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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.25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 8数据流计算机是指( )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 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。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.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)，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。（ ）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），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。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、-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，局存五、简答题（每小题5分，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。六、应用题（每小题10分，共10分）1、答：页面按固定大小，机械等分。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135234525345135234525345013523452534001352344253000115233422000001111111实页数：1_2_*3_*_*_*4_*_*5_*_*注，0表示空，_