13.4 计算机系统结构试卷部分答案

2013年4月计算机系统结构试题

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1．对汇编语言程序员透明的是 A．程序性中断 B.浮点数据表示

C．访问方式保护 D.I／O方式中的DMA访问方式 2．下列不属于．．．系统结构开发并行性途径的是 A．时间重叠 B.空间重叠 C．资源重复 D.资源共享

3．在相同的机器字长和尾数位数的情况下，浮点数尾数基值取小，可使浮点数

A．可表示的个数增多 B.可表示的范围增大 C．在数轴上的分布变密 D.运算过程中精度损失降低 4．磁盘适合于连接到 A．数组多路通道或选择通道 B.字节多路通道或选择通道 C．数组多路通道或字节多路通道

D.字节多路通道或数组多路通道或选择通道 5．Cache存储器常用的地址映像方式是 A．全相联映像 B.页表法映像 C．组相联映像 D.段页表映像 6．下列对流水线功能描述不正确．．．的是 A．线性流水线是单功能流水线 B.动态流水性是多功能流水线 C．静态流水线是多功能流水线

D.动态流水线是单功能流水线 7．在流水机器中，全局性相关是指 A．指令相关 B.先读后写相关 C．先写后读相关 D.由转移指令引起的相关 8.16个处理器编号为0～15，采用单级网络互连，互连函数为Shuffle，则第12号处理器将连到的处理器的编号是

A．3 B.6 C．9 D.12

9．多处理机程序段的指令之间存在数据反相关时，下列说法正确的是

A．不能并行 B.可以交换串行

C．适当同步控制，可以并行 D.若指令满足交换律，可以交换串行 10．利用时间重叠概念实现并行处理的是 A．多处理机 B.阵列处理机 C．流水处理机 D.相联处理机

二、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分） 11．计算机系统的多级层次结构由高到低分别为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、_操作系统__机器级、传统机器语言机器级和_微程序_机器级。 12．阵列处理机是以___资源重复___途径开发的向量处理机。

13．设计RISC系统时，可以从面向_目标程序__、面向___高级语言___、面向操作系统三个方面的优化实现来考虑。

14．在满足通道设计流量不低于设备工作时的最大流量时，为使微观上不丢失设备信息，可以加设__数据缓冲器__或动态改变设备响应的_优先级_来弥补。 15．在高级数据表示中，自定义数据表示包括_数据描述符_和_标志符数据_两类。

16．寻址分别有面向主存、_堆栈和_寄存器_等三种方式。 17．在Cache存储器中，CPU每次写Cache的同时，也写入主存，称这种更新主存块内容的方法为__写自达_法。

18．流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程_再细分_

和瓶颈子过程_多套并联_两种。

19．不同的多级互连网络反映在所用的交换开关的功能多少、_控制方式_和_级连接模式上各有不同。 20．级控制多级立方体网络能实现_交换_函数的功能。 21．紧耦合多处理机实现多处理机机间通信靠的是共享_主存_。

22．脉动阵列结构是由一组处理单元PE构成的阵列，阵列中的输入数据流和_输出_数据流可各自沿多个方向有节奏__地向前推进。

三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 23．简述CISC存在的问题。

答：指令系统庞大，指令功能复杂，指令格式、寻址方

式多执行速度慢难以优化编译，编译程序复杂80%的指令在20%的运行时间使用无法并行无法兼容。 24．简述多处理机机间互连的形式。

答：总线形式、环形互联形式、交叉开关形式、多端口存储器形式、开关枢纽结构形式。

25．简述中断处理次序和中断响应次序的不同点。 答：中断相应次序由硬件决定，处理次序由系统软件决定。

26．简述在采用页式虚拟存储器的系统中，页面失效频率(PFF)算法的思想。

答：页面失效频率替换算法是对LRU替换算法的改进。在程序的运行过程中，操作系统不断的根据所统计出的各道程序测页面失效率来动态调节分配各道程序的实页数，给页面失效率很低的程序适当少分配一些实页，给页面失效率很高的程序适当多分配一些实页。 27．简述SIMD系统互连网络的设计目标。 答：10结构不要过分复杂，以降低成本；

2）互连要灵活，以满足算法和应用的需要； 3）处理单元间信息交换所需传送步数要尽可能少，以提高速度性能；

4）能用规模单一的基本构件组合而成，或者经过多次通过或者多级连接来实现复杂的互连，使模块性好，以便于用VLSI实现并满足系统的可扩充性。

四、简单应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

28．设通道在数据传送期内，选择设备需4.9μs，传送一个字节数据需0.1μs。

(1)某低速设备每隔250μs发出一个字节数据传送请求，问至多可接几台这种低速设备？

(2)对于如下5种高速设备A~E，要求字节传送请求的时间间隔如题28表所示。若一次通信传送的字节数不少于1024字节，问哪些设备可以挂在此通道上？哪些不能？

题28表 设备种类 A B C D E 发送申请间隔0.13 0.1 0.11 0.2 0.3

（μs） 29．向量A和B各有6个元素，计算向量点积6A·B=

?ai*bi。

i=1 (1)若在顺序方式下，一次“加”需4?t，一次“乘”需3?t，求执行完A·B所需的时间；

(2)在如题29图所示的静态双功能流水线上计算A·B，其中，l→2→3→5为加法流水线，1→4→5为乘法流水线，输出可直接返回输入，延迟时间和功能切换的时间忽略不计。设计合理的算法，使完成A·B的时间最少。画出流水时空图，并标出全部算完的时间。

题29图

五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

30．有表达式A＊（B+C＊（D+E＊F））+G＊H＊D，在多处理机上，要求利用减少树高的办法加速运算。 (1)画出并行算法的树形流程图；

(2)求处理机数P、运算级数Tp、单处理机级数T1、加速比SP和效率Ep等的值。

31．页式虚拟存储器共有9页空间准备分配给A、B两道程序。已知若给B道程序分配4页时，命中率为8/15；而若分配5页时，命中率可达10/15。现给出A道程序执行中的页地址流为2,3,2,1，5，2，4，5，3，2，5,2,1，4，5。

(1)画出用堆栈对A道程序页地址流的模拟过程图，分别统计给其分配4页和5页时的命中率；

(2)根据已知条件和上述统计结果，给A、B两道程序各

分配多少实页，可使系统效率最高？

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