与下述地址流的不命中次数相贩：1，3，5，2，3，4，5，2，5，3， 4，5 该地址流的LRU模拟情况如下：地址流1 3 5 2 3 4 5 2 5 3 4 5 1 3 5 2 3 4 5 2 5 3 4 5 0 1 3 5 2 3 4 5 2 5 3 4 0 0 1 3 5 2 3 4 4 2 5 3 0 0 0 1 1 5 2 3 3 4 2 2 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 实页数：1_ 2_* 3_*_*_* 4_*_* 5_*_* 注， 0 表示空， _表示不命中，表示命中为达到最高命中率，至少应分配该程序4 个实页这时的不命中率为5；最高命中率为1-5/ （1250)=99.2%2答：多级混洗交换网络曲n=log 2 N 级相同的网络组成。每一级都包含一个N 个端的全混拓扑和随后一列2 n- 1个四功能交换单元，采用单元控制方式。多级混洗交换网络与间接二进制 n 方体网络的差别：（1）数据流向相反。立方体从0 n l 级，混洗交换从n 10 级；（2）所用交换开关的功能数不同。立方体为二功能，混洗交换用四功能。N 8 的三级混洗交换网络如图g 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页