第2章--计算机技术基础(试题精解)

1、第2章电脑技术根底信息系统监理师必须掌握电脑系统相关知识，包括电脑组成原理、电脑系统结构、操作系统和系统可靠性等。具体而言，根据考试大纲，本章要求考生掌握以下知识点。1电脑系统功能、组成及其相互关系。2电脑系统与信息管理、数据处理、辅助设计、自动控制、科学计算和人工智能等 概念。本章的内容比拟杂，从往届考试试题来看，本章内容大约为510分。各个小的知识点考查结构如表2-1所示。表2-1 考查结构表知识点已考分数百分比说明电脑组成原理426.7%数字编码，指令周期操作系统640.0%其中系统根本操作占26.7%,存储管理占13.3%系统可靠性213.3%串、并联系统电脑体系结构320.0%2.1

2、试题精解试题12005年5月试题12在电脑中，最适合进行数字加减运算的数字编码是(1)。如果主存容量为16 MB字节，且按字节编址,表示该主存地址至少应需要位。1A原码B .反码 C .补码 D.移码2A. 16B. 20 C . 24 D.32试题1分析此题的第1个问题实际上是考查考生对原码、反码、补码和移码概念的理解。如果对这几种码制的特性比拟熟悉， 题目自然就迎刃而解了。 下面，我们简单介绍这几种码制的各自 特色。1原码：采用原码表示法简单易懂，用原码进行加法运算非常方便、直观，并可得 到正确的运算结果，但如果是直接进行减法运算，那么会出问题。2反码：把原码对除符号位外的其余各位逐位取反

3、产生反码，所以反码与原码的特 性刚好相反。反码的减法运算能正确得到结果，但直接进行加法运算无法得到正确结果。3补码：我们知道，正数的补码 =原码，所以采用补码能正确执行加法运算。又因为 负数的补码=反码+1,所以负数的补码具有反码的特性，可以正确进行减法运算，所以补码 最适合执行数字加减运算。4移码：移码是在补码的根底上把首位取反得到的，这样使得移码非常适合于阶码 的运算，所以它常用于表示阶码。此题的第 2 个问题考查考生对电脑中数制的理解和内存数据的表示。 我们知道， 在电脑 中，一般采用二进制来表示数据，根本单位有位b、字节BKB MB和GB等，其换算关系如下：10 10 101GB =

4、1024MB = 210MB；1MB = 1024KB = 210KB；1KB = 1024B = 210 B；1B = 8b如果主存容量为16MB字节，且按字节编址。因为：16MB = 24 x 210KB = 24 x 210 x 210B = 224B所以，表示该主存地址至少应需要用 24 位二进制编码表示。试题 1 答案1C2C试题 2 2005 年 5 月试题 34在以下存储管理方案中，_(3)_ 是解决内存碎片问题的有效方法，虚拟存储器主要由_(4)_ 组成。3A .单一连续分区B.固定分区C.可变分区D.可重定位分区4A .存放器和软盘B.软盘和硬盘C.磁盘区域与主存D. CDR

5、O和主存试题 2 分析此题考查存储管理方面的知识点， 侧重各种存储管理方法的优缺点。 要正确的解答此题， 必须把这些存储管理方法的特点搞清楚。 1 单一连续分区存储管理这种存储管理方法把所有用户区都分配给惟一的用户作业，当作业被调度时， 进程全部进入内存。一旦完成，所有主存恢复空闲，因此它不支持多道程序设计。 2固定分区存储管理这种存储管理方法是支持多道程序设计的最简单的存储管理方法，它把主存划分成假设干个固定的和大小不同的分区， 每个分区能够装入一个作业。 分区的大小是固定的， 算法简 单，但是容易生成较多的存储器碎片。 3可变分区存储管理这种存储管理方法在引入可变分区后虽然主存分配更灵活，

6、也提高了主存利用率。 但是由于系统在不断地分配和回收中， 必定会出现一些不连续的小的空闲区。 尽管这些小的空闲 区的总和超过某一个作业要求的空间， 但是由于不连续而无法分配而产生了碎片。 解决碎片 的方法是拼接或称为“紧凑 ，即向一个方向例如向低地址端移动已分配的作业，使 那些零散的小空闲区在另一方向连成一片。 分区的拼接技术一方面是要求能够对作业进行重 定位，另一方面系统在拼接时要消耗较多的时间。 4可重定位分区存储管理这种存储管理方法是克服固定分区碎片问题的一种存储分配方法，它能够把相邻的空闲 存储空间合并成一个完整的空区，还能够整理存储器内各个作业的存储位置，以到达消除存 储碎片和紧缩存

7、储空间的目的。紧缩工作需要花费大量的时间和系统资源。 5非请求页式存储管理。这种存储管理方法将存储空间和作业的地址空间分成假设因此，当干个等分局部在分页式， 要求把进程所需要的页面全部调入主存后作业方能运行， 内存可用空间小于作业所需的地址空间时， 作业无法运行。 它克服了分区存储管理中碎片多 和紧缩处理时间长的缺点，支持多道程序设计，但不支持虚拟存储。6请求页式存储管理 这种存储管理方法将存储空间和作业的地址空间分成假设干个相等的页面， 当进程需要 用到某个页面时将其调入主存， 把那些暂时无关的页面留在主存外。 它支持虚拟存储， 克服 了分区存储管理中碎片多和紧缩处理时间长的缺点。 并支持多

8、道程序设计， 但是它不能实现 对最自然的以段为单位的共享与存储保护 因为程序通常是以段为单位划分的， 所以以段为 单位最自然 。7段页式存储管理这种存储管理方法是分段式和分页式结合的存储管理方法， 充分利用了分段管理和分页 管理的优点。作业按逻辑结构分段，段内分页，内存分块。作业只需局部页装入即可运行， 所以支持虚拟存储，可实现动态连接和装配。所谓虚拟存储技术即在内存中保存一局部程序或数据， 在外存硬盘 中放置整个地址 空间的副本。 程序运行过程中可以随机访问内存中的数据或程序， 但需要的程序或数据不在 内存时， 就将内存中局部内容根据情况写回外存。 然后从外存调入所需程序或数据， 实现作 业

9、内部的局部对换， 从而允许程序的地址空间大于实际分配的存储区域。 它在内存和外存之 间建立了层次关系， 使得程序能够像访问主存一样访问外存， 主要用于解决电脑主存储器的 容量问题。其逻辑容量由主存和外存容量之，以及CPU可寻址的范围来决定，其运行速度接近于主存速度，本钱也下降。可见，虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术， 故被广泛地应用于大、中、小型机器和微型机中。虚拟存储器允许用户用比主存容量大得多的地址空间来编程，以运行比主存实际容量大得多的程序。用户编程所用的地址称为“逻辑地址 又称为“虚地址 ，而实际的主存地 址那么称为“物理地址 又称为“实地址 ，每次访问内存时都要进行逻辑

10、地址到物理地址 的转换。 实际上， 超过主存在实际容量的那些程序和数据是存放在辅助存储器中，当使用时再由辅存调入。 地址变换以及主存和辅存间的信息动态调度是硬件和操作系统两者配合完成 的。虚拟存储管理的理论根底是程序的局部性原理。程序局部性原理指程序在执行时呈现出局部性规律， 即在一段时间内， 程序的执行仅限 于程序的某一局部。 相应地， 执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。 局部性又表现 为时间局部性和空间局部性， 时间局部性指如果程序中的某条指令一旦执行， 那么不久以后该 指令可能再次执行。 如果某数据被访问， 那么不久以后该数据可能再次被访问； 空间局部性指 一旦程序访问了某个存储

11、单元，那么不久之后，其附近的存储单元也将被访问。根据程序的局部性理论， Denning 提出了工作集理论。工作集指进程运行时被频繁访问 的页面集合。显然只要使程序的工作集全部在内存 主存储器中， 即可大大减少进程的缺 页次数；否那么会使进程在运行中频繁出现缺页中断，从而出现频繁的页面调入/ 调出现象，造成系统性能下降，甚至出现“抖动 。试题 2 答案 3 D4 C试题 3 2005 年 5 月试题 53个可靠度R均为0.8的部件串联构成一个系统，如图 2-1所示。图2-1 3个部件串联的系统那么该系统的可靠度为 (5)。5A. 0.240 B . 0.512 C试题3分析电脑系统是一个复杂的系

12、统， 而且影响其可靠性的因素也非常繁复， 很难直接对其进行 可靠性分析。但通过建立适当的数学模型，把大系统分割成假设干子系统， 可以简化其分析 过程。常见的系统可靠性数学模型有以下 3种。1 .串联系统假设一个系统由n个子系统组成，当且仅当所有的子系统都有能正常工作时，系统才能正常工作。这种系统称为“串联系统，如图2-2所示。输入R1* R2 Rn输出图2-2 串联系统设系统各个子系统的可靠性分别用R1, R2,., Rn表示，那么系统的可靠性为:RR-iR2.Rn如果系统的各个子系统的失效率分别用2,那么系统的失效率为:12 n2.并联系统假设一个系统由n个子系统组成，只要有一个子系统能够正

13、常工作，系统就能正常工作,如图2-3所示。图2-3并联系统设系统各个子系统的可靠性分别用R1, R2,., Rn表示，那么系统的可靠性为:R 1 (1R1)(1R2). (1 Rn)假设所有的子系统的失效率均为入，那么系统的失效率为：1j 1 j在并联系统中只有一个子系统是真正需要的，其余n-1个子系统称为冗余子系统，随着冗余子系统数量的增加，系统的平均无故障时间也增加了。3 模冗余系统m模冗余系统由m个m=2n+1为奇数相同的子系统和一个表决器组成，经过表决器表决后，m个子系统中占多数相同结果的输出作为系统的输出，如图2-4所示。图2-4模冗余系统在m个子系统中，只有n+1个或n+1个以上子

14、系统能正常工作，系统就能正常工作，输出正确结果。假设表决器是完全可靠的，每个子系统的可靠性为R0,那么m模冗余系统的可靠性为：mm ircm r0 1R0i n 1其中Cm为从m个元素中取j个元素的组合数。显然，此题是一个简单的串联系统可靠性计算的试题，其可靠性为:XX试题3答案5B试题42005年5月试题67微机A和微机B采用同样的CPU微机A的主频为800 MHz而微机B为1 200 MHz。假设微机A的平均指令执行速度为40 MIPS,那么微机A的平均指令周期为(6) ns，微机 B的平均指令执行速度为7MIPS。6A. 15 B 25C. 40D. 607 A. 20 B . 40C.

15、 60D.80试题4分析这道试题曾经出现在 2004年5月的系统分析师考试上午试题中，时隔一年，又一字不 改地作为信息系统监理师试题出现。由此可见，阅读历年试题分类精解是十分重要的。电脑性能评估的常用方法有时钟频率法、指令执行速度法、等效指令速度法、数据处理速率法、综合理论性能法和基准程序法6种。1时钟频率法电脑的时钟频率在一定程度上反映了机器速度，一般来讲，主频越高， 速度越快。 但是 相同频率、 不同体系结构的机器，其速度和性能可能会相差很多倍。通常来说，提高处理器 的时钟频率能够提高系统的性能。 因为在同样的时间内， 提高时钟频率， 使得时钟周期减少， 指令的执行时间减少。2指令执行速度

16、法在电脑开展的初期， 曾用加法指令的运算速度来衡量电脑的速度， 速度是电脑的主要性 有指标之一。因为加法指令的运算速度大体上可反映出乘法、除法等其他算术运算的速度， 而且逻辑运算、 转移指令等简单指令的执行时间往往设计成与加法指令相同， 因此加法指令 的运算速度有一定代表性。表示机器运算速度的单位是 KIPS每秒千条指令，后来随着机器运算速度的提高，计 量单位由KIPS开展到MIPS每秒百万条指令。常用的有峰值 MIPS、基准程序MIPS和以特 定系统为基准的 MIPS MFLOPSI示每秒百万次浮点运算速度，衡量电脑的科学计算速度， 常用的有峰值MFLOP別以基准程序测得的 MFLOPSMF

17、LOP可用于比拟和评价在同一系统上求解同一问题的不同算法的性能，还可用于在 同一源程序、 同一编译器， 以及相同的优化措施且同样运行环境下以不同系统测试浮点运算 速度。由于实际程序中各种操作所占比例不同，因此测得MFLOPS不相同。MFLOPS直没有考虑运算部件与存储器、 I/O 系统等速度之间相互协调等因素，所以只能说明在特定条件下 的浮点运算速度。3等效指令速度法等效指令速度法也称为“吉普森混合法或“混合比例计算法 ，它通过各类指令在程序中所占的比例W进行计算得到。假设各类指令的执行时间为ti,那么等效指令的执行时间为：nT= Witii1式中 n 为指令类型数。采用等效指令速度法对某些程

18、序来说可能严重偏离实际，尤其是对复杂的指令集， 其中某些指令的执行时间是不固定的，数据的长度、 cache 的命中率、流水线的效率等都会影响 电脑的运算速度，因此后来又开展了其他评价方法。4数据处理速率法因为在不同程序中各类指令使用频率是不同的，所以固定比例方法存在着很大的局限 性；而且数据长度与指令功能的强弱对解题的速度影响极大，同时这种方法也不能反映现代电脑中高速缓冲存储器、 流水线、 交叉存储等结构的影响。 具有这种结构的电脑的性能不仅 与指令的执行频率有关，而且也与指令的执行顺序与地址的分布有关。数据处理速率法PDR法采用计算PDR值的方法来衡量机器性能，PDR值越大，机器性能越好。P

19、DF与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关，其 计算方法如下：PDR = L/R其中：L=+0.15H+0.4J+0.15K , R=+0.09N+0.06P。式中G是每条定点指令的位数，M是平均定点加法时间，H是每条浮点指令的位数，N是平均浮点加法时间，J是定点操作数的位数，P是平均浮点乘法时间，K是浮点操作数的位数。此外，还做了如下规定： G20位，H30位；从主存取一条指令的时间等于取一个字的 时间； 指令与操作存放在主存， 无变址或间址操作；允许有并行或先行取指令功能，此时选 择平均取指令时间。PDR值主要对CPU和主存储器的速度进行度量，但不适合衡量机器的整

20、体速度，因为它没有涉及 cache 和多功能部件等技术对性能的影响。PDR主要是对CPU和主存数据处理速度进行计算而得出的，它允许并行处理和指令预取的功能，这时所取的指令执行的平均时间。带有 cache 的电脑，因为存取速度加快，其 PDR 值也就相应提高。PDR不能全面反映电脑的性能，但它曾是美国及巴黎统筹委员会用来限制 电脑出口的系统性能指标估算方法。1991年9月停止使用PDR取而代之的是综合理论性能。5综合理论性能法综合理论性能法CTP法是美国政府为限制较高性能电脑出口所设置的运算部件综合 性能估算方法。CTP以每秒百万次理论运算 MTOP表示，从1991年9月1日起启用。CTP的估算

21、方法为首先算出处理部件每一计算单元如定点加法单元、定点乘法单元、 浮点加单元和浮点乘法单元等的有效计算率R,然后按不同字长加以调整得出该计算单元的理论性能TP,所有组成该处理部件的计算单元TP的总和即为综合理论性能CTP6基准程序法上述性能评价方法主要是针对CPU有时包括主存，而没有考虑诸如I/O结构、操作系统、编译程序的效率等系统性能的影响，因此难以准确评价电脑的实际上工作能力。基准程序法benchmark是目前一致成认的测试性能的较好方法，有多种多样的基准 程序，如主要测试整数性能的基准程序逻辑和测试浮点性能的基准程序等。在此题中，微机 A的平均指令执行速度为40 MIPS,即平均每秒执行

22、 4千万条指令。因此其平均指令周期Cycle Per Instruction ，CPI丨为(1/4千万)秒，即：79X 10 s = 25 x 10 s = 25ns。因为微机B的主频为1 200 MHz，是微机A主频的1200/800 = 1.5 倍。所以微机 B的 平均指令执行速度应该比微机A的快1.5倍，即40X 1.5 = 60MIPS。试题 4 答案 6 B 7 C试题 5 2005 年 5 月试题 8在以下体系结构中,最适合于多个任务并行执行的体系结构是_(8)_ 。 8 A 流水线向量机结构 B 分布存储多处理机结构C.共享存储多处理结构D 堆栈处理结构试题 5 分析这道试题曾经

23、出现在 2002年10月的系统分析师考试上午试题中, 时隔 3年,又一字不 改地作为信息系统监理师试题出现,从而再一次验证了阅读历年试题分类精解的重要性。流水线向量处理机用于指令并行执行, 而不是任务并行, 并不属于多处理机, 堆栈处理 机用于特别的计算或用做外设的数据读写,这两种结构均不适于多个任务的并行执行。并行处理机可分两种类型, 分别为采用分布存储器的并行处理结构和采用集中式共享存储器的并行处理结构。 其中分布式存储器的多处理机并行处理结构中，每一个处理器都有自己局部的存储器。只要控制部件将并行处理的程序分配各处理机，它们便能并行处理， 各自从自己的局部存储器中取得信息；而共享存储多处

24、理机结构中的存储器是集中共享的，由于多个处理机共享，在各处理机访问共享存储器时会发生竞争。因此，最适合于多个任务并行执行的体系结构是分布存储多处理机结构。试题5答案8B试题6 2005年5月试题2930在图2-5所示的树型文件系统中，方框表示目录，圆圈表示文件，“/表示目录名之间的分隔符，“/在路径之首时表示根目录。假设“ 表示父目录，当前目录是 Y1,那么, 指定文件F2所需的相对路径是_(29)_ ;如果当前目录是 X2, “DEL表示删除命令，那 么，删除文件F4的正确命令是_(30)。图2-5树型文件系统29A./X1/Y2/F2B./X1/Y2/F2C./X1/Y2/F2D./Y2/

25、F230A.DEL./Y3/F4B.DEL X2/Y3/F4C.DEL Y3/F4D.DEL /Y3/F4试题6分析用户的数据和程序大多以文件形式保存，用户使用操作系统的过程中，需要经常对文件和目录进行操作。下面， 我们以Linux系统为例介绍有关文件、目录和路径的概念，其他系 统与其类似。1 文件与文件名在大多操作系统中都有文件的概念，文件是Linux用来存储信息的根本结构，它是被命名称为“文件名丨的存储在某种介质如磁盘、光盘和磁带等上的一组信息的集合。 Linux文件均为无结构的字符流形式，文件名是文件的标识，它由字母、数字、下划线和圆 点组成的字符串来构成。用户应该选择有意义的文件名。L

26、inux要求文件名的长度限制在 255 个字符以内。为了便于管理和识别， 用户可以把扩展名作为文件名的一局部。 圆点用于区分文件名和 扩展名，扩展名对于文件分类十分有用。 用户可能对某些群众已接纳的标准扩展名比拟熟悉， 例如，C语言编写的源代码文件总是具有C的扩展名，用户可以根据自己的需要随意参加自己的文件扩展名。2文件的类型Linux 系统中有 3 种根本的文件类型：普通文件、目录文件和设备文件。1普通文件 普通文件是用户最经常面对的文件，又分为文本文件和二进制文件。文本文件：以文本的ASCII码形式存储在电脑中。它是以行为根本结构的一种信息组织和存储方式。二进制文件：以文本的二进制形式存储

27、在电脑中，用户一般不能直接读懂它们，只有通过相应的软件才能将其显示出来。二进制文件一般是可执行程序、图形、图像和音等。 2目录文件设计目录文件的主要目的是用于管理和组织系统中的大量文件。它存储一组相关文件的位置、大小等与文件有关的信息。目录文件往往简称为目录。3设备文件设备文件是 Linux 系统中的一个重要特色。 Linux 系统把每一个 I/O 设备都看成一个文 件，与普通文件一样处理，这样可以使文件与设备的操作尽可能统一。从用户的角度来看， 对 I/O 设备的使用和一般文件的使用一样， 不必了解 I/O 设备的细节。 设备文件可以细分为 块设备文件和字符设备文件， 前者的存取以一个个字符

28、块为单位， 后者那么以单个字符为单位。3树型目录结构在电脑系统中保存有大量文件， 如何有效地组织与管理它们， 并为用户提供一个使用方 便的接口是文件系统的一大任务。 Linux 系统以文件目录的方式来组织和管理系统中的所有 文件，所谓文件目录就是将所有文件的说明信息采用树型结构组织起来，即我们常说的目录。即整个文件系统有一个“根 root ，然后在根上分“杈 directory 。任何一个分杈上 都可以再分杈，杈上也可以长出“叶子 。根和 在 Linux 中称为“目录或“文件夹 。而 “叶子那么是一个个的文件。实践证明，此种结构的文件系统效率比拟高。如前所述，目录也是一种类型的文件。 Linu

29、x 系统通过目录将系统中所有的文件分级、 分层组织在一起， 形成了 Linux 文件系统的树型层次结构。 以根目录为起点， 所有其他目录 都由根目录派生而来。 用户可以浏览整个系统， 可以进入任何一个已授权进入的目录， 访问 那里的文件。一个典型的 Linux 系统树型目录结构如图 2-6 所示。libQffVetchome q larrysatnprotImpusrX3M&binetcinclude lib1 c辺 1 binetclibmansretmp图2-6 一个典型的Linux系统树型目录在图2-6中，我们只给出了目录结节名称，而没有给出各个目录之下的每一个文件。实际上，各个目录节点

30、之下都会有一些文件和子目录。并且系统在建立每一个目录时，都会自动为它其定两个目录文件，一个是“ ，代表该目录自身。另一个是“ ，代表该目录的父目录。对于根目录，“ 和“ 都代表其自身。Linux目录提供了管理文件的一个方便途径。每个目录中都包含文件。用户可以为自己 的文件创立自己的目录，也可以把一个目录下的文件移动或复制到另一目录下，而且能移动整个目录，且和系统中的其他用户共享目录和文件。即我们能够方便地从一个目录切换到另一个目录，而且可以设置目录和文件的管理权限，以便允许或拒绝其他人对其进行访问。同时文件目录结构的相互关联性使分享数据变得十分容易，多个用户可以访问同一个文件。因此允许用户设置

31、文件的共享程度。需要说明的是，根目录是 Linux系统中的特殊目录。Linux是一个多用户系统，操作系 统本身的驻留程序存放在以根目录开始的专用目录中，有时被指定为系统目录。在图2-6中那些根目录下的目录就是系统目录。4工作目录、用户主目录与路径从逻辑上讲，用户在登录到Linux系统中后，每时每刻都处在某个目录之中，此目录被称为“工作目录或“当前目录Working Directory ，工作目录是可以随时改变的。用户初始登录到系统中时，其主目录 HomeDirectory丨就成为其工作目录。工作目录用“. 表示，其父目录用“ 表示。用户主目录是系统管理员增加用户时建立起的以后也可以改变，每个用

32、户都有自己的主目录，不同用户的主目录一般互不相同。用户刚登录到系统中时，其工作目录便是该用户主目录，通常与用户的登录名相同。访问文件时，需要用到路径Path的概念，即从树型目录中的某个目录层次到某个文 件的一条道路。此路径的主要构成是目录名称，中间用“/分开，任一文件在文件系统中的位置都是由相应的路径决定的。用户在访问文件时， 要给出文件所在的路径。 路径又分相对路径和绝对路径， 绝对路径 指从根目录开始的路径，也称为“完全路径 ；相对路径是从用户工作目录开始的路径。应该注意到， 在树型目录结构中到某一确定文件的绝对路径和相对路径均只有一条。 绝 对路径是确定不变的，而相对路径那么随着用户工作

33、目录的变化而不断变化。用户要访问一个文件时， 可以通过路径名来引用。 并且可以根据要访问的文件与用户工 作目录的相对位置来引用它，而不需要列出这个文件的完整的路径名。例如，用户 LI 有一 个名为 class 的目录，该目录中有两个文件： soft_1 和 hard_1 。假设用户 LI 想显示出其 class 目录中的名为 soft_1 的文件，可以使用以下命令：/home/LI$ cat /home/LI/class/soft_1用户也可以根据文件 soft_1 与当前工作目录的相对位置来引用该文件，命令为：/home/LI$ cat class/soft_1在此题中，当前目录是 Y1,文

34、件F2在目录Y2之下。目录Y1和Y2都是目录X1的子目 录，因此，指定文件 F2 所需的相对路径是 ./Y2/F2 。如果当前目录是 X2, “DEL表示删除命令，要删除文件F4。因为文件F4在目录Y3之下，而目录 Y3是目录X2的子目录，所以正确的命令是DEL Y3/F4。试题 6 答案 29D30C试题 7 2005 年 11 月试题 1阵列处理机属于 _(1)_ 电脑。试题 7 分析电脑由控制器、运算器、存储器、输入和输出设备组成。1966 年， Michael.J.Flynn 提出根据指令流、 数据流的多倍性特征对电脑系统进行分类 通常称为 Flynn 分类法，有关定义如下。1指令流：

35、指机器执行的指令序列。2数据流：指由指令流调用的数据序列，包括输人数据和中间结果，但不包括输出 数据。3多倍性：指在系统性能瓶颈部件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可 能个数。Flynn 根据不同的指令流 -数据流组织方式，把电脑系统分成4类。 1 单指令流单数据流 SISDSISD其实就是传统的顺序执行的单处理器电脑，其指令部件每次只对一条指令进行译 码，并只为一个操作部件分配数据。流水线方式的单处理机有时也被作为SISD。值得注意的是，In tel公司的奔腾PH中开始采用 MMX术，引进了一些新的通用指令，从某种意义 上使用了单指令流多数据流的思想。 但是与 Intel 公司的前几

36、代产品 X86/Pentium 相比， 其指令序列的执行方式和调用数据的方式没有发生根本性的变化。所以从整体上来看， 采用奔腾PII芯片的PC机仍属于SISD类。2单指令流多数据流 SIMDSIMD以并行处理机阵列处理机为代表，并行处理机包括多个重复的处理单元 pui-pun由单一指令部件控制，按照同一指令流的要求为它们分配各自所需的不同数据。相联处理机也属于这一类。 3多指令流单数据流 MISDMISD具有n个处理单元，按n条不同指令的要求对同一数据流及其中间结果进行不同 的处理。 一个处理单元的输出又作为另一个处理单元的输入， 这类系统实际上很少见到。 有 文献把流水线看做多个指令部件，称

37、流水线电脑是MISD。4多指令流多数据流 MIMDMIMD指能实现作业、任务、指令等各级全面并行的多机系统，多处理机属于MIMD当前的高性能效劳器与超级电脑大多具有多个处理机，能进行多任务处理， 称为“多处理机系统。不管是大规模并行处理机MPPMassively Parallel Processor 或对称多处理机 SMP Symmetrical Multi Processor ，都属于这一类。Flynn 分类法是最普遍使用的，其他分类法如下。1冯氏分类法由冯泽云在 1972 年提出，冯氏分类法用电脑系统在单位时间内所能处理的最大二进制 位数来对电脑系统进行分类。 2 Handler 分类法由

38、 Wolfgan Handler 在 1977 年提出， Handler 分类法根据电脑指令执行的并行度和流 水线来对电脑系统进行分类。3Kuck 分类法由David J . Kuck在1978年提出，Kuck分类法与Flynn分类法相似，也是用指令流、 执行流和多倍性来描述电脑系统特征。但其强调执行流的概念，而不是数据流。试题 7 答案1B试题 8 2005 年 11 月试题 2采用 _(2)_ 不能将多个处理机互连构成多处理机系统。2A. STD 总线B. 交叉开关 C. PCI 总线 D. Centronic 总线试题 8 分析总线是电脑中各部件相连的通信线， 通过总线， 各部件之间可以

39、相互通信。 而不是每两 个部件之间相互直连，从而减少了电脑体系结构的设计本钱，有利于新模块的扩展，如图 2-7 所示。图2-7 总线从中央处理器到外设，总线可以分为如下4类。1.中央处理器内部总线这是内部各部件之间的信息传送线，存放器与存放器之间、 各存放器与运算器之间的信息传送线。2部件内总线一块插卡的内部总线，又称为“片级总线，如显卡、多功能卡等插卡都使用了部件内总线实现卡上各种芯片的互连。3.系统总线系统总线是电脑系统内各功能部件中央处理器、存储器和外设等 之间相互连接的总线。从位置上来说，一般位于电脑系统的底板上。它从功能上说，可以分为以下几种。1数据总线：一般是由三态门控制的双向数据

40、信道，中央处理器通过数据总线和主 存、外设交换数据。2地址总线：常常由三态门控制的单向数据信道，由中央处理器“点名取数的位 置。3控制总线：用来传递控制信号。如读/写信号、中断请求和复位等信号。4外部总线外部总线是电脑系统之间，或者是和电脑和其他设备通信的总线。最早的是PC/XT电脑采用的系统总线，它基于8位的8088处理器，称为“ PC总线或者“ PC/XT总线。STD Standard Bus总线是一种规模最小，面向工业控制并且设计周密 的8位系统总线。STD总线只有56根信号线，划分为电源总线、数据总线、地址总线和控 制总线4类。STD总线信号也是通过底板总线的形式提供给STD总线模板的

41、，因此底板应具有极低的阻抗，使总线上传输的高频脉冲信号不会失真。STD总线是一种专门设计的面向工业测量及控制的小型总线，它主要应用在以微处理器为中心的测量控制领域，尤其以应用于工业测控领域为多。1984年，出现了基于 16位Intel 80286处理器的PC/AT电脑，系统总线也相应地扩展 为16位，并被称为“ PC/AT总线。以上两种总线标准为根底的ISAIndustry StandardArchitecture ,工业标准架构总线，方便了开发与个人电脑兼容的外围设备。ISA是8/16位的系统总线，最大传输速率为8MB/S，允许多个CPU共享系统资源。由于兼容性好，所以它在20世纪80年代得

42、到了广泛采用，。缺点是传输速率过低、CPU占用率高并占用硬件中断资源等。当出现了 32位外部总线的386DX处理器之后，ISA的宽度就已经成为严重的瓶颈，并 影响到处理器性能的发挥。新的EISA Extended ISA，扩展ISA总线是为适应 32位中央处理器而制定的，其工作频率仍旧是8 MHz,并且与8/16位的ISA总线完全兼容，带宽提高了一倍，到达了 32 MB/S。为了解决ISA和EISA速度慢的问题，出现了 32位的PCI周边组件互连总线。最初 PCI总线工作在33 MHz频率之下，传输带宽到达了133 MB/s 33MHZ 32位/8,后来又提出了 64位的PCI总线，并把PCI总线的频率提升到 66MHz100MHz甚至更高。PCI不像ISA 总线那样把地址寻址和数据读写控制信号都交给微处理器来处理，而是独立于处理器，采用了独特的中间缓冲器设计。从而可将显示卡、声卡、网卡和硬盘控制器等高速的外围设备直 接挂在CPU总线上，打破了瓶颈，使得 CPU的性能得到充分的发挥。PCI总线还具有能自动识别外设，与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力。并且具有隐含的中央仲裁系统， 采用多路复用方式地址线和数据线减少了引脚数，支持64位寻址，完全的多总线主控能力，提供地址和数据的奇偶校验等特点。P