2017年4月计算机系统结构参考答案

计算机系统结构2017年4月自考参考答案

一、单选题

1.B

2.D

3.A

4.C

5.B

6.A

7.D

8.C

9.B 10.D

二、填空题

11、进行软、硬件的功能分配确定传统机器级的软、硬件界面

12、范围精度

13、虚地址（程序地址）实存地址

14、并行重叠

15、命中率实现

16、解释重叠

17、横向（水平）处理纵向（垂直）处理

18、转移优先级

19、解释链表

20、非层次型层次型

三、简答题

21、答：

采用系列机可以较好的解决软件设计环境要求相对稳定与硬件、器件、组成等技术飞速发展之间的矛盾；软件可以丰富积累，器件、硬件和组成能不断更新，使之短期内就能提供出性能更好、价格更便宜的新机器，有力地促进计算机的发展。

22、答：

RISC，即精简指令系统计算机，其设计的一般原则是：

（1）精简的指令条数。只选用使用频度很高的指令，并增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其他功能的指令；

（2）简化指令格式，让指令字等长，并让所有指令在一个机器周期执行完；

（3）扩大计算机中通用寄存器的个数，仅使用存、取两类指令访存，其余指令一律只能对寄存器进行操作；

（4）指令的实现以组合逻辑电路硬连实现为主，少量指令可采用微程序解释；

（5）精心设计高质量的编译程序以优化支持高级语言程序的实现。

23、答：

（1）选择算法简单，用于解决总线控制分配的控制线较少，只需3根，且不取决于所控制的部件的数量；

（2）部件的增减容易，只需简单地把部件连接到总线上或从总线上去掉即可，可扩充性较好；

（3）由于控制逻辑简单，容易通过重复设置提高可靠性。

24.答：

多处理机与并行处理机的主要差别是并行性的等级不同。

（1）结构灵活性。多处理机制结构灵活性高于并行处理机。

（2）程序并行性。多处理是指令、任务、作业并行，并行性的识别较难;并行处理机是操作级并行，并行性的识别较易。

（3）并行任务派生。并行处理机工作能否并行工作由指令决定，多处理机必须有专门指令指明程序能否并行执行，派生的任务数是动态变化的。

（4）进程同步。并行处理机的进程同步是自然的，而多处理机必须采取同步措施。

（5）资源分配和任务调度。多处理机的资源分配和任务调度比并行处理机复杂得多。

25、答：

控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储器单元让数据在指令之间传递；指令执行的顺序性隐含于控制流中，但却可以显式的使用专门的控制操作符来实现并行处理；指令执行的顺序受程序计数器控制。

数据驱动的数据流方式的特点是：没有通常的共享变量概念，即没有共享存储数据的概念；指令执行顺序只受指令中数据相关性的制约；数据是以数据令牌方式直接在指令之间传递的。所谓数据令牌是一种表示某一操作数或参数已经就绪的标志。

四、简单应用题

26、答：

CPU对存储系统的基本要求是大容量、高速度和低价格。

计算机系统希望存储器速度能和CPU匹配，从而发挥CPU的高速性能，且容量上能存放下所有系统软件及多个用户软件，同时存储系统的价格在整个计算机系统硬件价格中所占比例较小，而这三者的需求往往是相互矛盾的。

为此，人们一直在研究改进工艺，提高技术，降低成本，以生产出价格低廉且更加高速的存储器件。由多种不同材料不同工艺设计生产的存储器构成主存加辅存的存储系统，通过适当的系统管理软件使之成为一个整体。为弥补CPU与存储器速度上的差异，在组成上引入并行和重叠技术，构成并行主存系统。在CPU与主存之间构建速度更高、容量较小、价格较昂贵的高速缓冲存储器（Cache），配合以相应的预测替换算法，以提高CPU访问Cache 的命中率，从而构成Cache加主存加辅存的存储体系，尽可能的满足CPU对存储系统的高速、大容量、低价格要求。

27、解：

（1）N＝16，n=log2N=4

由PM2I的规定可知，能实现与j号处理单元直接相连的是j±2i号处理单元。

PM2+i(j)=j+2i mod N

PM2-i(j)=j - 2i mod N

式中，0 ≤ j ≤ N-1, 0 ≤ i ≤ n-1

共有2n-1=7种不同的互连函数，分别为：

PM2+0(j) = j+1 mod 16

=（0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15）PM2-0(j) = j - 1 mod 16

=（0 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ）PM2+1(j) = j+2 mod 16

=（0 2 4 6 8 10 12 14）（1 3 5 7 9 11 13 15）PM2-1(j) = j - 2 mod 16

=（0 14 12 10 8 6 4 2）（1 15 13 11 9 7 5 3 ）PM2+2(j) = j+4 mod 16

=（0 4 8 12）（1 5 9 13）（2 6 10 14）（3 7 11 15）PM2-2(j) = j - 4 mod 16

=（0 12 8 4）（1 13 9 5）（2 14 10 6）（3 15 11 7）PM2±3(j) = j ± 8 mod 16

=（0 8）（1 9）（2 10）（3 11）（4 12）（5 13）（6 14）（7 15）（2）3号处理单元可直接送到1、2、4、5、7、11、15号处理单元上。

五、综合题

28、解：

长度为8的向量A和B

计算A?B共需8次乘法和7次加法

（1）乘法部件和加法部件不能同时工作，部件内也只能以顺序方式工作，相应的时空图如下：

完成全部运算最少需8×5+7×5＝75（拍）

（2）乘法部件、加法部件可以并行工作，相应的时空图如下：

完成全部运算最少需8×5+5＝45（拍）

29、用单处理机，需9级运算，即P=1,T1＝9

E=a(bc+d(ef+g(h+ij))) t/拍

t/拍

=a(bc+def)+adg(h+ij)

该计算表达式相应的树形流程图如下：

P=3, T p=6

S p=T1/T p=9/6=3/2

E p=S p/P=1/2 a

b c d

e f d

g

h

i j