2020年度计算机系统结构自考真题模拟及答案02325历年试题全带答案

计算机系统结构自考真题及答案02325历年试题全带答案全国4月高等教育自学考试ー、单项选择题（每小题1分,共10分）在每小题的四个备答案中有一个正确的答案,将正确答案的序号写在题干后的括号内）.计算机使用的语言是（B）A,专属软件范畴,与计算机体系结构无关B,分属于计算机系统各个层次C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令.动态数据流机最突出的特点是使（C）A,数据流令牌无标号B.需要程序记数器来实现C.令牌带上标号D,同步由门（Latch）寄存器来实现.多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关,则（B）A,能够并行执行B,不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行.多处理机的各自独立型操作系统（D）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.输入输出系统硬件的功能对（B）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.“启动I/O”指令是主要的输入输出指令,是属于（B）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7.全相联地址映象是指（A）A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.ー个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的,而组内任何虚页能够装入任何实页位置D.组间可任意装入,组内是固定装入8.（C）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.设16个处理器编号分别为0,1,2, 15用Cubes互联函数时,第10号处理机与第（D）号处理机相联。A.llB.8 C.14 D.2.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,贝リ（A）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.可靠性提高二、填空题（每空1分,共20分）11.标志符与每个数据相连,合存于一同一存储单元,用于描述单个数据的ー类型特征一〇资料仅供参考.总线仲裁算法有:静态优先级算法、固定时间片算法、ー动态优先级算法和一先来先服务ー算法。.计算机仿真用ー微程序ー解释,计算机模拟用ーー机器语言ー解释。.按弗林(MichaelJ.Flynn)的观点,计算机系统可分为单指令流单数据流、ー单指令流多数据流、多指令流单数据流和一多指令流多数据流ー四大类。.要实现两条指令在时间上重叠解释,首先需要付出_ー空间代价ー一，其次,要处理好指令之间可能存在的ー关联〇.与重叠机器ー样,流水机器在遇到ーーー转移ーーーー指令,特别是一条件转移ー指令时,效率也会显著下降。.超长指令字(VLIW)结构是将一一水平型微码ーーー和ーー超标量处理 两者相结合。.互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换,SIMD互连网络多采用ーーー线路交换,多处理机常采用ーーー包ーーーー交换。.数据流机釆用ーーー数据驱动ーーーー,执行的操作序列取决于输入数据的可用性;归约机则采用一需求驱动—,执行的操作序列取决于对数据的要求,对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表示式的归纳。.输入输出系统包括输入输出设备、设备ーーー控制器资料仅供参考ー及与输入输出操作有关的—软硬件。三、改错题（每小题2分,共10分）（下列每小题划线部分A、B、C中有一处错误,请先写出错处,并在括号中写出正确文字）.对操作码进行优化编码时,在了解每种指令在程序中出现的概率后,使用Huffman算AB法构造Huffman树,这样获得的Huffman编码是唯一的。（C错改为“不是唯一的”）C.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,读写要完全同步,允许顺序串行和交换串行。（C错改为“不允许顺序串行和交换串行”）A BC.计算机仿真适合在两种结构差距大的机器间运用。（B错改为“差距不大”）A B C.主存空间数相关是相圆隔的两条指令之间出现对主存同一单元要求先写而后读的关联。资料仅供参考B C（A错改为“相邻” ）.由于Cache存贮器的地址变换和块替换算法是用软性实现的,因此Cache存贮器对应用A程序员是透明的,而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。（A错改为“硬件”）BC四、简答题（每小题6分,共30分）.简述标志符数据表示的主要优点。.简述设计RISC结构用了哪些基本技术?.设P和Pj程序段都是一条语句,且Pi在巧之前执行,试举出P和巧间存在3种可能的数据相关。.简述控制驱动的控制流方式的特点?.模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么?五、应用题（共30分）.（12分）假设某模型机共有7条指令,7条指令L—b使用的频度分另リ为:0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。⑴利用Huffman算法,构造Huffman树,并给出Huffman编码和平均码长。（2）给出Huffman扩展码编码。资料仅供参考.（10分）多级混洗交换网络是如何组成的?它与间接二进制n立方体网络有何差异?并画出N=8时的多级混洗交换网络图。.（8分）设向量A和B各有4个元素在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A・B二;山,其中If2f3f5组成加法流水线,If4-5组成乘法流水线。若假定流水线的各段所经过的时间均为△t=2.5,流水线输出可直接送回输入或暂存于相应缓冲寄存器中,其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略。求出吞吐率和加速比。ヽ41 参考答案:四、简答题（每小题6分,共30分）.答:（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。.答:⑴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。.答:（1）若Pi的左部变量在Pj的右部变量集内,且Pi必须取出Pi运算的结果来作为操作数,则称Pi“数据相关”于Pi。(2)若Pj的左部变量在Pi的右部变量集内,且当Pi未取用其变量的值之前,是不允许被Pj所改变,则称Pi“数据反相关”于丹。(3)若Pi的左部变量也是Pj的右部变量,且Pj存入其算得的值必须在Pi存入之后,则称Pj“数据输出相关”于Pi。.答:控制驱动的控制流方式的特点是:经过访问共享存储单元让数据在指令之间传递;指令的执行顺序隐含于控制流中,能够显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理,指令执行顺序受程度计数器的控制,即受控制令牌所支配。.答: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,需与模拟结合オ行。五、应用题(共30分)31.

亠ア yrr平均码长=2pl="痛图Huffman树表操作码的Huffman码及扩展操作码的编码指令频度(Pi)操作码使用Huffman编码0P长度(Li)利用Huffman概念的扩展操作码0P长度(Li)110.3501002120.25102012130.201103102L0.1011100511004150.0411101511014160.03111105111040.031111151111432.多级混洗交换网络由n级相同的网络组成,每ー级都包含一个全混拓扑和随后一列2日个四功能交换单元,采用单元控制方式。多级混洗交换网络与间接二进制方体网络只有两点差别:前者数据流向的级号顺序nT,n-2,…，L0J用四功能交换单元,后者数据流向相反,其级号顺序0,1,…,n-1,用二功能交换单元。33.实际吞吐率为=£=又」、=18.7%因顺序方式所需时间为4x3At+3x4At=24At,因此加速比SP=24At/15At6全国4月高等教育自学考试一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分,共10分)L字串位并是指同时对ー个字的所有位进行处理,这(C)A,不存在并行性 B,有较高的并行性C已经开始出现并行性 D,是最高ー级的并行性.全局性相关的处理不包括（A）A.采取顺序流动 B.猜测法 C.采取延迟转移 D.加快短循环程序的处理.用户高级语言源程序中出现的读写（I/O）语句,到读写操作全部完成,需要经过ー一共同完成。（D）A.编译系统和操作系统 B.DO总线、设备控制器和设备C.操作系统和I/O设备硬件 D,编译系统、操作系统软件和I/O总线,设备控制器、设备硬件等.不属于计算机模拟的特点。（C）A,用机器语言解释实现程序移植 B,灵活性大C.提高速度 D.效率低.通道方式输入输出系统中,对优先级高的磁盘等高速设备,适合于连接（B）A.字节多路通道 B,选择通道 C.数组多路通道 D.字节及数组多路通道.计算机系统中主存ー辅存存储层次或Cacheー主存存储层次常见的替换算法是（B）A,随机算法 B,近期最少使用算法 C.先进后出算法 D.OPT算法.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（B）资料仅供参考A.SISD B.SIMD C.MISDD.MIMD.数据流计算机是指（B）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.设16个处理器编号分别为0,1,2, 15,用PMz-o互联函数时,第13号处理机与第一号处理机相联。（A）A.12 B.9 C.11D.5.流水线的技术指标不包括（A）A.响应比 B.吞吐率 C.加速比D.效率二、填空题（每空1分,共20分）.数据表示是指ー机器硬件直接识别和引用的ー数据类型 〇.多处理机的互连一般釆用的四种形式为:总线、环形互连、—交叉开关或ー多端口存储器〇.解释是在低级机器级上用它的一ー串语句或指令来仿真高级机器级上的一条指令或指令的功能,经过一高级机器语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。.就其本质而言,并行性包含着一同时性和一并发性的二重含义。.若一次重叠方式解释指令仍达不到ーー速度要求时,可用同时解释一多条指令的流水方法。.指令相关、ー访存数一相关和一通用寄存器组相关等局部相关都是由于机器要同时解释的多条指令之间出现了对同一主存单元或寄存器要求“先写后读”。.典型的互连网络是由许多开关单元和互连线路组成,互连通路的路径选择是经过置定开关单元的—工作状态来控制,这种置定能够有一ー集中或分布两种控制策略。.归约机和数据流机ー样,都是基于ー数据流的计算机模型,只是它们所采用的ー驱动方式ー不ー样。19.1/0设备取得I/O总线后,所传送的数据总量,称为—数据宽度;数据通路宽度是数据总线的一物理宽度〇.信息在主存ー辅存存储层次间的传送是由一辅助软硬设备来实现;信息在Cache一主存层次间的传送则由一A辅助硬件来实现。三、改错题（每小题2分,共10分）每小题有三处划线,其中仅有一处有错误,请指出资料仅供参考错误并改正。若只指出错误不改正只给1分。.多处理机中,两个程序段之间若有先写后读的数据相关,ATOC\o"1-5"\h\z贝リ不能并行，但任何情况下可以交换串行〇B C（c错改为“在特殊情况下能够交换串行” ）.设某机有32个处理器,其编号为〇丄…31,用Shuffle（Shuffle）互联函A B数时,第!I号处理器与第26号处理器相联。（ C错改C为“第13号处理器” ）.中断响应就是允许其中断cpu现行程序的运行,转去对该请求进行预处理,如保存好运算的数据结果,调出中断服务程序,准备\o"CurrentDocument"B C运行。（ B错改为“断点及其现场” ）.由于Cache存储器的地址变换和块替换算法是全硬件实现的,则Cache存储器对系统程序员是不透明的,Cache对处理机和主存间的信息交换是邂睡。C（ B错改为“透明.分布系统以细为特征,用真实处理机替代虚拟处理机,其A B并行性是属于并发性〇C（ C错改为“同时性” ）四、简答题（每小题6分,共30分）26.简述使用多处理机的目的。27.简述脉动阵列结构的特点。.简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系。.为解决不同系统结构的机器之间的软件移植,一般采用何种途径?并简述其过程。.简述传统控制流机与数据流机的区别。五、应用题（共30分）.（8分）设向量A和B各有4个元素,要在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A•B=ia,.bi〇其中l-2f3-5组成加法流水线,1-4-5组成乘法流水线。又假设每个流水线所经过的时间均为△3流水线输出可直接返回输入或暂存于相应缓冲寄存器中,其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略,（1）求出流水线从开始流入到结果流出这段时间的实

际吞吐率tp和效率n〇⑵在什么情况下,流水线的效率和实际吞吐率较高?.（10分）在采用描述符方法取操作数的方法中,能够将描述符按树形联结来描述多维数组。请画图表示用描述符描述ー个3X4的二维阵列的情况。.（12分）请分析如图所示的组相联地址变换的工作原理?说明组相联映象与全相联映象和直接映象有何关系?组相联映象有哪些主要优点?组相联地址变换的ー种实现方式图中:nd为区号,q为组号,ぐ为组内块号,j为块内地址単体4字随机存储器が个单元四、簡答題本大題共5小題,毎小地6分,共30分。.(1)用多台处理机进行多任务处理,提高协同求解一个大而変杂问题的速度;(2)依靠冗余的处理机及其重组来提髙系统的可靠性、适应性和可用性。.(1)结构蔺单,规整,模块化强,可扩充性好,非常适合用超大规模集成电路实现。(2)PE间数据通信距离短、规则,使数据流和控制流的设计、同步控制均简单规整。(3)脉动阵列中所有PE能同时运算,具有极高的计算并行性,可通过流水费得很高的运算效率和呑吐率。输入数据能被多个处理单元重复使用,大大减轻了阵列与外界I/O通信量,降低对系统主存和!/O系统频宽的要求。(4)脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法密切相关,具有某种专用性,限制r"应用范队这对VLSI是不利的。.结构、组成、实现三者互不相同,但又相互影响:相同结构(如指令系统相同)的计算机,可以因速度不同而采用不同的组成c同样,ー种组成可有多种不同的实现,反过来,组成也会影响结构,微程序控制就是ー个典型的例子。通过改变控制存储器中的微程序就M改变系统的机器指令,改变结构c如果没有组成技术的进歩,结构的进展是不可能的。正因为如此,系统结构的设计必须结合应用考虑,为软件和算法的实现提供更多更好的支持,同时考虑可能采用和准备采用的组成技术。组成设计上面决定于结构,下面受限于实现技术。然而它们是可以实现折裏权衡的。结构、组成和实现所包含的具体内容随不同时期及不同的计算机系统有差异。在某些系统中作为结构的内容,在另一些系统中可能是组成和实现的内容。软件的硬化和硬件的软化都反映了这一事实。.为实现不同系统结构的机器之间的软件移植,就必须做到在ー种机器的系统结构上实现另ー种机器的指令系统,即另ー种机器语ヨ。 例如,要求原在B机器上运行的应用软件,能够移植到有不同系统结构的A机器上,根据层次结构的概念可把B机器的机器语言看成是在A机器的机器语言级上的一个虚拟机器语言,在A机器上用虚拟概念来实现B机器的指令系统。.数据流驱动的数据流机不同于传统控制駆动的控制流机。传统控制流机是通过访冋共享存储単元让数据在各个指令之间传递,指令执行顺序隐含在控制流中,受程序计数器即控制令牌支配。 数据流机没有共享变量的概念,不共享存储的数据.指令执行顺序只受指令中数据的相关性制约。数据是以表示某一操作数或参数已准备就绪的数据令牌直接在指令之间传递。数据流机主要研究合适的硬件组织和结构,数据流程序图.能高效并行执行的数据流语言以及解决目前数据流机存在的问题“

五、应用题共30分。.(1)先应选择适合f静态流水线工作的算法使完成向量点积A、B所用的时间最短。本题可先连续计算所X瓦、奥XレゆXb3gX&4个乘法,然后功能切换,按((冉Xb|+IX卜)+(旳Xb,+&Xbj)经过3次加法来求得最后的结果。在15个At时间内流传7个结果,其实际吞吐率TP为7/(15绿),,而顺序方式所需时间为4x3&+3x4绿=24加,该流水线的ワ=3x4&线的ワ=3x4&I4x3*5xl5At=32%,(2)当连续流动的任务数n值较大时,流水线的效率可接近1,实际吞吐率也可接近于最大呑吐率。阵列描述符3X4二维阵列A33.（1）图中的组相联地址变换原理是先由q在グ组中选出一组,对该组再用“+S’进行相联査技,若在2•行中査不到相符的，表示主存诙块不在Q&e中•,如果査到有相符的,则科表中相应的S拼上q和、就是访冋ホ卜的地址。（2）当组相联映象中里内的块数大到等于Cache的块数（即S=%）时,就成了全相联映象,而当S值小到只有ー块（即无S字段）时,就变成了直接映象。因此全相联映象和直接映象只是组相联映象的两个极端。（3）组相联映象既能渡少块冲臾概率，振高0che空间利用率,又能使地址映象机构及地址变换速度比全相联的面单且快速，此外它比全相联映象成本低，而性能可接近于全相展映象,所以得到广汇的应用。全国4月高等教育自学考试ー、单项选择题（本大题共10小题,每小题1分,共10分）L就使用语言的角度而言,可将计算机系统看成是按功能划分的（A）组成的层次结构。A.多个机器级 B,多个软件级 C,微程序级D.多个系统.依据MichaelJ.Flynn提出的按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类,阵列机ILLIAIV属于（B）A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD.静态数据流计算机的显著特点是（A）A.数据令牌没加标号 B.数据令牌带上标号C.其同步由匹配部件实现 D.同步由门（Latch）寄存器来实现.VonNenmann型计算机不具有的特点是（C）资料仅供参考A.在程序计数器集中控制下 B,以控制流方式工作C.以数据流驱动 D.指令是顺序执行的.多处理机的互连方式采用总线形式的优点是（A）A.硬件成本低且简单 B.适用于处理机机数较多的场合C.有很高的潜在通信速率 D.不便于改变系统硬件设置.在23X23Delta网络中需要2X2交叉开关模块个数为（B）A.6 B.12 C.24 D.64.设16个处理器编号分别为〇,1,3,…，15用Cubes互连函数时,第10号处理机与第（D）号处理机相连。A.llB.8 C.14 D.2.解释指令的流水线方式中,同一时间内,流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作称为（D）A,单功能流水线 B.部件级流水线 C线性流水线D.静态流水线.位片处理是指计算机采用（C）方式对数据进行处理。A.字串位串 B.字串位并 C.字并位串D.字并位并资料仅供参考.松散耦合的机器之间实现互联的方式是经过（C）A.中间存储介质相互通信 B,共享主存储器C.文件或数据集合一级进行相互通信 D.指令级并行相互通信二、填空题（本大题共10小题,每空1分,共20分）1L通用寄存器型机器对堆栈数据结构实现的支持是较差的,它表现为堆栈操作用的ー机器指令数少,堆栈置于一存储器内,访问堆栈的速度低。.MISD系统结构是指有n个处理单元,按—n条不同指令的要求,对同一个数据流及其中间结果进行不同处理,ー个处理单元的ー输出作为另ー个处理单元的输入。.总线仲裁算法有:—静态优先级算法、固定时间片算法、动态优先级算法和先来先服务算法。.从计算机系统中处理数据的并行性来看,并行性等级从高到低可分为全并行、一位串字并、位并字串、一位串字串〇.流水线单处理机的性能改进主要经过如何对指令或操作流水功能部件进行分离和一细分,以及平衡好它们之间的—ー频带。.按流水处理的级别可分为一部件级、处理机级和一一系统级〇.造成流水线断流除了编译形成的一目的程序不能发挥流水结构的作用,或存储系统供不上为连续流动所需的指令和操作数以外,还因出现了ー相关和中断〇.解决重叠方式相关处理的两种基本方法是一推后分析k+1和设置ー相关专用通路〇.依据机器内部对函数表示式所用存储方式的不同,把归约方式分成一串归约和_—图归约两类。.输入输岀系统中,I/O处理机方式,又可分为一通道方式和一外围处理机方式两种。三、改错题（本大题共5小题,每小题2分,共10分）21.在利用Huffman算法构造Huffman树的过程中,先将所研究的指令按使用频度由小到大排序,每次选择其中最大的二个频度合并成一个频度做为它们二者之和的新结点。A BC（B错,改为“最小”

）.若计算机系统的体系结构和硬件设计使编写程序时需要了解系统的结构细节,则资料仅供参考A. B对程序设计而言,该计算机系统有透明性。C（B错,改为“不需要”）.在流水线系统结构中,取指分析和执行三部分是顺序进行的。AB C（C错,改为“重叠进行的”）.网络的拓扑结构指的是互连网入端能够实现连接的模式。AB C（B错,改为“互联网络入、出端”）.模m的并行主存系统中,主存实际频宽,能随模m值增大而线性提高。A BC（B错,改为“不一定随模m”）四、简答题（本大题共5小题,每小题6分,共30分）.设计RISC应遵循哪些原则?资料仅供参考.机群系统与传统的并行处理系统相比有哪些明显的优点?.简述指令的顺序解释方式的优缺点。.简述统一高级语言的出发点、难点和发展前景。.虚拟存贮器为什么必须要替换算法?它解决什么问题?五、综合应用题（本大题共30分）.（10分）设某机阶值p为6位,尾数m是48位,阶符和数符不在其内,当尾数分别以2为基时,在非负阶、正尾数、规格化数情况下,求出其最大阶、阶的个数,最小尾数值、最大尾数值,可表示的最小数和最大数及可表示的规格化数的总个数。.（8分）顺序方式和重叠方式的各自定义和特点是什么?重叠方式如何解决流水线相关处理的。.（12分）下图是页式虚拟存贮器的地址变换示意图,试问:（1）为什么要增设快表?（2）依据什么?（3）按图示分析其工作过程?图中:U为用户标志,N［为用户虚页号,“为主存号,Nr、”均为页内位移。覆、前答題（本大・共5小・•毎小盘6分,共30分）.（1）确定指令系统时,只选择使用頻度很高的那些指令,再増加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其它功能的指令,大大!*少指令条数,使之一般不超过100条。（I分）（2）減少指令系统所用寻址方式种类.一般不超过两肿。前化指令的格式限制在2种之内,并让全部指令都是相同长度。（1分）（3）让所有指令都在ー个机詈周期内完成。（1分）（4）扩大通用寄存后.一般不少于32个.尽量減少仿存.所有指令只有存（STORE）.取（LOAD）指令切存.其它指令一律只对寄存器操作。（|分）（5）为提高指令执行速度,大多数指令部用硬联控制实现,少数指令オ用微程序实现。（I分）（6）通过精面指令和优化设计编评程序,荷单有效地支持髙级沿さ的实现。（1分）.（1）系境有髙的性能价格比;（I分）（2）系统的开发周期短;（I分）（3）系统的可扩展性好;（I分）（4）系统的费・科用率高;“分）（5）用户・程方便Ml分»（6）用户投贵凤2小•（I分）M.・序解・的优点是用制而単.8人下条指令的时间易于控制•0分）但软点是上一步一作未完成•下ー步，作便不能开始.速度上不去.机H各毎件的利用率低.（3分）2911分）出发点:由于高城语盲是面向・目布算法的•与凯・的具体结构关系不大,如果能统・出一艸可一足各聆应用・■的通用高级电育,專公用这》谓言・写的应用校件就可收楼值于不同的机券.（3分）・点:I）不同的用途要求语■的谓告、木义结构军同;2）人们琳语言的!K本姑府，法不ー［3）即使同一聆高爆谓离在不内厂拿的机a上也不飴完全通用,这就是调离中存在・方言”的冋・;4）受习慣纷カ咀提.人们不JB放算慣用的语看.因为热患.府鏗险.也不•意・弄长劇枳K的、用キ府语育续写井巳被实ヨ修明是正■的软件・因M.目前备»机・MEヒ対应于善〉较为通用的高饋语言・译系统.対同一片高級语言.冬个机号的・译系统软件不同.无法通用.这•不利于系统绪构的黨・・（2分）发及紳量:員然统ー髙依中盲近期津困牵,但从长岳看,仍是必須鮮决的重要方向问H・统ー成一片或相对统メタ数几片高鐵谙言対于节约软件研制的人力、立カ物费用.如懐人员的培养部喜重要作用•ADA语言的岀现就是朝此方向的•要进及。.（1）当处理机要用到的指令或|t鶴不在主存中.则产生頁面失依.必須去，存中轉含谟指令或数据的ー貝，入主存・通!r.，ia空间比主存空网大的务.必估出農主存已満又发生頁・失效的情况.此时■存的一頁要■入主存则发生冲突.只有強制修帙出主存中某个更.以按靖由，存中■来的新贝.（4分）（2）普摂算性就是要，决选择主在中・个贯作为被・模的页.（2分）五、皮用•（本大・共30分）.r.*2*t.m*Bms48,p>6（1分）•大齢•2'-l=2'-1・63i（I分）齢的个数・2,・6シ64；（1分）•小尾数值・lxrゴ.2Tl（1»量大尾数值=1ー1灯・”・1・2。・分）町我示的•小敷・ヒ•匚’・2”:（I分）可哀示的量大政・ご”•（1・2«）.2*1-（1-2-）-2*（1-2*）-2--2»：（2分）可覆示的煙格化数的总个数=2'•2・（。ー［”1・2・・2.•（2-l）/2-2n（2分）.（I）指令順序解弹指的是各条指令之间顺序谕行（执行完一条指令后才取ド条指令）地进行,每条指令内部的衆操作也顺序串行地进行。顺序解释的优点是控制荷単,转入下条指令的时间第于控制。但験点是上一步操作未完成.ドー步掾作便不能开始,速度上不去,机器各部件的利用率低。（3分）指令的宣登解释是在第K条指令的操作完成之前,就开始解好第K+1第指令。显然,亶疊“拜鼓不能加快一条指令的解释,却能加快相邻两条以至豊段程序的就律,。分）（2）分別釆用局部性相关的处理和全局性相关的处理方法。（2分）.（1）页式虚拟存Qさ的内部地址变换毒页表进行.页表容!f根大,只能放主存中,毎力主存一次.就要加仿一次主存査表,等效访冋速度只能是不用虚拟存贮圈的1/2（或1ね）•为了蝠短内部地址变换的时间,是靠硬件上増设快表来解决。（4分）（2）依据程序的局部性,在一段时间内实际可能只用到表中很少的几行,这样,用快速硬件构成比全盘少,所以设置8-16行部分目录表存放当前正在用的虚实地址映象关系,以快速相联査找,称为快表.原先存全部虚地址映象关系的表称慢表。（4分）（3）由虚页号u，N、同时査快表和馒表,当快表中有此虚页时,快速找到实页号n.坊存,并终止査慢表•若怏表中査不到,则经ー个仿主存,从慢我査到n,坊存.并把此虚页号与实质号对应关系送进快表“（用替换算法）（4分）全国7月高等教育自学考试ー、单项选择题.软件和固件的功能在逻辑上是（C）的。Page2A,固件优于软件 B.不等价 C等价 D.软件优于固件.（A）编写者看到的逻辑结构和功能能力就是计算机的外部特性。A.操作系统 B.汇编语言程序 C.WindowsNTD,微程序.RISC计算机的指令系统集类型是（C）。A.堆栈型B,累加器型 C寄存器ー寄存器型D,寄存器一存储器型.主存储器的（A）要求属于外特性。A,容量大小B.速度 C.页面组织D,带宽资料仅供参考.在采用延迟转移技术时,在以下几种调度方法中,效果最好的是哪一种方法?（A）A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中D,在延迟槽中填入NOP空操作指令.设8个处理器编号分别为0,1,2,7用Cubeユ互联函数时,第5号处理机与第（A）号处理机相联。A.lB.3 C.4 D.6.大型计算机和小型计算机的主要区别在于（A）〇A.大型机运行速度比小型机快得多 B.大型机能够控制大量的外设C.大型机具有图型终端和图形处理能力 D.大型机的外存管理能力超过小型机.在以下总线标准中,哪ー种总线具有与设备和主机无关的高级命令系统?（C）A.IDEB.ATC.SCSID.PCI.在以下输入输出控制器的管理方式中,外设的工作速度对计算机性能影响最小的是（D）。A.程序控制轮询方式B.程序控制中断方式 C.直接存储器访问方式 D.I/O处理机方式.串行链接式总线的裁决算法是（B）〇A.固定时间片算法 B,静态优先级算法 C.动态优先级算法D.先来先服务算法二、填空题（每空2分,共20分）.早期的冯・诺依曼计算机系统结构是以运算器为中心,而后期的冯・诺依曼计算机系统结构是以一存储器为中心。.精简指令系统设计思想是简单的指令能执行得更快以及指令系统只由使用频度很高 的指令组成。.虚拟机:简单地说,一切用ー编程语言（某ー级语言）ー的机器都称为虚拟机。计算机系统按功能可分为多层次结构,传统机器级以上的所有机器都称为虚拟机。.用户CPU时间取决于三个特征:ー时钟周期时间长度一,每条指令所需时钟周期数CP!以及程序中总的指令数Ino.MIPS只适宜于评估标量机,不能用于评估向量机。而_MFLOPS则比较适用于衡量向量机的性能。.基本数据类型一般包括一二进制位—及其位串、整数及自然数、实数（浮点数）、字符和布尔数等。.指令系统是指机器所具有的全部指令的集合,它反映了计算机所拥有的基本功能。它是ー机器语言ー程序员所看到的机器的主要属性之一。.指令的ー解释方式一一般分为顺序、重叠、流水三种。资料仅供参考.最大吞吐率Tpmax:指流水线达到ー稳定状态后可获得的吞吐率。.先进流水调度方法中,ー动态调度ー一不需要借助软件来对指令进行调度,而是利用硬件重新安排指令的顺序来减少流水的停顿。三、简答题（每小题4分,共20分）.简单说明Flynn教授提出的分类的方法。Page25.要使流水线具有良好的性能。必须设法使流水线能畅通流动,可是在流水过程中会出现几种相关（也就是冲突的意思）。请说出主要的相关。Pagel40.衡量流水线处理机的性能主要指标是什么?Pagel36~139.简要说出全局性相关的处理的4种常见方法。Pagel441146.简要说出采用RISC结构后能够带来的好处。Page58四、简单应用（每小题6分,共24分）.已知流水线的四个功能部件和流水时间,画出流水线时空图。入ーーセ」ー“12I—N3]--N4|—＞出.已知单功能流水线的预约表如下,求出初始状态冲突向量。拍号n.假设高速缓存Cache的工作速度为主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%,则采用Cache后,能使整个存储系统获得多高的加速比SP?.设ー个实验性的RISC计算机,它的各类指令的平均CPI（每条指令的时钟周期数）值如下:寄存器ー寄存器型指令为1个时钟周期;取/存指令为L4个时钟周期;条件转移指令当转移发生和转移不发生时,分别为2个和1.5个时钟周期；无条件转移指令为L2个时钟周期。假定有60%的条件转移指令为转移时发生,且若在某个典型测试程序中各类指令所占的比例为:ALU指令46%,取/存指令37%,条件转移指令16%,无条件转移指令1%〇试计算在执行该测试程序时,其平均的CPI值为多少?五、综合应用（每小题8分,共16分）L设某流水计算机中,进行向量计算的相关功能部件及流水次序如下所示,画出多功能静态流水的时空图。(输入1 II输入］ II输入TOC\o"1-5"\h\z2|减阶I 2|・减阶1 j J""i3扇阶移位】 3国阶移位| : J4pn加I 4RTFI f ：51规格化］ 5［规格化］ : ：6「相乘］ ，］チ 6］相乘7［累加］ :j: 71累•加］8［输出］ 8|_输出］ 8匸输出|「ア(a)流水线的功能段(b)浮点加、减法运算时的联接(c)定点乘法运算时的联接2.在页式管理虚拟存储器中,假定各页面按以下的顺序请求访问:1214234562314561212而且在主存中只能容纳4个页面,列出使用先进先出替换算法时,每一个页面调度操作后的主存中的页面,并指出操作状态。答案写入下表。调度顺序12345678910访问页面121423456231456121212121212565656565656存页面操作状态全国4月髙等教育自学考试ー、单项选择题（本大题共10小题,每小题1分,共10分）.计算机系列化的优点不包括（c）A・有利于计算机的升级换代 B,便于组成多机系统和网络C.同一系列内的软件一定是向下兼容的D•在使用共同系统软件的基础上解决程序的兼容性.计算机的结构与组成不包括（A）A.操作系统 B.硬联逻辑C微程序控制D.所有硬件和固件的功能.在流水线系统结构中,取指令、执行等操作是（D）A.顺序 B.转移 C.中断 D.重叠.重叠机器局部相关的处理方法有两类:推后后续指令对相关单元的读和（C）A.异步流动 B.采用顺序流动 C设置相关直接通路 D.调整指令流动的顺序.在选择通道方式中,优先级高的磁盘等中高速设备,进行输入输出传送时,适合于采用的数据宽度是（C）A.定长块 B.单字节 C.可变长块 D,单字加可变长块.替换算法要解决的问题是（C）资料仅供参考A.用户的虚页如何与主存的实页对应B.如何用主存的实页号替代多用户的虚页号C.当页面失效,选择主存中哪个页作为被替换的页D.新用户要进入主存,选择哪个用户作为被替换的用户.下列不是数据流计算特点的是(A)A.设置状态B.没有指令计数器C.没有变量的概念D.操作结果不产生副作用.在尾数下溢处理方法中,平均误差最大的是(B)A.舍入法B,截断法 C.恒置“1”法D.ROM查表法.字串位并是指同时对ー个字的所有位进行处理,其并行等级(A)A.不存在并行性B.较高的并行性 C.最高ー级的并行性D.已经开始出现的并行性.设16个处理器编号分别为〇,1,2,-,15,用Cubeo互联函数时,与第13号处理器机联的处理器是(C)A.5号B.9号C.12号D.12号二、填空题(本大题共10小题,每空1分,共20分).多处理机程序并行性既存在于一指令一内部,也存在于—指令一外部。12,一般的说,虚拟机器不一定全部由一软件ー实现,有些操作也可用一固件或硬件ー实现。.就流水线计算机而言,主要是经过ー时间重叠ー,资料仅供参考让多个部件在时间上交错重叠地并行执运算和处理,以实现ー时间上的并行ー〇.主存空间数相关是指ー相邻两条指令一之间出现对主存同一单元要求一先写后读—的关联。.为提高流水线的ー最大一吞吐率,首先要找出ー瓶颈ー,然后设法消除它。.阵列处理机主要经过ー资源重复ー实现空间上的并行;多处理机主要经过ー资源共享一实现时间和空间上的异步并行。.动态数据流计算机最主要的特点是让令牌带上ー标记ー,使得在任意给定的时刻,数据流程序图任一条弧上允许岀现多个带不同一标记—的令牌。.中断响应就是允许其中断CPUー现行程序ー运行,转去对该请求进行预处理,包括保存好一断点和现场一，调出有关处理该中断服务程序,准备运行。.设多体单字低位交叉的存贮器,单体容量为I的m个分体,其Mj的编址模式为mXi+j,其中i=0,l,…，1-1;j=—0,12—,如m=4,M2体对应二进制地址码最低二位的状态为ー—10ー〇.自定义数据表示包括标志符数据表示和一数据描述符ー两类,标志符应由编绎程序建立,对ー高级语言——程序透明,以减轻应用程序员的负担。三、简答题（本大题共5小题,每小题6分,共30分）资料仅供参考.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。.RISC存在不足表现在哪些方面?.简述SIMD系统的互连网络的设计目标。.CPU写Cache时,会发生Cache与主存的对应复本内容不一致的现象,解决这个问题有哪些方法?各需要增加什么开销?.简述计算机系统”由中间开始”设计的基本思想。四、简单应用题（本大题共2小题,每小题10分,共20分）.试分析经过何种